6ES7214-2AD23-0XB8选型说明

 0．引言

    1969年美国数字设备公司根据美国通用汽车公司的要求，研制出世界上台可编程序控制器。初只能用于逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器，简称为PLC（ProgrammableLogicController），随着计算机技术和电子技术的飞速发展，其功能远远超出顺序控制和逻辑控制的范畴，不仅实现了数据运算和处理能力，而且体积小，功能强，可靠性高，编程直观，适应性好，接口方便，。

    近年来，随着现代化生产技术的tigao，以及计算机技术、信息技术和通讯技术的相互渗透，纱线的不匀直接导致布面的不平整，这就说明在纱线生产环节极为重要。纱线不匀是影响其品质的重要指标之一。传统的纱线检测方式都是在实验室离线进行的，通过对纱线的抽样，要求一定的温湿度前提下，相对于纱线的在线检测反映出离线检测的滞后性和随机性。RS-232C串行通讯实现比较容易，常被用于自动控制、数据采集、智能仪表等上位机与外部设备的数据通讯。本文设计了VB与欧姆龙PLC-CJ1M（CPU21）之间的数据通信，在线获得纱线的检测数据，如CV值、纱线瞬时直径、平均直径、粗节大值、细节小值等等，及时反映纱线的不匀，使操作人员及时做出相应调整。

    1.上位机与PLC之间通讯实现

    欧姆龙PLC—CJ1M（CPU21）有两个串行通讯口，一是通过欧姆龙专用串口通讯线CS1W-CN226，其网络类型设置为Toolbus，同时将DIP4串行通讯设状态置为ON;一是通过欧姆龙九针串口通讯线XM2Z-200S-CV，其网络类型设置为SYSMACWAY，其它为默认设置，包括端口为COM1，波特率为9600。图1所示为上位机通过RS-232C端口连接到PLC的示意图，也可以称作1:1连接。   

图1RS-232C端口的1:1连接

    图2所示为上位机与PLC之间通讯实现过程。   

图2上位机与PLC之间通讯实现过程

    2.VB与PLC之间通讯协议和程序实现2.1链接系统的通讯协议

    在纱线数据通讯中，只需要在上位机系统中编写上位机通讯程序，无需在PLC中编写任何程序，PLCCPU会根据上位机发来的命令帧自动生成响应帧返回给上位机。命令帧和响应帧之间包含需要通讯的数据，只有保证正确实现命令帧和响应帧之间的应答，才能实现准确的数据交换。命令和应答有两种方式，一种是从上位机发命令到PLC，另一种方式允许PLC发命令给上位机，我们采用浅一种方式。

    从上位机发送命令时的命令帧和响应帧如图3。   

图3命令帧和响应帧格式

    命令帧中：

    @——命令开始标志，所有命令都以“@”开始;

    节点号——与上位机连接的PLC，在1:1连接中默认值为00;

    标题码——设置两字节的命令代码，如RD代表读PLC的DM区数据;

    正文——设置命令参数

    FCS——设置两字符的帧检查顺序码，用于校验，是用两位ASCII码表示的8位数据，是从“@”开始到正文结束的所有字符的ASCII码按位异或运算的结果;

    结束符——表示命令的结束，用“＊”和回车符“CHR$（13）”标明。

    应答帧中：

    @、节点号、标题码、FCS和结束符同命令帧中的含义。

    异常号——返回命令的执行状态，，是否有错误发生。

    2.2通讯端口初始化

    在上位机与PLC实现通讯之前，必须先在上位机VB中设置通讯控件MSComm1的相应属性，通讯口初始化程序一般放在窗体加载程序中。

    PrivateSubbbbb_Load（）

    MSComm1.CommPort=1‘设置Com1通讯口

    MSComm1.Settings=“9600,e,7,2”‘波特率9600，e偶校验，7位数据位，2位停止位

    MSComm1.PortOpen=True‘打开通讯端口

    MSComm1.InBufferCount=0‘清空接收缓冲区

    EndSub

    其它设置均取通讯控件MSComm1的默认值。

    2.3帧格式代码

    采用基于bbbbbbs操作系统功能强大的面向对象的程序设计语言——VisualBasic，编写了上位机程序，建立了上位机与PLC之间良好的通讯协议。以读内存DM区为例：

    上位机命令帧：

    "@"+"00"+"FA"+"1"+"00000000"+"0101"+"82"+开始地址+读取个数+FCS+结束符

    PLC应答帧：

    "@"+"00"+"FA"+"1"+"00000000"+"0101"+"82"+"0000"+读取数据+FCS+结束符

    其中：

    FA——表示FINS命令

    0101——表示连续读内存区

    82——表示读内存DM区

    2.4校验算法实现

    为了保证通讯数据准确无误的传输，欧姆龙PLC对通讯数据以按位异或算法进行校验。代码如下，仅供参考。

    OptionExplicit

    FunctionFCS（ByValtemp1Asbbbbbb）Asbbbbbb

    Dimslen1,i,xorresult1AsInteger‘定义变量

    Dimtempfcs1Asbbbbbb

    xorresult1=0

    slen1=Len（temp1）‘求输入字符串的长度

    Fori=1Toslen1

    xorresult1=xorresult1XorAsc（Mid（temp1,i,1））‘从首字符到尾字符获取ASCII码，按位异或

    Nexti

    Tempfcs1=Hex$（xorresult1）‘转换为16进制

    IfLen（tempfcs1）=1Then

    FCS="0"&tempfcs1

    Else

    FCS=tempfcs1

    EndIf

    EndFunction

    3.结束语

    本文作者创新点主要通过RS-232C串口通讯，采用面向对象的可视化编程工具——VisualBasic建立上位机与欧姆龙PLC-CJ1M（CPU21）之间的数据通讯，获取纱线在线检测数据，现场实测表明能够快速准确在线测量纱线的CV值、瞬时直径、平均直径、粗节大值、细节小值等等，实时反映纱线的不匀率，对tigao棉纺企业纱线质量具有重要的意义。

一、引言：

太阳能是人类未来的主要能源之一，由于它取之不尽用之不竭而且环保。是替代现有不可再生能源的一种趋势。现世面上有形形色色的利用太阳能的产品：如太阳能汽车、太阳能热水器、大阳能空调、太阳能电池等等。现就介绍Haiwell(海为)PLC在太阳能热水器方面的应用。

二、太阳能系统概述

太阳能主要由太阳能转化系统、储热系统和恒温系统组成。利用太阳能辐射将大阳能转化为水的热能，通过冷水与热水的温度差来控制循环泵运行进而来控制热水的循环，达到加热水的目的。部分功能图如下所示。

三、系统结构

四、系统的优点

   1、海为简易的模拟量编程，无论是电流信号（4～20mA、0～20mA）或是电压信号（1～5V、0～5V、0～10V、–10~10V）还是温度传感器信号（热电偶、热电阻）。都不需要用From或To指令就可读取到每个信道的值。当不使用工程量时对应的码值统一为0～32000的码值；选择使用工程量时，可根据设定上下限码值，那样可不用写转化程序，直接读取对应的AI就是工程量值。

   2、海为智能化的模糊温度控制指令，不需要设置任可的调节参数就可以做到恒温控制，减少技术人员编写程序和工程调试的时间。

   3、软件自带的仿真功能可检验所编写的程编的正确性，大tigao了编程和调试速度。

五、总结

原系统主要是采用温控表来进行恒温控制和热水的循环加热，采用Haiwell(海为)PLC做为核心控制器件不仅大tigao了可靠性，而且也节约了成本。无论从外观和操作性方面都tisheng一个档次，更容易让户气所认可。

【导读：各国政府陆续宣布的经济刺激方案都将基础设施建设列为投资重点，包括公路建设、水与污水处理、电力设施等。PLC和基于PLC的PAC系统是基础设施建设与运营的核心设备，必将从中获益。】

    全球PLC（可编程逻辑控制器）和基于PLC的PAC（可编程自动化控制器）市场在2009年经历了大幅下滑。受到基建投资、金融制度良好和消费需求激增等利好因素的影响，新兴经济体并未出现严重的衰退现象。虽然很难从当前的经济环境看到市场的增长前景，但我们仍能察觉到下五年市场的增长动力。

　　工业领域将继续加大自动化设备和服务的投资力度，促使全球PLC和基于PLC的PAC市场有望在未来五年呈现增长态势。ARC顾问集团的分析师Himanshu shah在其主笔的《PLC和PAC全球市场研究报告》中指出，日增的节能需求、更高的基建生产率和生产精度、更优质的产品、更高的机器敏捷度、更严格的过程控制和安全性能的逐步tisheng将成为该市场的关键增长动力。

　　基建投资拉动市场复苏

　　各国政府陆续宣布的经济刺激方案都将基础设施建设列为投资重点，包括公路建设、水与污水处理、电力设施等。全球化也为现代化的基础设施建设创造了大量的需求，新兴经济体表现尤为突出。机场和公路的新建工程为金属与采矿、水泥与玻璃、石油与天然气等行业带来了巨大的原料需求。新兴经济体已意识到当前的基建浪潮是其经济持续高速增长的瓶颈所在。PLC和基于PLC的PAC系统是基础设施建设与运营的核心设备，必将从中获益。

　　地区市场动能

　　欧洲，中东和非洲（E）是PLC和PAC的大市场，也是2009年受到大重创的市场。在E市场中，德国遭受的影响为严重，其命脉出口业务停滞，汽车工业中止对资本设备进行投资。

　　北美市场早已出现衰退的迹象。汽车市场已陷入困境，整个金融体系在遭受着一场灾难，PLC和PAC市场迅速大幅滑坡。

　　亚洲和日本市场也处于萎缩状态。中国市场在过去的几年中呈现强劲的增长，而未来的增长将更趋于温和。电力和制药行业将对PLC和PAC设备大举投资，同时出口市场的增长将缓于前些年。

　　本篇研究报告在进行了市场分析和预测的基础上，深层次全面的精述了对市场产生重大影响的战略性议题。在定量预测的基础上，对PLC和PAC主要供应商的产品组合和市场战略进行了深入的洞察解析，并探索了对未来经营起决定性影响的问题

1.项目简介
    　 随着城市现代化建设的发展，环境保护、生活用水的要求不断tigao。以前水厂的人工、半自动水厂控制系统已经远远不能满足现代化生活和企业运作的需要，因此先进的计算机控制技术应运而生。通过先进的自动控制系统，可实现对水厂制水、污水处理、水软化、送配水等工程运作的监视和控制。江西省新余市第四水厂于2008年9月建成通水，期规模为15万吨/天。第四水厂采用图1所示的工艺流程，主要包括取水泵房、加矾加氯间、V型滤池站和送水泵房等控制站。该水厂实现了自动控制和系统主要参数的在线监测；同时为节约水资源，保护水体不受污染，对滤池反冲洗水进行回收，二期拟对污泥进行浓缩处理。

 2．系统构成
       全厂设中控室及取水泵房、加矾加氯间、V型滤池站和送水泵房等4个PLC子站，考虑到系统尽可能分散的原则，在滤池单池设有PLC控制台，具体见下图。

全厂计算机监控系统网络结构 

    
       各PLC站与中控室之间采用工业以太网通讯联络。中控室由2台分别用于生产管理与监控的DELL计算机及2台Epson激光打印机组成。计算机采用bbbbbbs XP操作系统。其中监控计算机采用易控(INSPEC)组态软件开发的应用软件，可显示14个包括涉及PLC控制的机电、加矾加氯设备与滤池等在内的模拟画面，可对系统的所有设备进行远程操作和控制，并具备显示工艺布置图、实时动态参数、设备的工作状态及实时/历史报警信号、在线仪表的实时/历史趋势曲线、水泵运行时间等功能，同时可进行离线/在线编程及设定参数的修改，编制和打印生产与管理报表。管理计算机采用Excel软件，用于采集与存储监控计算机检测的主要生产数据，以便用于管理。
        依据PLC I/O模块，涉及PLC自控的设备，均可通过在机旁控制箱手/自动转换开关、在PLC站操作面板XBT上设置来实现机旁控制箱、PLC站XBT、中控室监控计算机三地控制。 PLC站XBT上均能够显示与设置该站现场操作所涉及到的所有自控设备、仪表等运行参数及上下限报警值，同时这些参数均可通过网络线传输到中控室监控计算机，由它来进行控制。
    

取水泵房站
        该站主要监控3台水泵机组的运行工况及相关的参数，同时在取水泵房吸水井中装有水位计，通过PLC可随时显示白云水库水位状况。 取水泵房水泵机组开/停由清水池水位情况、送水泵的运行情况、用水高峰时段以及送水管网压力等因素决定。水泵机组只能在没有配电线路故障、机组设备完好、出水电动阀门完好并且处于关到位的状态才可依据程序自动开启。
  

  加矾加氯站
        从取水泵房过来的原水进入位于净水厂的liuliang计表井，在此通过在线仪表检测原水的liuliang、浊度、pH值、温度等，并将其转换成4～20mA DC信号输入PLC系统为加矾加氯系统提供控制参数。 加矾系统采用2套计量泵(配三菱变频调速器)投加，变频器运行频率由liuliang信号控制，控制liuliang为取水liuliang与回收liuliang之和，计量泵行程由流动电流仪(SCD)值控制。2 套计量泵1用1备，当正在使用的计量泵出现故障，PLC系统会自动切换。2套投矾系统的矾液取自3个贮矾池，每个贮矾池均装有液位计，可随时检测矾液高度，同时通过装在贮矾池的搅拌机定时搅拌，可防止药液沉淀影响浓度。3个贮矾池出矾管线上均装有电动球阀，通过手/自动转换开关，可选择机旁控制箱操作或中控室监控计算机人工操作，也可根据3个贮矾池液位PLC系统自动选择，切换工作池。
       加氯系统采用真空加氯机，三点投加，滤前滤后出水各1台。滤前按比例liuliang投加，滤后采用liuliang与余氯信号双因子控制投加。加氯机所需的liuliang信号由PLC系统输入，余氯信号由余氯分析仪在线检测。滤前加氯机投加的控制liuliang取自取水liuliang与回收liuliang之和，再减去反应沉淀池排泥用水量。滤后加氯机的控制liuliang为滤前加氯机的控制liuliang减去滤池反冲用水量。出水加氯机的控制liuliang为出厂水余氯信号。氯库装有电子秤和自动切换单元，同时装有泄漏报警仪，通过检测泄漏报警信号经PLC系统可自动启动氯气回收装置，并且PLC系统会自动关闭所有加氯系统等待故障处理。
  

 V型滤池站
        该站主要监控5格V型滤池的过滤、反冲洗过程及相关参数。每个滤池均装有一个水位计和一个差压计，用来检测滤池的液位和滤池的阻塞情况。滤池的清水阀为无级可调比例阀(开启度为0～)，根据滤池的液位、阻塞值(即水头损失值)、清水阀现有开度的反馈信号通过PLC系统自动调整阀门的开度，从而确保滤池恒水位过滤。滤池反冲洗的控制方式有3 种：①强制反冲；②根据阻塞值PLC系统自动反冲；③根据过滤时间PLC系统自动反冲。优先原则是：第①种方式为优先，第②种方式次之，后为第③种。
         滤池的操作方式有3种：①单池PLC控制台操作，每格滤池单独设有PLC控制台，每个控制台装有5个阀门(进水阀、清水阀、水冲阀、气冲阀、排污阀)控制按键与1个显示面板，可显示5个阀门、②公共冲洗泵PLC站XBT操作；③中控室监控计算机操作。
    

公共冲洗泵站
        该站主要监控3台鼓风机、3台冲洗泵、2台空压机开/停、故障信号以及滤池水位、阻塞值等参数及反应沉淀池36个气动排泥阀的状态。
    

送水泵房站
        该站主要监控1台变频水泵与1台大水泵及2台小水泵运行工况及相关的参数，同时在出厂管线上装有压力表、liuliang计、浊度计、余氯分析仪、pH计等仪器仪表，用于在线检测出厂水的生产与卫生指标。 送水泵房水泵机组开/停由管网压力等因素决定。送水泵运行必须要求配电系统、机组设备等性能完好，且吸水井达到一定水位才能正常实现。
    

3．系统特点
     画面监控功能丰富，所有需要监测的各种参数的实时和历史曲线图，各种运行和管理报表，水厂的工艺流程图和动画等显示。
     实现快速数据采集，并能对这些数据进行处理和分析，处理后的数据记录到历史数据库，以备系统调用和随时查询。
     具有完善的报警和安全访问功能，保证系统的安全。
     系统可扩展性好，为与二期污泥处理工艺、与企业的生产工艺调度、生产水质监控等密切结合的自动信息系统提供接口。
    

4．软件应用
       中控室监控计算机采用bbbbbbs XP操作系统，与各PLC站之间通过以太网交换机，用工业以太网通信联络实现资源共享，各PLC站之间通过工业以太网通讯联络，除了对本站设备进行操作显示外，还可了解其他站的情况。
      上位监控系统用易控(INSPEC)组态软件开发，该监控系统人机界面精美，能直观、生动呈现整个水生产过程中的工艺，动画形式多样、直观、逼真，且与各种型号的PLC通讯简单。该中控室监控计算机监控系统完成的功能主要有：
     远程控制各PLC现场子站，实时接收PLC采集的各种数据，建立检测参数数据库；处理并显示各种数据。
     监测整个生产工艺流程和各细部的动态模拟图形。该系统实现了水厂整体工艺流程、各主要工艺设备运行状态、过程控制及各生产环节生产数据的实时采集与现实。主要流程画面有：取水泵房流程图、加矾间流程图、加氯间流程、反应沉淀池流程、V型滤池流程、公共冲洗泵房流程、送水泵房流程、10kV一次系统、低压系统等画面。实现的工艺生产设备监控功能有：所有被监控设备的运行状态、启停控制、设备与设备之间的连锁控制、工艺参数的设定，以及设备温度、电流、压力、液位、liuliang等参数的显示、报警、记录、趋势及累积量计算等。
     从检测项目中，按需要显示历史记录和趋势分析曲线。能够了解生产参数的动态情况，便于生产调度管理。
     重要设备主要参数的工况及事故报警、打印制表。包括工艺数据报警、设备故障报警、系统故障报警，并根据不同的报警信息提供不同的报警画面。
     编制和打印生产日、月、年统计报表。
     对各种数据进行实时存储。

监控系统总图 

 5.运行结果
        新余第四水厂成功运行已8个月，实现了水厂全自动化控制，tigao了水质处理的效率，减轻了运行人员的负担，tigao了水厂运行的安全和可靠性。使用易控开发的监控系统具有运行稳定、操作界面直观友好、，报警、报表、数据记录、趋势显示分析和安全管理等功能完善的特点，完全实现了规划的功能，系统操作和维护都十分简便，为水厂的安全运行提供了可靠的保障，并且利用易控软件良好的开放性为系统的二期功能集成提供了很好的接口。