【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 理，模擬量首先被傳感器和變送器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)量程的電流或電壓，例： DC4～ 20mA， 1～ 5V， 0～ 10V， PLC 用 A/D 轉(zhuǎn)換器將它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。帶正負(fù)號(hào)的電流或電壓在 A/D 轉(zhuǎn)換后二進(jìn)制補(bǔ)碼表示。 D/A 轉(zhuǎn)換器將 PLC 的數(shù)字輸出量轉(zhuǎn)換為模擬電壓或電流，再去控制執(zhí)行器。模擬量 I/O 模塊的主要任務(wù)就是實(shí)現(xiàn) A/D 轉(zhuǎn)換 和 D/A 轉(zhuǎn)換。 (4)選有箱式磁濾器 B03C 型箱式磁濾器內(nèi)置一個(gè)進(jìn)水閥、一個(gè)出水閥、一個(gè)壓縮空氣閥和一個(gè)排污閥，主要是內(nèi)置一個(gè) 3 平方的通電磁盤(pán)結(jié)構(gòu)。 經(jīng)久耐磨 ， 設(shè)計(jì)緊湊，精巧美觀(guān) 溫升低，無(wú)噪音，零泄漏 動(dòng)作響應(yīng)迅速，高頻率 。 德國(guó)工藝，出口系列，品質(zhì)可靠 主要用于污水處理。 （ 5）差壓檢測(cè)儀表的選擇 差壓檢測(cè)儀表的作用是檢測(cè)磁濾器的入口和出口的差壓，如果差壓過(guò)高，表示磁濾器有堵塞故障，需要進(jìn)行反洗工序。差壓儀表應(yīng)該有設(shè)定差壓、顯示差壓、差壓信號(hào)輸出功能。綜上所述選擇美國(guó)德維爾 公司的 dwyer300IMR系列的 Photohelic 壓力表和開(kāi)關(guān)。 硬件實(shí)施 (1)兩臺(tái)機(jī)組的濾水工序可單獨(dú)進(jìn)行，要求有獨(dú)立的啟動(dòng) /停止按鈕。 (2)“管壓差高”檢測(cè)和反洗鈴在每臺(tái)機(jī)組上均單獨(dú)配置。 壓力傳感器監(jiān)測(cè)到的壓力值直接關(guān)系到整個(gè)控制系統(tǒng)的可行性，在選擇差壓變送器的精度要他到 177。3 ％ RH 的以上的精度，使得差壓傳感器在工作的時(shí)候能夠準(zhǔn)確的接收和發(fā)送出準(zhǔn)確的信號(hào)。 用一個(gè) PLC 模擬量輸入模塊和一個(gè)輸出模塊。讓差壓傳感器接收的信號(hào)傳送到 PLC的模擬量的輸入模塊使模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù) 字量，為了使防止在輸入觸點(diǎn)抖動(dòng)或外部干擾脈沖引起錯(cuò)誤的輸入信號(hào)，在輸入電路中設(shè)置 RC 濾波電路，可以增加可靠性。 CPU模塊的內(nèi)部的工作電壓一般是 DC 5V，輸出信號(hào)電壓一般較高，一般是 DC 24V和 AC 220V。采用 DC 0～ 10V，模擬量輸出模塊用于控制電動(dòng)出水閥、進(jìn)水閥、水泵等執(zhí)行器。 (3)所謂將每臺(tái)機(jī)組的磁濾器及各個(gè)電磁閥線(xiàn)圈的接通信號(hào)反饋到 PLC 的輸入端， 10 如圖 33 所示。考慮到由接觸器控制這些線(xiàn)圈，當(dāng)接觸器線(xiàn)圈通電時(shí)，其動(dòng)合觸點(diǎn)應(yīng)當(dāng)閉合，動(dòng)斷觸點(diǎn)應(yīng)當(dāng)斷開(kāi)；反之亦然，如果接觸線(xiàn)圈通電時(shí)， 其動(dòng)合觸點(diǎn)不能閉合或者動(dòng)斷觸點(diǎn)不能閉合，或動(dòng)斷觸點(diǎn)不能斷開(kāi)，可能發(fā)生事故。 圖 33 輸出反饋信號(hào)接線(xiàn)圖 由于 1 號(hào)機(jī)組和 2 號(hào)機(jī)組工作狀態(tài)是一樣的，所以只做的 1 號(hào)機(jī)組的 PLC 外部接線(xiàn)圖。接線(xiàn)圖原理是打開(kāi)啟動(dòng)按鈕 1 號(hào)機(jī)組開(kāi)始工作， 1 號(hào)進(jìn)水閥打開(kāi)，污水進(jìn)入 1 號(hào)磁濾器開(kāi)始過(guò)濾。出 1 號(hào)水閥打開(kāi)， 40 分鐘后濾水結(jié)束關(guān)閉 1 號(hào)進(jìn)水閥， 1 秒后關(guān)閉 1號(hào)出水閥， 5 秒后關(guān)閉 1 號(hào)磁濾器， 2 秒后進(jìn)入反洗工序，接通 1 號(hào)排污閥， 1 秒后接通1 號(hào)壓縮空氣閥。接通 1 號(hào)反洗鈴， 1 分鐘反洗時(shí)間。反洗結(jié)束關(guān)閉 1 號(hào)壓縮空氣閥 1秒后關(guān)閉 1 號(hào)排污閥，再延 時(shí) 5 秒后，又進(jìn)行濾水工序如圖 34 所示。 圖 34 PLC的外部接線(xiàn)圖 11 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件選用和設(shè)計(jì) 選用 STEP7Micro/WIN 是建立在 STEP7Micro/WIN 版編程軟件和 2021 出版推出的 S7200 新產(chǎn)品的基礎(chǔ)上的。較老的編程軟件與 版的功能和界面有一些的區(qū)別，老型號(hào)的 PLC 不能使用新產(chǎn)品的某些功能。 程序的設(shè)計(jì)，由于 1 號(hào)機(jī)組和 2 號(hào)機(jī)組工作狀態(tài)是一樣的，所以只做的 1 號(hào)機(jī)組的程序編寫(xiě)。輸入電路使用 CPU 模塊提供的 DC 24V 電源，開(kāi)啟動(dòng) 按鈕 1 號(hào)機(jī)組開(kāi)始工作， 1 號(hào)進(jìn)水閥打開(kāi)，污水進(jìn)入 1 號(hào)磁濾器開(kāi)始過(guò)濾。出 1 號(hào)水閥打開(kāi)， 40 分鐘后濾水結(jié)束關(guān)閉 1 號(hào)進(jìn)水閥， 1 秒后關(guān)閉 1 號(hào)出水閥， 5 秒后關(guān)閉 1 號(hào)磁濾器， 2 秒后進(jìn)入反洗工序，接通 1 號(hào)排污閥， 1 秒后接通 1 號(hào)壓縮空氣閥。接通 1 號(hào)反洗鈴， 1 分鐘反洗時(shí)間。反洗結(jié)束關(guān)閉 1 號(hào)壓縮空氣閥 1 秒后關(guān)閉 1 號(hào)排污閥，再延時(shí) 5 秒后，又進(jìn)行濾水工序。 輸出故障檢測(cè)和報(bào)警 故障診斷子程序的作用 相對(duì)于 PLC 而言，外部輸入器件如電磁閥、磁濾器容易出現(xiàn)故障。如果電磁閥和磁濾器出現(xiàn)故障不能及時(shí)的處理，容易造 成系統(tǒng)工作不正常，甚至損壞系統(tǒng)。處理方法是；如果外部輸出器件出現(xiàn)故障時(shí)，必須停止并報(bào)警提示，提醒工作人員進(jìn)行維修。 故障子程序的設(shè)計(jì) 本控制系統(tǒng)共有 8 個(gè)故障診斷子程序，它們的故障診斷方法都類(lèi)似，具體的診斷法是：如果某個(gè)線(xiàn)圈通電，對(duì)應(yīng)的常開(kāi)的輔助觸點(diǎn)應(yīng)該閉合。如果沒(méi)有閉合就證明該元件以損壞。如果某個(gè)線(xiàn)圈斷電，對(duì)應(yīng)的常閉觸點(diǎn)因該閉合；如果沒(méi)有閉合，判斷該元器件損壞。下面我們以故障子程序 1 為例，談?wù)劰收显\斷子程序的實(shí)現(xiàn)。 圖 41 故障診斷子程序 12 系統(tǒng) I/O 分配表 下表為磁濾器 1 號(hào)機(jī) 組的工作輸入輸出地址分配表。 1 號(hào)機(jī)組的 I/O 地址分配表 編程元件 I\O 端子 作用 輸 入 繼 電 器 1 號(hào)凈水器的啟動(dòng)按鈕 1 號(hào)凈水器的停止按鈕 1 號(hào)凈水器差壓檢測(cè)儀，差壓過(guò)高開(kāi)關(guān)信號(hào) 系統(tǒng)穩(wěn)定按鈕 1 號(hào)磁濾器輔助觸點(diǎn)，用于故障診斷 1 號(hào)出水閥輔助觸點(diǎn)，用于故障診斷 1 號(hào)進(jìn)水閥輔助觸點(diǎn)，用于故障診斷 1 號(hào)排污閥輔助觸點(diǎn)，用于故障診斷 用于故障診斷 輸 出 繼 電 器 1 號(hào)磁濾器的線(xiàn)圈 1 號(hào)出水閥線(xiàn)圈 1 號(hào)進(jìn)水閥線(xiàn)圈 1 號(hào)排污閥線(xiàn)圈 1 號(hào)壓縮空氣閥線(xiàn)圈 反洗鈴 故障指示燈 故障報(bào)警器 軟件設(shè)計(jì)的可行性 故障診斷子程序梯形圖 41，他有順序功能邏輯語(yǔ)言解釋下：在 步即濾水工序如果磁濾器或者出水閥或者進(jìn)水閥沒(méi)有打開(kāi)或者是排污閥或者空氣壓縮閥打開(kāi)了，則報(bào)警或者是停機(jī)的狀態(tài)。軟件解決了 1 號(hào)機(jī)組和 2 號(hào)機(jī)組的反洗競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題，采用了延時(shí)和互鎖的方法，為了保證了系統(tǒng)的可靠性工作， 設(shè)計(jì)了輸出診斷程序，能判斷執(zhí)行器是否正常工作。保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定和可靠性。 磁濾器的差壓保護(hù)：如果磁濾器的入口和出口的差壓大于設(shè)定值，則濾水工作停止，或者是立即進(jìn)入反洗程序中。這樣一來(lái)增加了系統(tǒng)的安全可靠性。 13 第五章 污水處理系統(tǒng)通信調(diào)試 計(jì)算機(jī)的通信方式概述 近幾年來(lái)，計(jì)算機(jī)控制已被迅速地推廣和普及，相當(dāng)多的企業(yè)已經(jīng)在大量地使用各種各樣的可編程設(shè)備，例如工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、 PLC、變頻器、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、柔性制造系統(tǒng)等。有的企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全車(chē)間或全廠(chǎng)的綜合自動(dòng)化，即將不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的可編程設(shè)備連 接在單層或多層網(wǎng)絡(luò)上，相互之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，實(shí)現(xiàn)分散控制和集中控制管理。因此通信與網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為控制系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分，也是控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和維護(hù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一，本文介紹有關(guān)數(shù)字通信與工業(yè)自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)，介紹編程S7200 系列 PLC 的通信功能。 (1)并行通信與串行通信 并行數(shù)據(jù)條通信是以字節(jié)或字未單位的數(shù)據(jù)傳輸方式，除了 8 根和 16 根數(shù)據(jù)線(xiàn)、一根公共線(xiàn)外，還需要通信雙方聯(lián)絡(luò)用的控制線(xiàn)。并行通信的傳輸速度快，但是傳輸線(xiàn)的根數(shù)多，抗干擾能力較差，一般用于近距離數(shù)據(jù)傳送，例如 PLC 的模塊之 間的數(shù)據(jù)傳送。 串行數(shù)據(jù)通信是以二進(jìn)制的單位數(shù)據(jù)傳輸方式，每次只傳送一位，最少只需要兩根線(xiàn)就可以連接多臺(tái)設(shè)備，組成控制網(wǎng)絡(luò)。串行通信需要的信號(hào)線(xiàn)少，適用于距離較遠(yuǎn)的場(chǎng)合。計(jì)算機(jī)和 PLC 都用的串行通信接口，例如 RS485 接口，工業(yè)控制中計(jì)算機(jī)之間的通信一般采用串行通信方式。 (2)異步通信與同步通信 在串行通信中，接收方和發(fā)送方應(yīng)使用相同的傳輸率。接收方和發(fā)送方的標(biāo)稱(chēng)傳輸速率雖然相同，它們之間是有一些微小的差別。如果不采取措施，在連續(xù)傳送大量的信息時(shí)，將會(huì)因積累誤差造成發(fā)送和接收的數(shù) 據(jù)錯(cuò)位，使接收方收到錯(cuò)誤的信息。為了解決這一問(wèn)題，需要使發(fā)送過(guò)程和接收過(guò)程同步。按同步方式的不同，串行通信可以分為異步通信和同步通信。 圖 51 異步通信的信息格式 14 (3)單工與雙工通信 單工通信方式只能沿單一方向傳輸數(shù)據(jù)，雙工通信方式的信息可以沿兩個(gè)方向傳送，每一個(gè)站既可以發(fā)送數(shù)據(jù)，也可以接收數(shù)據(jù)。雙工方式又分為全雙工和半雙工。全雙工方式中數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收分別用兩組不同的數(shù)據(jù)線(xiàn)傳送，通信的雙方都能在同一時(shí)刻接收和發(fā)送信息如圖 52A 所示。半雙工方式用同一組線(xiàn)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，通信的雙方在 同一時(shí)刻只能發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)如圖 52B 所示。 圖 52A 半雙工方式 圖 52B 全雙工方式 (4)傳輸速度 在串行通信中，傳輸速率又稱(chēng)波特率的單位是波特，即每秒傳送的二進(jìn)制位數(shù)，其符號(hào)未 bit/s。常用的傳輸速率為 30038400bit/s,從 300 開(kāi)始成倍數(shù)增加。不同的串行通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率差別極大，有的只有數(shù)百 bit/s,高速串行通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率可達(dá)到1Gbit/s。 系統(tǒng)采用串行通信接口 RS485 是 RS422 的變形， RS485 為半雙工，只有一對(duì)平衡差分信號(hào)線(xiàn)，不能同時(shí)發(fā)送和接收。使用 RS485 通信接口和雙絞線(xiàn)可以組成串行通信網(wǎng)絡(luò)如圖 53 所示，構(gòu)成分布式系統(tǒng)，系統(tǒng)中最多可以有 32 個(gè)站，新的接口器件以允許連接 128 個(gè)站。 圖 53 RS485 網(wǎng)絡(luò) 換向 發(fā)送 接收 接收 發(fā)送 甲站 換向 乙站 發(fā)送 接收 甲站 接收 發(fā)送 乙站 15 硬件 S7200 與 PROFIBUS 通信 PROFIBUADP 協(xié)議通常用于分布式 I/O 設(shè)備遠(yuǎn)程 I/O 的高速通信。許多廠(chǎng)家生產(chǎn)類(lèi)型眾多的 PROFIBUADP 設(shè)備，例如 I/O 模塊、電機(jī)控制器 和 PLC。 S7200CPU 需要通過(guò) EM 277 PROFIBUADP 模塊接入網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)通常有一個(gè)主站和幾個(gè) I/O 從站。通過(guò)組態(tài)，主站知道網(wǎng)絡(luò)中 I/O 從站的類(lèi)型和站地址，主站初始化網(wǎng)絡(luò)并核對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的從站設(shè)備是否與設(shè)置的相符。主站周期性地將輸出數(shù)據(jù)寫(xiě)到從站，并從從站讀取輸入數(shù)據(jù)。當(dāng) DP 主站成功地設(shè)置了一個(gè)從站時(shí)。它就擁有該從站。如果網(wǎng)絡(luò)中有第二個(gè)主站，它只能很有限地訪(fǎng)問(wèn)第一個(gè)主站的從站。 控制系統(tǒng)分三