【正文】 主要的技術(shù)指標如下表所示。具有多種量程、多輸出形式，標準螺紋接口：M20 結(jié)構(gòu)材料：2Cr13或者1Cr18Ni9Ti。靈敏度高，精度高，體積小，重量輕，安裝使用方便。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。 （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。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端連接。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。C, 超過25 176。 to 71186。 to 160186。 to 71186。 to 160186。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。故近年來受到廣大工程設(shè)計人員的青睞。 C山東科技大學學士學位論文 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計7 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。 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 ) 山東科技大學學士學位論文 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計6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。 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。在依次完成上述五個步驟操作后 PLC 又開始進行下一次掃描。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。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。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，按用戶程序進行邏輯判斷和算術(shù)運算，因此稱之為解算用戶邏輯。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)山東科技大學學士學位論文 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計4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)存映象值而不是當時現(xiàn)場的實際值。在與上位機通信過程中 PLC 將接收上位機發(fā)出的指令進行相應(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。(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。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行故障自診斷和處理與編程器、計算機的通信請求。所以僅僅是概念上的電流，而且認為它只能從左向右流動，層次的改變只能是先上后下。(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。(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。每一個繼電器為一個邏輯行，稱為一個梯形。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。一方面，所掃描的指令被執(zhí)行后其結(jié)果馬上就可以被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)行進入死循環(huán)。由于掃描是周而復(fù)始無限循環(huán)的，每掃描一個循環(huán)所用的時間為掃描周期 [8]。所謂掃描就是依次對各種規(guī)定的操作項目全部進行訪問和處理。PLC 采用的是掃描的工作方式。(9)系統(tǒng)化，有標準外圍接口模塊。(7)可在基本系統(tǒng)上擴展，系統(tǒng)容易配置，與負載最遠距離可達 10000英尺，內(nèi)存可以擴展。(5)體積小，價格低。(3)可靠性高，平均故障間隔時間(MTBF)超過 20220 小時，羅克韋爾公司的產(chǎn)品 MTBF 達到 50000 小時。用 PLC 設(shè)計的控制系統(tǒng)具有如下的優(yōu)點：(1)能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的惡劣環(huán)境，能抗電磁干擾與電壓沖擊。所謂可編程序控制器，就是一種專為在工業(yè)山東科技大學學士學位論文 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計1環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，它采用一種可編程序的存儲器，在其內(nèi)部存儲并執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、記數(shù)和算術(shù)操作的指令，通過數(shù)字量或模擬量的輸入輸出來控制各種類型的機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。其它的 8 臺 PLC 分別用于各格濾池的工作，即每個濾池分別由一臺 PLC 和相應(yīng)的 I/O 模塊組成，保證正常過濾時的工作。山東科技大學學士學位論文 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計03 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 濾池實現(xiàn)自動控制所需的設(shè)備 自控設(shè)備清單整個濾池的自動控制所需的硬件設(shè)備，由表 所示。以兩臺控制器組成的濾池控制系統(tǒng)，在凈水廠濾池自動化中有較強的實際意義，既可以在它的基礎(chǔ)上，擴展成為多控制器濾池系統(tǒng)，適應(yīng)大型水廠山東科技大學學士學位論文 控制系統(tǒng)總體方案的設(shè)計19的需要，也可以用于老舊中小型水廠的擴建、改造。由于同一時刻只允許有一個濾格處于反沖洗狀態(tài)，其它濾格只能進入等待隊列，所以一次反沖洗只會有一個濾格控制器與反沖洗控制器進行溝通，換句話說，實際上的通訊并不會很復(fù)雜，而是有一定的秩序。上述的控制器協(xié)調(diào)機制是只有兩套控制器的最簡情況，當濾池控制器有多個時，情況要復(fù)雜一些，但并沒有太多不同。比如:在開反沖水閥時遇到故障，原先的處理要發(fā)出報警，主控 PLC還要阻止水泵的啟動，兩套控制器都要參與處理。濾池控制器關(guān)閉反沖氣閥、反沖水閥、排污閥，再打開進水閥，液位接近過濾恒水位時，開山東科技大學學士學位論文 控制系統(tǒng)總體方案的設(shè)計18出水閥，進入正常的過濾工序。這一階段沒有任何涉及閥門的控制，全部是關(guān)于鼓風機、水泵的操作，由反沖洗系統(tǒng)控制器獨立完成。與原來不同的是，此處現(xiàn)場 PLC 僅僅只涉及到這些閥門的動作，沒有任何涉及反沖洗系統(tǒng)的控制。流程示意圖如圖 所示。新的方案則可以減少這種條件，使通訊大為簡化。經(jīng)過與老師和同學們的討論，可以對原先的反沖洗過程作一些修改，以得到一套簡化許多的通訊方案。而且當系統(tǒng)中不只兩臺控制器時，標識個數(shù)又會成倍增加，尤其在大系統(tǒng)中應(yīng)用時，如此數(shù)量龐大的標識使溝通的編程實現(xiàn)十分困難。原因如下:上述的標識只是一部分，實際的工程中還涉及了故障報警，故障處理等問題，需要添加大量標識。這一系列的標識，就是兩套控制器之間實現(xiàn)溝通協(xié)調(diào)的方法。同樣，山東科技大學學士學位論文 控制系統(tǒng)總體方案的設(shè)計17還要有一個標識，通知反沖洗系統(tǒng)主控制器開反沖水泵。山東科技大學學士學位論文 控制系統(tǒng)總體方案的設(shè)計16 正常過濾關(guān)進水閥關(guān)出水閥 、 開排污閥開反沖氣閥 、 開鼓風機關(guān)鼓風機 、 關(guān)反沖氣閥開反沖水閥 、 開反沖水泵關(guān)反沖水閥 、 停水泵關(guān)排污閥 、 開進水閥圖 調(diào)整前的反沖洗過程因此，要建立一個標識，表明有濾池在反沖洗，其它濾池不能進行反沖洗，以阻止濾池控制器控制濾池進入反沖洗狀態(tài)。下面再討論一下標識的設(shè)立。一般的通訊溝通都要求接收方返回一個確認信號，表明正確收到被發(fā)送信號，以備信號在傳送過程中丟失。當濾池或反沖系統(tǒng)處于某一狀態(tài)時，相應(yīng)標識置“1” ，向另一控制器發(fā)送，當這一狀態(tài)結(jié)束時，標識清零，再向另一控制器發(fā)送?；旧?，這個機制就是一系列的標識，用來向其它控制器表明自己當前的狀態(tài)。整個過程，如圖 所示。打開反沖水閥，開啟反沖水泵，水洗 6 分鐘，完成后關(guān)閉反沖水閥，停水泵，關(guān)閉排污閥。先開反沖氣閥、鼓風機，氣沖開始。液位降至設(shè)定的反沖洗水位時，關(guān)閉出水閥，打開排污閥，待排污閥信號到位后準備開始反沖洗。所以，反沖洗過程會伴隨著一系列的開閥關(guān)閥動作。在一般濾池系統(tǒng)的五個閥門中，進水閥、出水閥在過濾時應(yīng)打開，而反沖氣閥、反沖水閥和排污閥則應(yīng)關(guān)閉。相應(yīng)的，液位低于設(shè)定而正在上升，閥門也不動作。之后再結(jié)合液位情況，確定閥門是否動作。具體實現(xiàn)是一次采樣后，將該值備份，使其不會在下次采樣時被更新。當液位變化的趨勢(上升或下降)與控制預(yù)期相同時，閥門的動作是非必要的，可以免除，當趨勢與預(yù)期不同時，才需要閥門動山東科技大學學士學位論文 控制系統(tǒng)總體方案的設(shè)計14作進行調(diào)節(jié)。在本例中，最終的取值是這樣的: 采樣間隔 15 秒，一次動作時間 1 秒(由全開至全關(guān)的動作時間為 18 秒)。由于事實上不斷地有水流入濾池，實際的液位下降速度要比 厘米/秒慢很多，所以采樣的間隔可以設(shè)的比較長，達到十幾秒鐘。