【正文】 站。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。 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)，其符號未 bit/s。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。 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)。為了解決這一問題，需要使發(fā)送過程和接收過程同步。接收方和發(fā)送方的標(biāo)稱傳輸速率雖然相同，它們之間是有一些微小的差別。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。 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，最少只需要兩根線就可以連接多臺設(shè)備，組成控制網(wǎng)絡(luò)。 (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、一根公共線外，還需要通信雙方聯(lián)絡(luò)用的控制線。有的企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全車間或全廠的綜合自動(dòng)化，即將不同廠家生產(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。這樣一來增加了系統(tǒng)的安全可靠性。保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定和可靠性。 1 號機(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 號凈水器的啟動(dòng)按鈕 1 號凈水器的停止按鈕 1 號凈水器差壓檢測儀，差壓過高開關(guān)信號 系統(tǒng)穩(wěn)定按鈕 1 號磁濾器輔助觸點(diǎn)，用于故障診斷 1 號出水閥輔助觸點(diǎn)，用于故障診斷 1 號進(jìn)水閥輔助觸點(diǎn)，用于故障診斷 1 號排污閥輔助觸點(diǎn)，用于故障診斷 用于故障診斷 輸 出 繼 電 器 1 號磁濾器的線圈 1 號出水閥線圈 1 號進(jìn)水閥線圈 1 號排污閥線圈 1 號壓縮空氣閥線圈 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)水閥沒有打開或者是排污閥或者空氣壓縮閥打開了，則報(bào)警或者是停機(jī)的狀態(tài)。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)。如果沒有閉合就證明該元件以損壞。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。 輸出故障檢測和報(bào)警 故障診斷子程序的作用 相對于 PLC 而言，外部輸入器件如電磁閥、磁濾器容易出現(xiàn)故障。接通 1 號反洗鈴， 1 分鐘反洗時(shí)間。輸入電路使用 CPU 模塊提供的 DC 24V 電源，開啟動(dòng) 按鈕 1 號機(jī)組開始工作， 1 號進(jìn)水閥打開，污水進(jìn)入 1 號磁濾器開始過濾。較老的編程軟件與 版的功能和界面有一些的區(qū)別，老型號的 PLC 不能使用新產(chǎn)品的某些功能。反洗結(jié)束關(guān)閉 1 號壓縮空氣閥 1秒后關(guān)閉 1 號排污閥，再延 時(shí) 5 秒后，又進(jìn)行濾水工序如圖 34 所示。出 1 號水閥打開， 40 分鐘后濾水結(jié)束關(guān)閉 1 號進(jìn)水閥， 1 秒后關(guān)閉 1號出水閥， 5 秒后關(guān)閉 1 號磁濾器， 2 秒后進(jìn)入反洗工序，接通 1 號排污閥， 1 秒后接通1 號壓縮空氣閥。 圖 33 輸出反饋信號接線圖 由于 1 號機(jī)組和 2 號機(jī)組工作狀態(tài)是一樣的，所以只做的 1 號機(jī)組的 PLC 外部接線圖。 (3)所謂將每臺機(jī)組的磁濾器及各個(gè)電磁閥線圈的接通信號反饋到 PLC 的輸入端， 10 如圖 33 所示。 CPU模塊的內(nèi)部的工作電壓一般是 DC 5V，輸出信號電壓一般較高，一般是 DC 24V和 AC 220V。 用一個(gè) PLC 模擬量輸入模塊和一個(gè)輸出模塊。 壓力傳感器監(jiān)測到的壓力值直接關(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。 硬件實(shí)施 (1)兩臺機(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。差壓儀表應(yīng)該有設(shè)定差壓、顯示差壓、差壓信號輸出功能。 德國工藝，出口系列，品質(zhì)可靠 主要用于污水處理。 (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 平方的通電磁盤結(jié)構(gòu)。 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。 (3)I/O 模塊的選擇 信號模塊選用模擬量輸入輸出模塊 EM223，模塊輸出點(diǎn)和輸入點(diǎn)各為 16 點(diǎn)還可以擴(kuò)展， PLC 對模擬量的處理，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。 (2)CPU 的選擇 選擇 CPU226 用于復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)，可擴(kuò)展到 248 點(diǎn)數(shù)字和 35 路模擬量，有 2 個(gè) RS485 通信。此設(shè)計(jì)中因 1號機(jī)組和 2 號機(jī)組的工作原理相同，故選 S7200 模塊化的中小型 PLC 系統(tǒng)，能滿足中等的性能要求的應(yīng)用，模塊化和無排風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)，各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛的組合用于擴(kuò)展。為了增加可靠性和安全性，還可以使用 PLC 和 PROFIBUS 通信達(dá)到更安全可靠的監(jiān)控進(jìn)行生產(chǎn)。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、 調(diào)試工作量少，維護(hù)工作量少，維護(hù)方便，體積小，能耗低。西門子公司的 S7200 在中小型 PLC 中應(yīng)用最廣，市場占有率最高。為了使 PLC 的輸出及時(shí)地響應(yīng)各種輸入信號，初始化后反復(fù)不停的分階段處理各種不同的任務(wù)如圖 32，這種周而復(fù)始的循環(huán)工作模式稱為掃描工作模式。 (3)PLC 應(yīng)用領(lǐng)域 在發(fā)達(dá)的工業(yè)國家， PLC 已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在所有的工業(yè)部門，隨著其性能的提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，主要有以下幾個(gè)方面：數(shù)字邏輯控制、運(yùn)動(dòng)控制、閉環(huán)過程控制、數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)幾方面。 圖 31 PLC控制系統(tǒng)示意圖 (2)PLC 特點(diǎn) 可編程控制器編程方法簡單易學(xué)，功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高，硬件配齊全，用戶使用放便，使用性強(qiáng)，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。 (1)PLC 的基本結(jié)構(gòu) PLC 主要由 CPU 模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程裝置組成如圖 31 所示。 7 第三章 系統(tǒng)方案硬件選型 可編程控制器概述 可編程控制器是是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專業(yè)在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。 (2)反洗工序：濾水一段時(shí)間后，必須清洗附在磁鐵上的氧化鐵雜質(zhì)。 1 號進(jìn)水閥 2 號進(jìn)水閥 污水 1 號磁濾器 1 號水箱 1 號出水閥 2 號磁濾器 2 號水箱 2 號出水閥 1 號排水閥 2 號排污閥 到污水池 1 號空氣壓縮閥 2 號空氣壓縮閥 壓縮空氣 到冷卻塔 6 工藝流程 污水凈化處理可分為兩道工序，以 1 號機(jī)組為例，其工藝流程 上圖 所示。 (3)為增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，將每臺機(jī)組的磁濾器及各個(gè)電磁閥線圈的接通信號反饋到PLC 的輸 入端，一旦某一輸出信號不正常，要立即停止系統(tǒng)工作，這樣可避免發(fā)生事故。兩臺機(jī)組同時(shí)要求反洗時(shí)， 1 號機(jī)組優(yōu)先。 5 圖 21 系統(tǒng)組成示意 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 (1)兩臺機(jī)組的濾水工序，可單獨(dú)進(jìn)行，也可以同時(shí)進(jìn)行。 方案 的具體實(shí)施 系統(tǒng)的組成介紹 從簡單經(jīng)濟(jì)可靠性出發(fā)，本系統(tǒng)由 2 臺磁濾器， 10 只電磁閥和連接管道組成。 在方案中的污水處理后，污水不僅得到了凈化還可以回收再利用，凈化后得到的氧化鐵雜質(zhì)也可以回收再利用。 污水處理方案的 優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) 磁力分離法 方案 ： 優(yōu)點(diǎn)：操作方便，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備簡單，清洗時(shí)斷掉電源，關(guān) 閉進(jìn)水閥和出水閥，讓壓縮空氣強(qiáng)行把水箱中的水打入磁濾器中，沖洗磁鐵，去掉附著的氧化鐵雜質(zhì)使沖洗后的污水流入污水池，進(jìn)行二次處理，處理后的固體雜質(zhì)還可以回收再利用。 磁性鐵粉可以在用分離心法從泥渣中回收。其次為磁吸離器，它由不銹鋼圓盤制成，上面粘結(jié)了極性交錯(cuò)排列的數(shù)百塊永久磁鐵，并用鋁板覆蓋。磁場吸引力還可以起到促進(jìn)絮凝的作用。主要應(yīng)用于去除廢水中磁性及非磁性懸浮物和重金屬離子，對廢水中有機(jī)物和營養(yǎng)物的去除也有幫助。這樣不僅可以通過梯形圖語言、助記符語言和功能模塊語言來編寫程序，也可以通過高級語言來編程。以后人們不僅能通過通信模塊進(jìn)行 PLC 與 PLC、 PLC 與上位機(jī)之間的連接，還能通過撥號或者無線的方式使 PLC 聯(lián)網(wǎng)。 （ 1）高速度、高 I/O 容量、功能強(qiáng)大 隨著 CPU 處理速度的提高， PLC 程序執(zhí)行的速度也越來越快；大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，相應(yīng)地使 I/O 的容 量也得到增加；智能模塊的增加，使 PLC 能夠?qū)崿F(xiàn)的功能越來越多。隨著微處理器技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展， PLC 也得到了迅速發(fā)展，其技術(shù)和產(chǎn)品日趨完善。目前，全世界PLC 生產(chǎn)廠家約為 200 家，生產(chǎn) 300 多個(gè)品種。隨著工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，現(xiàn)在 的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。數(shù)據(jù)處理一般用于如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常 廣泛的應(yīng)用。 （ 2）工業(yè)過程控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量（即模擬量）， PLC 采用相應(yīng)的 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換模塊及各種各樣的控制算法程序來處理模擬量，完成閉環(huán)控制。 PLC 的 用途 目前， PLC 在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況主要 分為如下幾類： （ 1）開關(guān)量邏輯控制 取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。從而縮短周期。 （ 5） 易于安裝、調(diào)試、維修 在安裝時(shí)，由于 PLC 的輸入 /輸出接口做的很好，因此可以直接和外部設(shè)備相連，而