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产品描述

产品规格模块式包装说明全新

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以来我国城市集中供热事业发展,促进了城市经济与社会发展,改善了北方地区人民的生活条件。但是部分城市集中供热管网也存在技术落后、浪费热能、事故时有发生等等问题,因此城市集中供热自动化监控成为城市集中供热的发展趋势。
本文以北京某区供热厂供热系统为例,该供热厂有5台10吨燃煤锅炉供热和1台5吨燃气锅炉,二次系统有9个换热站。
系统控制要求
一次系统监控要求
5台燃煤锅炉供热和1台燃气锅炉的运行设置手动运行和自动运行。
锅炉的各运行参数由PLC实时采集,并且在调度室IPC的机上显示。监控画面要求动态模拟锅炉运行过程。
锅炉自动运行时,保证炉膛负压在的范围内。炉膛负压可以通过调节鼓风机或者引风机频率来保证。
锅炉自动运行时,保证炉内的煤得到充分燃烧,提高锅炉热效率。炉膛内含氧量可以通过调节鼓风机频率来保证。
当室外温度降低,当前运行的锅炉满负荷运行也不能满足用户需求时,自动增加一台锅炉投入运行。
循环泵根据出回水温差来调节频率,泵变频运行来保证锅炉的回水压力。
二次系统监控要求
通过PLC实时采集换热站各运行参数,如:换热器的出水回水温度和压力、回水电动调节阀开度、水泵和电动调节阀运行状态等。
循环泵和泵运行频率根据相关温度压力的变化由PLC实现自动调节。
电动调节阀的开度由PLC根据用户的回水温度来自动调节,以达到用户室内温度不16℃的要求。
所有换热站的相关运行数据都要在调度室的IPC的监控画面上显示。
由于燃煤锅炉自动运行的控制较为复杂但是单台锅炉输入/输出量不多,换热站比较多而且距离调度室较远;控制器选择TrustPLC CTS7-200系列PLC,性价比很高。TrustPLC CTS7-200 PLC包含丰富的指令,PID算法指令方便使用;自由口通讯模式可轻易的实现PLC与三方设备的通讯。
系统描述
该系统控制系统选用TrustPLC CTS7-200系列PLC,上位软件选用力控的组态软件PCAuto 3.62 。一次系统控制器与上位机由RS485总线的PPI协议实现通讯。二次系统1#和2#换热站离调度室比较近,故 TrustPLC CTS7-200 PLC与上位机直接使用PPI电缆进行通讯,其他的换热站离调度室约500到3000米,距离较远,因此上位机采用GPRS通讯方式与PLC进行通讯。

0 引言
可编程控制器PLC和工业计算机IPC已先后推出多年,它们在各自不同的应用场合已获得了十分广泛的应用。在多年的应用实践中,PLC运算/ 处理能力不强、实时性、开放性较差和IPC性及可扩展性较差的缺点已逐渐暴露出来,寻求一种性能为优良的控制器已成为各类工业用户的迫切需求,由奥地利贝加莱公司 (B&R)于1994年推出的PCC就顺应了这一趋势,它融合了传统的PLC和IPC的优点,既具有PLC的高性和易扩展性,又有着IPC的强大运算/处理能力和较高的实时性及开放性。
PCC的硬件结构和外貌与PLC十分酷似,但前者具有强大的处理能力和高的实时性;在软件功能方面,它又与某些PC-Based类似,不过其性和环境适应能力却大大后者。
经过十多年的发展和应用,PCC已成为当前工业控制器发展的新方向之一,以PCC作为控制系统的方案正逐渐成为工业自动化系统配置的一种新格局。


1 PCC的特点及优势
1.1 PCC在硬件方面的特点
在硬件结构方面,PCC的特点是很明显的,它兼具了PC机采用 CPU及大容量存储单元和PLC采用模块式结构的优点。
(1)模块式的插装结构,可带电插拔
PCC具有全模块式的插装结构,在工业现场可以、方便地带电插拔;PCC的CPU和I/O模块结构紧凑,体积小巧,接线端子密集,而且在模块供电及工作状态显示等诸多方面有着完善、精巧的设计。
(2)其CPU采用了多处理器结构并配备了大容量存储单元
PCC除了其的主CPU以外,通常还配置了另外两个处理器,即一个PCC的CPU模块上有三个处理器,这就大限度地提高了系统的处理能力。
在其的运算模块内部,PCC为其CPU配备了数倍于常规 PLC的大容量存储单元(100K-64MB),这无疑为功能强大的系统软件和应用软件提供了有效的硬件支持。
PCC采用可插卡式的CF卡作为存储介质,大存储容量可达8GB。
(3)配备了多种信号和通信接口
PCC为工业现场的各种信号和应用提供了许多模块和功能模块,如温度、张力、步进电机驱动、示波器、鼓序列发生器信号、增量式脉冲编码信号、称重信号和声波信号、电力测量与并网同步、PWM输出等。它们将各种形式的现场信号十分方便地接入以PCC为的数字控制系统中,用户可按需要对应用系统的I/O通道进行数十点、数百点乃至数千点的扩展与联网。PCC的所有数字量输入端都经过了光电耦合隔离,模拟量输入端也都经过了RC滤波处理,因此它具有很好的抗电磁干扰能力。
在PCC模块内部,CPU的数据总线与I/O总线分离,并配置有立的I/O处理器。主CPU内含有一个立的时间处理单元 TPU (Time Processing Unit ),在不增加CPU负荷的前提下高速处理简单或复杂的定时任务,其基准计时频率可高达 6.29MHz,因此目前被广泛应用于频率、相位测量及PWM(脉宽调制)等要求的时间处理场合中。
此外,CPU的主板集成了多种通信接口,PCC还是一款开放性高的产品,配置了多种通信模块。
(4)以模块的方式对运动控制功能和智能温度控制功能进行集成
运动控制功能:高速编码计数、速度和位置补偿、电子齿轮传动、凸轮形、多轴插补、CNC技术、飞锯等;
温度控制模块:传感器直接接入,每50ms处理一个PID调节回路,带自校正PID调节和参数整定功能。
1.2 分时多任务操作系统理念和多样化的应用软件设计手段
常规的PLC大多采用单任务的时钟扫描或监控程序(某些的PLC,如西门子的S7-300/400系列、罗克韦尔的 ControlLogix系列等除外),来处理程序本身的逻辑运算指令及对外部I/O通道的状态采集与刷新,整个应用程序被包含在一个循环周期内(如图1 所示)。但在一个控制系统中,虽然有一些工艺量对实时性的要求很高,但同时却有多的工艺量对实时性没有特殊的要求,如果采用同样的刷新速度来处理它们其实是对系统资源的浪费,而且循环扫描的运行机制也导致了系统的处理周期主要取决于应用程序的大小,如程序复杂庞大,扫描周期就必然加长,这无疑是与I/O 通道对高实时性的要求相违背的。在图1和图2中, A和B为压力控制(回路控制)任务,它们的扫描时间分别为1ms和2ms;而C和D为逻辑控制任务,它们的扫描时间分别为5ms和2ms。看来这是一个逻辑控制任务程序量较大的PLC/PCC应用程序。图1表示常规PLC的运行模式,在该图上部的任务组合方式中,整个任务(A+B+C+D)被包含在一个扫描时间为10 ms的循环周期内,在该图下部的任务组合方式中,整个任务(A+B+C)被包含在一个扫描时间为8 ms的循环周期内。可以看出,总的应用程序处理周期为各任务的程序扫描时间的和,程序周而复始地循环执行。
而贝加莱PCC系统的设计方案则地解决了这一问题,与常规PLC相比较,PCC大的特点就在于其引入了几类大型计算机的Runtime 定性分时多任务操作系统理念,并辅之以多样化的应用软件设计手段。由于实行分时多任务的运行机制,应用程序可以按照工艺功能和级的不同分别设置成不同的任务和不同的任务级别,并可根据要求自行设定任务的循环时间,使得应用任务的循环周期与程序长短无关,从而将应用程序的扫描周期同真正外部的控制周期区别开来,满足了真正实时控制的要求,而且它可以在CPU运算能力允许的前提下,按照用户的实际需求而做相应调整(如图2所示)。图2表示PCC-定性分时多任务操作系统的运行模式,按照逻辑控制和压力控制任务分类组合(即图3中的系统模块)控制。在该图上部的逻辑控制任务组合中,逻辑控制任务C、D被地分布在间隔为5 ms的5个时间段中按级顺序先后执行,逻辑控制任务C、D执行时恰好压力控制任务A、B不执行,逻辑任务的处理周期为20 ms;在该图下部的压力控制任务组合中,压力控制任务A、B在每一个5 ms的时间间隔中均按顺序先后执行,压力控制任务A、B执行时恰好逻辑控制任务C、D不执行,压力任务的处理周期为5 ms。可以看出,各个任务是按照分时的运行模式执行的,各分类任务组合则按照自己的处理周期(如逻辑任务的20 ms和压力任务的5 ms)周而复始地循环执行,但压力任务的级明显逻辑任务的。


图1 传统的PLC运行模式


图2 贝加莱PCC-定性分时多任务操作系统的运行模式

基于分时多任务操作系统,PCC的应用程序可分为多个立的任务模块,这样就给项目应用软件的开发带来了很大的便利,因为这样可以方便地按控制项目中诸如数据采集、报警、PID调节运算、通信控制等各部分的不同功能要求,分别编制出相应的控制程序模块(任务)。这些模块既各自立运行,而其数据间又保持一定的相互关联,它们经过分步骤的立编制并完成调试之后,一并下载至PCC的用户程序存储区中,在该分时多任务操作系统的调度管理下并行运行。在这个多任务系统中,根据不同任务对实时性能的不同需求,设计人员可以不同的等级并确定它们各自的循环周期,从而实现确定的分时多任务控制。即便某个任务处于等待状态,别的任务也可继续执行。这一系统特点,可示于图3中。

图3 PCC的软件体系

这种多任务的运行机制,采用了大型应用软件的模块化程序设计思想,带来了项目开发效率上的提高,有着常规PLC所无法比拟的灵活性。因为多任务的思想使得各个任务模块的功能描述趋清晰简洁,用户可以自行开发既具有自己特点而又不乏通用性的立功能模块,并将其封装以便于日后在其他应用场合中重新使用。
1.3 强大的系统能力和高的处理速度
(1)、全开放、集成化的CPU
贝加莱的PCC主要包括2005、2003和X20 CPU三个系列,由于其在网络通信方面的开放性和结构上的模块化,这三种系列的PCC在构成控制系统的方式和规模上又是十分灵活的。贝加莱2007年推出的X20系列PCC成为了机械自动化和高性过程自动化等复杂、灵活自动化系统的通用选择。
X20 CPU——新一代PCC的CPU,基于Inbbb X86 Processor技术,采用Runtime实时操作系统,秉承了贝加莱 PCC的定性分时多任务的控制特点,可采用符合IEC61131-3标准的多种工程编程语言以及Automation Basic、ANSI C两种语言编程。
X20 CPU的主板集成了多种通信接口,包括RS232、标准以太网接口TCP/IP、工业实时以太网接口Ethernet POWERbbbb、2个USB。采用可插卡式的CF卡作为存储介质。
X20 CPU是一款开放性高的产品,通信模块系列包括了CAN、Ethernet POWERbbbb、Profibus、 DeviceNet、Modbus、RS485/422、RS232等,方便扩展和兼容各种目前市场上主流的现场总线,体现其开放式的网络架构。 CP3486的主板具有三个通信模块接口。
(2)CPU的多处理器结构和高的系统响应速度
系统的响应速度不仅由CPU决定,还与I/O数据的传输速率有关。PCC的主CPU本身速度快,同时还借用大型计算机的结构,采用I/O- Processor单处理I/O,采用DPR-Controller双向口控制器负责网络及系统的管理。也就是说,一个PCC模块上有三个处理器,它们既各自立而又相互关联,大限度地提高了整个系统的速度。
CP3486是X20 CPU系列中性能的产品,采用了Inbbb Celeron 650 处理器及附加的I/O 处理器和浮点处理器 FPU。系统的单步指令处理可达到0.01μs,单个工作任务循环周期可达200μs,是当前世界上性能、运算快的PLC/PCC CPU 之一。
系统频率、相位测量响应速度快:主CPU内含有一个TPU, 可计算处理频率高达4MHz至6MHz的脉冲信号,因而能巧妙地解决系统的频率和相位测量问题,该功能在电力系统中可实现快速自动准同期并网。
(3)强大的数据通讯功能
PCC在远程通信方面的灵活性,是区别于常规PLC的另一显著标志,作为现场分布式控制系统的主要供应商之一,贝加莱为此提供了十分灵活多样的解决方案。除在1.3(1)中已提到的各种开放式现场总线的网络方案之外,PCC还提供了多种网络协议,用户不仅可以采用贝加莱的有网络协议,也可以方便地与其他厂家的PLC或其他工控设备联网通信(如Siemens、罗克韦尔 AB、施耐德Modicon等),在一些特殊情况下,PCC还为用户提供了创建自定义协议的帧驱动(Frame drive)工具。特别值得一提是Ethernet POWERbbbb网络协议,这是2001年贝加莱公司当竞争对手还在讨论实时工业以太网概念的时候,便在次推出实用化的实时工业以太网络,这也是个开放的级(SIL3)实时工业以太网。 2007年初该公司又发布了千兆级实时工业以太网Ethernet POWERbbbb(如图4所示)。由于具备这样的技术优势,PCC常常能轻松地实现与各种不同产品,不同通信协议的互联。

图4 实时工业以太网Ethernet POWERbbbb构成的通讯网络

1.4 软件的集成开发环境及灵活的软件开发方式
(1)集成化软件开发工具Automation Studio
PCC的编程组态软件采用Automation Studio集成化软件工具,基于同一个软件平台,全部解决整个自动化项目的集成。在该软件平台中同时集成了触摸屏画面组态、PCC编程调试、伺服驱动器编程、离线与在线测试等丰富的软件开发功能,从而可以大大地提高项目的开发效率。
(2)灵活的软件开发方式
PCC的编程器采用普通PC机,配以一套功能强大的集成化软件开发工具Automation Studio。除编制和组态应用程序以外,它还能为工程师提供源程序级的单步、断点、单周期及PCC在线错误自诊断等多种形式的调试手段,使应用程序的开发十分灵活便捷。另外,通过开发软件包所提供的多种函数,用户可在短时间内编制出而复杂的控制程序。
一个项目中的各项软件可以由不同的程序员分别编制,各程序员基于共同的约定,可以灵活地选用不同的编程语言,这就意味着不仅在常规 PLC上一直为人们所熟悉的梯形图、指令表、顺序功能图、功能块图和结构化文本等符合IEC61131-3标准的工程语言可以在PCC上继续沿用,而且程序员还可采用为的语言,比如ANSI C 和Automation Basic,并可以在同一个项目中同时采用多种语言混合编程,从而较易实现复杂的数学运算功能和过程控制算法。而且所有这些编程语言,PCC都采用“符号变量”来标识外部I/O通道及内部寄存器单元 (例如用户可用 motor_run来代表某开关量输出通道,button_down代表某开关量输入通道)。这样,软件开发人员毋需熟知 PCC内部的硬件资源分布,而只须集中精力于项目本身的工艺需求,即可编制出结构清晰功能明确的控制程序来。
(3)贝加莱与亚控科技合作打造了King View for B&R定制化软件
从2007年开始,贝加莱便与中国民族自动化软件的开拓者北京亚控科技合作,以亚控组态王6.53为基础,为贝加莱量身定制了 Kingview for B&R软件,方便、快捷、易学易用是此款定制化软件的亮点。近该软件已正式推出,它是对 Automation Studio的,可以说是如虎添翼。KingView for B&R软件除具有组态王6.53所具备的功能外,还具有以下特点:
* 以驱动的方式支持贝加莱的所有系列产品;
* 支持冗余服务器、冗余CPU、冗余网络;
* 支持自动上传PCC中的变量;
* 支持结构体和数组变量类型。
目前,此产品已成功地应用于许多行业。如:在甘肃某水泥项目上的应用,受到了客户的普遍赞誉。
King View for B&R软件的诞生,为于SA系统的客户提供了大的便利,客户不用再为众多不同的OPC配置方法而苦思冥想,不用再为定义两遍标签变量而烦恼。King View for B&R软件是一款真正适合中国客户使用的软件。
1.5 高性和易移植性
(1)高性
PCC具有高的性,平均无故障时间MTBF达到50万小时(相当于57年)以上,属于免维护产品,明显一般的PLC和IPC(目前市场上的PLC硬件平均无故障时间MTBF达到30万小时)。
(2)可移植性强
在不同系列、不同型号的PCC上所编制的程序,都可以不用修改源码本身,而直接移植到另外的PCC系列或者类型上。这是因为贝加莱所有的 PCC硬件平台都基于相同的操作系统内核,而且采用标签变量关联的编程方式,所以用户在编程时不需要过多关注实际的硬件I/O映射关系(只需要将各个标签名分别映射到相关的I/O通道上),而把主要注意力集中在工艺算法本身。


2、由PCC的CPU和X20 I/O构成的全开放分布式系统
2.1 高标准设计的全开放型、高密度X20 I/O系统
近两年,对I/O产品的开放性和兼容性的需求越来越强烈, X20 I/O系统是真正意义上的开放型I/O系统:其开放的I/O系统至少可以为用户节约20%的成本,同时到的I/O模块设计,为用户带来了多利益,如结构紧凑,符合人体工程学;高的组件密度和I/O 通道密度;模块化安装,且其安装、调试、维护简便;现场分布式I/O架构;可支持预接线及热插拔技术;支持几乎所有主流现场总线标准;兼容多种主流品脾的PLC CPU,如 Siemens、Rockwell AB、Schneider、OMRON等。开放的I/O使用户在选择I/O产品时,突破的限制,尽享标准化I/O 所带来的利益。


图5 X20 I/O模块

X67 I/O系统,不仅秉承了X20 I/O的优势而且具备IP67防护等级,可以直接安装在电控柜外面,具有、防尘功能。为满足项目需求及非常规的应用要求,X20系列产品除包括常用的数字量和模拟量I/O模块外,还为用户开发了高速计数、PWM、编码器、NC等多种功能强大的模块。并且所有I/O模块的每个通道均留有便于万用表探针进入的测试维护孔,这也是非常人性化的一种设计。
2.2 使用全开放的X20总线控制器和POWERbbbb等现场总线实现X20 I/O模块的扩展并可构成兼容于三方控制系统的远程分布式I/O系统
X20的总线控制器模块能够让客户自由、灵活地选择各种系统架构,让用户真正做到按需求来决定架构。
X20总线控制器能够兼容多种主流的现场总线,主要包括以下:Ethernet POWERbbbb、 EtherNet TCP/IP、 CANopen、Devicenet、Profibus-DP、Profinet、Modbus TCP/IP等。同时,贝加莱还推出了带有CPU性能的智能总线控制器,该类型的总线控制器在帮助用户扩展X20 I/O模块的同时,还能进行数据的采集和处理。
经总线控制模块,X20 系统可作为一个强大的I/O扩展站。标准化EDS或GSD描述文件能帮助用户在非B&R系统的三方编程环境下简便地完成对X20系统组件的集成、配置和编程。无论用户目前或以前所使用的控制系统(如PLC)是哪一家主流自动化生产厂商所提供的,B&R的X20 I/O模块都可以通过总线控制器方便地与它们的CPU连接;如果客户使用的是成套的贝加莱PCC系统,那么也可以在贝加莱任何一款PCC系统中通过X20 总线控制器连接X20 I/O模块。
X20BC0063总线控制器+X20 I/O
Siemens Control System
西门子S7 PLC控制系统
X67 I/O

图6 X20、X67 I/O通过总线控制器连接到西门子的PLC系统中

在图6中,X20BC0063是带Profibus-DP总线接口的总线控制器,如西门子PLC系统的主站是S7-300,从站控制器是贝加莱的X20BC0063或X67BC6321,将X20BC0063或X67BC6321总线控制器模块的GSD文件导入STEP 7中,即可在 S7-300 PLC系统硬件组态时识别X20/67 I/O模块。贝加莱I/O的设备描述文件(GSD或EDS)可以直接从贝加莱中文网站的主页下载。
X20分布式控制的设计理念,不仅是一整套完整的控制系统,还可以使用CAN、Ethernet POWERbbbb 、X2X、 Profibus等总线把远程分布式的模块组方便地连接起来,使传统的控制技术和分布式I/O技术地实现了结合。每个分布式底板之间,在不需任何中继转换器支持的情况下,采用X2X通讯其间隔距离大可达到100m,速率可达12MHZ,支持253个I/O站。采用铜芯双绞线作为站间X2X bbbb 的通讯介质,可实现大限度的抗干扰。无论是本地I/O还是远程I/O,用户可灵活方便地决定其整体拓扑结构。灵活的分布式架构,不但可以无缝连接 X20、X67,还可以根据不同需求做出完整的解决方案。X20分布式控制系统还可采用环网冗余、通讯电缆冗余等方案来构成冗余系统以提高其性。


3、结束语
PCC 作为一种可编程计算机控制器,是专为在工业环境下应用而设计的,它既是一种新型的定性分时多任务PLC,又是一种模块化插装结构的 IPC或PC-Based。它不但具备传统PLC的所有功能,同时融合了新的IT网络技术和可选择的语言编程环境,具有强大的数学运算能力、网络通信能力、抗干扰能力和控制能力,从而代表了PLC的发展方向,具有高的性、强大的功能和广泛的适用性。
为了顺应PLC、IPC及DCS技术相互融合相互促进的工业自动化发展潮流。贝加莱的PCC携其DCS APROL和工业计算机Automation PC,已越来越广泛地进入各类工业应用领域,并日益显露出其不可低估的发展潜力。

1 引言
近年来,随着我国自动化技术的提高,工厂自动化也上了一个新台阶。可编程逻辑控制器(PLC)作为一个从八十年代发展起来的新兴的工业控制器,是自动控制、计算机和通讯技术相结合的产物,是一种专门用于工业生产过程控制的现场设备。PLC以其体积小、功能齐全,价格低廉,性高等方面具有特的优点,在各个领域获得了广泛应用。
洪门水电厂是一个投产30多年老电厂,原有的自动化设备无法满足生产的需要。溢洪道是水电厂重要的水工建筑物之一,因此对于该建筑物日常运行维护特别重要,消力池排水廊道自动抽水系统的新改造正是为了满足这要求。考虑到水工建筑物自然环境因素,根据性,选用性价比较高的产品的原则,我们对AB、GE、三菱、OMRON(欧姆龙)、MODICON()、SIEMENS(西门子)等公司的PLC系列产品进行了综合的比较、选择,后选用了三菱公司的产品,这是因为三菱公司产品除具有上述优点外,还具有维护方便及操作简单直观易掌握的特点。PLC采用三菱 FX2N-48MR+2A/D+2D/A,主要负责水位的数据采集,控制潜水泵的启动/停止等。同时选用了一台三菱5.7寸触摸屏,主要负责参数显示和修改参数以及显示详细的故障信息等。
2 系统结构
洪门水电厂溢洪道消力池排水廊道排水系统主要由三部分组成。①一级堰廊道自动排水系统;②二级堰廊道自动排水系统;③人机对话系统。其中主控制系统安装在二级堰廊道它由水位变送器、液位开关、可编程控制器、接触器、控制开关等构成。除具有现地控制功能外,还具有通过远方的液晶触摸显示器完成水位检测、实时显示、传感器整定、实时控制、保护等功能。一级堰廊道只安装了水位变送器和接触器等水泵起动设备。液晶触摸屏也就是人机对话系统安装在溢洪道维护人员的办公地点,离主控有100米左右。
3 各部分工作元器件特性

3.1 PLC
PLC(FX2N-48MR)是整个控制系统的控制部件,其丰富齐备的控制运算指令、优越的性能、现场编程调试的方便已使其成为深受现场技术人员欢迎的控制设备。主要性能指标为:24点输入/24点继电器输出,内置8000步RAM可使用存储盒,运算速度为1.52цs~数100цs/步(应用指令);其输出接点的大负载为80VA或100KW,输出接点的寿命为20VA/300万次,35VA/100万次,80VA/20万次。
3.2 2A/D及2D/A
FX2N-2A/D转换模块用于接收水位变送器输出的4~20 mA电流信号,并将其变为PLC程序可用的十进制数。(即将模拟量转换成数值量)FX2N-2D/A转换模块用于将PLC运算得到的控制量数值转换为-10V~+10V电压信号,通过RS485或RS422接口连接将电流模拟量信号输入到远方监控系统。
3.3液位变送器和液位开关
液位变送器采用、高性美国麦克产品,型号为MPM426W液位开关 采用闽台凡宜LTB产品,当水位达到设定值时,给可编程一个动作信号。
3.4 触摸屏
作为一种新型的人机界面,从一出现就受到关注,它的简单易用,强大的功能及优异的稳定性使它非常适合用于工业环境。用户可以自由地组合文字,按钮,图形,数字等来处理或监控管理随时可能变化的信息。随着工业设备的飞速发展,以往的操作界面需由熟练的操作员才能操作,无法提率。但使用人机界面,能明确指示并告知操作员机器设备目前的状况,使操作变得简单生动。使用触摸屏,还可以使机器配线标准化、简单化,同时也能减少PLC控制所需的I/O点数,降低生产成本,也相对提高整套设备的附加。本系统选用三菱公司的GOT930触摸屏,它和三菱PLC有很好的通用性,能在线监视并修改程序,不必很麻烦的重复插拔接口。
4 本装置系统实现的主要功能
4.1具有三种运行方式:自动、手动和退出,采用操作把手手动切换。
4.2在“自动”运动方式下,根据液位开关(或液位变送器)提供的液位信号启动和停止潜水泵;在“手动”运行方式下,可以直接通过手动操作把手起动/停止潜水泵。在“退出”运行方式下,自动和手动操作均不起作用。
4.3自动定时切换各潜水泵间的主用/备用状态,也可以人为进行切换各泵间的主用/备用状态。
4.4采用发光二管指示装置的运行状态和系统故障。
4.5采用液晶显示屏来进行参数显示(如:水位等)和修改参数(如:水泵启动和停止水位整定值、水泵切换时间参数、)以及显示详细的故障信息。
4.6具有故障报警功能,报警信息包括:电源故障、水泵故障、变送器故障、水位过高、水位过低、PLC故障等。
4.7具有自检功能和较强的容错能力。
4.8控制电源采用交直流两路输入的UPS电源。
4.9具有通信联网功能,将报警信号和模拟量信号等传送到远方计算机监控系统。
5 软件设计
根据溢洪道消力池排水廊道排水系统控制的要求,利用三菱公司PLC丰富的指令编制控制程序,并结合现场调试及优化控制程序的原则,本控制系统主要有以下几个控制程序模块。
5.1 二级堰廊道自动排水控制过程
5.1.1当两台水泵处于“自动”状态时,若液位开关达到“水位高”位置时,主用水泵起动;若液位开关达到“水位过高”或“水位很高”位置时,备用水泵也起动,并且同时发出“水位过高”告警信号。
5.1.2当液位开关“水位低”位置时,所有运行的水泵都停止工作;若“水位过低”时,除水泵停止运行外,还发“水位过低” 告警信号。
5.1.3当PLC发出某台水泵的运行指示后2秒内该台水泵的磁力起动器未动作,则该台水泵主/备用状态改变至备用状态,并同时发出告警信号。


一、激光信号接收靶的控制原理
把胸环靶按弹着点位置分为若干个区域。
胸环靶有5 ~ 10环的6种环数,靶面共分为8个(0 ~ 7)区域,区域划分得越细,显示弹着点的位置越。胸环靶所有激光件分成34个区域,胸环靶每个区域内有若干个光电件相并联,器件间距不大于胸环靶接收的激光点直径,胸环靶每个区激光件可分别产生1个区信号和1个环信号。34个区域接收到的激光信号经过逻辑电路变换成8路区信号和6路环信号逻辑输出。当胸环靶某个区接收到激光信号时,通过数字逻辑电路产生出相应的区、环信号,然后送往声光显示靶进行处理。
电气原理图逻辑关系表达式为:
X = A0 + A1 + A2 + A3 + A4 + A5 + A6 + A7
Y = A0 + B0 + C0 + D0 + E0
Z = A7 + B7 + C7 + D7 + E7
式中:X为9环信号输出端,当IC1(8输入端或非门)任一输入端有效时(高电平有效),9环输出X端有效(低电平有效)。A0 ~ A7分别对应0 ~ 7区的9环激光检测输入信号。Y为0区的区选信号输出端,当0区任一信号输入有效时,0区输出Y端有效。IC2的输入A ~ E分别对应0区9、8、7、6、5环激光检测输入信号。Z为7区的区选信号输出端。X、Y、X接至PLC的输入端,当输出三管基为高电平时,输出端X、Y、Z为低电平,PLC输入有效。
当激光信号击在0区9环靶位时,件R1有效,IC1、IC2输入端A0有效。(1)环处理电路,IC1输入信号A0有效,X(9环)输出低电平有效(IC1为9环处理或门电路)。(2)区处理电路,IC1输入信号A0有效,Y(0区)输出低电平有效(IC2为0区处理或门电路)。X、Y有效信号送向PLC,PLC得到9环0区有效信号,即作相应处理。
又如激光束击在7区9环时,通过R2的接收,使IC1、IC3输入信号A7有效,输出端X(9环)、Z(7区)输出低电平有效。
二、声光显示靶的控制原理
声光显示靶显示区域的划分,与胸环靶相类似。胸环靶逻辑输出信号经电缆线传输至位于射手侧前方的显示靶,作为PLC输入信号,设PLC输入为干接点结构,胸环靶输出低电平时PLC输入有效,利用PLC内部锁存功能,对捕捉到的区、环输入信号脉冲进行锁存,而对以后5秒内连续发出的激光信号不予相应。并按照胸环靶所接收激光信号的相应位置,显示弹着点位置,同时用语言报出击中环数。

PLC输出点采用继电器输出,在PLC输出端口分别产生区、环有效信号输出,并与发光二管和语言芯片一起构成矩阵电路。显示靶每区、每环用一个发光二管指示弹着点位置,故区域划分的越细,显示弹着点的位置越。
输出矩阵设计思想,根据胸环靶的要求分别可驱动34个发光二管及6片语言芯片。矩阵电路的引用扩展了PLC的输出端点,使得仅用40点PLC的14个输出端点,就驱动了40多个负载,满足了本系统的基本控制要求,节省了PLC的硬件资源。设PLC输出区信号X=1、环信号Y=1时,区、环输出矩阵选通X,Y线,使交叉处发光二管点亮,同时Y=1环信号使报警语言芯片报出相应环数。
三、PLC程序设计
在无激光信号输入时,程序处在循环扫描输入端口,等待激光信号到来的状态。当收到激光输入信号,并对激光脉冲锁定后,封锁所有输入端点,不再响应激光输入。其员在于,激光发射装置可连续发射,而所模拟的却只能单击,不能连续无间隔发射,故采用封锁处理(封锁时间可调),使得在激光发射时不响应连续信号,以达到真实地模拟的目的。
按级联锁功能设定的意义在于,激光信号无论射在胸环靶任意位置,都应覆盖住激光件,要求激光件的间距小于激光束的直径,这样就有可能使得2个相邻的激光件同时有效,这时报靶电路应报出高环靶数,而不是高、低环数同时输出,如某区9、10环同时接收到激光信号时,应报10环而不应报9环,故10环输出应9、8、7、6、5环的输出,依此类推。
四、应用前景
激光训练装置是一种物美的训练器具,可随时进行弹着点的分析和修正。若配合摄像系统或微机系统可留下训练资料,供系统地分析研究训练过程,提高射手的水平。




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