【正文】 準(zhǔn)其它總線(xiàn)也都成為各地區(qū)的技術(shù)規(guī)范。在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中，也出現(xiàn)了協(xié)調(diào)共存的局面。隨著現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)思想的日益深入人心，基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的產(chǎn)品和應(yīng)用的不斷增多，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)日益清晰，具體發(fā)展趨勢(shì)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。目前比較達(dá)成共識(shí)的是3層設(shè)備、2層網(wǎng)絡(luò)的3＋2結(jié)構(gòu)。由此可見(jiàn)，新型的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)（如DCS、PLC）之間并不是完全取而代之的關(guān)系，而是繼承、融合、提高的關(guān)系。在10Mbps的通信速率下傳輸距離達(dá)到100m，并能夠連接64個(gè)站。CCLink現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是目前在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的通訊技術(shù)之一。因而液位的控制具有廣泛的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。 課題研究主要內(nèi)容現(xiàn)如今液位控制在高層小區(qū)水塔水位控制、灌裝商品液位控制、污水處理設(shè)備和有毒有腐蝕性液體液位控制被廣泛應(yīng)用，課題研究和模擬水塔的液位控制系統(tǒng)。主要由CCLink現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，QPLC、FX2NPLC，A/D轉(zhuǎn)換模塊，一點(diǎn)水位檢測(cè)，壓力檢 測(cè)電路、數(shù)碼顯示電路、電源電路等組成控制系統(tǒng)。系統(tǒng)框架圖如圖21，系統(tǒng)實(shí)物圖如22所示。遠(yuǎn)程I/O站控制系統(tǒng)的啟動(dòng)信號(hào)和電磁閥的得失電的信號(hào)，作為CCLink2系統(tǒng)各占據(jù)一個(gè)站，分別為1站和2站；A/D站正常與否直接關(guān)系著液位高度信號(hào)的采集與否，在CCLink2系統(tǒng)中作為從站占據(jù)2個(gè)站，為3站和4站；D/A站工作直接關(guān)系著A/D站采集來(lái)的信號(hào)是否能夠正確在主站中處理，在系統(tǒng)中占據(jù)兩個(gè)站，為5站和6站；7站和8站是三菱系列PLC，它的工作正常與否直接關(guān)系著液位顯示，因此，需要對(duì)它們的工作狀況進(jìn)行監(jiān)視，為此，在CCLink2系統(tǒng)的主站模塊的Q40X中，通過(guò)其中的指示燈的亮滅來(lái)指示各個(gè)設(shè)備站是否正常工作。 CCLink系統(tǒng)作為設(shè)備層現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)CCLink系統(tǒng)，一 個(gè)單獨(dú)的主站上可以鏈接遠(yuǎn)程 I/O 站、遠(yuǎn)程設(shè)備站、本地站、備用主站、智能設(shè)備站等總計(jì)64個(gè)站。表22 CCLINK站的類(lèi)型CCLINK站的類(lèi)型說(shuō)明主站控制CCLINK上全部站，并需設(shè)定參數(shù)的站即控制數(shù)據(jù)鏈接系統(tǒng)的站。 CCLink 的傳輸速度和距離 CCLink 具有高速的數(shù)據(jù)傳輸速度，最高可以達(dá)到 10Mbps ，其數(shù)據(jù)傳輸速度隨距離的增長(zhǎng)而逐漸減慢，傳輸速度和距離的具體關(guān)系如下表所示。一個(gè)物理站最大占用 4 個(gè)內(nèi)存站，故一個(gè)物理站的循環(huán)傳送數(shù)據(jù)為 96 個(gè)字節(jié)。 CCLink 豐富的功能（1）自動(dòng)刷新功能、預(yù)約站功能CCLink 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)模塊到 CPU 是自動(dòng)刷新完成，不必有專(zhuān)用的刷新指令；安排預(yù)留以后需要掛接的站，可以事先在系統(tǒng)組態(tài)時(shí)加以設(shè)定，當(dāng)此設(shè)備掛接在網(wǎng)絡(luò)上時(shí)， CCLink 可以自動(dòng)識(shí)別，并納入系統(tǒng)的運(yùn)行，不必重新進(jìn)行組態(tài)，保持系統(tǒng)的連續(xù)工作，方便設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)和調(diào)試系統(tǒng)。這種文檔稱(chēng)為內(nèi)存映射表，用來(lái)定義控制信號(hào)和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元（地址）。（4）循環(huán)傳送和瞬時(shí)傳送功能 CCLink 的 2 種通信的模式：循環(huán)通信和瞬時(shí)通信。循環(huán)通訊意味著不停地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。如果一個(gè)裝置占據(jù)兩個(gè)虛擬站，那么它的數(shù)據(jù)容量就擴(kuò)大了一倍。瞬時(shí)傳送需要由專(zhuān)用指令FROM／TO來(lái)完成，瞬時(shí)傳送不會(huì)影響循環(huán)通信的時(shí)間。 主站與遠(yuǎn)程I/O站之間通訊在液位控制系統(tǒng)中，遠(yuǎn)程I/O模塊控制系統(tǒng)的啟動(dòng)與停止，同時(shí)通過(guò)采集電磁閥的信號(hào)輸入來(lái)控制自動(dòng)加水和停止加水，起到至關(guān)重要的作用，如圖23所示，為主站與遠(yuǎn)程I/O站之間的通訊原理示意圖。（4） 用自動(dòng)刷新參數(shù)設(shè)置的 CPU 軟元件開(kāi)/關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在“遠(yuǎn)程輸出 RY” 緩沖存儲(chǔ)器中。（2） 用自動(dòng)刷新參數(shù)設(shè)置的 CPU 軟元件的開(kāi)/關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地站的“遠(yuǎn)程 輸出 RY”緩沖存儲(chǔ)器中。遠(yuǎn)程輸入 RX 用作本地站系統(tǒng)中的輸入數(shù)據(jù)。（8） 存儲(chǔ)在緩沖存儲(chǔ)器中的輸入狀態(tài)“遠(yuǎn)程輸入 RX”存儲(chǔ)在用自動(dòng)刷新 參數(shù)設(shè)置的 CPU 軟元件中。遠(yuǎn)程寄存器 RWr用作本地站系統(tǒng)中讀的字?jǐn)?shù)據(jù)。（13） 存儲(chǔ)在“遠(yuǎn)程寄存器 RWr緩沖存儲(chǔ)器中的字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)到用自動(dòng)刷新 參數(shù)設(shè)定的 CPU 軟元件中。三菱Q系列PLC的發(fā)展及特點(diǎn)如下。 Q系列PLC可以實(shí)現(xiàn)多CPU模塊在同一基板上的安裝，CPU模塊間可以通過(guò)自動(dòng)刷新來(lái)進(jìn)行定期通信或通過(guò)特殊指令進(jìn)行瞬時(shí)通信，以提高系統(tǒng)的處理速度。例如，將無(wú)需電源的Q5B擴(kuò)展模塊與由電源、CPU和基板組合為一體的Q00JCPU相連，可以配置成一個(gè)緊湊的系統(tǒng)。 3）盡管Q00J／Q00CPU的程序容量只有8K步，Q01CPU的程序容量只有14K步，但是它們使用的程序指令代碼位數(shù)少，所以編制的控制程序大約是普通A系列所編寫(xiě)的控制程序的兩倍。文件寄存器含有32K字，約是AnSHCPU文件寄存器所含字?jǐn)?shù)的4倍。(和AnSHCPU不同，你無(wú)需準(zhǔn)備存儲(chǔ)卡盒)您可以使用GXDeveloper(第7個(gè)版本及以后的版本)方便地完成對(duì)閃存ROM的寫(xiě)入操作。 7）由于具有自動(dòng)CCLink啟動(dòng)功能，您可以在不設(shè)定參數(shù)的情況下啟動(dòng)CCLink、刷新數(shù)據(jù)，減少了人工設(shè)定參數(shù)的時(shí)間。Q系列PLC因其具有強(qiáng)大的功能和特點(diǎn)，得到廣泛的應(yīng)用，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的Q系列PLC選用了Q02HCPU型號(hào)的PLC。其特點(diǎn)如下：（1） 使用自動(dòng)刷新方式或瞬時(shí)傳送方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊（2） 自動(dòng)啟動(dòng)通過(guò)安裝QJ61BT11，不用創(chuàng)建順控程序，只要打開(kāi)電源，就啟動(dòng)CCLink 并刷新所有數(shù)據(jù)。圖25 本地站B模塊 遠(yuǎn)程數(shù)字量I/O模塊遠(yuǎn)程I/O模塊就是具有通信功能的數(shù)據(jù)采集/傳送模塊，自身沒(méi)有控制調(diào)節(jié)功能。輸出O模塊AJ65SBTB116T輸出點(diǎn)數(shù)為16個(gè)點(diǎn)，額定輸入電壓為24VDC，（波動(dòng)率為5%以?xún)?nèi)）。（2） 高速轉(zhuǎn)化處理模擬量在80微秒/通道的速度下進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理。10mV 之內(nèi)（當(dāng)操作環(huán)境溫度是25177。20mA 之內(nèi)（當(dāng)操作環(huán)境溫度是0至55176。模塊的電壓輸出精度會(huì)隨著模擬輸出值的最大值隨范圍變化而變化，例如，當(dāng)選擇0至5V范圍時(shí)，精度與5V有關(guān)。 （5）切換分辨率模式分辨率模式可以按照應(yīng)用來(lái)切換，并且可以選擇數(shù)字值分辨率設(shè)置1/4000、1/12000或1/16000。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的A/D模塊采用的型號(hào)為65SBT64AD。% 177。（4） 切換分辨率模式分辨率模式可以按照應(yīng)用來(lái)切換，并且可以選擇數(shù)字值分辨率設(shè)置1/4000、1/12000或1/16000。第二種為光中繼器 AJ65SBTRPS 或 AJ65SBTRPG ，用光纜延長(zhǎng)，因此在一些比較容易受干擾的環(huán)境可以采用。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)是模擬水塔的工作狀況，正常情況下，控制室與水塔之間有一定的距離，但很多控制器安裝在控制室，因此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，以方面更好的控制水位。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用了三菱FX3U系列的PLC，F(xiàn)X3U系列是三菱電機(jī)公司新近推出的新型第三代PLC,可稱(chēng)得上是小型至尊產(chǎn)品。梯形圖語(yǔ)言的編程元件的符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。并且，由于PLC的低故障率及很強(qiáng)的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。同時(shí)由于系統(tǒng)的液位顯示，是利用PLC的輸出控制數(shù)碼管來(lái)顯示的，而無(wú)論是PLC的輸出觸點(diǎn)還是數(shù)碼管，他們都有一定的耐壓值。3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)功能流程圖液位控制系統(tǒng)在上電之后，系統(tǒng)首先要進(jìn)行初始化，通過(guò)GX軟件將網(wǎng)絡(luò)參數(shù)寫(xiě)入主站及本地站中，然后按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)啟動(dòng)。通常情況下，水塔的水位具有嚴(yán)格的控制，為此會(huì)安裝壓力傳感器或液位傳感器等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，本系統(tǒng)就是模擬了水塔在正常工作下的狀態(tài)。當(dāng)液位高度低于2 CM的時(shí)候，電磁閥得電，電磁閥打開(kāi)液位箱自動(dòng)加水，當(dāng)液位高度超過(guò)45CM的時(shí)候，電磁閥失電，電磁閥關(guān)閉液位箱自動(dòng)停止加水。廣泛應(yīng)用于水廠、污水處理廠、城市供水、高樓水池、水井、礦井、工業(yè)水池、水罐、油池、水文地質(zhì)、水庫(kù)、河道、海洋等場(chǎng)所。將此電信號(hào)輸入A/D模塊中，通過(guò)A/D模塊的轉(zhuǎn)換將此模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，由于A/D模塊本身具有高精度的分辨率，系統(tǒng)中采用的是4000模式，即模擬信號(hào)輸入為05VDC，A/D模塊內(nèi)部的輸入數(shù)據(jù)為04000，因此液位高度的不同，液位計(jì)輸出的信號(hào)不同，A/D模塊內(nèi)部也有一定的對(duì)用關(guān)系，為了確定輸入的信號(hào)是否正確，特此分別在A/D和D/A模塊的通道一中，接出一個(gè)數(shù)字表頭，A/D模塊的數(shù)字表頭用來(lái)顯示輸入信號(hào)，D/A模塊的數(shù)字表頭用來(lái)監(jiān)視信號(hào)是否出現(xiàn)異常。在初始化和設(shè)置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)后，要對(duì)站地址和波特率的調(diào)整，是設(shè)備的站號(hào)和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)相同，主站與從站之間的傳送速率相同。圖35 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)對(duì)話(huà)框選擇CCLink進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置，彈出如圖36對(duì)話(huà)框。3) 將遠(yuǎn)程寄存器（RWr）的刷新軟元件設(shè)置為D100。表31 CCLink系統(tǒng)通用術(shù)語(yǔ)通用術(shù)語(yǔ)、縮寫(xiě)說(shuō)明SB鏈接特殊繼電器（用于 CCLink）以位為單位的信息，表示主站/本地站的模塊運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)鏈接狀態(tài)。（為了使用方便簡(jiǎn)稱(chēng)為 RY）RWw遠(yuǎn)程寄存器（用于 CCLink 的寫(xiě)入?yún)^(qū)）從主站向遠(yuǎn)程設(shè)備站輸出的以 16 位為單位的信息。圖38 站信息設(shè)置對(duì)話(huà)框（5） 檢查是否出現(xiàn)錯(cuò)誤，結(jié)束設(shè)置。當(dāng)按下X200啟動(dòng)按鈕，繼電器M0得電自鎖系統(tǒng)啟動(dòng)，主站進(jìn)入初始化，自動(dòng)刷新網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，液位控制系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)；當(dāng)按下X201停止按鈕后，繼電器M1得電M0失電，通過(guò)數(shù)據(jù)傳送指令MOV，迫使A/D模塊無(wú)信號(hào)輸入，進(jìn)而D/A模塊及PLC中數(shù)據(jù)變?yōu)?0，系統(tǒng)終止傳送，液位顯示為0，同時(shí)下面的相應(yīng)程序終止運(yùn)行，系統(tǒng)停止工作。當(dāng)數(shù)據(jù)鏈接正常的情況下，X258會(huì)自動(dòng)得電閉合，Y258得電，D/A模塊會(huì)通過(guò)主站來(lái)進(jìn)行初始化，同時(shí)主站響應(yīng)，指示是否允許/禁止DA模塊運(yùn)行，如上程序所示，程序的第133步、141步和143步之間會(huì)不停的執(zhí)行掃描，若DA可正常工作，則數(shù)據(jù)就會(huì)不停的掃描傳送，具體見(jiàn)下程序。Y220控制的是電磁閥，利用比較指令可以很好的控制液位高度的極限值，當(dāng)液位高度高于設(shè)定的最高值45CM時(shí)，Y220復(fù)位失電電磁閥失電關(guān)閉，停止加水；當(dāng)液位高度低于設(shè)定的最低值2CM時(shí)，Y220置位得電電磁閥打開(kāi)，水箱自動(dòng)加水。下面是液位顯示的個(gè)位與十位部分的程序設(shè)計(jì)方案（小數(shù)后兩位液位顯示和個(gè)位與十位顯示部分相似，此部分就不介紹了）。網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置見(jiàn)圖310，站信息的設(shè)置見(jiàn)圖311。(3) 將遠(yuǎn)程寄存器（RWr）的刷新軟元件設(shè)置為D1000。具體程序見(jiàn)附錄A。網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置如圖312。使我得到了豐富的經(jīng)驗(yàn)。 在設(shè)計(jì)剛開(kāi)始的時(shí)候讓我很頭痛，原因是由于我們以前沒(méi)有接觸過(guò)網(wǎng)絡(luò)方面的知識(shí)，更不要說(shuō)高級(jí)的CCLink現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)了。 順利的完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)給了我很大的信心，使我更加有信心面對(duì)未來(lái)的挑