【文章內(nèi)容簡介】 AC100~120V）輸入或 AC輸出模塊 H──大電流輸出擴(kuò)展模塊 V──立式端子排的擴(kuò)展模塊 C──接插口輸入輸出方式 F──輸入濾波時(shí)間常數(shù)為 1ms的擴(kuò)展模塊如果特殊品種一項(xiàng)無符號(hào)，為AC電源、DC輸入、橫式端子排、標(biāo)準(zhǔn)輸出。例如FX2N－32MT－D表示FX2N系列，32個(gè)I/O點(diǎn)基本單位，晶體管輸出，使用直流電源，24V直流輸出型。 FX2N系列的工作原理FX2N系列的采用循環(huán)掃描方式，一個(gè)掃描周期一般包括五個(gè)階段:輸入處理、執(zhí)行程序、處理通訊請(qǐng)求、執(zhí)行CPU自診斷測試和寫輸出。輸入處理階段對(duì)個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行輸入掃描，并將各掃描結(jié)果分別寫入對(duì)應(yīng)的映像寄存器中。在執(zhí)行程序階段，CPU從第一條指令開始順序取指令并執(zhí)行，直到最后一條指令結(jié)束。執(zhí)行指令時(shí)從映像寄存器中讀取各輸入點(diǎn)的狀態(tài)，每條指令的執(zhí)行是對(duì)各數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算，然后將運(yùn)算結(jié)果送到輸出映像寄存器中。在CPU掃描周期的信息處理階段，CPU自動(dòng)檢測并處理各通訊端口接收到的任何13信息。即檢查是否有編程器、計(jì)算機(jī)等的通信請(qǐng)求，若有則進(jìn)行相應(yīng)處理，在這一階段完成數(shù)據(jù)通訊任務(wù)。CPU自診斷階段，CPU檢測主機(jī)硬件，同時(shí)也檢查所有的輸入輸出模塊的狀態(tài)。在RUN模式下，還檢測用戶程序存儲(chǔ)器。如果發(fā)現(xiàn)異常，則停機(jī)并顯示出錯(cuò)。若自診斷正常，繼續(xù)向下掃描。寫輸出階段，CPU用輸出映像寄存器中的數(shù)據(jù)幾乎同時(shí)集中對(duì)輸出點(diǎn)進(jìn)行刷新，通過輸出部件轉(zhuǎn)換成被控設(shè)備所能接受的電壓或電流信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)被控設(shè)備。與計(jì)算機(jī)的循環(huán)取指令和執(zhí)行指令的工作方式不同，循環(huán)掃描的工作方式執(zhí)行用戶程序只是其中的一步，而且指令的執(zhí)行結(jié)果并不立即傳送到輸出點(diǎn)，只是用它改變內(nèi)部的映像寄存器狀態(tài)，當(dāng)所有指令執(zhí)行完成后，同時(shí)對(duì)各輸出點(diǎn)刷新。 PROFIBUSDP現(xiàn)場總線概述 現(xiàn)場總線的概念所謂現(xiàn)場總線，是指將現(xiàn)場設(shè)備與工業(yè)過程控制單元、現(xiàn)場操作站等互連而成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，具有全數(shù)字化、分散、雙向傳輸和多分支的特點(diǎn)，是工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)向現(xiàn)場發(fā)展的產(chǎn)物。它是用于支持現(xiàn)場裝置，實(shí)現(xiàn)傳感、變送、調(diào)節(jié)、控制、監(jiān)督以及各種裝置之間透明通信等功能的通信網(wǎng)絡(luò)，保證網(wǎng)內(nèi)設(shè)備間相互透明有序地傳遞信息是它的主要集成任務(wù)。 PROFIBUS簡介PROFIBUS（Process Field Bus），1987年德國工業(yè)界開始啟動(dòng)了PROFIBUS聯(lián)合開發(fā)項(xiàng)目。由這個(gè)聯(lián)合體開發(fā)的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)成為德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，即DIN E 19245[2] PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)。于1996年，德國的國家現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)成為國際性標(biāo)準(zhǔn)，即歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 50170。2022年3月，PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)被批準(zhǔn)為國際 現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)IEC61158的組成部分（TYPEIII）。PROFIBUS現(xiàn)場總線是一種國際化、開放式異步通訊標(biāo)準(zhǔn)，于1996年被批準(zhǔn)為國際標(biāo)準(zhǔn)。 PROFIBUS主要由PROFIBUSFMS、PROFIBUSPA和PROFIBUSDP等三部分組成，PROFIBUS已經(jīng)廣泛應(yīng)用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化等。PROFIBUSDP是一種高速低成本通訊，主要應(yīng)用于現(xiàn)場設(shè)備級(jí)傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線（EIA RS485），使用PROFIBUS技術(shù)的核心公司有SIEMENS、E+H和SOFTING等。PROFIBUS14DP的實(shí)時(shí)性遠(yuǎn)高于其他局域網(wǎng)，因而特別適用于工業(yè)現(xiàn)場。它的缺陷是，若向網(wǎng)中增刪站點(diǎn)，就要重新初始化整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)各站重新排序。S7200PLC只能作為PROFIBUSDP從站，但是S7200PLC是可以獨(dú)立編程和完成控制的，又把PROFIBUSDP技術(shù)的應(yīng)用更擴(kuò)展一步。 PROFIBUS現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)圖14 現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)圖從圖中可以看出，采用PROFIBUS 現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)可以分成現(xiàn)場控制層、監(jiān)控層和企業(yè)管理層三層?，F(xiàn)場控制層現(xiàn)場控制層由現(xiàn)場智能設(shè)備、現(xiàn)場智能儀表、遠(yuǎn)程I/O 和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成?，F(xiàn)場控制涉及PROFIBUS 協(xié)議 PROFIBUSDP 和PROFIBUSPA 兩個(gè)部分。PROFIBUSDP 是高速網(wǎng)絡(luò)，通訊速率達(dá)到12M 。PROFIBUSDP 可以連接遠(yuǎn)程I/O 、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、智能馬達(dá)控制器、人機(jī)界面HMI 、閥門定位器、變頻器等智能設(shè)備，一條PROFIBUSDP 總線可以最多連接123 個(gè)從站設(shè)備。PROFIBUSDP 的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是總線型、星型和樹型，通訊介質(zhì)可以是屏蔽雙絞線、光纖，也支持紅外傳輸，采用雙絞線時(shí)， 公里，最多可以采用9 個(gè)中繼器，最遠(yuǎn)通訊距離可達(dá)9 公里。采用光纖時(shí)，最遠(yuǎn)通訊距離可達(dá)100 15公里以上，其中采用多膜光纖，兩點(diǎn)間最遠(yuǎn)距離可達(dá)3 公里，采用單膜光纖時(shí)，兩點(diǎn)間最遠(yuǎn)距離可達(dá)3 公里。PROFIBUSPA 是低速現(xiàn)場級(jí)網(wǎng)絡(luò)，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接、總線型、混合型、樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。PROFIBUSPA 主要用于連接現(xiàn)場智能儀表，如壓力、溫度、液位、流量等變送器及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)等?？梢圆捎闷帘坞p絞線電纜，也可采用非屏蔽雙絞線電纜，可通過總線供電。監(jiān)控層監(jiān)控層由高速工業(yè)以太網(wǎng)以及連接在總線上的擔(dān)任監(jiān)控作務(wù)的工作站或顯示操作站、工程師站、PLC/DCS 控制器組成。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)以太網(wǎng)的通訊速率也在不斷提高，目前工業(yè)級(jí)的千兆以太網(wǎng)已經(jīng)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域大量應(yīng)用。企業(yè)管理層企業(yè)管理層由各種服務(wù)器和客戶機(jī)組成，主要由SIS、MIS 和ERP 系統(tǒng)構(gòu)成。其主要目的是在分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，將電廠各工藝段（例如DCS 系統(tǒng)、輔機(jī)程控系統(tǒng)等）的數(shù)據(jù)和信息（如過程數(shù)據(jù)、報(bào)警信息和設(shè)備狀態(tài)等）進(jìn)行匯總，從而集成企業(yè)的各種信息，實(shí)現(xiàn)與Inter 的連接，完成管理、決策和商務(wù)應(yīng)用的各種功能。通過管理層，公司和集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備，并通過授權(quán)還可以對(duì)各系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)。 PROFIBUS 現(xiàn)場總線系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)(1)開放性PROFIBUS 是一個(gè)完全開放的、與制造商無關(guān)的、無知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，全球有超過250 家公司可以生產(chǎn)超過2022 種支持PROFIBUS 的系統(tǒng)和設(shè)備。PROFIBUS 的開放性保證了不同制造廠商的產(chǎn)品的互連，例如西門子公司的DCS 或PLC 可以通過PROFIBUS 連接第三方的遠(yuǎn)程I/O、智能設(shè)備和儀表，這些連接只需要產(chǎn)品制造商提供相應(yīng)的GSD 文件或EDD 文件，然后進(jìn)行簡單組態(tài)即可實(shí)現(xiàn)。目前國際知名的自動(dòng)化系統(tǒng)制造商如：SIEMENS 1ABB、EMERSON 等和知名的儀表制造商如：SIEMENS 、EMERSON 等都可以提供豐富的支持PROFIBUS 的產(chǎn)品。在電力行業(yè)知名的DCS 制造商如：SIEMENS 、ABB 、EMERSON 、FOXBORO 等都支持PROFIBUS 現(xiàn)場總線，知名的PLC 品牌如：SIEMENS 、MODICON 、AB 也都可以支持PROFIBUS 總線。(2)可靠性PROFIBUS 現(xiàn)場總線已安裝運(yùn)行節(jié)點(diǎn)數(shù)超過1000 萬個(gè)，大大高于其它現(xiàn)場總線系統(tǒng)。PROFIBUS 是IEC61158 的重要組成部分，并于2022 年成為中國的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JB/T 。PROFIBUS 的可靠性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：?PROFIBUS 總線上的數(shù)據(jù)傳輸是完全基于數(shù)字信號(hào)實(shí)現(xiàn)的，這樣可以大幅提高信號(hào)傳輸過程中的抗干擾能力。?采用PROFIBUS 總線直接連接現(xiàn)場智能設(shè)備，可以減少大量接線點(diǎn)，減少了由于接線不牢或接線不規(guī)范引起的故障。?PROFIBUS 連接智能設(shè)備，減少了A/D 轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)，提高了自動(dòng)化系統(tǒng)的采集精度，為精確控制提供保障。?PROFIBUS 上各設(shè)備的連接非常簡單，并可以通過專用剝線工具和PROFIBUS 接頭，減少接線風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)PROFIBUS 接頭可以保證總線上任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)故障不影響系統(tǒng)通訊。? 支持冗余總線系統(tǒng)，提高系統(tǒng)可靠性。(3)靈活擴(kuò)展采用PROFIBUS 總線結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)，擴(kuò)展非常方便靈活，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：? 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活，可以支持總線型、星型、樹型、冗余環(huán)型等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。?支持光纖和雙絞線作為通訊介質(zhì)，采用多模光纖時(shí)，兩個(gè)光電模塊間的距離可達(dá)3KM，采用單模光纖時(shí)，兩個(gè)光電模塊間的距離可達(dá)26KM；采用雙絞線不加中繼的最遠(yuǎn)通訊距離可達(dá)1KM，采用中繼時(shí)最遠(yuǎn)可達(dá)9KM。17?一條PROFIBUSDP 總線最多可以連接123 個(gè)DP 從站，所有滿足PROFIBUSDP 通訊規(guī)約的設(shè)備都可以連接到系統(tǒng)中。目前全球有超過1200 家公司可以生產(chǎn)超過2022 種支持PROFIBUS 的產(chǎn)品，因此具有很強(qiáng)的開放性和可擴(kuò)展性。?提供多種接口設(shè)備，用于將冗余DP 總線轉(zhuǎn)換成單DP 總線和將冗余DP 總線轉(zhuǎn)換成PA 總線，可以將DP 總線轉(zhuǎn)換成Asi 總線等，非常便于擴(kuò)展。?PROFIBUS 同時(shí)可以支持PROFIsafe 協(xié)議，一條總線上既可以傳輸標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)，也可以同時(shí)傳輸故障安全的信號(hào)。? 提供可用于危險(xiǎn)領(lǐng)域的接口模塊，可以支持在危險(xiǎn)區(qū)域的應(yīng)用。(4)實(shí)時(shí)性采用PROFIBUS 總線的系統(tǒng)具有很高的實(shí)時(shí)性，這是由PROFIBUS 總線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率高所決定的。PROFIBUSDP 總線的傳輸速率可達(dá)12M ，是目前通訊速率最高的現(xiàn)場總線。計(jì)算PROFIBUSDP 總線的響應(yīng)時(shí)間可以按下面的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算：t Cycle_DP = (317 x (nSlaves) + 11 x (nBytes) ) x Tbit 317 是一個(gè)常數(shù)，表示一個(gè)DP 從站建立通訊連接所需的數(shù)據(jù)位；第一個(gè)N 表示整個(gè)PROFIBUSDP 總線上的從站數(shù)量；第二個(gè)N 表示整個(gè)PROFIBUSDP 總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總數(shù)，單位為字節(jié)。如果總線系統(tǒng)中還有PA 總線，則PA 總線的響應(yīng)時(shí)間為：t Cycle_PAchannel = (317 x (nSlaves) + 8 x (nBytes) ) x Tbit 整個(gè)PROFIBUSDP 系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間為：t Cycle = t Cycle_PAchannel + t Cycle_DP + t Acylic 從上面的公式可以看到，一個(gè)典型的通過PA 總線連接的智能儀表的響應(yīng)時(shí)間為10ms， 一個(gè)典型的通過PA 總線連接的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的響應(yīng)時(shí)間為15ms 。一個(gè)PROFIBUSDP 從站的響應(yīng)時(shí)間。因此可以確定PROFIBUS 總線系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)時(shí)的系統(tǒng)。第二章空壓機(jī)工作過程18空壓機(jī)的工藝操作包括：啟動(dòng)過程、運(yùn)行檢測、停機(jī)過程。單臺(tái)空壓機(jī)的控制回路簡圖如下：圖21 單臺(tái)空壓機(jī)控制回路原理圖拿單臺(tái)空壓機(jī)控制回路簡圖來說，前置PLC控制柜既可以控制空壓機(jī)的現(xiàn)場信號(hào)，也可以對(duì)原電控柜加以控制，同時(shí)它又將空壓機(jī)的現(xiàn)場信號(hào)和原電控柜的信號(hào)傳輸給PLC總控柜，最后監(jiān)控計(jì)算機(jī)與PLC總控柜進(jìn)行通信來顯示現(xiàn)場檢測信號(hào)。從單臺(tái)空氣壓縮機(jī)控制原理圖我們可以得出以下結(jié)論:,弄清楚控制對(duì)象是很重要的。只有知道控制什么，才可能去控制需要控制的對(duì)象。2．從監(jiān)控角度而言，弄清楚監(jiān)視對(duì)象也是至關(guān)重要的。193．從設(shè)計(jì)而言，設(shè)計(jì)一個(gè)完善的控制系統(tǒng)，弄清楚以上兩個(gè)對(duì)象是開始設(shè)計(jì)時(shí)最重要的事。從上分析可得本次設(shè)計(jì)的控制對(duì)象，即模擬量輸入個(gè)模擬量輸出。模擬量輸入進(jìn)氣閥 排氣閥 放空閥 止回閥冷卻水閥模擬量輸出一級(jí)排氣壓力 一級(jí)排氣溫度 二級(jí)排氣溫度 二級(jí)排氣壓力冷卻水壓力 冷卻水溫度 潤滑油壓力 啟動(dòng)過程啟動(dòng)過程包括：啟動(dòng)前閥門檢查、打開冷卻水、檢查水壓、開啟主電機(jī)、空負(fù)荷延時(shí)后關(guān)閉放空閥、打開進(jìn)氣閥、進(jìn)入負(fù)荷進(jìn)行、達(dá)到供氣壓力后打開排氣閥等過程 ，見啟動(dòng)過程流程圖：如圖22所示：20啟動(dòng)前準(zhǔn)備啟動(dòng)前各閥門的檢查關(guān)閉進(jìn)氣閥打開放空閥關(guān)冷卻水閥關(guān)閉排氣閥是否正常 ?異常打開冷卻水正常延時(shí)冷卻水壓是否正常 ?抱警停機(jī)油壓低啟動(dòng)主電機(jī)正常啟動(dòng)延時(shí) 3 0 秒檢測油壓是否正常 ?抱警 3 0 秒后停機(jī)異常關(guān)閉放空閥打開進(jìn)氣閥供氣壓力是否正常 ?正常抱警 3 0 秒后停機(jī)異常打開排氣閥正常正常運(yùn)行 在線監(jiān)測21啟動(dòng)準(zhǔn)備目的是為了保證機(jī)器處于空載啟動(dòng)的良好狀態(tài)。啟動(dòng)前檢查準(zhǔn)備工作的內(nèi)容包括：一．接通總電源注油器如系電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)先于空壓機(jī)啟動(dòng)，其關(guān)閉應(yīng)在空壓機(jī)停轉(zhuǎn)之后。二．啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)操縱高壓電器必須遵守穿絕緣靴，戴絕緣手套和站在絕緣臺(tái)上的規(guī)定。各種電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)程序如下。1．繞線式電動(dòng)機(jī) 有的有滑環(huán)短路裝置。1）合上隔離開關(guān)；2）將起動(dòng)電阻器（亦稱變阻器）的控制手柄推到電阻最大值的位置上，合上油開關(guān)；3）慢慢地切除起動(dòng)電阻，使電機(jī)達(dá)到全速；4）把滑環(huán)短路手柄推到短路位置上，達(dá)到正常運(yùn)轉(zhuǎn)；5）將起動(dòng)電阻器的控制手柄拉回到“起動(dòng)”位置上，以防再起動(dòng)時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤，若無滑環(huán)短路裝置的則不能拉回；6）如為頻率變阻器的起動(dòng)就簡單，只需按下啟動(dòng)按鈕，待最后一個(gè)變流接觸器合上（即“運(yùn)轉(zhuǎn)”指示燈亮），就可投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)。2．籠鼠型電動(dòng)機(jī) 常見的低壓電動(dòng)機(jī)用油浸或空氣開關(guān)啟動(dòng)。1）將起動(dòng)手柄放在“斷開”位置；2）合上隔離開關(guān)；3）合上油開關(guān)（如為井下低壓電器則合上防爆起動(dòng)開關(guān)）；4）把起動(dòng)手柄推到“起動(dòng)”位置，待電動(dòng)機(jī)接近運(yùn)轉(zhuǎn)速度時(shí)，將手柄拉回到“運(yùn)