6ES7212-1BB23-0XB8货源充足

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RFID的全称是Radio Frequency Identification，即射频识别,它利用无线电射频实现可编程控制器（PLC）或微机（PC）与标识间的, 从而实现非接触式目标识别与跟踪。

一个典型的RFID射频识别系统包括四部分：标识、天线、控制器和主机（PLC或PC），

标识一般固定在跟踪识别对象上，如托盘、货架、小车、集装箱，在标识中可以存储一定字节的数据，用于记录识别对象的重要信息。当标识随识别对象移动时，标识就成为一个移动的数据载体。以RFID在计算机组装线上的应用为例，标识中可以记录机箱的类型（立式还是卧式）、所需配件及型号（主板、硬盘、CD-ROM等）、需要完成的工序等。又如在邮包的自动分拣和跟踪应用中，可以在标识中存储邮包的始发地、目的地、路由等信息。

天线的作用是通过无线电磁波从标识中读数据或写数据到标识中。天线形状大小各异，大的可以做成货仓出口的门或通道，小的可以小到1mm。

控制器用于控制天线与PLC或PC间的数据通信，有的控制器还带有数字量输入输出，可以直接用于控制。控制器与天线合称读写器。

PLC或PC根据读写器捕捉到的标识中的数据完成相应的过程控制，或进行数据分析、显示和存储。

本文即以具有代表性的美国EMS（Escort Memory Systems）公司的13.56MHz无源RFID射频识别读写器LRP830为例，介绍了PLC及PC与RFID读写器进行串行通讯，从而标识数据，用于控制或数据处理的具体实现方法。

2 RFID射频识别读写器的命令集及串行通讯协议

以LRP830读写器为例，LRP830是EMS 13.56MHz无源系列射频读写器中的一种，它的标识和天线可以在水下或高温腐蚀环境中正常工作，可以一次读写99个标识，大读写距离63.5cm。它带有两个串口，一个DeviceNet接口，4个DI隔离输入，4个DI隔离输出，保护等级IP66，NEMA4封装，非常适合于在工业自动化中应用。

LRP830读写器上的串口是合在一起的，通过电缆可以分接出COM1和COM2两个串口，两个串口作用不同，COM1用作通讯口，从PLC或PC接收命令并返回响应数据, 可以配置为RS232、RS422或DeviceNet接口。COM2用于配置系统参数（如读写模式、波特率等）或下载系统升级程序。

LRP830可以与所有EMS的FastTrackTM系列无源标识结合使用，每个标识中可以存储48个字节的数据，另外还有8个字节用于存储只读的的序列号（出厂前由厂方设定）。

每种命令可以有三种通讯协议：ABxS 、ABxF 、ABx ASCII。表2 是ABxS通讯协议持续读单标识命令的一个例子，其它命令与此类似。

3 RFID读写器与PLC串行通讯

以EMS RFID读写器LRP830 与GE Fanuc VersaMax PLC的串行通讯为例。VersaMax PLC的RS232串口与LRP830的COM1接线对应

以下是具体实现时要注意的技术细节：

1） LRP830与VersaMax PLC的串口相连时，信号线要错线，即VersaMax RS232口的TXD/RXD要接LRP830 的COM1的RXD/TXD，LRP830与PC连接时则是直通的。

2） PLC使用串行I/O通讯协议与RFID读写器通讯。串口初始化、设置缓冲区、缓冲区、写串口、读串口状态等操作都是先通过一组BLKMOV WORD指令给COMMREQ的数据块赋值，然后执行COMMREQ指令完成的。例如，以下语句通过RFID读写器写10个FF（46H）到标识中，从个字节写起。

3） 要注意PLC写标识数据只需要执行写串口命令就可以了，而PLC读标识数据的过程则包含两步：一是PLC执行写串口命令, 即写读标识命令到RFID读写器;二是PLC执行读串口命令，捕捉RFID读写器返回的数据。这是由于RFID读写器在接到读标识命令后,会返回读命令的响应信息到串口缓冲区,其中包含了读到的标识数据。

4） 使用ABxS协议时，要注意命令字的MSB和LSB的顺序问题。RFID读写器与PLC通讯时，要将读写器指令的MSB和LSB颠倒一下，即LSB在前，MSB在后。例如图3中，二个BLKMOV WORD指令的三个输入IN3应为16#4AA，而非16#AA04。

5） 利用读写器指示灯的变化辅助PLC程序调试。LRP830读写器的面板上有两排LED指示灯，其中，当“ANT”亮时，表示天线在执行读写操作;“COM1”亮时，表示串口1执行了写命令，“RF”亮时，表示有标识被读写且仍在读写范围内。

4 RFID读写器与PC串行通讯

仍以EMS RFID读写器LRP830为例。与PC机相连时，LRP830的COM1/COM2与PC机的9针串口COM1/COM2的连接对应。

在PC机上开发串口通讯程序，可以使用现有的通讯控件（如VB的Mscomm），也可以使用编程语言结合bbbbbbs API实现。本文用Delphi 6在bbbbbbs2000环境中，应用多线程技术实现了PC与RFID读写器间的串行通信。使用Delphi的优点是，Delphi对许多bbbbbbs底层API函数作了封装，简化了程序代码。使用多线程的优点是，程序编写比较灵活，而且串口线程不影响主线程其它任务的执行。

RFID

在具体实现上述思路时，要注意以下技术细节：

1） 根据RFID读写器通讯协议的特点，读写器每执行一个主机发来的指令，无论是读标识还是写标识，都会返回一定字节的响应数据，用以确认命令已执行或返回标识中存储的数据。因此，主机读或写标识数据都需要先写（串口命令）后读（返回的串口数据）。

2） 为了使程序体现模块化的设计思想，易于调试和维护，可以把各种RFID命令预先存入命令数组中，而把主机对RFID串口的命令和捕捉RFID读写器命令响应编制成单的子程序，在调用它之前，先调用命令字赋值子程序。

3） 对主线程的说明：在主线程中用CreateFile函数建立串口事件，设置缓冲区和通信参数，创建串口线程。用WriteFile写串口函数完成通过RFID读写器写数据到标识中。部分程序如下：

……

hcom := CreateFile（pchar（Whichcom）, GENERIC_WRITE or GENERIC_READ,

0, 0, OPEN_ALWAYS, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, 0）; //产生串口事件

setupcomm（hcom,TOTALBYTES,TOTALBYTES）; //设置缓冲区

getcommstate（hcom,lpdcb）;

lpdcb.BaudRate:=BAUDRATE; //波特率

lpdcb.StopBits := STOPBIT; //停止位

lpdcb.ByteSize := BYTESIZE; //每字节有几位

lpdcb.Parity :=PARITY; //奇偶校验

setcommstate（hcom,lpdcb）; //设置串口

Mycomm := Tcomm2.Create（False）; //创建串口线程

WriteFile（hcom, WriteBuffer,sizeof（WriteBuffer）,lpBytesSent, 0）;//写标识命令

……

4） 对串口线程的说明：

程序中用到的方法主要有Synchronize和Terminate。Synchronize是Delphi提供的一种调用线程的方法，它把线程的调用权交给了主线程，从而避免了线程间的冲突，这是一种简单的线程间同步的方法，可以省去用其它语言编程时需要调用的多个bbbbbbs API 函数，例如createEvent（创建同步事件），Waitforsinglebbbbbb（等待同步事件置位），resetevent（同步事件复位），PostMessage（向主线程发送消息）等。用Delphi编写多线程通讯程序的优点是显而易见的。例如以下语句即可实现串口线程：

……

While （not Terminated） do //如果终止属性不为真

Begin

dwEvtM

ask:=0;

Wait := WaitCommEvent（hcom,dwevtmask,lpol）; //等待串口事件

if Wait Then

begin

Synchronize（DataProcessing）; //同步串口事件

end;

end;

上述程序一旦检测到串口事件，就调用DataProcessing方法读串口数据，并写入数组，供程序其它部分调用，另外还要何时退出线程，程序如下：

procedure Tmainbbbb.DataProcessing

begin

bbbbb := bbbbbCOMMERROR（hcom,lperrors,@comms）; //串口错误

if bbbbb Then

Begin //处理接收数据

ReadFile（hcom,ReadBuffer,Comms.cbInQue,LPReadNumber,0）;

ReceBytes[I+ArrayOffset] := ReadBuffer[I];

//读串口缓冲区数据并写入数组

gameover := （ReceBytes[I+ArrayOffset-1]=Byte（$FF））

and （ReceBytes[I+ArrayOffset]=Byte（$FF））; //终止条件

if gameover then terminate; //退出线程

……

End;

End;

其中，Terminate将线程的Terminated属性设置为True。线程一旦检测到Terminated属性为True，就会结束线程，去执行Onterminate事件，在Onterminate事件中对采集到的RFID标识数据进行处理。由于RFID读写器的ABxS协议的命令响应的后两个字节都是FF，所以可以将收到连续的两个FF作为终止线程的条件之一。

程序应用举例：

以持续读标识中所有48字节数据命令为例，在程序中用WriteBuffer数组保存该命令，对WriteBuffer数组的各个元素赋值如下：

WriteBuffer[0] := Byte（$AA）; WriteBuffer[1] := Byte（$0D）; //连续读标识命令字头

WriteBuffer[2] := Byte（$00）; WriteBuffer[3] := Byte（$00）; //从个字节开始读

WriteBuffer[4] := Byte（$00）; WriteBuffer[5] := Byte（$30）; //读48个字节数据

WriteBuffer[6] := Byte（$00）; WriteBuffer[7] := Byte（$02）; //延时2秒

WriteBuffer[8] := Byte（$ff）; WriteBuffer[9] := Byte（$ff）; //连续读标识命令字

执行持续读标识命令后，程序以WriteBuffer数组写串口，RFID读写器执行此命令，并返回响应数据。

窗口中可以看到，前4个字节AA OD FF FF就是LRP830读写器对持续读命令的确认信息，然后是数据报文头AA OD和标识中48个字节的数据（每字节数据前加00），后是数据报文尾FF FF。

5 结束语

本文介绍了可编程控制器及微机与RFID射频识别读写器进行串行通讯，从而标识中的数据的具体实现方法：PLC通过串行I/O通讯协议与RFID读写器实现串行通讯，PC通过bbbbbbs多线程技术与RFID读写器实现串行通讯。本文所述方法具有通用性，对于其它厂家的PLC和RFID系统也有一定的参考。RFID射频识别技术在我国工业自动化等领域的应用才刚刚开始，前景非常广阔。本文对于促进该技术的推广应用具有一定的积意义。

0 引言

可编程逻辑控制器简称PLC(Programmable Logic Controller)，具有编程简单、性高、通用性强和使用方便等特点，广泛应用于工业控制中的各类生产过程[1]。目前的PLC系统多用指示灯来显示生产过程或设备的状态信号，或借助于的人机界面（HMI）、工业PC来显示过程变量或设置系统参数。HMI和IPC不仅增加了PLC系统的成本，而且无法适应高温、高湿热、多粉尘的工作环境。基于LED的数显仪表具有环境适应性强、显示直观、醒目等优点，可以满足某些工业现场的特殊显示需求。然而，如果使用PLC系统的I/O直接驱动数码管进行显示，则需要占用大量的PLC系统I/O资源。本文采用单片机和程序控制技术，通过特定的传输时序，只需使用PLC系统的2个I/O点即可实现其参数显示。

1  硬件设计

以STC89C51为实现的PLC系统两线连接型数显仪表的硬件组成。整个硬件系统主要由STC89C51单片机、输入接口、程序下载接口、数码管显示驱动电路、按键输入(可选)和报警输出(可选)等部分组成。STC89C51和标准80C51保持硬件结构和指令系统兼容，提高了时钟速率，扩充了在系统编程（ISP）、在应用编程（IAP）、电源欠压检测与复位、复位等功能，其I/O口经过了特殊的设计，使其在工业控制环境中具有高的性[2]。

1.1 PLC系统输入接口

PLC系统通过两个输出点将显示数据按照一定的时序传给数显仪表。PLC系统一般有继电器出、可控硅输出、晶体管输出和24V直流电压输出等多种形式可供选择，一般使用其晶体管输出或24V输出形式经过相应的转换电路连接数显仪表。为了适应两种输出形式，采用光电耦合器统一将PLC系统的输出信号转换为TTL电平信号。如果PLC系统的输出形式为24VDC，例如西门子的S7系列PLC，如果PLC系统的输出为晶体管集电开路或漏开路输出，如三菱的FX系列PLC，则PLC输出与光电耦合器输入侧的连接如图3所示。无论采用何种连接方式，转换后进入STC89C51单片机的信号逻辑都与PLC系统的输出逻辑保持一致。使用光电耦合器实现信号转换，有利于提高系统的抗干扰能力，因为干扰信号即使具有较高的电压幅值，但其能量相对较小，形成的微弱电流一般不足以使光电耦合器导通[3]。转换后的两路信号分别作为数据线和时钟线，连接到单片机的两个外中断输入引脚，便于使用中断方式传输显示数据。

1.2  程序下载接口

    借助于ISP编程功能，可以通过RS-232C接口将程序代码从计算机下载到单片机内部的Flash中。程序下载接口一般设计为标准的RS-232接口，使用一片MAX232转换芯片即可实现。

1.3  数码管驱动电路

    为了确保数码管的显示亮度，使用两片74HC245实现数码管的驱动。其中一片74HC245用于驱动4位共阴数码管的段码，其输入和单片机的P0口连接，输出则经限流电阻限流后与4位数码管的8个段码引脚连接。另一片74HC245驱动4位数码管的位码，其输入和单片机的P1.0～P1.3连接，输出则分别和4位数码管的公共端连接。

2 传输时序

1台数显仪表和PLC实现时需占用PLC的2个输出点，分别用作数据线和时钟线。由于显示数据的传输是串行的，因此设计相应的传输时序。构建双方的传输时序时充分考虑PLC系统的工作原理、输出特性及其差异以及传输过程的性等问题。综合考虑这些因素后所设计的传输时序如图4所示。传输1次显示数据总共需要21个时钟周期，其中3个时钟用于同步信号，16个时钟用于传输显示数据的4位BCD码或特定的提示字符，2个时钟用于传输2位表示小数点显示位置的信息。显示数据和小数点位置信息的低位在前，高位在后。例如，图传输的显示数据为8951，小数点位置信息为10，表示小数点在十位之后，因此终显示数据为895.1。

由于PLC系统基于扫描原理周而复始地刷新输入信号、执行用户程序和输出运行[4]，在一个扫描周期内让PLC系统的输出信号发生跳变难于实现，因此图4的一个时钟周期需要占用PLC系统的两个扫描周期。每次传输过程增设3个同步脉冲是为了提高传输过程的性，确保PLC系统及其传输线路无论出现何种故障，都可以在故障恢复后的一个传输周期内正确地传输显示数据。

3  软件设计

数显仪表的程序由初始化、外中断0服务程序、外中断1服务程序和定时器T0中断服务程序4部分组成。T0每隔5ms中断1次，在其中断服务程序中根据接收到的显示数据及其小数点位置信息完成4位数码管的动态显示。外中断0服务程序用于同步信号，外中断1服务程序用于接收16位显示数据的BCD编码和2位表示小数点显示位置的信息。

3.1  外中断0服务程序

外中断0由数据信号线的下降沿触发，在其中断服务程序中，如果到时钟线为低电平，则视为同步信号。当检测到3个同步脉冲后，则表明收到了正确的同步信号，此时关闭外中断0，开启外中断1，借助于外中断1服务程序接收数据。如果在次或前两次中断服务程序中已同步脉冲而本次未检测到同步脉冲，则视为无效同步信号。外中断0服务程序的主要代码如下：

void Int0_Srvice(void) interrupt 0

{ p33=1;

if(p33==0) SysClock++;  //有效，同步脉冲加1

    else SysClock=0;    //无效，同步脉冲清零

if(SysClock==3)

    {                   //检测到3个同步脉冲

    RecEnable=1;        //置允许接收标志

    EX0=0;              //关闭外中断0

    EX1=1;              //开放外中断1

    }}

3.2  外中断1服务程序

   外中断1由时钟信号线的下降沿触发，在其中断服务程序中，如果查询到已建立允许接收标志，则接收16位显示数据的BCD码和2位小数点位置信息，并将其转换为18位并行数据，存于DispData变量中供T0中断服务程序进行显示。由于显示数据和小数点位置信息都是低位在前，高位在后，所以在程序中使用右移操作实现串行数据到并行数据的转换。小数点位置信息为0～3时，表示小数点分别位于数码管的千位、百位、十位和个位之后。如果小数点在个位之后，则不显示小数点。当接收到18位信息后，则关闭外中断1，重新开放外中断0进行下一周期的。外中断1服务程序的主要代码如下：

void Int1_Srvice(void) interrupt 2

{ if(RecEnable==1)          //允许接收

    { p32=1;                //检测数据线电平

      if(p32==1) RecData=RecData|0x40000;

      RecData=RecData>>1;   //实现串/并转换

      DataClock++;

      if(DataClock==19)     //已接收到18位数据

        {   //显示数据存于DispData中

        DispData=RecData;RecData=0;

        SysClock=0;DataClock=0;

        RecDone=1;RecEnable=0; 

        EX0=1;          //开外中断0

EX1=0;          //关外中断1

        }}}

4  应用实例

利用PLC系统的(n+1)个输出点可以连接n台数显仪表，其中1点用作公共时钟线，n点用作n台数显仪表的数据线。使用数显仪表显示PLC系统的数据或参数时，还给PLC系统编写满足时序要求的驱动程序。

4.1  PLC驱动程序设计

此处以三菱FX2N PLC系统为例，介绍PLC系统驱动程序的编写方法。设使用Y0作为数据线，Y1作为时钟线，程序中使用D0单元存放显示数据，其取值范围为0～9999，D1单元存放小数点位置信息，其取值范围为0～3。占用的资源包括计数器C0～C1和中间继电器M100～M131，可以结合用户程序进行相应的调整。

4.2  多台数显仪表与PLC系统的连接

1台FX2N PLC连接了8台数显仪表，PLC的Y10用作公共时钟线，Y0～Y7分别用作8台数显仪表的数据线。由于多台仪表的时钟线是公共的，数据线是并行输出的，因此多台数显仪表的数据刷新时间和其连接的数量无关，可以确保PLC系统数据显示的实时性。

5  结论

该数显仪表知晓任何PLC系统的协议，仅使用PLC系统的n+1个输出点即可实现在n台数显仪表上显示其数据或参数。占用较少的PLC资源，既可扩充PLC系统的外围显示设备，又间接地解决了HMI无法适应恶劣工作环境等实际工程问题。该仪表已应用于垃圾发电12路远程手操信号的显示，应用结果表明其具有高的性和良好的可维护性。

本文作者点：该数显仪表解决了PLC系统直接驱动数码管占用太多资源的问题，间接地解决了基于PLC系统通信口的一类数显仪表需要知晓通信协议等问题。

1 EASY CORE的PLC芯片组
    EASY CORE是一个加载了EASY嵌入式PLC软件平台的芯片组，用于设计PLC，

1．1 EASY CORE内核
    内核采用C8051F040混合式单片机，片内有64个I／O端口引脚、1个CAN2．0B集成控制器、12位的ADC、PGA和模拟复用开关、2个12位DAC、64 KB的可编程Flash存储器、4 352(4 096+256)字节的RAM、SPI、SMBus／I2C、2个UART串行接口、5个16位通用定时器，可编程计数／定时阵列有6个捕捉／比较模块，片内有定时器、VDD监视器、温度传感器等，工业温度范围-45℃～+85℃内采用2．7～3．6 V的工作电压。
    可通过设置开关交叉控制寄存器，将片内的计数器／定时器、串行总线、硬件中断、ADC转换启动输入、比较器输出以及微控制器内部的其他数字信号配置为在I／O引脚输出。允许用户根据自己特定的应用选择通用端口I／O和所需数字资源的组合。
    内核采用实时操作系统，加载了与FX2N PLC兼容的梯形图语言的监控程序，指令系统与通信格式与FX2NPLC兼容。因而可以采用FX2N PLC软件编程，也可采用通用组态软件。
1．2 用户驱动开发接口
    用户根据接口规范，可以嵌入完成特定功能的汇编程序，实现I／O点配置、AD／DA以及其他特殊的功能。

2 应用实例
    现以8个输入点、7个输出点PLC设计为例，说明PLC的设计过程。
2．1 硬件电路设计
    硬件电路由芯片组、电源电路、输入接口电路、输出接口电路、通信接口电路等组成。
2．1．1 EASY CORE芯片组外围引脚

(1)特殊用途引脚
    P0．0，串口1的RXD，用于下载程序。
    P0．1，串口1的TXD。
    P0．2，串口2的RXD，用于RS4．85通信。
    P0．3，串口2的TXD。
    P4．5，PRO，嵌入式程序下载，低电平有效。
    P4．4，RUN／SET。
    CANRX、CANTXD，CAN总线接口。
(2)用户应用引脚
    AIN0．0～AIN0．3，模拟量输入；
    DAC0～DAC1，模拟量输出；
    P1、P2、P3、P0．4～P0．7——数字I／O，可通过接口程序与
    PLC的输入／输出缓冲区相连。
2．1．2输入／输出接口电路
    输入接口电路：输入点为X0～X7(图中只画一条)，输入接口采用光电隔离器TLP180，防止外界干扰，P3．0为高电平电压3．3 V。

   输出接口电路：输出点为Y0～Y7(图中只画一条)，输出信号经2003驱动输出继电器或晶体管，ULN2003AN为7路驱动器。

2．2 软件设计
    PLC指令的解释、与上位机的通信等功能已由EASY CORE内核完成；用户程序只要根据接口规范，结合用户设计要求，编制少量的接口程序。
    用户程序主要是把外部接口电路与内核软件的输入、输出缓冲区相联系。读P3．0～P3．7(X0～X7)，送到相应RAM-PX，把RAM—PY(Y0～Y6)数据输出到P1．0～P1．6(Y0～Y6)。

3 结 论
    基于芯片组的嵌入式PLC，能有效通用PLC在低端市场的不足，与工艺对象结合紧密。只要解决好电路的抗干扰设计问题，嵌入式PLC有较大的市场前景。目前，笔者已将成功应用于龙门铣床的改造。

2 pH值控制方法的研究
2．1 常规PID控制
    PID控制是按偏差的比例(P—Proportional)、积分(I—Integral)和微分(D—Derivative)线性组合的控制方式。其中，r为参考输入信号；PID为控制器；P为被控对象模型；d为干扰量；e(k)为系统误差；u(k)为控制量；pH(k)为被控过程输出量。常规PID控制中的比例作用实际上是一种线性放大或缩小作用，很难适应酸碱中和过程中被控对象非线性的特点。

2．2 变增益三区段非线性PID控制
    将pH值变化按拐点分为：一个高增益区和两个增益系数不同的低增益区。高增益区控制器采用较低增益；低增益区控制器采用不同的高增益，以满足系统期望的性能指标。此外为防止积分饱和，采用带死区和输出限幅的PID控制算法。
2. 3 模糊控制
    模糊控制算法概括为：根据本次采样得到的系统输出值，计算出输入变量；将输入变量的量变为模糊量；根据输入变量(模糊量)及模糊控制规则，按模糊推理合成规则计算控制量(模糊量)；由上述得到的控制量(模糊量)计算的控制量。

3 电厂锅炉给水加药控制系统
    某发电厂共有4台300 MW的发电机组，分为两个单元，一单元为1#、2#机组，二单元为3#和4#机组。每个单元加计量泵包括锅炉补给水(生水经各种水处理方式净化后．用于火力发电厂的汽水损失)和炉水两种用水。现以二单元为例，加药系统采用两用一备共3台加药计量泵，即3#和4#机组各用l台加药计量泵，当其中l台出现故障时切换到备用泵。在该系统中通过检测pH值来控制炉水中磷酸盐的加入量，pH值要求控制在914～9．78，当其中1台机组的pH值9.4时，启动相应机组的加药泵。此时，磷酸盐加药箱内的磷酸盐溶液经过管道(管道上的阀门都为手动阀，正常时为打开状态)被泵入相应机组的除氧器出水管加药点。若3#机组的加药计量泵出现故障，则打开备用泵与其相连管道上的阀门，备用泵接替3#机组的加药计量泵，为3#机组的炉水加药；4#机组亦然。由于炉水中加入了适当的磷酸盐及氢氧化钠，可提高炉水的缓冲性能，并有利于维持炉水pH值的稳定性，从而防止锅炉水冷壁的结垢和腐蚀。
    该系统将炉水水样经过减温减压装置引入磷酸表及pH表探头进行测量，经过模拟量转换，再经控制系统PID运算后控制变频器输出，控制加药泵转速，从而实时控制炉水的加药量，使炉水的磷酸根浓度与pH较好地保持在合格的范围内。该控制分为调节器、执行器、被控对象及变送器4部分。其中，调节器由S7-200 PLC和相应控制软件组成；执行器由变频器、电机和计量泵组成；被控对象为炉水；变送器采用分析仪表，

3．1 控制流程
该系统从在线分析仪表(磷酸根表、pH表)中提取4~20mA信号，根据运行工艺参数和确定的数学模型进行窗口式PID复合运算，中间结果送变频器，控制加泵加药量以实现加药的自动闭环调节。

3．2 控制系统组成
    该控制系统选用上位机软件WinCC+西门子PLC的组合方案。PLC系统通过PorfiBus总线方式与上位机WinCC连接。如图4所示。其中上位监控部分由工业计算机(WinCC)来完成。监控工作人员可通过CRT实时监控系统的运行状况．设定或修改系统的运行参数，同时通过CRT远程软件控制系统运行。上位工控机进行数据处理和管理，并与MIS系统等联网。上位机可对控制器进行组态，组态范围包括控制器的网络地址和时间、选择控制算法、设定算法参数、设定控制量的设、选择算法中输入量及输出量的通道等。下位控制部分由安装在现场的一套可编程控制器(PLC)来完成。它是自动加药控制系统的，用于采集相应的水质数据。由于化学加药系统具有纯滞后性质，会导致控制作用不及时，引起系统产生调或振荡，而利用计算机可方便实现滞后补偿。采用改进的数字PID控制算法和模糊控制算法，使控制器利用输出控制信号调节现场的交流变频器，进而控制电机的转速，以调节加药泵。电气部分的控制方式设计为远程和本地两种，以实现手动／半自动／自动三种功能，后两种功能由上位机切换。

4 IFC算法的滤波处理应用
    控制系统中．滤波程序的基本原理是在周期内连续采样5个数值，并求出其平均值出采集值与平均值的差值△=Xi一X；若|△|>0．2，则舍弃Xi，取X=0．2作为按实际情况设定的信号波动范围值；若|△|≤0．2，则Xl出栈，X2替换X1，X3替换X2，X4替换X3，依次递推。用当前采样的X6替换X5，然后用这5个新数值再求X，进行比较，如此循环执行该程序即可实现滤波功能。图5为采用滤波程序后，放大了的pH值趋势，由此可见，滤波效果良好。

5 结语
    实践证明．基于PLC的化学自动加药控制系统可灵活满足各类化学加药系统的在线监控。该系统投运以来，运行稳定、、锅炉及辅机设备能实现自动调节，达到了预期效果，解决了以往手动控制难保证水质指标稳定的问题，减轻了运行人员的工作强度，得到。