精品資料（2021-2022年收藏）科技論文

1、基于多臺(tái)空調(diào)機(jī)組的自動(dòng)控制設(shè)計(jì)摘要：當(dāng)前屋頂式空調(diào)機(jī)組被電廠等使用單位廣泛應(yīng)用于集控宣，電子設(shè)備間等場(chǎng)所，在此環(huán)境下，通常有多臺(tái)屋頂式空調(diào)機(jī)組需要進(jìn)行集中控制，控制系統(tǒng)需要安全可靠、性能優(yōu)越、操作方便等特點(diǎn)?；诖耍疚耐ㄟ^(guò)吉榮牌屋頂式空調(diào)機(jī)組的應(yīng)用實(shí)例，對(duì)采用PLC模塊式實(shí)現(xiàn)多臺(tái)空調(diào)機(jī)組的自動(dòng)控制設(shè)計(jì)方法進(jìn)行相關(guān)探討和簡(jiǎn)要論述。 關(guān)鍵詞：PLC；硬件配置；控制要求；控制方法；網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě) 一、概述 吉榮牌屋頂式空調(diào)機(jī)組被廣泛應(yīng)用于電廠、醫(yī)藥、軍工、寫(xiě)字樓、商場(chǎng)等場(chǎng)所。對(duì)于電廠來(lái)說(shuō)通常有多臺(tái)屋頂式空調(diào)機(jī)組需要進(jìn)行集中控制，可以通過(guò)使用SIEMENS(西門(mén)子)公司生產(chǎn)的S7-200CN中CPU226

2、控制器的網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)功能，對(duì)多臺(tái)屋頂式空調(diào)機(jī)組進(jìn)行全天候自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)智能無(wú)人操作管理。華能某電廠工業(yè)空調(diào)項(xiàng)目使用了多臺(tái)吉榮牌屋頂式空調(diào)機(jī)組，本文以此項(xiàng)目為例，對(duì)基于PLC多臺(tái)空調(diào)機(jī)組的自動(dòng)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行相關(guān)探討和論述。 二、系統(tǒng)硬件配置 S7-200CN通訊端口采用RS-485信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)9針D型連接器，同時(shí)西門(mén)子公司提供了兩種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)連接器，你可以很輕松的把多臺(tái)設(shè)備連接到一條總線上，這些連接器有一個(gè)開(kāi)關(guān)，可以選擇網(wǎng)絡(luò)所需的合適終端匹配。(具體連接方式見(jiàn)s7-200可編程序控制器系統(tǒng)手冊(cè)。) 根據(jù)上述特點(diǎn)以及吉榮牌屋頂式空調(diào)機(jī)組的結(jié)構(gòu)控制特點(diǎn)，我們采取如下的控制方案：一臺(tái)觸摸屏KTP178直接與其

3、中一臺(tái)PLC相連，以這臺(tái)PLC為橋梁，其他三臺(tái)PLC通過(guò)這臺(tái)PLC與KTP178交換數(shù)據(jù)，通訊通過(guò)網(wǎng)絡(luò)讀/寫(xiě)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)，程序既可獨(dú)立運(yùn)行又可以四臺(tái)相聯(lián)系。(這種方式在沒(méi)有使用中繼器的情況下，可以直接連接31臺(tái)PLC，如果加上中繼器則可以擴(kuò)展至125臺(tái)。) 此方案的硬件配置為觸摸屏KTPl78一臺(tái)、CPU226四臺(tái)，其中一臺(tái)屋頂式空調(diào)機(jī)組為主模塊單元。配有一個(gè)模擬量擴(kuò)展模塊EM235、溫濕度傳感器及相應(yīng)的電器控制部分，其余三臺(tái)屋頂式空調(diào)機(jī)組作為從模塊單元。由于此方案中KTPl78直接與主模塊單元交換數(shù)據(jù)，主模塊單元的PLC通過(guò)網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)與其它PLC通訊，因此其優(yōu)勢(shì)在于成本相對(duì)較低，可以連多臺(tái)PLC

4、，結(jié)構(gòu)靈活，控制簡(jiǎn)便：但同時(shí)隨著PLC數(shù)量的增加，網(wǎng)絡(luò)通訊速率降低，出現(xiàn)異常的可能性也會(huì)相應(yīng)增加。 三、輸入輸出信號(hào) 四、控制要求反方法 (一)系統(tǒng)控制要求 1、根據(jù)當(dāng)前溫濕度及設(shè)定溫濕度對(duì)系統(tǒng)采取相應(yīng)控制措施。 2、具有故障檢測(cè)與報(bào)警功能，能查詢(xún)當(dāng)前故障和歷史故障。 3、系統(tǒng)具有定時(shí)控制，能自動(dòng)開(kāi)關(guān)機(jī)組。 4、四臺(tái)壓縮機(jī)要求有輪換功能。 (二)觸摸屏KTPl 78要求 1、能查看各模塊的輸入輸出狀態(tài)。 2、查看當(dāng)前報(bào)警和歷史報(bào)警。 3、顯示當(dāng)前溫濕度，并能查看溫濕度曲線。 4、對(duì)溫濕度設(shè)定等參數(shù)能進(jìn)行修改。 5、能開(kāi)關(guān)機(jī)組，并能進(jìn)行定時(shí)設(shè)定。 6、能對(duì)顯示的溫濕度參數(shù)進(jìn)行校正。 (三)控制方

5、法的實(shí)現(xiàn) 1、機(jī)組運(yùn)行控制程序的實(shí)現(xiàn)。 溫濕度探頭采樣進(jìn)來(lái)的是0-5V的信號(hào)，分別對(duì)應(yīng)0-50與0-100。計(jì)算公式為：T=A32000×50,H=A32000×100(A表示采樣值)。然后根據(jù)溫濕度設(shè)定值控制壓縮機(jī)、加熱器、加濕器的運(yùn)行。 2、報(bào)警處理 在KTPl78的報(bào)警信息欄里寫(xiě)上如下信息： 0001機(jī)組1送風(fēng)機(jī)過(guò)載 0002機(jī)組1風(fēng)壓故障 0017機(jī)組2送風(fēng)機(jī)過(guò)載 0018機(jī)組2風(fēng)壓過(guò)載 對(duì)于歷史故障，在KTPl78里的list(history alarm)中寫(xiě)上： 1機(jī)組1送風(fēng)機(jī)過(guò)載 2機(jī)組1風(fēng)壓故障 13機(jī)組2送風(fēng)機(jī)過(guò)載 14機(jī)組2風(fēng)壓故障 48機(jī)組4積水報(bào)警

6、3、設(shè)定溫濕度等參數(shù)、當(dāng)前溫濕度讀取處理 在主模塊中，將采樣得到的溫濕度值用網(wǎng)絡(luò)寫(xiě)指令寫(xiě)入從模塊。在從模塊中。用網(wǎng)絡(luò)讀指令讀取溫濕度設(shè)定值等其他一些參數(shù)設(shè)定值。 4、壓縮機(jī)輪換處理 在從模塊中，用網(wǎng)絡(luò)寫(xiě)指令將壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間寫(xiě)入主模塊，在主模塊中，根據(jù)每臺(tái)壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間，分別列出四種不同的壓縮機(jī)啟動(dòng)順序分別進(jìn)入四個(gè)不同的控制子程序。 5、輸入、輸出狀態(tài)處理 在每個(gè)從模塊中分別列出它的輸入輸出狀態(tài)，再用網(wǎng)絡(luò)寫(xiě)指令寫(xiě)入主模塊中。 在KTPl78中再做一個(gè)模塊選擇點(diǎn)，根據(jù)用戶(hù)選擇模塊，將相應(yīng)模塊的IO狀態(tài)信息顯示在觸摸屏KTPI 78上。 五、流程圖 主模塊： 六、結(jié)論 對(duì)于屋頂式空調(diào)機(jī)組，其特點(diǎn)在于

7、現(xiàn)場(chǎng)安裝方式簡(jiǎn)易，組合方式靈活多樣，可以滿足不同用戶(hù)的不同需求，西門(mén)子PLC模塊式的設(shè)計(jì)、靈活多樣的組網(wǎng)方式恰好符合多臺(tái)屋頂式空調(diào)機(jī)組的控制要求。吉榮牌屋頂式空調(diào)機(jī)組采用西門(mén)子控制器及相應(yīng)組網(wǎng)方式后，能很好的達(dá)到控制要求，充分體現(xiàn)屋頂式空調(diào)機(jī)組的優(yōu)點(diǎn)，完成其相應(yīng)的功能。基于的數(shù)控機(jī)床電氣控制研究摘要:主要對(duì)高精度PCB數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行介紹,提出了電氣控制系統(tǒng)總體方案以及設(shè)計(jì)框架。并詳細(xì)介紹了高精度PCB數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和各功能模塊。系統(tǒng)采用SIMOTION D、變頻器、電機(jī)、光柵尺構(gòu)成全閉環(huán)控制系統(tǒng)。同時(shí)為了提高生產(chǎn)率而采用工件自動(dòng)夾緊、機(jī)械手自動(dòng)換刀、斷刀檢測(cè)等多種

8、功能,實(shí)現(xiàn)機(jī)床監(jiān)控的自動(dòng)化。 關(guān)鍵詞:數(shù)控機(jī)床;電氣控制;可編程邏輯控制器;抗干擾 PCB數(shù)控鉆床是用于對(duì)PCB板進(jìn)行加工的一種機(jī)床,其本質(zhì)是通過(guò)對(duì)孔進(jìn)行平面定位來(lái)控制微孔加工鉆床。一般運(yùn)動(dòng)執(zhí)行方式有兩種:一種是采用伺服電機(jī)或者步進(jìn)電機(jī)和滾珠絲杠作為運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件,第二種是通過(guò)直線電機(jī)直接帶動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。新的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用模塊化的設(shè)計(jì)技術(shù),從機(jī)床的機(jī)械部分、控制系統(tǒng)的硬件和軟件方面進(jìn)行全新的設(shè)計(jì)。可以實(shí)現(xiàn)高精度的閉環(huán)控制,高可靠的狀態(tài)控制,高效率的加工方式以及友好的人機(jī)界面。 1電氣控制總體設(shè)計(jì) 1.1機(jī)械設(shè)計(jì) 總體布局采用X、Y軸分立式結(jié)構(gòu),裝配簡(jiǎn)單,兩方向運(yùn)動(dòng)質(zhì)量基本相同。X、Y軸的電

9、機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn),通過(guò)螺母副帶動(dòng)工作臺(tái)在X、Y方向上移動(dòng)。Z軸結(jié)構(gòu)對(duì)于高速鉆孔極其重要,設(shè)計(jì)和制造嚴(yán)格保證驅(qū)動(dòng)電機(jī)主軸和鉆孔主軸共線。采用上端固定下端懸臂絲杠結(jié)構(gòu),采用彈性聯(lián)軸器。滾珠絲杠和導(dǎo)軌采用國(guó)際知名品牌。機(jī)床底座,橫梁,工作臺(tái)采用全花崗石,保證高精度穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性。 1.2電氣控制原理 機(jī)床基本工作原理如下圖1所示: 這個(gè)系統(tǒng)的工作原理是,機(jī)讀取文件信息,把數(shù)據(jù)傳遞給SIMOTION D,再根據(jù)這些收到的數(shù)據(jù)控制電機(jī)模塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)行位置控制,光柵尺實(shí)時(shí)檢測(cè)工作臺(tái)的位置信息并傳遞給SIMOTION D,實(shí)現(xiàn)對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行位置調(diào)整滿足對(duì)位置的精度要求。由于光柵尺信號(hào)不能直接識(shí)

10、別,所以通過(guò)傳感器模塊轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)傳遞給SIMOTION D。被接收到主軸的轉(zhuǎn)速信息通過(guò)模擬量模塊輸出一個(gè)相應(yīng)的電壓控制變頻器驅(qū)動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。工作臺(tái)的工作狀態(tài)可以通過(guò)多個(gè)傳感器如接近開(kāi)關(guān)、斷刀檢測(cè)傳感器、深度檢測(cè)傳感器等檢測(cè)到并傳入系統(tǒng)。這些傳感器的信號(hào)先送到擴(kuò)展模塊中,再送入SIMOTION D中,運(yùn)用強(qiáng)大的工藝處理、邏輯處理能力,對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理,從而完成整個(gè)的加工任務(wù)。 2PCB數(shù)控機(jī)床電氣控制 為了實(shí)現(xiàn)較高的控制精度,采用變頻器、電機(jī)、光柵尺構(gòu)成全閉環(huán)控制系統(tǒng)。同時(shí)為了提高生產(chǎn)率,數(shù)控機(jī)床具有工件自動(dòng)夾緊、機(jī)械手自動(dòng)換刀、斷刀檢測(cè)、通信檢測(cè)自動(dòng)建立通信連接以及刀位檢測(cè)等多種功能,實(shí)

11、現(xiàn)機(jī)床監(jiān)控的自動(dòng)化。 2.1硬件結(jié)構(gòu) 數(shù)控機(jī)床是由上位機(jī)軟件、下位機(jī)軟件、硬件電路和機(jī)械部分組成。硬件電路負(fù)責(zé)機(jī)床的驅(qū)動(dòng)、各部分之間信息的傳遞以及系統(tǒng)的保護(hù)等。 (1)機(jī)械手換刀。 機(jī)械手為氣動(dòng)型有兩個(gè)自由度,向上伸出機(jī)械臂和刀具加緊。分別通過(guò)對(duì)電磁閥的開(kāi)關(guān)控制實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械手氣缸進(jìn)氣控制使機(jī)械手可以自由的伸出、收回、加緊刀具和松開(kāi)刀具。為了刀具被正確的放回刀庫(kù),機(jī)械手的伸出長(zhǎng)度可以由SIMOTION D控制,實(shí)現(xiàn)方式為機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)活塞帶有磁性,在氣缸外壁安裝磁性感應(yīng)開(kāi)關(guān),當(dāng)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)到某一位置時(shí)感應(yīng)開(kāi)關(guān)接通,SIMOTION D收到信號(hào)后立即關(guān)閉機(jī)械手的進(jìn)氣路達(dá)到機(jī)械手限位目的。 轉(zhuǎn)貼于 中國(guó)論

12、文下載中心 http:/www.studa.ne(2)斷刀檢測(cè)。 短刀檢測(cè)采用光纖傳感器,為OC門(mén)形式,三根接入線可以直接接24V電源,信號(hào)線可以通過(guò)電阻介入24V構(gòu)成電平輸出。傳感器的一根光纖輸出一束紅外線,另一根光纖接受這束紅外線,這樣可以通過(guò)是否被遮擋判斷道具是否失效。其原理圖如圖2所示。 2.2系統(tǒng)功能模塊 軟件的設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)的組成部分,是硬件按照要求工作的指揮者。下位機(jī)軟件是運(yùn)行在序,負(fù)責(zé)從上位機(jī)接收數(shù)據(jù)并控制執(zhí)行部件工作和檢測(cè)機(jī)床狀態(tài)的任務(wù)。已經(jīng)組態(tài)好軸以后就可以通過(guò)程序?qū)S進(jìn)行操作。SIMOTION D內(nèi)部程序是由操作系統(tǒng)調(diào)用的,SCOUT為我們提供了大量的功能塊方便調(diào)用。 (

13、1)軸使能功能塊。 此功能塊主要是對(duì)即將啟動(dòng)的軸進(jìn)行初始化。在啟動(dòng)一根軸之前必須先對(duì)此軸進(jìn)行使能。步驟為在中選擇要使能的軸,選擇使能方式。 (2)軸的位置控制功能塊。 軸的位置控制功能塊是驅(qū)動(dòng)一根軸運(yùn)動(dòng)到指定的位置。 (3)軸的回零功能塊。 對(duì)于非絕對(duì)值編碼器,每次系統(tǒng)上電軸必須回零以確定軸的當(dāng)前位置。 (4)關(guān)閉軸功能塊。 在軸不再啟動(dòng)時(shí)可以關(guān)閉軸。在關(guān)閉軸后如果在操作軸運(yùn)動(dòng)是非法的會(huì)造成停機(jī)。 2.3調(diào)試結(jié)論 本系統(tǒng)具有6根軸,使用了接近開(kāi)關(guān)、深度檢測(cè)傳感器、機(jī)械手、壓力傳感器和變頻器等多種輸入輸出器件,各器件之間的相互融合性對(duì)系統(tǒng)的性能具有決定性作用。所以本系統(tǒng)的調(diào)試工作極為重要。經(jīng)過(guò)空

14、載調(diào)試、主軸調(diào)試、傳感器工作參數(shù)調(diào)試、自動(dòng)換刀和上位機(jī)控制調(diào)試,可以知道,高精度PCB數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)是成功的,具有高的可靠性和抗干擾能力,具備較高的動(dòng)態(tài)特性與快速反應(yīng)能力。其中電機(jī)調(diào)試中的低速鳴叫與其載波頻率相關(guān),而一般鳴叫則與其電流增益相關(guān),嚴(yán)重的振動(dòng)則是伺服增益參數(shù)需要較大調(diào)整,也就還需要進(jìn)一步努力。 參考文獻(xiàn) 1寥常初.PLC編程及應(yīng)用M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005,(7). 2邱公偉.可編程序控制器網(wǎng)絡(luò)通信及應(yīng)用M.北京:清華大學(xué)出版社,2000,(7). 3王永華等.現(xiàn)代電氣控制及應(yīng)用技術(shù)M.北京:北京航空航天大學(xué)版社,2005,(3). 4任玉田.機(jī)床計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)M.

15、北京:北京理工大學(xué)出版社,1996,(9). 5熊幸明.控制系統(tǒng)接地抗干擾技術(shù)的研究J.低壓電器,2004,(6). 轉(zhuǎn)貼于 中國(guó)論窯爐系統(tǒng)抗干擾工業(yè)設(shè)計(jì)分析tt摘 要:在工業(yè)環(huán)境中,PLC抗干擾設(shè)計(jì)在PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中占有十分重要的地位,對(duì)干擾源進(jìn)行了詳盡的分析、論述,從硬件和軟件兩方面闡述了PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)方法。 關(guān)鍵詞:PLC;干擾源;抗干擾設(shè)計(jì) 1 PLC控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來(lái)源 1.1 來(lái)自電源的干擾 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)種類(lèi)繁多的動(dòng)力設(shè)備的啟停運(yùn)轉(zhuǎn),可能引起電源過(guò)壓、欠壓、浪涌、下陷及產(chǎn)生尖峰干擾,這些干擾均會(huì)通過(guò)耦合到PLC系統(tǒng)的電路,給系統(tǒng)造成極大的危害。同樣,這些干擾源也

16、能以電磁場(chǎng)方式作用到PLC系統(tǒng)上而造成干擾。例如:某廠在氮化爐控制系統(tǒng)最初采用調(diào)壓方式進(jìn)行爐溫控制,常常造成近百伏的瞬時(shí)過(guò)壓或欠壓形成涌流,嚴(yán)重影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。 1.2 信號(hào)通道干擾 信號(hào)通道干擾:一是通過(guò)變送器供電電源或共用儀表的供電電源竄入的電網(wǎng)干擾;二是信號(hào)線受空間電磁輻射的干擾。由信號(hào)線引入的干擾會(huì)引起1/0信號(hào)工作異常和測(cè)量精度大大降低,嚴(yán)重時(shí)將引起元器件損傷。對(duì)于隔離性能差的系統(tǒng),還將導(dǎo)致信號(hào)間互相干擾,引起共地系統(tǒng)總線回流,造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動(dòng)作和死機(jī)。 1.3 來(lái)自接地系統(tǒng)混亂時(shí)的干擾 PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等。正確的接地,既能抑制電磁干擾的

17、影響,又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾;而錯(cuò)誤的接地,反而會(huì)引入嚴(yán)重的干擾信號(hào),使PLC控制系統(tǒng)無(wú)法正常工作。 接地系統(tǒng)混亂使各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均,引起地環(huán)路電流,影響系統(tǒng)正常工作。此外,屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路,在變化磁場(chǎng)的作用下,屏蔽層內(nèi)有會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流,通過(guò)屏蔽層與芯線之間的耦合,形成干擾信號(hào)回路。若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂,所產(chǎn)生的地環(huán)流就可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布。邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)存貯,造成數(shù)據(jù)混亂或死機(jī)。 1.4 來(lái)自空間的輻射干干擾 在工業(yè)環(huán)境中,空間電磁波污染十分嚴(yán)重?？臻g輻射干擾以電磁感應(yīng)的方式通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)的殼體、導(dǎo)線等形成接收電路

18、,造成對(duì)系統(tǒng)的干擾輻射干擾,其分布極為復(fù)雜。在此情況下,干擾主要通過(guò)兩條路徑:一是直接對(duì)PLC內(nèi)部的輻射產(chǎn)生干擾;二是對(duì)PLC通信與接口網(wǎng)絡(luò)的輻射引入干擾。輻射干擾與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備布置及設(shè)備所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)大小,特別是頻率有關(guān),一般通過(guò)設(shè)置屏蔽電纜、PLC局部屏蔽、建立高壓泄放回路進(jìn)行保護(hù)。 2 PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)與施工 2.1 設(shè)備選型 首先應(yīng)選擇有較高抗干擾能力的產(chǎn)品,如:采用浮地技術(shù)、隔離性能好的PLC;其次還應(yīng)了解生產(chǎn)廠給出的抗干擾指標(biāo),按我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)(GB/T13926)合理選擇。 再次在設(shè)備選型時(shí),應(yīng)注意PLC的輸入、輸出方式。在設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)盡量選用可靠性高的元器件。例如:選用可靠性高

19、的接近開(kāi)關(guān)代替機(jī)械限位開(kāi)關(guān)。對(duì)于直流與交流信號(hào)分別使用各自的電纜;對(duì)于系統(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)線、必須使用屏蔽電纜,屏蔽電纜在輸入、輸出側(cè)懸空,而在控制側(cè)接地。 2.2 綜合抗干擾設(shè)計(jì) 2.2.1 電源抗干擾措施 在PLC控制系統(tǒng)中,電網(wǎng)引入的干擾主要通過(guò)PLC系統(tǒng)的供電電源、變送器供電電源和與PLC系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進(jìn)入的。因此,對(duì)于PLC系統(tǒng)供電的電源,可以采用隔離性能較好電源,例如:UPS2.2.2 通道抗干擾措施 (1)通道隔離技術(shù)。 對(duì)于系統(tǒng)通道來(lái)說(shuō),由于測(cè)控點(diǎn)離控制中心很遠(yuǎn),對(duì)每個(gè)測(cè)控量的輸入,輸出通道兩端,無(wú)論是模擬量還是數(shù)字量,接地點(diǎn)不可能等電壓,這樣,就會(huì)在

20、通道中形成地環(huán)路電流。另外,別的干擾也會(huì)通過(guò)通道竄入系統(tǒng)。因此,采用隔離技術(shù)能很好地抑制這種干擾。對(duì)數(shù)字量來(lái)說(shuō),可以采用光電耦合器、繼電器等器件隔離,并輔以施密特、RC等濾波、整形電路;對(duì)模擬量來(lái)說(shuō),則可以采用線性光耦、隔離變壓器、隔離放大器、差動(dòng)放大電路等方法予以解決。 在I/O通道有感性負(fù)載時(shí),為了防止電路信號(hào)突變而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)的影響,對(duì)于交流負(fù)載,應(yīng)在線圈兩端并聯(lián)RC吸收電路。對(duì)于直流輸入信號(hào),可并接續(xù)流二極管。 (2)接地技術(shù)。 在PLC控制系統(tǒng)中,接地是抑制干擾的主要方法。系統(tǒng)接地方式有:浮地方式、直接接地方式和電容接地三種方式。對(duì)PLC控制系統(tǒng)而言,它屬高速低電平控制裝置,應(yīng)采用直

21、接接地方式。由于信號(hào)電纜分布電容和輸入裝置濾波等的影響,裝置之間的信號(hào)交換頻率一般都低于1MHz,所以PLC控制系統(tǒng)接地線采用一點(diǎn)接地和串聯(lián)一點(diǎn)接地方式。接地極的接地電阻小于5,接地極最好埋在距建筑物10 - 15m遠(yuǎn)處,而且PLC系統(tǒng)接地點(diǎn)必須與強(qiáng)電設(shè)備接地點(diǎn)相距10M以上。 信號(hào)源接地時(shí),屏蔽層應(yīng)在信號(hào)側(cè)接地;信號(hào)線中間有接頭時(shí), 屏蔽層應(yīng)牢固連接并進(jìn)行絕緣處理,一定要避免多點(diǎn)接地;多芯電纜連接時(shí),各屏蔽層也應(yīng)相互連接好,并經(jīng)絕緣處理,為此可以采用航空插頭進(jìn)行連接。 (3)屏蔽技術(shù)。 屏蔽技術(shù)是破壞“場(chǎng)”干擾途徑的重要方法,筆者在上述工程的現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)檢測(cè)中,就深刻體會(huì)到:正確的屏蔽技術(shù)與接地

22、技術(shù)結(jié)合,可以取得良好的抗干擾效果。 導(dǎo)線間的相互干擾,主要是通過(guò)三種耦合產(chǎn)生的:其一是電容性耦合,即兩回路的電場(chǎng)相互作用的結(jié)果;其二是電感性耦合,即兩個(gè)回路的磁場(chǎng)相互作用的結(jié)果:其三是電場(chǎng)和磁場(chǎng)組合而成的,又稱(chēng)電磁耦合或輻射。對(duì)于導(dǎo)線間的電磁干擾,可采用兩種主要方法抑制:一是抑制干擾源、二是屏蔽干擾源。抑制干擾源是將干擾源遠(yuǎn)離易受干擾的信號(hào)線,即嚴(yán)禁用同一電纜的不同導(dǎo)線同時(shí)傳送動(dòng)力電源和信號(hào),避免信號(hào)線與動(dòng)力電纜靠近平行敖設(shè),不同類(lèi)型的信號(hào)分別由不同電纜傳輸,信號(hào)電纜應(yīng)按傳輸信號(hào)種類(lèi)分層敖設(shè),將強(qiáng)、弱信號(hào)線遠(yuǎn)離,以減少電磁干擾。 2.2.3 空間的抗干擾措施 空間的干擾主要來(lái)自空間的多種電磁

23、波,這些電磁波以電磁感應(yīng)的方式通過(guò)系統(tǒng)的導(dǎo)線、殼體等形成接受電路,造成對(duì)電路的干擾?？垢蓴_的措施主要有: 其一,屏蔽:在干擾源的周?chē)由掀帘螌?并將屏蔽層一點(diǎn)接地; 其二,是使用雙絞線、同軸電纜、光纜和屏蔽電纜等纜線防止耦合干擾; 其三,浮地。信號(hào)地與機(jī)殼、大地浮空,使電路與機(jī)殼或大地之間無(wú)直流聯(lián)系。這就加大了信號(hào)地與外界的阻抗,阻斷了干擾電流的通路; 其四,可在信號(hào)通道中設(shè)置濾波器,以濾除干擾。 2.3 采用軟件抗抗干擾措施 硬件的抗干擾措施可以大大提高系統(tǒng)的測(cè)控精度和工作可靠性,而系統(tǒng)的抗干擾又不能完全依靠硬件解決。因此在PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和組態(tài)時(shí),還應(yīng)從軟件方面進(jìn)行抗干擾處理,進(jìn)一

24、步提高系統(tǒng)的可靠性。常用的一些措施:數(shù)字濾波和工頻整形采樣,可有效消除周期性干擾;定時(shí)校正參考點(diǎn)電位,并采用動(dòng)態(tài)零點(diǎn),可有效防止電位漂移;采用指令、數(shù)據(jù)冗余技術(shù);設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟件標(biāo)志位,采用間接跳轉(zhuǎn),設(shè)置軟件陷阱等提高軟件結(jié)構(gòu)可靠性。 3 結(jié)語(yǔ) PLC控制系統(tǒng)中的干擾是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題,在抗干擾設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合考慮各方面的因素,合理有效地抑制干擾,對(duì)有些干擾情況還需做具體分析,采取對(duì)癥下藥的方法,才能夠使PLC控制系統(tǒng)正常工作,取得了滿意的效果。 參考文獻(xiàn) 1周萬(wàn)珍,高鴻斌.PLC分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用M.北京:電子工業(yè)出版社,2004. 2徐科軍.自動(dòng)檢測(cè)和儀表的共性技術(shù)M.北京:清華人學(xué)出版社,200

25、0. 3工培清,李迪譯.電子系統(tǒng)中噪聲的抑制與衰減技術(shù)M.北京;電子工業(yè)出版社,2003井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究摘要井下自動(dòng)控制排水系統(tǒng)在開(kāi)采的過(guò)程和水資源的利用方面具有重要的意義，PLC可編程控制系統(tǒng)技術(shù)在自動(dòng)控制中具有廣泛的應(yīng)用，本文以煤礦井下作業(yè)為例，從影響井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定的主要因素出發(fā)，提出了抗干擾的措施，闡述PLC技術(shù)在井下排水自動(dòng)控制的設(shè)計(jì)原理。 關(guān)鍵詞自動(dòng)控制 排水 PLC 在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，地下水流入巷道或工作面，形成礦井水。礦井水的形成一般是由于巷道揭露和采空區(qū)塌陷波及到水源所致，水源主要是大氣降水、地表水、斷層水、含水層水和采空區(qū)水。采礦活動(dòng)造成采動(dòng)區(qū)域及其周邊

26、區(qū)域水文地質(zhì)系統(tǒng)和單元隔水構(gòu)造的破壞，改變了水徑流方向和途徑，最終在采空區(qū)或采動(dòng)場(chǎng)所匯集，并在匯集過(guò)程中因物化作用與時(shí)間效應(yīng)遭受污染的，交替性差的水體。 一、井下排水的重要性 在煤礦的原煤開(kāi)采中，我國(guó)平均每年將有2040億立方米的地下水被抽排到地面且絕大部分被排放掉。但是，煤礦生產(chǎn)抽排的地下水是在煤炭開(kāi)采過(guò)程中才被污染的，而并非本身就是污染嚴(yán)重的水。所以，在我國(guó)水資源不足的環(huán)境中，這些水被浪費(fèi)掉實(shí)在是有點(diǎn)可惜，如果在水質(zhì)較好的地方，對(duì)井下水進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，就完全可以達(dá)到工業(yè)和生活用水標(biāo)準(zhǔn)。另外，井下水對(duì)礦井的危害很大，在發(fā)生的煤礦安全事故中，以瓦斯爆炸和水災(zāi)害最為頻繁和嚴(yán)重。如果礦井水排放不暢

27、，水在井下放任自流，將勢(shì)必造成水災(zāi)，更嚴(yán)重的造成設(shè)備財(cái)產(chǎn)損失，人員傷亡，礦井坍塌等災(zāi)難性的后果。 我國(guó)在優(yōu)化排水方案、改造排水設(shè)備及巷道合理布置方面也做了大量的研究，但是，監(jiān)測(cè)技術(shù)和手段還處在摸索階段。隨著煤礦安全問(wèn)題的要求的提高，井下水的檢控要求也隨之提高。目前井下水的排放主要的人工管理的方式，具有低效率、高勞動(dòng)量，且容易造成高勞動(dòng)量的弊端。因此，采用自動(dòng)控制系統(tǒng)具有重要的意義。 二、PLC井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng) 1. PLC井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的技術(shù) 可編程控制器(PLC)，是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，向用戶(hù)的“自然語(yǔ)言”編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便地使用。PLC是通過(guò)在存儲(chǔ)器中的程序

28、實(shí)現(xiàn)控制功能，且同一臺(tái)PLC還可用于不同控制對(duì)象，通過(guò)改變軟件則可實(shí)現(xiàn)不同控制的控制要求，具有很大的靈活性和通用性。PLC的輸入、輸出電路一般用光電禍合器來(lái)傳遞信號(hào)，有效地抑制了外部干擾源對(duì)PLC的影響，具有可靠性高、抗干擾性強(qiáng)的特點(diǎn)。此外，PLC的I/O接口可直接與控制現(xiàn)場(chǎng)的用戶(hù)設(shè)備聯(lián)接。 2.影響PLC控制系統(tǒng)穩(wěn)定的干擾因素 PLC作為一種自動(dòng)化程度高、配置靈活的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制裝置。因?yàn)槠浔旧淼母呖煽啃?，它的?yīng)用場(chǎng)合越來(lái)越廣，環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，所受到的干擾也越來(lái)越多。在PLC控制系統(tǒng)中，就PLC本身來(lái)說(shuō)，其薄弱環(huán)節(jié)在I/O端口。來(lái)自電源波形的畸變、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所產(chǎn)生的電磁干擾、接地電阻的禍合、

29、輸入元件觸點(diǎn)的抖動(dòng)等各種形式的干擾，都可能使系統(tǒng)不能正常工作。研究影響PLC控制系統(tǒng)的干擾因素，對(duì)于提高PLC控制系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性具有重要作用。 對(duì)PLC的干擾的產(chǎn)生過(guò)程主要有三個(gè)因素組成：(1)電源引入的干擾。雷電沖擊、開(kāi)關(guān)操作、大型電力設(shè)備啟停等，都有可能會(huì)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，造成PLC系統(tǒng)故障。(2)I/O信號(hào)線引入的干擾。在使用PLC組成控制系統(tǒng)時(shí)，要連接大小設(shè)備和各種通信線路，這樣就有可能會(huì)發(fā)生各種個(gè)樣的電磁干擾環(huán)境，影響PLC系統(tǒng)的運(yùn)行。(3)接地線引入的干擾。若接地線處理混亂或是電線上的電位分布不等，則會(huì)電路的正常運(yùn)行，有可能在成數(shù)據(jù)換亂，信號(hào)失真。3.PLC控制系統(tǒng)的抗

30、干擾措施 對(duì)PLC的干擾的產(chǎn)生過(guò)程主要有三個(gè)因素組成，相應(yīng)地對(duì)抑制所有電磁干擾的方法也從這三個(gè)要素著手解決。(1)最大限度地抑制干擾源。電源系統(tǒng)的抗干擾措施是為了抑制電網(wǎng)電壓的波動(dòng)及畸變對(duì)系統(tǒng)電源產(chǎn)生的干擾，可采用使用隔離變壓器或者使用低通濾波器的措施來(lái)解決。另外，也可以使用交流穩(wěn)壓電源來(lái)增大抗干擾能力或使用在線式不間斷供電源(UPS)來(lái)作為PLC控制系統(tǒng)的理想電源。(2)阻隔禍合通道或衰減干擾信號(hào)。輸入端有感性負(fù)載時(shí)，在交流信號(hào)輸入負(fù)載兩端并聯(lián)RC浪涌吸收器或壓敏電阻RV；在直流信號(hào)負(fù)載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管VD或壓敏電阻RV或穩(wěn)壓二極管VX或RC浪涌吸收器等。在使用多芯信號(hào)電纜時(shí)，要避免I/O

31、線和其它控制線共用同一電纜。(3)降低系統(tǒng)本身對(duì)電磁噪聲的靈敏度，提高自身抗干擾能力。 三、PLC井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理分析 在PLC井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中，為了更好地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，應(yīng)該注重以下幾點(diǎn)： (1)需要開(kāi)發(fā)電器控制系統(tǒng)，用PLC(可編程邏輯控制器)控制系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)。 (2)在開(kāi)發(fā)PLC控制系統(tǒng)的同時(shí)，還要選擇可靠的控制器及附屬電氣元件，以更好地適應(yīng)井下環(huán)境。在符合礦用設(shè)備的安全標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，還要在設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)時(shí)能充分考慮和利用井下的條件，使控制簡(jiǎn)便可行。 (3)在設(shè)計(jì)的同時(shí)要從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)排水控制的要求，進(jìn)行PLC硬件和軟件的設(shè)計(jì)，以達(dá)到自動(dòng)輪換工作，使水泵

32、房工作更加高效節(jié)能的目標(biāo)。 (4)還可以把感應(yīng)式數(shù)字水位傳感器用于煤泥水水位的測(cè)量，在開(kāi)發(fā)中使用新型的電量監(jiān)測(cè)模塊對(duì)水泵電機(jī)的電源輸入進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并建立PLC與該模塊之間的通信，可以使PLC根據(jù)各個(gè)水泵電機(jī)的電量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)判斷它們的運(yùn)行狀態(tài)，做到有故障及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理。 可編程控制器本身就有很完善的可靠性設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的抗干擾性能。但是，工業(yè)控制是一個(gè)很特殊的領(lǐng)域，稍有不慎，就有可能造成極大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至人員傷亡。所以還應(yīng)該從整個(gè)系統(tǒng)的角度進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)，以更加有效的保障工業(yè)控制的安全。 四、結(jié)論 井下排水技術(shù)在煤礦的開(kāi)采中的重要性和井下水資源的缺乏利用以及人工控制井下排水系統(tǒng)的種種弊端決定了井

33、下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)研究的重要性?；诳删幊炭刂萍夹g(shù)的煤礦井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)是利用當(dāng)前優(yōu)秀的工業(yè)控制技術(shù)精心研究與開(kāi)發(fā)而成的，它具有許多傳統(tǒng)控制系統(tǒng)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，PLC控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用和具有廣大的發(fā)展前景，但是PLC系統(tǒng)在井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用還存在著一些問(wèn)題需要，這需要我們做進(jìn)一步的研究和實(shí)踐，并最終解決問(wèn)題。 參考文獻(xiàn)： 1付鐵斌，王洪林.礦井主排水系統(tǒng)監(jiān)測(cè)裝置的研制J.煤礦安全，2004，35(5)，17-19. 2李勝旺，吉貴堂，趙曉旭.礦井主排水自動(dòng)化控制系統(tǒng)J.工礦自動(dòng)化，2002. 3王孝穎，張豐敏，張學(xué)松.PLC在煤礦井下主排水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用J.中國(guó)煤炭200

34、2，28(8)：43-45. 4周峰，王新華，李劍峰.軟PLC技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景J.計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2004，(24)：57-60. 5李澤松.井下水泵房自動(dòng)排水系統(tǒng)研究M.2005，(5)：3-5. 6姚福強(qiáng)，李世光，李曉梅等.煤礦井下主排水泵計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.煤礦機(jī)械，2004，(1)：1-3基于PLC的變頻調(diào)速疏水系統(tǒng)摘要：隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，作為應(yīng)用現(xiàn)代電力電子器件與微機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合的交流變頻調(diào)速裝置，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛,更有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制并且具有顯著的節(jié)能效果。本文介紹的變頻控制系統(tǒng)是我廠動(dòng)力4#爐疏水泵系統(tǒng)在保留原有設(shè)計(jì)的改造過(guò)程中，利用基于PLC的變頻

35、調(diào)速裝置，不僅實(shí)現(xiàn)了泵組的邏輯控制，完成系統(tǒng)的數(shù)字PID調(diào)節(jié)功能，并對(duì)系統(tǒng)中各種參數(shù)、控制點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，有效地節(jié)省人力、資金，保證了系統(tǒng)平穩(wěn)自動(dòng)的運(yùn)行。 關(guān)鍵詞：PID PLC 變頻調(diào)速  1、系統(tǒng)介紹系統(tǒng)主要由三菱公司的可編程控制器（PLC）、三菱變頻器（FR-500）、壓力傳感器（液位傳感器）及2臺(tái)水泵組成，操作者可以通過(guò)面板的指示燈、按鈕來(lái)控制系統(tǒng)的運(yùn)行。系統(tǒng)框如圖所示：2、工作原理：2.1系統(tǒng)有兩種工作方式：2.1.1手動(dòng)運(yùn)行該方式主要供檢修及變頻器故障期間用于手動(dòng)控制泵組運(yùn)行。2.1.2自動(dòng)切換變頻/工頻運(yùn)行功能控制方案：變頻器通常用于驅(qū)動(dòng)某臺(tái)固定水泵，并實(shí)時(shí)根據(jù)其輸出頻

36、率，控制輔助泵工頻運(yùn)行，即當(dāng)變頻器的輸出頻率達(dá)到PID上限時(shí)，啟動(dòng)輔助泵，而輸出頻率小于PID下限時(shí)，停止輔助泵，控制流程如圖（2）所示：2.2  PID控制2.2.1 PID概念1）PI控制   PI控制是由比例控制（P）和積分控制（I）組合而成的，根據(jù)偏差及時(shí)間變化，產(chǎn)生一個(gè)執(zhí)行量。注：PI運(yùn)算是P和I運(yùn)算之和。   對(duì)于過(guò)程值單步變化的動(dòng)作例2）PD控制    PD控制是由比例控制（P）和微分控制（D）組合而成的，根據(jù)偏差及時(shí)間變化，產(chǎn)生一個(gè)執(zhí)行量。注：PD運(yùn)算是P和D運(yùn)算之和。   對(duì)于過(guò)程值單步

37、變化的動(dòng)作例3）PID控制   利用PI控制和PD控制的優(yōu)點(diǎn)組合成的控制。注：PI運(yùn)算是P和I運(yùn)算之和。4）負(fù)作用   當(dāng)偏差X（設(shè)定值-反饋值）為正時(shí)，增加執(zhí)行量（輸出頻率），如果偏差為負(fù)，減小執(zhí)行量。壓力傳感器反饋的水壓信號(hào)Y（4-20mA）與設(shè)定值U進(jìn)行比較，其偏差X經(jīng)變頻器的PID控制器運(yùn)算后產(chǎn)生執(zhí)行量Fi去驅(qū)動(dòng)變頻器，從而構(gòu)成以設(shè)定壓力為基礎(chǔ)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。運(yùn)行參數(shù)在實(shí)際過(guò)程不斷進(jìn)行調(diào)整，使系統(tǒng)控制器響應(yīng)趨于完整，并通過(guò)PLC計(jì)算需切換泵的運(yùn)行操作?；镜腜ID控制框如圖（3）所示：3、PLC系統(tǒng)本系統(tǒng)中檢測(cè)點(diǎn)及控制量較多，是一較大規(guī)模的測(cè)控系

38、統(tǒng)。據(jù)其特點(diǎn)本系統(tǒng)采用三菱公司可編程控制器（PLC）FX2N系統(tǒng)，該控制器與其他PLC相比具有一些明顯優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)轉(zhuǎn)處理快（最快達(dá)3.7us）、最多可達(dá)128點(diǎn)控制、可以提供完整的編程環(huán)境、可進(jìn)行離線編程和在線連接調(diào)試，并能實(shí)現(xiàn)梯形圖與語(yǔ)句表的相互轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)采用開(kāi)關(guān)量的輸入/輸出來(lái)控制水泵的啟、停、切換、軟啟動(dòng)及故障報(bào)警，實(shí)現(xiàn)硬件/軟件備用水泵，充分保證系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。4、系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：4.1高效節(jié)能：電機(jī)通過(guò)變頻調(diào)速可以在不同轉(zhuǎn)速下工作，且均是較高效率點(diǎn)工作，提高水泵電機(jī)總體效率4.2系統(tǒng)對(duì)水泵機(jī)組實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)控制方式，延長(zhǎng)電機(jī)壽命，而且出現(xiàn)故障，備用泵自動(dòng)切換。4.3系統(tǒng)具有自診斷和自處理功能，具

39、有完善的保護(hù)功能，如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載、水池?cái)嗨Ｗo(hù)，完全有效確保設(shè)備的工作安全。4.4系統(tǒng)具有故障顯示和報(bào)警功能，有利于故障排除。5、注意事項(xiàng)：系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，必須要注意以下三個(gè)參數(shù)：設(shè)定值       PID上限        PID下限任何一個(gè)控制系統(tǒng)都需要經(jīng)過(guò)反復(fù)地調(diào)試方可達(dá)到最佳性能，沒(méi)有調(diào)試，系統(tǒng)不能工作或不能良好的運(yùn)行。在最初的系統(tǒng)運(yùn)行中，甲泵變頻與乙泵變頻進(jìn)行切換時(shí)經(jīng)常造成波動(dòng)，原因是甲乙泵出口水壓流量不同，工作點(diǎn)略微偏移。當(dāng)初設(shè)置的PID上、下限范圍

40、小，PID運(yùn)算靈敏度較大，從而引發(fā)波動(dòng)，變頻器無(wú)法工作，系統(tǒng)癱瘓。我們經(jīng)過(guò)不斷的摸索調(diào)試，最終將PID上限調(diào)整至80%，PID下限調(diào)整至20%，同時(shí)將設(shè)定值調(diào)整至較合適的位置。結(jié)束語(yǔ)：動(dòng)力4#爐疏水系統(tǒng)采用變頻調(diào)速運(yùn)行方式，可根據(jù)實(shí)際水壓自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速和加減泵，以求最大限度的節(jié)能節(jié)資，并使系統(tǒng)處于可靠的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)，增加了硬件/軟件備用水泵功能，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命，而采用壓力閉環(huán)控制，變頻器故障后仍能保障不間斷工作，具有一定的先進(jìn)性。這是我廠第一例利用基于PLC的變頻調(diào)速PID控制功能，投入使用后效果顯著，值得在其他煉油化工生產(chǎn)裝置中推廣。參考文獻(xiàn)1.滿永奎 韓安榮 吳成東通用變頻器

41、及應(yīng)用機(jī)械工業(yè)出版社 1995年 ISBN 7-111-04766-42.王兆義 可編程控制器教程機(jī)械工業(yè)出版社 1997年 ISBN 7-111-03758-8/TP3.三菱變頻調(diào)速器FR-F500使用手冊(cè)  三菱電機(jī)株式會(huì)社轉(zhuǎn)基于Modbus協(xié)議的電火花控制系統(tǒng)摘  要：提出了一套基于Modbus協(xié)議的總線控制系統(tǒng)，分析了Modbus協(xié)議的特點(diǎn)，介紹了Modbus協(xié)議的內(nèi)容及通信過(guò)程，給出了系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)方法，包括系統(tǒng)流程圖及部分校驗(yàn)代碼。 關(guān)鍵詞：Modbus，現(xiàn)場(chǎng)總線，電火花，RTU0. 前言國(guó)內(nèi)的大多數(shù)電火花設(shè)備由于實(shí)時(shí)性等方面的要求，控制系統(tǒng)

42、均是基于dos環(huán)境設(shè)計(jì)，這種系統(tǒng)能滿足電加工的基本要求，但也大大影響了人機(jī)交互的改進(jìn)以及遠(yuǎn)程通信等現(xiàn)代控制的要求;模塊化結(jié)構(gòu)可裁減性強(qiáng)，便于滿足不同用戶(hù)的需求，是系統(tǒng)深入發(fā)展的良好基礎(chǔ);專(zhuān)業(yè)化的信號(hào)采集設(shè)備及檢測(cè)裝置成為系統(tǒng)穩(wěn)定和可靠運(yùn)行的保障;應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可做到信息處理綜合化，智能化;與此同時(shí)，VB、VC以及各種組態(tài)軟件的發(fā)展為人機(jī)界面及總線控制的發(fā)展的提供了良好的開(kāi)發(fā)環(huán)境，使我們能夠設(shè)計(jì)出更為合理及人性化的系統(tǒng)。本文試圖將現(xiàn)場(chǎng)總線理論應(yīng)用于電火花加工機(jī)床，并最終通過(guò)使用Modbus協(xié)議實(shí)現(xiàn)各設(shè)備之間的互聯(lián)。4現(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，在微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系

43、統(tǒng)，也被稱(chēng)為開(kāi)放式，數(shù)字化，多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。56在整個(gè)工廠的控制網(wǎng)絡(luò)中，現(xiàn)場(chǎng)總線處于重要的基礎(chǔ)地位。1. 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.1 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)一般采用上位計(jì)算機(jī)結(jié)合下位智能儀表來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能。在本系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)的檢測(cè)裝置簡(jiǎn)單易用，因此采用微控制器來(lái)讀取信號(hào)并最終傳輸給上位機(jī)。一般來(lái)說(shuō)，總線系統(tǒng)主要包括變送器，總線和檢測(cè)站。在本套系統(tǒng)中，微控制器和檢測(cè)裝置成為智能儀表即變送器，它作為從機(jī)使用，但確是系統(tǒng)的核心部件，而上位機(jī)即檢測(cè)站主要完成人機(jī)交互的任務(wù)以及一些優(yōu)化、復(fù)雜計(jì)算和控制的功能。個(gè)性化的人機(jī)界面以及標(biāo)準(zhǔn)化的總線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可方便的擴(kuò)展系統(tǒng)的控制功能

44、。整套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，系統(tǒng)最主要包括一個(gè)服務(wù)器，一臺(tái)pc機(jī)，三個(gè)微控制器及相關(guān)檢測(cè)設(shè)備。圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖這幾層的工作主要包括：1. 最底層為數(shù)據(jù)采集層，需要從現(xiàn)場(chǎng)采集實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)，比如油溫，油面高度等。三個(gè)微控制器作為現(xiàn)場(chǎng)控制層的核心器件，每個(gè)被賦予唯一的本機(jī)地址用以識(shí)別身份。微控制器即變送器也是整個(gè)系統(tǒng)的核心設(shè)備，其作用主要是采集間隙電壓，液位油溫，限位報(bào)警，手控盒控制等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)伺服控制，自動(dòng)滅火，風(fēng)扇開(kāi)關(guān)，定時(shí)抬刀等功能，并同時(shí)將數(shù)據(jù)輸出到modbus現(xiàn)場(chǎng)總線測(cè)控網(wǎng)絡(luò)。2. 現(xiàn)場(chǎng)控制層的任務(wù)是將所有的加工狀態(tài)通過(guò)雙腳電纜送至控制室的監(jiān)控計(jì)算機(jī)，組

45、成現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，而在此網(wǎng)絡(luò)中，所有傳輸?shù)男畔⒕裱璵odbus協(xié)議。Modbus現(xiàn)場(chǎng)總線將現(xiàn)場(chǎng)變送器和檢測(cè)站連接成一個(gè)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)電火花加工的監(jiān)測(cè)計(jì)量與管理。3. 工廠監(jiān)控層安裝人機(jī)界面軟件，負(fù)責(zé)監(jiān)視所有加工參數(shù)即電規(guī)準(zhǔn)，以及所有相關(guān)數(shù)據(jù)的顯示及鍵盤(pán)輸入信息處理等人機(jī)交互過(guò)程。pc機(jī)作為監(jiān)控計(jì)算機(jī)，通過(guò)以太網(wǎng)連接到遠(yuǎn)程管理中心，實(shí)現(xiàn)向上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行;監(jiān)控計(jì)算機(jī)可以安裝moden，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行單擊操作。4. 最上層為遠(yuǎn)程管理層，可以由以太網(wǎng)，top等局域網(wǎng)段組成，一般設(shè)服務(wù)器，pc機(jī)與服務(wù)器之間通過(guò)以太網(wǎng)卡，網(wǎng)關(guān)相連，也可通過(guò)路由器連接至廣域網(wǎng)。服務(wù)器是系統(tǒng)的外擴(kuò)部分，可以

46、選用。1.2 物理實(shí)現(xiàn)目前，可以通過(guò)下列三種方式實(shí)現(xiàn)Modbus通信：以太網(wǎng)上的TCP/IP;各種介質(zhì)（有線：EIA/TIA-232-F、EIA-422、EIA/TIA-485-A;光纖、無(wú)線等）上的串行鏈路上傳輸;Modbus PLUS，一種高速令牌傳遞網(wǎng)絡(luò)。選擇何種實(shí)現(xiàn)方式主要是依據(jù)他所連接的設(shè)備所處的地位。一般采用標(biāo)準(zhǔn)的232口即可，但由于計(jì)算機(jī)上的rs232傳送的距離不超過(guò)30m，因此可以選用485接口。除此之外，422口也為標(biāo)準(zhǔn)串行數(shù)據(jù)接口，表1列出了他們之間的主要差別。本套系統(tǒng)采用了隔離的RS-485通信方式來(lái)提供對(duì)Modbus的硬件支持。表1 有線介

47、質(zhì)傳輸性能對(duì)比表Modbus系統(tǒng)是一種主從網(wǎng)絡(luò)，容許一個(gè)計(jì)算機(jī)和一個(gè)或多個(gè)從機(jī)通信。當(dāng)在Modbus網(wǎng)絡(luò)上通信時(shí)，每個(gè)控制器都有自己的設(shè)備地址，主機(jī)識(shí)別按地址發(fā)來(lái)的消息，并決定要產(chǎn)生何種行動(dòng)。當(dāng)在其他網(wǎng)絡(luò)上傳輸時(shí)，包含了Modbus協(xié)議的消息轉(zhuǎn)換為在此網(wǎng)絡(luò)上使用的幀或包結(jié)構(gòu)。此時(shí)，控制器既可以作為主設(shè)備也可以作為從設(shè)備, 但不能兩者同時(shí)兼?zhèn)?。根?jù)各種設(shè)備的不同接口，總線上還可以串聯(lián)打印機(jī)等設(shè)備，也可以將這些設(shè)備直接連接至監(jiān)控計(jì)算機(jī)的打印機(jī)端口或USB口，實(shí)現(xiàn)通信。芯片要根據(jù)所接收的信息進(jìn)行選擇，如果是數(shù)字量，則最常見(jiàn)的單片機(jī)或pic微控制器等均可選用，如果是模擬量如間隙電壓，則要選擇

48、帶模擬端口的芯片。電纜選擇可以根據(jù)所選擇的傳輸通道及距離來(lái)確定，這里選用的是帶屏蔽的雙絞電纜。2 Modbus協(xié)議Modbus協(xié)議是OSI模型第七層上的應(yīng)用層報(bào)文傳輸協(xié)議，它在連接至不同類(lèi)型總線或網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備之間提供客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器通信。互聯(lián)網(wǎng)組中已經(jīng)保留TCP/IP系統(tǒng)端口502用以訪問(wèn)Modbus，Modbus協(xié)議已經(jīng)成為一種流行的工業(yè)控制傳輸標(biāo)準(zhǔn)。2.1 協(xié)議內(nèi)容Modbus協(xié)議定義了消息與格式和內(nèi)容的公共格式，主要采用命令/應(yīng)答方式，每一種命令報(bào)文都對(duì)應(yīng)著一種應(yīng)答報(bào)文，命令報(bào)文由主站發(fā)出，當(dāng)從站收到后，就發(fā)出相應(yīng)的應(yīng)答報(bào)文進(jìn)行相應(yīng)。Modbus的信息幀包括站點(diǎn)、字節(jié)長(zhǎng)度

49、、功能碼、操作地址、操作數(shù)據(jù)、CRC校驗(yàn)值等。在Modbus系統(tǒng)中有兩種有效的傳遞模式即ASCII（美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼）和RTU（遠(yuǎn)程終端裝置）模式。內(nèi)容格式及字符長(zhǎng)度如下：2由于RTU模式傳輸位數(shù)少，使用方便，本文內(nèi)容均采用RTU模式。2.2 通信過(guò)程Modbus主從節(jié)點(diǎn)之間通信過(guò)程大致為：（1）從節(jié)點(diǎn)通過(guò)特定的端口與主節(jié)點(diǎn)建立連接，等待接收主節(jié)點(diǎn)發(fā)送的請(qǐng)求幀信號(hào)。（2）主節(jié)點(diǎn)根據(jù)實(shí)際需要達(dá)到的目的選擇合適的功能，將其對(duì)應(yīng)的功能代碼保存在ADU的功能代碼域，把必要的參數(shù)和子功能代碼保存在數(shù)據(jù)域中，并將傳輸標(biāo)志、協(xié)議標(biāo)志、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度等存放在標(biāo)志域中，從而組成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)幀發(fā)送到從節(jié)點(diǎn)

50、。（3）從節(jié)點(diǎn)對(duì)收到的請(qǐng)求幀經(jīng)過(guò)錯(cuò)誤檢測(cè)后，根據(jù)協(xié)議的規(guī)定將其分解成基本功能單元，并按照功能代碼的要求完成特定的操作，最后還要返回一個(gè)功能回應(yīng)信號(hào)。如果請(qǐng)求幀或某一步操作出錯(cuò)，就返回一個(gè)錯(cuò)誤報(bào)告。完備的出錯(cuò)應(yīng)答是Modbus的一個(gè)特點(diǎn)，這有利于通信主節(jié)點(diǎn)判斷通信的錯(cuò)誤原因，從而將其排除，保證通信可靠進(jìn)行，提高通信成功率。33. 軟件實(shí)現(xiàn)軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)包括：初始化關(guān)鍵字，包括波特率設(shè)置，數(shù)據(jù)位數(shù)，停止位數(shù)，奇偶校驗(yàn)?zāi)Ｊ降?，總線上所有的master及slave的以上設(shè)置應(yīng)完全一致。Modbus編程主要需處理好校驗(yàn)碼的生成及數(shù)據(jù)包開(kāi)始標(biāo)志的檢測(cè)。33.1 地址定義通信程序必須處理好數(shù)

51、據(jù)報(bào)開(kāi)始的標(biāo)志，因?yàn)槊看沃鳈C(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，所有的從機(jī)都會(huì)接收到信息，但只有地址相同的從機(jī)才會(huì)響應(yīng)，因此地址的判別至關(guān)重要。在兩個(gè)數(shù)據(jù)包之間modbus協(xié)議將提供3.5幀的空閑時(shí)間，此時(shí)，總線上所有的從機(jī)要做好接收準(zhǔn)備，一旦主機(jī)有數(shù)據(jù)包發(fā)出，從機(jī)立刻接受此數(shù)據(jù)。這當(dāng)中的第1幀即為地址幀。從機(jī)記錄該地址并判斷是否執(zhí)行該功能。通常，程序中會(huì)設(shè)置一個(gè)3.5幀計(jì)時(shí)器，當(dāng)線路上有數(shù)據(jù)時(shí)計(jì)時(shí)器不計(jì)數(shù)，一旦線路空閑則計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)開(kāi)始，直至該計(jì)時(shí)器停止計(jì)數(shù)，這時(shí)線路上開(kāi)始有數(shù)據(jù)包發(fā)出，這第一幀數(shù)據(jù)即為地址幀。值得注意的是，3.5幀時(shí)間并非常數(shù)，應(yīng)根據(jù)傳輸速率及幀校驗(yàn)方式（奇偶校驗(yàn)或無(wú)校驗(yàn)）而定。表2 AS

52、CII模式傳輸格式表3 RTU模式傳輸格式3.2 功能碼定義客戶(hù)所請(qǐng)求的服務(wù)和服務(wù)器所提供的服務(wù)均通過(guò)功能碼（Function Code）標(biāo)識(shí)。Modbus 功能碼分三種，即公共功能碼、用戶(hù)自定義功能碼和保留功能碼，公共功能碼是已定義的功能碼，保證其唯一性，包含現(xiàn)存已定義的公共指配功能碼和未來(lái)使用的未指配保留功能碼。用戶(hù)定義功能碼有兩個(gè)定義范圍，即 65 至 72 和十進(jìn)制 100 至 110。用戶(hù)沒(méi)有 Modbus 組織的任何批準(zhǔn)就可以選擇和實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能碼。保留功

53、能碼是一些公司對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)品通常使用的功能碼，并且對(duì)公共使用是無(wú)效的功能碼。為使用方便，在本套系統(tǒng)中，我們僅編寫(xiě)Modbus協(xié)議中的三個(gè)公共功能碼，包括寫(xiě)單個(gè)寄存器0x06，讀多個(gè)寄存器0x13，讀寫(xiě)多個(gè)寄存器0x17。以寫(xiě)單個(gè)寄存器為例，請(qǐng)求信息為響應(yīng)為函數(shù)流程圖如下：圖2 系統(tǒng)響應(yīng)流程圖除此之外，我們還可以擴(kuò)展其他功能，比如利用讀文件記錄0x20，寫(xiě)文件記錄0x21兩個(gè)功能碼來(lái)存儲(chǔ)系統(tǒng)的相關(guān)信息，如故障記錄，使用過(guò)的規(guī)準(zhǔn)查詢(xún)，各設(shè)備使用情況等。3.3 校驗(yàn)碼的生成根據(jù)傳輸模式的不同，系統(tǒng)需要產(chǎn)生不同的校驗(yàn)碼（check sum）,ASCII模式采用LRC校驗(yàn)（Longitudinal Redundancy Check）而