6ES7231-0HC22-0XA8供应现货

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1 DNC系统的网络结构
本DNC控制系统的拓扑结构采用两级主从总线型网络结构，通信网络采用三层结构：物理层、数据链路层和应用层。
◆物理层
采用平衡型标准RS422接口，以提高的可靠性。在新的平衡型标准RS422中(见附图)，发送器与均以差分方式工作，每个信号用两根导线传输，整个接口*共用信号线就可以正常工作。信号的电平由两根导线上的信号的差值来表示，电压范围为-6～+6V，相对于其中的一根导线来说，差值为+ 4～+6V表示二进制的“0”，差值为-4～-6V表示二进制的“1”。对于新的平衡型标准RS422来说，当传输距离达到1000m时，信号传输速率在 100kb/s以下，在10m以内的近距离传输中，速率可达10Mb/s。由于每个信号均用双线传输，这种差分平衡结构能从地线的干扰中分离出有效信号，差分可区分0.20V以上的电位差，因此，可不受对地参考系统之地电位的波动和共模电磁干扰的影响。
◆链路层
本DNC系统控制系统采用异步串行通信方式。系统约定：数据的传输采用正反码校验：命令字和状态字在发送时，必须先发送两个BREAK，然后发送命令字或状态字，再发送其反码：文件传输时，32个字节(正反码)组成一个信息包。

◆应用层
这一层是面向用户的，主要为命令的输入和传输结果的说明。其中命令的输入包括上位机对下位机实时控制命令的输入和文件传输命令的输入。传输结果的说明有两种：当命令或文件正确传输时，在屏幕上显示正确传输标志：当命令或文件错误传输时，在屏幕上显示错误传输标志

2 本DNC控制系统通信规程的约定
为了使网络内不同结点之间能够正确进行数据通信，通信双方就必须有一套彼此能够相互了解和共同遵守的规则和约定，这些格式、约定及应答关系概括起来就叫做通信规程。
本DNC控制系统为主从总线型网络结构，上位机执行着整个系统的组织和管理。因此系统的通信规程是不平衡型的：上位机发送命令、接收响应并负责链路级的差错恢复：下位机发送响应、接收命令。
◆通信信息及地址的编码
系统中RS422总线的一点对多点的通信是将所有下位机的接收端并联在总线上，接至上位机的发送端：而将所有下位机的发送端并联在总线上，接至上位机的接收端。因此，选择下位机和分辨下位机，确定通信路径是完成通信的第一步。
本系统采用一个字节来传递命令信息加地址信息或状态信息加地址信息，分别称为命令字、状态字。从上位机向下位机传送的为命令字，从下位机向上位机传送的为状态字。字节中地址信息占用字节的低四位，编码为1～3。命令信息或状态信息占用字节的高四位，地址信息、命令信息、状态信息都应该是独立和一的。
例如，急停命令信息编码040，若上位机想控制地址编码为1的正在加工的机床急停，则发送命令字应为041，该机床就会执行相应的动作，其他机床不予理会。又例如，若上位机接收到一个为02的状态字，由于编辑状态信息编码为000，故可相应判别出此状态字为编码为2的机床的编辑状态信息。
◆命令字、状态字和文件传输的通信约定
在本DNC系统通信中，通信的内容除了有命令和状态，还有文件的传输，而文件中的字符是随机的，很可能会被某台机床误认为是对本机床的命令字而发生误动作：另外，由于电磁干扰和网络冲突的存在，接到的字符也可能并不是发送的字符。因此，为保通信的可靠性和正确性，应该在通信设计中采取某些通信约定。
本DNC 控制系统采用了特殊字符的双字符启动和正反码校验技术来实现上述目的。正反码校验技术是指在发送完字符的正码后，接着发送其反码，这样接收方就可根据前后两字符是否为反码来判断接收是否正确。正反码校验技术对每一字符的每一位都进行校验，比传统的奇偶校验及累加和校验要可靠得多。特殊启动字符BREAK规定为0X80，低四位字节为零，由于下位机的地址编码为1～3，故命令字与状态字都不会出现与BREAK相同的字符：文件传输中也采用正反码校验技术，因此文件传输中也不会出现连续的两个BREAK字符，保证了正确启动，不会引起误动作。
系统中约定不论是上位机发送命令，还是下位机发送状态，都必须先发送两个连续的BREAK，然后发送命令字或状态字，再接着发送其反码，这样连续几个字符称为一帧。
在这样的通信约定下，对于下位机来说，只有在它接收到符合约定的命令帧后，才判断接收到了正确的命令字，进而判断该命令是否为上位机对本机的命令。如果是，则返回正确的响应，否则不予理睬。上位机在接收到下位机的正确响应后，就了解到下位机已经正确接收了：若上位机在规定的时间内(至少为帧往返总线一周所用时间)接收不到正确响应，上位机会三次重发来纠错。对于上位机也是如此，只有在它接收到符合约定的状态帧后，才认为接收到了正确的状态字。
采用Borland C++ 3.1 for DOS语言与Z80汇编语言编写了通信功能模块和DNC系统的其他功能模块。
3 结语
该DNC控制系统已经应用于浙江华能数控研究所的三面打孔机系统中，并在邯郸冶金机械备件厂得到推广。系统工作稳定、可靠，达到预期的控制目的，证明RS422通信可靠。

BAl50型压滤机系内蒙包头糖机厂生产的一种间歇式的过滤设备，用于各种悬浮物的固液分离。适用范围较广，过滤效果好，广泛用于石油、化工、食品等领域。尤其在甜菜制糖行业均采用该类过滤设备，用于过滤糖汁中的不容物。

2原BAl50板式过滤机工作原理

原BA板式压滤机电气控制原理如图l所示，它由七个中间继电器，两个压力继电器，一个交流接触器等组成，继电器数量较多。由于操作频繁，继电器动作频，加之触点多，电气故障频繁发生，影响了生产的正常进行。为此，依据BA型板式压滤机电气控制的功能，结合可编程序控制器的特点，对其电气控制部分进行改造。首先将BA板式压滤机的电气操作过程简述。

(1)操作和保压

将“操作/保压成板”**转换开关sA拨到“操作”位置，按下“压紧”即活塞进按纽SBl、KMl和K动作，电动机启动柱塞油泵工作。电磁阀YAl动作，活塞进。当达到上限设定压力25Mpa时，KM4动作，电动机自动停止，YAl失电。将sA拨到“保压”位置，压滤机自动保压。当油压低于设定下限压力2lMpa时，KM3动作，电动机自动启动。电磁阀YAl动作，油压上升。当油压升至25Mpa时，电动机停。如此循环。

(2)回程

当板式压滤机工作一段时间后，需滤板间滤泥时，将sA拨到“操作”位置，按下“回程”按纽SB2，KM2和K动作，电动机起动运行，柱塞泵工作，同时电磁阀vA2动作，活塞回程。当活塞碰到回程限位开关SL3时，电动机自动停机。

(3)拉板

将SA拨到“拉板”位置，按下启动按纽SB3，KMS和k动作，电动机带动齿轮油泵工作，同时KM7动作，电磁阀YA4得电，拉板油路打开，电磁阀yA3得电动作，驱动拉板机械前进，当碰到滤板时，机械手前进受阻，油压升高，压力继电器YIJ2动作，电磁阀yA3失电，换向。拉板机械手带动滤板退，同时卸下滤泥。当滤板退到位后，机械手后退受阻，油压升高，压力继电器yUl动作，yA3得电换向。拉板机械手前进。如此循环，直到驱动拉板机械手拉完较后一块滤板，yA3得电，驱动拉板机械手前进。当碰到末端限位开关S也后，电动机自动停机。拉板油路关断，操作完毕。

在拉板期间，当某块滤板滤泥未卸净或需紧急停拉板时，推动机身急停导杆。推碰SLl动作，vA4失电，拉板油路阻断，机械手停。当处理完后，拉回导杆，yA4得电，机械手继续工作。

3 BAl50板式压滤机PLC控制原理

 　本控制系统采用FPl—C24一J旧12216型PLC对压滤机原电气控制系统进行改造。

某市自来水公司为解决市区的部分供水，引进德国的资金和设备建立了一套供水工程系统。

原有系统构成：

（1）本地中心站,采集水厂的设备状态,采用西门子S5-115U.

（2）取水和1号加压泵站，采用西门子S5-115U

（3）2号加压泵站控制系统，采用西门子S5-115U

（4）在市内的东南西北和较高处和较低处安装了测量水管压力站，采用西门子S5-100U。用抄表的人工方式来记录设备状态 。

    用户需求：

    随着时代的进步，和对工艺的进一步的要求，要实时对各个站的管道压力、流量及各个的阀门开关的状态进行监视和控制，从而降低了故障率和提高了对此系统的反应时间，更好保证城市供水。并把各个站的所有设备的数据送到中心监控站里，进行监控，和电子统计。 

    实现方案：

    在水处理厂中心站与各个泵站和测压站之间，由于距离较远达几十公里，我们决定采用无线电通讯方式，并且因为大山的阻碍，在取水1号加压泵站，2号加压泵站控到中心站之间，设立了中继站进行转发。而水处理厂中心站与6个市内的测压站之间由于距离较近直接通过无线电通讯。

    这个项目的主要问题是无线电通讯的任务，如何在已有的S5系列的设备上，加上无线电通讯呢。根据现有的实际情况，在不动原有西门子S5-115U 的基础上，决定在此基础上加入西门子的Sinaut产品的ST1系列模块来实行无线电通讯。Sinaut ST1是基于SIMATIC S5的程序控制的系统，由硬件模块和软件软件模块组成。适用各种自动化的任务，完整的无线电通讯方式，允许到或近或远的地方。数据能够通过专线，或者各种PTT网络（GSM,ISDN,拨号Modem,无线电通讯等）等方式传送。

Sinaut ST1硬件包括，TIM模块（遥控接口模块，即S5-PLC通讯功能模块），modem  用于数字量和模拟量相互转换）,无线电台（无线电发射装置）。软件是Sinaut TD1软件包。这样我们在STEP5的基础上，用TD1这个扩展软件包进行对硬件TIM板编程。把水处理厂中心站作为主站，其他站作为从站。以直接轮巡的方式逐个采集各个从站的信息，并且这样的方式只有当从站发生数据发生变化时，才进行数据的传递，大大的加快了数据的更新速度和硬件设备的使用寿命。 

应用PLC 技术、变频技术和无线网络技术，通过SIEMENS  S7-300的串口通讯模块CP340将分散的工业设备组合成灵活和强大的工业网络，实现了工业过程精确控制、智能诊断、实时监控和生产的管理。本文以火力发电厂的污水处理站为例，介绍了控制系统整个过程以及如何通过串口无线通讯模块SY-WT6实现CP340的通讯。

关键词：PLC无线通讯串口智能网络控制

1. 引言

火力发电厂工业废水水量大，污水种类较多，水质差别较大，为了较大程度实现废水的重用和节约废水处理成本，火力发电厂工业废水处理系统一般实行清污分流处理。采用PLC将分散的工业设备组合起来形成智能工业网络，实现了污水处理的精确控制、智能诊断和实时监控。

2. 现代化污水处理系统的基本要求

2.1 远程采集与集中监控

工业污水处理设备分布于不同的车间或区域，使得控制系统I/O点特别分散。为减轻工人劳动强度和实现无人值守自动化监控，就需要控制系统能够实现数据的远程采集和设备的集中监控。控制核心设备对现场设备进行本地或远程的自动控制，并对工艺流程进行全面、实时的监控显示，为生产、调度和管理提供必要的数据。

2.2 控制核心高度集成化、模块化

控制系统高度集成化、模块化，系统能够满足数据采集与传输、逻辑运算，数据处理的要求。污水处理大部分是对输水泵和配水泵的逻辑控制，闭环控制只用在出水压力控制上，而逻辑控制是可编程序控制器PLC的传统应用领域。PLC不仅能够采集开关量信号、完成逻辑控制，其强大的模块化设计还可以扩展模拟量采集模块、通信模块完成不同数据的采集和保证数据的及时传输，另外PLC兼容性高、抗干扰能力强、功能扩展简单，因此使PLC成为目前工业控制系统的可以选择控制器。

2.3 自我诊断、报表生成、自我恢复等智能化功能

通过对控制系统数据采集进行分析处理，判断系统运行情况，记录系统实时数据。当系统根据采集数据分析判断设备故障时，控制器自动运行保护程序，发出声光报警信号并生成报表。当技术人员排除现场设备故障后，控制器根据操作人员操作信号，自动恢复系统运行。目前先进的控制系统可以根据系统故障级别和分类，将故障信息分类发送到各个部门。

2.4 可靠、高速的传输介质

分布式智能控制系统的基本条件是具有可靠、高速的传输介质。传输介质目前有屏蔽双绞线、光纤、无线电台、工业以太网等形式。随着各种仪表的智能化，大多数智能仪表都带有通信接口和控制器连接，采用通信的方式，通过传输介质一次性采集多组数据成为智能仪表的发展方向。考虑本系统中各节点分散的特点，而且现场具有大变频和大电机等干扰源，采用有线很难绕开这些干扰，所以采用无线通讯，考虑无线以太网的高频特性，需投入较大做信号传递和覆盖，故决定用无线低频通讯方式，采用工业等级的支持工业通讯ASCII协议的无线模块。本系统采用赛远的工业无线通讯模块SY-WT6，该模块支持MODBUS通讯，也支持ASCII通讯。

3. 控制系统硬件设计

污水处理站环境恶劣，操作和维护人员在中控室完成对整个污水站监控，并根据现场状态及时维护。污水站控制系统由PLC、变频器、压力传感器及上位机组成。本系统的控制核心为SIEMENS S7-300，硬件主要由电源、CPU、数字量输入输出、模拟量输入、通信单元等模块组成。控制系统主要完成数字、模拟信号采集，逻辑分析和控制，数字、模拟信号输出，数据通信控制等功能。变频器根据管网压力结合自带PID功能对电机进行调速，保持管网压力恒定。控制系统及污水处理状态采集到PLC中，通过WINCC在工业计算机实时显示。

4. 控制系统软件设计

程序的编制采用模块化结构，针对污水处理的特点，把程序设计为电机控制子程序、参数采集程序、系统报警子程序和安全保护程序等。由于本系统设备比较集中，主控制采用SIEMENS公司S7-300控制器，因此系统采用SIEMENS通信模块CP340将污水处理各个单独的设备组成工业网络www.。CP340通信处理是Siemens公司提供的串行通信的解决方案，是Siemens公司PLC与其他智能终端进行数据交换的桥梁。

系统通信子程序是软件中的重要部分，对变频器和反应池的检测和控制、故障代码采集都采用通信的方式，一根通信电缆一次性采集、传输多组数据，减少电气连线和信号干扰，已成为智能仪表的发展方向。

该通信模块提供了三种不同形式的传输接口：

①、RS232C

②、20mA(TTY)

③、RS422／RS485

但每个CP340只提供一种接口形式。该模块可以实现三种通信协议ASC II码，3964（R）和打印机驱动，通过集成在STEP 7中的参数化工具可进行简单的参数化，其设置主要包括通信方式（波特率、数据位数、停止位数和奇偶校验）、接收帧结束方式、接口方式等，编程人员要关注的是根据智能仪表的通信协议编写程序。CP340使用自由口模式与这些设备进行信息互换。自由口通信是通过用户程序控制通信口的操作模式。利用自由口模式，可以实现通信连接多种智能设备。STEP 7中的功能块FB2(P_RCV)和FB3（P_SEND）是系统自带的专为CP340提供的通信功能块，利用STEP7自带的功能块可以减少编程时间降低编程难度。  

采用CP340主从站、半双工的通信方式时，通信子程序考虑：

①、采用半双工的通信方式，在每个时刻总线上只能有一个站处于接收或发送状态。由于主、从站的工作方式为主站主动、从站完全被动，所以在程序中当主站成功发送完控制命令后，应该给予从站足够的时间反应主站命令。

②、对每次接收的数据都应该进行校验，保接收的数据的正确性从而避免系统发生误动作。

③、当诊断系统出现错误立即置位标识位，给出相应的报警信息，并且根据报警信息自动对该报警信息给予分类，对重故障作停车检修。设备故障时，对此设备停车并且屏蔽此设备，程序将不再访问该设备，这样可以大大节省由于多次重复对故障设备通信所带来的程序执行时间过长。

④、每次发送新信息前，确保接收缓冲器中的内容取走，并且应对接收缓冲区和接收缓冲区清零。电动机控制程序依据管网实际压力值，自动切换电机（即变频器频率出现工频或者较低PI调节频率时）。因此采集的管网压力值的可靠性尤为重要，压力取自管网的压力传感器，其传输线较长，并且经过干扰较大的变频器等设备，所以在使用双绞屏蔽线的基础上必须经过软件滤波等处理。精确判断管网压力，大大减少了切换泵的次数，且采用了变频器不仅提高了系统的安全性也克服了电机起动时的大电流冲击。系统报警子程序是对系统所有的告警信号处理程序，例如电源故障、蓄水池水位超限、电动机温度超温、变频器故障和PLC模块故障等。由于选用了具有中断能力的数字量和模拟量输入模块，所以当硬件检测到现场故障信号时，便自动执行硬件中断处理程序块（OB40），对故障进行判别并按故障级别作相应处理。

上位机采用组态软件WinCC，针对串口操作，可以通过调用编写好的VB串口通讯程序来实现数据交换，也可以用全局脚本VBS实现对串口的访问，在WINCC图形编辑器中调用Active X控件MSComm，如添加按钮，按钮链接了一个VBS鼠标动作，主要是对串口进行初始化。在MSComm中组态了一个oncomm事件，利用事件触发的形式对串口进行读写操作。在按钮1的鼠标事件中做端口初始化，具体代码如下：

Sub procedure20

‘打开串口

Dim objMSComm1

Dim tagConnection

 Set objMSComm1 = HMIRuntime.Screens("Main").ScreenItems("MSComm1")

 Set tagConnection = HMIRuntime.Tags("Connection")

 If objMSComm1.PortOpen = False Then

        mport = 1

        objMSComm1.Settings = "9600,e,7,1"

        objMSComm1.bbbbbLen = 0

        objMSComm1.PortOpen = True

        tagConnection.Write(True)

        HMIRuntime.Trace("Port open." & vbCrLf)

    Else

        HMIRuntime.Trace("Port is already opened." & vbCrLf)

 End If

End Sub

Sub procedure1()

‘关闭串口

Dim objMSComm1, tagConnection

Set objMSComm1 = HMIRuntime.Screens("Main").ScreenItems("MSComm1")

Set tagConnection = HMIRuntime.Tags("Connection")

        If objMSComm1.PortOpen = True Then

              objMSComm1.PortOpen = False

              tagConnection.Write(False)

              HMIRuntime.Trace("Port close." & vbCrLf)

        End If

End Sub

5. 污水站系统特点

（1）可靠的控制策略。远程自动控制、远程手动控制、就地控制三种控制方式保证系统安全启停。变频器、电机等设备都具有独立的控制且能够相互备用，即可以在自动方式下实现任意组合的连锁控制，又能在手动方式下独立控制。

（2）形象的监控见面，强大的报表功能。工业控制计算机显示污水处理工艺流程图、设备运行情况、运行趋势图、故障报警画面等。操作人员通过这些画面可以全面的了解污水处理运行情况，方便对设备进行操作。大大降低操作人员工作强度。

6. 结束语

基于PLC、变频器、无线通讯等设备组成的污水处理工业网络，很好的满足了现代化污水处理需求。采用Siemens公司的S7-300系列控制器，通过串口通讯功能，根据现场的不便布线特点，采用工业无线通讯，实现了数据远程采集与集中监控功能，大大降低了污水处理成本，目前该系统运行效果良好。