【正文】 后面將要掃描的指令所利用；另一方面，還可以通過 CPU 設(shè)置定時器來監(jiān)視每次掃描時間是否超過規(guī)定時間，避免由于 CPU 內(nèi)部故障使程序執(zhí)行進(jìn)入死循環(huán)。本設(shè)計系統(tǒng) PLC 采用的是梯形圖編程語言。梯形圖在形式上類似于繼電器控制電路圖，它簡單，直觀，易讀，好懂，是 PLC 中普遍采用的一種編程方式。梯形圖中沿用了繼電器線路的一些圖形符號，這些圖形符號被稱為編程元件，每一個編程元件對應(yīng)有一個編號。不同廠家的 PLC，其編程元件的多少及編號方法不盡相同，但是基本的元件及功能很相近。梯形圖有如下特點：(1)梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列。每一個繼電器為一個邏輯行，稱為一個梯形。每一個邏輯行起始于左母線，然后是觸點的各種聯(lián)接，最后是線圈，整個圖形呈梯形。(2)梯形圖中的繼電器不是繼電器控制電路中的物理繼電器，它實質(zhì)上是變量存儲器中的位觸發(fā)器，因此稱為軟繼電器，相應(yīng)的某位觸發(fā)器為真態(tài)，表示該繼電器通電，其常開觸點閉合，常閉觸點打開。梯形圖中的繼電器的線圈的定義是廣義的，除了輸出繼電器、內(nèi)部繼電器以外，還包括定時器、計數(shù)器等。(3)梯形圖中，一般情況下某個編號的繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而繼電器的觸點是可以被無限制的引用，既可是常開觸點也可以是常閉觸點。(4)梯形圖是 PLC 形象化的編程方式，其左右兩側(cè)的母線不接任何電源，因而圖中各個支路也沒有真實的電流通過，但是為了方便，常用有電山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計30流來形象的描述輸出線圈的動作條件。所以僅僅是概念上的電流，而且認(rèn)為它只能從左向右流動，層次的改變只能是先上后下。PLC 的工作過程基本上是用戶的梯形圖程序的執(zhí)行過程，是在系統(tǒng)軟件的控制下順次掃描各輸入點的狀態(tài)，按用戶程序解算控制邏輯，然后順序向各個輸出點發(fā)出相應(yīng)的控制信號。除此之外，為提高工作的可靠性和及時的接收外來的控制命令，每個掃描周期還要進(jìn)行故障自診斷和處理與編程器、計算機的通信請求。因此，PLC 工作過程分為以下五步：(1)自診斷自診斷功能可使 PLC 系統(tǒng)防患于未然，而在發(fā)生故障時能盡快的修復(fù)，為此 PLC 每次掃描用戶程序以前都對 CPU、存儲器、輸入輸出模塊等進(jìn)行故障診斷，若自診斷正常便繼續(xù)進(jìn)行掃描，而一旦發(fā)現(xiàn)故障或異?，F(xiàn)象則轉(zhuǎn)入處理程序，保留現(xiàn)行工作狀態(tài)，關(guān)閉全部輸出，然后停機并顯示出錯的信息。(2)與外設(shè)通信自診斷正常后 PLC 即掃描編程器、上位機等通信接口，如有通信請求便響應(yīng)處理。在與編程器通信過程中，編程器把指令和修改參數(shù)發(fā)送給主機，主機把要顯示的狀態(tài)、數(shù)據(jù)、錯誤碼進(jìn)行相應(yīng)指示，編程器還可以向主機發(fā)送運行、停止、清內(nèi)存等監(jiān)控命令。在與上位機通信過程中 PLC 將接收上位機發(fā)出的指令進(jìn)行相應(yīng)的操作，把現(xiàn)場工作狀態(tài)、PLC 的內(nèi)部工作狀態(tài)、各種數(shù)值參數(shù)發(fā)送給上位機以及執(zhí)行啟動、停機、修改參數(shù)等命令。(3)輸入現(xiàn)場狀態(tài)完成前兩步工作后 PLC 便掃描各個輸入點，讀入各點的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，如開關(guān)的通斷狀態(tài)、形成現(xiàn)場的內(nèi)存映象。這一過程也稱為輸入采樣或輸出刷新，在一個掃描周期內(nèi)內(nèi)存映象的內(nèi)容不變，即使外部實際開關(guān)狀態(tài)山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計31己經(jīng)發(fā)生了變化也只能在下一個掃描過程中的輸入采樣時刷新，解算用戶邏輯所用的輸入值是該輸入值的內(nèi)存映象值而不是當(dāng)時現(xiàn)場的實際值。(4)解算用戶邏輯即執(zhí)行用戶程序。一般是從用戶出現(xiàn)存儲器的最低地址存放的第一條程序開始，在無跳轉(zhuǎn)的情況下按存儲器地址的遞增方向順序的掃描用戶程序，按用戶程序進(jìn)行邏輯判斷和算術(shù)運算，因此稱之為解算用戶邏輯。解算過程中所用的計數(shù)器、定時器，內(nèi)部繼電器等編程元件為相應(yīng)存儲單元的即時值，而輸入繼電器，輸出繼電器則用的是內(nèi)存映象值。在一個掃描周期內(nèi)，某個輸入信號的狀態(tài)不管外部實際情況是否己經(jīng)變化，對整個用戶程序是一致的，不會造成結(jié)果混亂。(5)輸出結(jié)果將本次的掃描過程中解算最新結(jié)果送到輸出模塊取代前一次掃描解算的結(jié)果，也稱為輸出刷新。解算用戶邏輯到用戶程序為止，每一步所得到的輸出信號被存入輸出信號寄存表并未發(fā)送到輸出模塊，相當(dāng)于輸出信號被輸出門阻隔，待全部解算完成后打開輸出門一并輸出，所用輸出信號由輸出狀態(tài)表送到輸出模塊，其相應(yīng)開關(guān)動作。驅(qū)動用戶輸出設(shè)備即 PLC 的實際輸出。在依次完成上述五個步驟操作后 PLC 又開始進(jìn)行下一次掃描。如此不斷的反復(fù)循環(huán)掃描，實現(xiàn)對全過程及設(shè)備的連續(xù)控制，直至接收到停止命令、停電、或出現(xiàn)故障。 I/O 模塊的基本參數(shù)配置下述四個表格分別是所選用的輸入輸出模塊的基本參數(shù)配置表。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計32表 模擬量模塊輸入輸出參數(shù)表C a t . N o .N u m b e r o f I n p u t s N u m b e r o f O u t p u t s R e s o l u t i o nS e n s o r s S u p p o r t e d 1 7 5 6 I F 88 s i n g l e e n d e d , 4 d i f f e r e n t i a l , 2 h i g h s p e e d d i f f e r e n t i a l — 1 6 b i t s 177。 1 0 . 5 V0 . . . 5 . 2 5 V0 . . . 1 0 . 5 V 1 7 5 6 O F 6 C I —6 i s o l a t e d c u r r e n t 1 3 b i t s —C a t . N o .R e m o v a b l e T e r m i n a l B l o c k H o u s i n g B a c k p l a n e C u r r e n t ( m A ) a t 5 V B a c k p l a n e C u r r e n t ( m A ) a t 2 4 V P o w e r D i s s i p a t i o n , M a x .1 7 5 6 I F 81 7 5 6 T B C H1 7 5 6 T B S 6 H 1 5 0 m A 4 0 m A 1 . 7 W V o l t a g e2 . 3 W C u r r e n t 1 7 5 6 O F 6 C I 1 7 5 6 T B N H1 7 5 6 T B S H 2 5 0 m A3 0 0 m A5 . 5 W ( 0 … 5 5 0 W l o a d s )6 . 1 W ( 5 5 1 … 1 0 0 0 W l o a d s ) 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計33表 開關(guān)量模塊輸入輸出參數(shù)表C a t . N o .N u m b e r o f I n p u t s / o u t p u t sV o l t a g e , O n S t a t e I n p u t , N o m . O p e r a t i n g V o l t a g e I n p u t D e l a y T i m e , O N t o O F F 1 7 5 6 I B 3 2 3 2 1 2 / 2 4 V d cs i n k 1 0 . . . 3 1 . 2 V d c 4 2 0 m s + f i l t e r t i m e ( 0 , 1 , 2 , 9 , o r 1 8 m s )1 7 5 6 O B 1 6 E 1 6e l e c t r o n i c a l l y f u s e d 1 2 / 2 4 V d cs o u r c e 1 0 . . . 3 1 . 2 V d c C a t . N o .R e m o v a b l e T e r m i n a l B l o c k H o u s i n g B a c k p l a n e C u r r e n t ( m A ) a t 5 V B a c k p l a n e C u r r e n t ( m A ) a t 2 4 V P o w e r D i s s i p a t i o n , M a x . 1 7 5 6 I B 3 2 1 7 5 6 T B C H1 7 5 6 T B S 6 H 1 2 0 m A 2 m A 6 . 2 W @ 6 0 176。 C1 7 5 6 O B 1 6 E 1 7 5 6 T B N H1 7 5 6 T B S H 2 5 0 m A 2 m A 4 . 1 W @ 6 0 176。 C山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計34 傳感器和執(zhí)行器的選擇 液位傳感器的選擇濾池儀表的設(shè)置通常是單格濾池設(shè)置液位傳感器，因為維持濾池正常的運轉(zhuǎn)時恒水位，所以液位計的選型很重要。超聲波液位傳感器是近年來普遍使用的一種工控液位傳感器，該液位計安裝簡單方便, 信號漂移較小， 故障率較低，運行穩(wěn)定。故近年來受到廣大工程設(shè)計人員的青睞。故本設(shè)計中選擇上海精士自動化成套設(shè)備有限公司的LU13兩線制超聲波液位傳感器。該產(chǎn)品的有關(guān)參數(shù)如下：測量量程：LU13: (10 cm ) 精度：量程177。 % 分辨率：(3 mm) 直徑盲區(qū)：LU13: (10cm) LED顯示器：電源、校正和診斷信息 內(nèi)存：非易失 供電電壓： 12 28 VDC 線圈阻抗：600 Ohms @ 24 VDC 信號輸出： 420 mA, 兩線制 校準(zhǔn)：對準(zhǔn)目標(biāo)距離、接上校準(zhǔn)線后供電 故障保護(hù)：還原至22 mA 工作溫度： F: 40186。 to 160186。 C: 40186。 to 71186。 溫度補償：自動電子組件 工作溫度： F: 40186。 to 160186。 C: 40186。 to 71186。 壓力：30 psi (2 bar) @ 25 176。C, 超過25 176。C時 @ psi( bar) per 176。C 外殼等級：NEMA 6 (IP67) 安裝高度儲罐工藝裝置上( cm) 外殼材料： PC/ABS FR 傳感器材料： PVDF Kynar174。 電纜外殼材料：聚丙烯 電纜型號：3芯屏蔽電纜 安裝前首先確認(rèn)液位計探頭和它的測量終端間距，LU13超聲波液位計允許的最大電纜長度為1000英尺（300米） ，而且要求電纜必需全部屏蔽。兩線制信號輸入電氣連接：1．和信號變送器以及外供電源連接：液位計紅線端接入直流電源1228 VDC+端，黑線接儀表輸入信號+端，然后將電源1228 VDC—端和儀表信號輸入負(fù)端連接。2．和PLC的連接：山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計35液位計紅線端接入直流電源1228 VDC+端，黑線接PLC輸入信號+端，然后將電源1228 VDC—端和PLC信號輸入負(fù)端連接。 （注意：超聲波液位計安裝時，其包裝盒內(nèi)的VITON橡膠墊必須配合超聲波液位計一起安裝） 壓力變送器的選擇水頭損失等于液位值減去壓力值，故水頭損失信號的測量要運用到壓力變送器。前些年大都用差壓變送器，在濾料上下引壓，但由于差壓變送器及三閥組安裝維護(hù)相對麻煩，且差壓變送器的安裝位置受一定限制，近年來采用壓力變送器較多，在單格濾池出水閥前取壓由計算機將液位值與壓力值相減后得出水頭損失，效果不錯。本設(shè)計中的壓力變送器選擇中國航天科技集團公司第七0一研究所的通用型YZD1 擴散硅壓力變送器。YZD1擴散硅壓力變送器選用國外進(jìn)口擴散硅壓力芯片作敏感元件，性能穩(wěn)定可靠，抗過載能力強。靈敏度高，精度高，體積小，重量輕，安裝使用方便。廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟領(lǐng)域的各種氣體、液壓的壓力、液體測量和控制。具有多種量程、多輸出形式，標(biāo)準(zhǔn)螺紋接口：M20 結(jié)構(gòu)材料：2Cr13或者1Cr18Ni9Ti?？砂匆笥喼品菢?biāo)準(zhǔn)量程、輸出形式和壓力接口形式。主要的技術(shù)指標(biāo)如下表所示。表 YZD1電氣連接方式及其主要技術(shù)指標(biāo)電氣連接方式 插頭座號 導(dǎo)線顏色4 線 4 線3 線 3 線2 線 2 線輸入 （ 電源 ） 正端輸出信號正端輸出信號負(fù)端輸入 （ 電源 ） 負(fù)端111紅紅紅2 22藍(lán)藍(lán)藍(lán)34/白 黃/44/黃 黃/山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文