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【正文】 選擇I/O模塊的選擇編程器的選擇模塊排列決定電源框架的選擇系統(tǒng)構(gòu)成消耗電流的計算選擇基準(zhǔn) 程式編制方法 圖面化的必要性 保存方法選擇基準(zhǔn) 輸入/輸出規(guī)格 I/O點數(shù) 減額圖 接線 特殊模塊選擇基準(zhǔn) I/O槽數(shù) +5V電源容量 +24V傳感器用電源容量選擇基準(zhǔn) AC/DC線路 輸入/輸出線路 耐噪聲 系統(tǒng)的設(shè)計步驟圖 軟件部分 監(jiān)控系統(tǒng)的軟件部分計算機(jī)操作系統(tǒng)采用Microsoft Windows 2000 Professional中文版操作系統(tǒng)。歷史數(shù)據(jù)庫采用Microsoft SQL Server 2000中文版軟件。 操作系統(tǒng)軟件 Windows 2000 Professional 中文版操作系統(tǒng)提供了一個快速、高效的多用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng)環(huán)境，是目前使用廣泛的工控操作系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用Windows 2000 server中文版配合Microsoft SQL2000使用，用來保存歷史數(shù)據(jù)。各工作站均采用Windows 2000 Professional中文版操作系統(tǒng)。 、狀態(tài)量、電量、模擬量的采集和處理，并顯示在主工作站的界面上。對一些污水處理廠重要的物理量,如各個進(jìn)水泵的電流、頻率、出口壓力等都實時顯示在主工作站的主界面上，便于調(diào)度員及時掌握系統(tǒng)的運行情況。 數(shù)據(jù)庫軟件: 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上安裝Microsoft SQL 2000中文版，用來儲存整個電站重要的歷史數(shù)據(jù)， SQL 2000的通訊來讀取歷史數(shù)據(jù)。單獨設(shè)計一個數(shù)據(jù)庫服務(wù)器可以避免因為系統(tǒng)局部故障導(dǎo)致歷史數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象的發(fā)生。 STEP7 可以利用IEC1131標(biāo)準(zhǔn)中八種編程語言中的六種(STL、LAD、FBD、CFC、SFC和SCL)進(jìn)行編程。本系統(tǒng)利用STEP7對西門子可編程序控制器進(jìn)行配置、編程。SIX 利用SIMATIC S7400 ，、DO、AI和DB等模塊和中間繼電器的地址分配。 軟件配置PLC梯形圖所用邏輯符號與繼電器、接觸器系統(tǒng)原理圖的相應(yīng)符號極其相似，人們能迅速熟悉該種編程語言。一般設(shè)計梯形圖程序大都采用繼電器系統(tǒng)電路圖的設(shè)計方法。對于復(fù)雜的系統(tǒng)，在梯形圖設(shè)計中采用大量的中間單元來完成記憶、聯(lián)鎖、互鎖等功能，由于需要考慮的問題較多，分析起來非常困難，并且很容易遺漏一些該考慮的問題，且修改和閱讀也很困難。根據(jù)功能圖表設(shè)計PLC的梯形圖程序，可以有效地解決以上問題，達(dá)到事半功倍的效果?！　∥覀冊谡n題研究中下位機(jī)PLC采用梯形圖來編制程序?！　∠挛籔LC軟件用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、脈沖計數(shù)轉(zhuǎn)換、限值邏輯判斷及聲光報警輸出、通信數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換?！　?shù)據(jù)通訊與分離模塊完成PLC與微機(jī)間數(shù)據(jù)和命令的雙向傳送，并將得到的數(shù)據(jù)按系統(tǒng)要求的格式分離成系統(tǒng)變量。顯示模塊將實時數(shù)據(jù)顯示在屏幕上，以圖形或表格形式分屏循環(huán)顯示。在手動方式下可固定監(jiān)視畫面并可顯示歷史趨勢圖等。定時存貯模塊按每十分鐘將實時數(shù)據(jù)存貯到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中，每天整理一次歷史數(shù)據(jù)。系統(tǒng)維護(hù)模塊可用來修改定值參數(shù)、口令及限值等。報警模塊不論軟件工作在何種方式下，一旦出現(xiàn)超值，系統(tǒng)確認(rèn)后并發(fā)出報警，屏幕上顯示報警內(nèi)容和地點，以便采取措施?！　樘岣逷LC及系統(tǒng)的抗干擾能力，在硬件配置與安裝上，交流電源使用雙層隔離，輸入信號光電隔離，遠(yuǎn)離強(qiáng)電布線，模擬量信號和脈沖信號采用屏蔽線傳遞，采用放射性一點接地等措施，消除或減弱共模和瞬變干擾。在軟件設(shè)計和編程上，加上一些抗干擾模塊。系統(tǒng)從開始到運行的流程如下：首先把CPU的動作方式設(shè)定為STOP方式。 在在線方式下，CPU處于STOP或TEST—STOP方式時可進(jìn)行編程。 在顯示程序時可進(jìn)行編程。 平時，顯示命令語不顯示程序地址，必要時，用該鍵顯示程序地址 。編程器S20P即使不和SZ4 CPU模塊連接，也可進(jìn)行編程（離線編程）。在S20P上編程時，通常是要連在CPU模塊上進(jìn)行（在線編程）。 污水處理系統(tǒng)中一個PLC子站的控制程序進(jìn)行設(shè)計 對廠外2PLC子站雙恒壓供水系統(tǒng)的程序設(shè)計此程序分為三部分：主程序、子程序和中斷程序。（見附錄） 邏輯運算及報警處理等放在主程序。系統(tǒng)初始化的一些工作放在初始化子程序中完成，這樣可節(jié)省掃描時間。利用定時器中斷功能實現(xiàn)PID控制的定時采樣及輸出控制。生活供水時系統(tǒng)設(shè)定值為滿量程的70%，消防供水時系統(tǒng)設(shè)定值為滿量程的90%。在污水處理系統(tǒng)中，只是用比例(P)和積分(I)控制，其回路增益和時間常數(shù)可通過工程計算初步確定，但還需要進(jìn)一步調(diào)整以達(dá)到最優(yōu)控制效果。初步確定的增益和時間常數(shù)為：（程序設(shè)計見附錄）增益Kc=；采樣時間Ts=。積分時間Ti=30min。程序中使用的PLC元器件及功能如下表： 程序中使用的元器件及功能 器件地址功能器件地址功能VD100過程變量標(biāo)準(zhǔn)化值T33工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制VD104壓力給定值T34工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制VD108PI計算值T37工頻泵增泵濾波時間控制VD112比例系數(shù)T38工頻泵減增泵濾波時間控制VD116采樣時間T39工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制VD120積分時間故障結(jié)束脈沖信號VD124微分時間泵變頻啟動脈沖VD208生活供水變頻器運行頻率上限值復(fù)位當(dāng)前變頻運行泵脈沖VD212消防供水變頻器運行頻率上限值當(dāng)前泵工頻運行啟動脈沖VD250PI調(diào)節(jié)結(jié)果存儲單元新泵變頻啟動脈沖VB300變頻工作泵的泵號泵工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 系統(tǒng)的性能分析從以上的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)看，主要問題是信息的傳輸問題，即主要是Transputer之間的信息傳輸問題，現(xiàn)簡單分析如下。假設(shè)數(shù)據(jù)從處理器Ui經(jīng)過處理器Ui+1…,Uj1傳到處理器Uj,通信路徑N(N=ji)個處理器；Ui→Ui+1→…→Uj1→Uj假設(shè)數(shù)據(jù)從Uk1通過Uk傳一楨數(shù)據(jù)到Uk+1，傳輸?shù)难娱L時間為Tk，由于從Uk1發(fā)送數(shù)據(jù)的時間與Uk接受數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)重疊，因此：Tk=Tkd+Tka這里Tkd是數(shù)據(jù)楨在處理器Uk1的發(fā)送時間或處理器Uk的接受時間，Tka表示處理器Uk接受到數(shù)據(jù)后，經(jīng)過路由算法向Uk+1發(fā)送之前的延遲時間。所以數(shù)據(jù)楨從Ui發(fā)送開始到Uj接受完畢的總時間Total為：可以認(rèn)為，相鄰處理器之間發(fā)送和接受數(shù)據(jù)楨的時間與長度成比。因此，傳送長度為m的數(shù)據(jù)楨的總時間Tmtotal可以表示為： 假設(shè)將長度為n和m的兩個不同楨的時間差TjnTjm為：這里，TjnTjm為Ui發(fā)送這兩個楨的時間差。如果所有的處理器的數(shù)據(jù)傳送速率相同，可以認(rèn)為Td={Tkd｜k=i,…,j},那么；TjnTjm=(ji)(nm)Td+(TjnTjm) 如果Ui是連續(xù)地發(fā)送這兩楨數(shù)據(jù)，并且m是第一個數(shù)據(jù)楨的長度，則TjnTjm=m*Tid=m*Td最后，TjnTjm=〔N*(nm)+m〕＝m*Td這里，N是數(shù)據(jù)楨經(jīng)過的處理器個數(shù)。假設(shè)n＞m，那么m的作用可以忽略不計。可以得出：n*Td=(TjnTjm)/N若N=1,且n已知，則可測得兩個相鄰處理器之間單位時間的傳送時間Td對于一個具有相同傳送速率的Transputer網(wǎng)絡(luò)，Td是個常數(shù)，則Nd=(TjnTjm)/(n*Td)所以路徑長度是與接受數(shù)據(jù)楨的時間成正比的。 PLC設(shè)計小結(jié)PLC控制系統(tǒng)具有以下幾方面特點：選用先進(jìn)的控制設(shè)備，系統(tǒng)的實時性好，可靠性高，數(shù)據(jù)處理速度快；采用環(huán)網(wǎng)分布式控制結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)具有較高的安全性。當(dāng)某個站出現(xiàn)故障時，其它工作站仍可實現(xiàn)集控控制；網(wǎng)絡(luò)間傳輸速度快，距離遠(yuǎn)，可靠性高；直觀界面，操作簡便，功能齊全；維護(hù)方便，運行費用低。系統(tǒng)擴(kuò)展方便，可隨時增加節(jié)點，并可通過網(wǎng)絡(luò)由中控室修改程序。PLC和網(wǎng)絡(luò)可靠性高，維護(hù)工作量??；綜上所述，PLC控制系統(tǒng)對提高生產(chǎn)效率、減少現(xiàn)場操作人員、降低生產(chǎn)成本和提高安全性能發(fā)揮著顯著的作用。第5章 結(jié) 論本系統(tǒng)與傳統(tǒng)污水工藝PLC控制相比，具有功能齊全、高度智能化、運行可靠、投資少、見效快等優(yōu)點對該城市的生態(tài)環(huán)境、水資源、城市環(huán)境及旅游業(yè)等，都起到極大的推動作用。 本文所述的系統(tǒng)具有以下特點：可靠性高。PLC是由Transputer并行處理系統(tǒng)構(gòu)成，每個處理機(jī)模塊都享有自己的存儲器，數(shù)據(jù)共享只是通過Link的互連實現(xiàn)，保證了各單元之間的獨立性，從而提高了整個系統(tǒng)的可靠性。靈活性和可擴(kuò)展性強(qiáng)。系統(tǒng)中的PLC的數(shù)量級之間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可根據(jù)需要選擇和重構(gòu)，構(gòu)成實現(xiàn)不同功能的系統(tǒng)功能單元。互連性強(qiáng)，易于光互連網(wǎng)絡(luò)接口。Transputer提供了四路標(biāo)準(zhǔn)的INMOS全雙工高速串行通訊鏈路(Link)，所以，以利用INMOS Link互連成的Transputer并行處理機(jī)系統(tǒng)為核心的控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的互連性，很容易實現(xiàn)與光互連網(wǎng)絡(luò)接口，構(gòu)成分布式并行計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)污水處理廠各工藝單元之間的有機(jī)并行協(xié)調(diào)處理。具有高速處理能力，IMS T800 Transputer屬于32位精簡指令處理機(jī)(RISC)，具有64位的浮點運算單元，因此該系統(tǒng)具有高速處理能力。參考文獻(xiàn)[1] 吳建強(qiáng)，：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2000：2330[2] 吳中俊,：機(jī)械工業(yè)出版社，2003：5358[3] 汪曉光,孫曉英,2006[4] 趙先新,2005,24[5] 賈東耀,2006,11(5)[6] 劉鍇,:北京航空航天大學(xué)出版社,2004[7] :北京航空航天大學(xué)出版社,2004[8] [M].北京:清華大學(xué)出版社,2000[9][M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2001[10] ：高等教育出版社，2003: 38135 [11] ：北京航空航天大學(xué)出2000:4385 [12] 周美蘭,周峰，：科學(xué)出版社， 2003:1421[13] 張萬忠，： [14] Allamaraju Java 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Thematic Network in teacher education in Europe. XXXJ Journal of Education for teaching, , ,1997致 謝本設(shè)計從選題到最后完成，都得到了張麗平老師的悉心指導(dǎo)。張老師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和誨人不倦的精神永遠(yuǎn)是我學(xué)習(xí)的榜樣，她富于開拓與創(chuàng)新的精神以及豐富的社會知識都給我留下了深刻的印象，使我在設(shè)計中受益匪淺，在此謹(jǐn)向張老師致以誠摯的謝意！在論文的寫作中，還得到了其他老師的悉心指點，在此表示衷心的感謝！在此還要感謝計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的全體老師，感謝他們對我的培養(yǎng)，使我在遼寧工業(yè)大學(xué)這三年的學(xué)習(xí)生活中受益匪淺。感謝家人的關(guān)心與支持！感謝閱讀和評審本文的老師為此付出的辛勤勞動！附 錄圖1 工程流程樣圖圖2 污泥脫水系統(tǒng)流程控制圖PCPLC0PLC3PLC2PLC1PCPCPC圖3 PLC設(shè)計簡圖