西门子授权代理商|PLC总代理商价格

西门子授权代理商|PLC总代理商价格

1　引　言
纺织厂的温湿度有严格要求，利用PLC构成的温湿度监控系统可实时监测与控制纺织厂内的温湿度变化，通过自动控制库内的空调机、机的开启与关闭状态，以保证纺织厂内温湿度符合要求。温湿度监控包括：一旦上下限设定，在夏天，空调机将在纺织厂内温度上制冷，并在纺织厂内温度降至下关闭。冬天将在下处于制热状态开启空调机，而当温度升高至上关闭。本文主要考虑夏天的情况。同样，当湿度上机开始工作，直到湿度接近下关闭机，这样可自动控制纺织厂的温湿度状态。
2　系统设计
2.1　系统原理及结构
系统使用的是一个具有5个I/O插槽的模块式PLC，模拟IN1模块与温度传感器相接，模拟IN2模块与湿度传感器相接，24V输入（IN）模块与开关相接，24V输出（OUT1与OUT2）模块分别通过中间继电器与空调与器相连。
2.2　机型选择与配置
每一个厂房有1个温度传感器、1个湿度传感器，1台空调和1只器需要受控制，纺织厂内共4个厂房。总的输入点为开关量2点，模拟量8点，输出点为开关量11点。选用SZ－4型五槽框架的PLC，I/O模块为2块模拟量输入模块，1块24V输入模块，2块24V输出模块。

2.3　定义号分配
定义号是每个输入输出点在程序中的标记，一般PLC会自动根据安装槽号分配定义号，但有时模块安装位置变动时就要根据实际情况用编程器进行定义，SZ-4系列PLC中输入点用I表示，输出用Q表示。
定义号分输入信号和输出信号，输入信号定义，如表1示。
表1　输入信号分配表
编号符号输　入　信　号
1I0自动控制启动开关
2I1手动启动开关
3　1号厂房温度信号
4　1号厂房湿度信号
5　2号厂房温度信号
6　2号厂房湿度信号
7　3号厂房温度信号
8　3号厂房湿度信号
9　4号厂房温度信号
10　4号厂房湿度信号
输出信号定义，如表2示。
表2　输出信号分配表
编号符号输　出　信　号
1Q1自动控制启动开关指示灯
2Q2手动启动开关指示灯
3Q31号厂房房空调
4Q41号厂房房器
5Q52号厂房房空调
6Q62号厂房房器
7Q73号厂房房空调
8Q83号厂房房器
9Q94号厂房房空调
10Q104厂房库房器
11Q11温度异常报警输出
3　软　件
梯形图是在原电器控制系统中常用的接触器、继电器梯形图基础上演变而来的，它与电气操作原理图相呼应。助记符语言，也称为命令语句表达式，它与汇编语言非常近似，每个控制功能由一个或多个语句组成的用户程序来执行，每条语句是规定CPU如何动作的指令，它的作用和微机的指令一样，而且PLC的语句也是由操作码和操作数组成的。
PLC是以扫描方式从左到右，从上到下的顺序执行用户程序，扫描过程按梯形图梯级顺序执行，上一个梯级的结果是下一梯级的条件。一个工程问题可分解成多个相对立的小问题，后形成一个完整的系统。
系统主要有温湿度监测和空调与器的控制二大块功能。温湿度的监测每隔一定时间要进行数据记录，存储到数据寄存器区，在数据寄存器区需要设置一个数据指针，指向当前存储的地址，每存一次，指针向下移动一次，直至数据寄存器区未尾，再初始化，从头开始，每测一次，计时器要记录下次的测试时间，当到达24点时复位为0点。由于存储几个月的温湿度数据，若想长期保存，可把数据送至其他设备如微机长期保存。数据监测部分的程序框图，
4　模拟量的处理
系统采用的是0～5V的模拟量输入模块，输入阻抗为20MΩ，占用16个输入点，共有4个通道，因此8个信号需要2块模拟量输入模块，该模拟量输入模块的采样精度及速度均较高，对应于模拟量输入模块的安装位置，有特定的模拟量数据设定寄存器，可在该寄存器中设定使用通道数，数据存放开始寄存器号。设定寄存器号。
表　3
模块安装槽号1234
使用通道数设定R7660R7661R7662R7663
存放数据开始寄存器设定R7660R7661R7662R7663
4.1　使用通道数设定
在设定使用通道数和数据存放形式：

高位为0：BCD形式存放，高位为1：BIN形式存放。例如0400代表4通道数据，以BCD形式存放。
4.2　数据存放开始寄存器设定
用BIN数据设定数据存放开始寄存器号，可设定为R0～R177、R1000～R1177、R2000～R3773。例如0400代表数据存放开始寄存器为R2000。
模拟模块被安装在0号和1号槽。
5　结　论
使用可编程序控制器（PLC）控制厂房温湿度，具有性高，运行稳定，抗干扰性能强等特点，对于模拟量的处理较方便，但是各输入输出信号之间应有较好的隔离方法，如模拟输入模块信号可用光电隔离，输出信号通过中间继电器隔离，再控制强电设备，这样可防止各输入输出信号之间的相互干扰，同时也可防止对设备的信号干扰，上述方法成功地解决了纺织厂温湿度的自动监测与控制问题，在其他自动监控系统中也可以应用

1 前言
连续准确地对回转窑和分解炉进行喂煤，是降低煤耗，提高熟料质量，保证设备和连续稳定运转的关键因素。因此，喂煤计量控制装置具有稳定、准确、动作等特性。
原来我公司采用由德国KHD成套设备公司提供的冲击式固体流量计,由于该流量计容易受到外界的干扰，计量波动大，引起喂煤量的波动, 影响了窑的工况。喂煤装置分隔轮是由直流电机拖动，直流电机的换向器和电刷的故障率较高，维护量很大。公司经过调研论证，决定进行技术改造，将其替换成2套由合肥水泥设计院生产的科氏力秤煤粉定量给料系统。该秤依据科里奥利原理设计，实现对窑尾分解炉和窑头喂煤的计量及控制。
2　科里奥利原理
质量微粒m在以角速度ω转动的系统中除受到离心力FZ和摩擦力FR外，还受到垂直于其运动方向的惯性力FC的作用，通过测量这个力，可测得质量m，这就是科里奥利原理，如图1所示。

图1　科里奥利原理示意
测量原理的实现需要一个以恒定速度转动的旋转测量圆盘(测轮)，其基本结构如图1所示。由电机拖动的测轮被叶片分成数个导流槽，散状物料由测轮上方进入测轮，经过锥形的转向装置后，形成散料流，进入导向叶片之间的导流槽中，并被以恒定角速度ω旋转着的导向叶片虏获，物料因离心力FZ的作用而向测轮外边缘运动，直至离开测轮被抛出。通过对物料所受科里奥利力FC的测量可得到物料的流量，工程中是通过测量FC对测轮的反作用力矩而测得物料流量的，这个力矩由测轮的驱动电机来补偿(离心力FZ和摩擦力FR都不能在测轮径向上产生力矩)。其计算式为：M=mωR2
式中：M──测轮所受力矩，N·m；
m──物料流量，t/h；
ω──测轮角速度，1/s；
R──测轮半径，m。

图2　测轮的基本结构示意

3 科氏力煤粉秤组成及工艺流程：
科氏称中的主要设备有由煤粉称重仓、水平回转式稳流给料机（以下简称给料机）、科里奥利质量流量计（以下简称流量计）、螺旋输送泵、回转空压机等组成。
主要工艺流程是：从煤磨制备出来的煤粉进入煤粉仓,对煤粉进行称重计量，要求达到一个合理料位，保证下煤稳定。煤粉仓底部与给料机连接，给料机按水平方向旋转，煤粉就由给料机喂入流量计，在流量计中经过前文所述的处理后，进入螺旋输送泵，与回转空压机中的压缩风混合后，一起到达窑头及分解炉(如图3所示)。流量计仅作为计量设备，而给料机作为预给料设备。

图3　煤粉喂料系统工艺流程简图

4　科氏力喂煤计量控制系统自控部分简介
2套设备控制部分的原理相同，主要由1台西门子的S7-200 PLC（扩展了1个模拟量输入模块EM231和1个模拟量输出模块EM232）。1台西门子的触摸屏TP170A，2台ABB变频器，还有称重传感器,力距传感器，速度传感器等组成。如图4所示，图中M1为给料机，M2为流量计。

图4 科氏力控制系统示意图
PLC的型号为CPU222，属于小型PLC, 但其指令功能非常丰富，能完成各种复杂控制功能。它具有8输入/6输出，共14个数字量I/O点。控制程序采用STEP-7 Micro/Win32 V4.0 SP3编程软件开发。
触摸屏作为人机对话窗口，用于修改系统的工作参数，监控系统的工作过程。它防护等级高（IP65）,可用于恶劣的工作环境。触摸屏的使用省去了复杂的控制面板和仪表显示 。TP170A通过Protool/Pro cs V6.0为其组态。以通讯的方式读取PLC内部相应寄存器上的数据、状态及工作参数。
本控制方案中主要作用是从现场启动设备，整定内部参数，显示瞬时流量、累计流量，输入参数的设定，上下限报警值的设定，流量实时趋势曲线，在调试变频器时，也可以通过趋势来观察效果。TP170A与CPU222通过9针电缆进行通讯。
当所有设备处于正常工作状态，测得的仓重信号经过变送器处理后，送入DCS和EM231。流量计下端带有力矩传感器及速度传感器，测得扭矩与转速信号经过变送器，由EM231模块输入至PLC，计算出实际流量，并且与设定值进行比较，经过PID调节后，通过EM232，控制变频器的频率从而改变给料机转速，实现流量控制。
窑头喂煤大流量13t/h，窑尾喂煤大流量15t/h。两套喂煤的给料机及流量计所配电机功率相同分别是：5.5kW和1.1kW。
5 变频器的选择：
每套科氏力秤喂煤系统配有2台变频器,一台拖动流量计中的测轮旋转，另一台控制给料机。变频器要根据工艺环节的具体要求选择性价比相对较高的产品。后确定4台变频器都使用ABB公司的Comp-AC变频器。为确保现场的快速调试，Comp-AC变频器预置了多种应用宏。宏是一组事先预先定义参数集，应用宏将使用过程中所需设定的参数数量降至少。选择一个宏，所有参数和控制方式即自行改变。典型的应用宏包括：工厂应用宏，ABB标准宏，交变应用宏， PID应用宏，手动自动应用宏等。这些应用宏为用户提供了方便的使用性能。
3.1 流量计变频器
两台流量计的原理相同，为了保证计量精度，要求测轮启动后能够稳定恒速运转。厂家依照电机和传动比计算出频率应设定在45Hz，两台流量计的转速相同,采用的变频器也相同是 ACS 400系列。
3．2窑尾给料机变频器
当回转窑因故障停机时，分解炉要立刻停止喂煤。工艺上没有其他特殊的要求，选择具有V/F控制方式的变频器即可，我们也选用了ACS400系列。
3．3窑头给料机变频器
当回转窑因故障停机时，窑头要少量喂煤，用于窑的保温，喂煤量只有大流量的1／8左右，为了保证在如此低流量状态下喂煤的性，选用的是具有矢量控制功能的变频器，型号是ACS550 系列。ACS550是新推出的智能性变频器，具有三种控制方式，即标量V/F控制、无传感器矢量控制、转矩控制，所以该款变频器不仅能够适合于简单的电机运转，也可以同时满足普通负载和重载工作。
6 变频器的安装调试：
每套系统均带有1个控制柜，为了减少变频器对传感器的干扰，除了控制信号（包括模拟信号和数字信号）需要使用屏蔽电缆，变频器到电机的强电线也采用屏蔽电缆。
为防止煤粉易结露、起拱后，导致不下料情况的发生。给料机设计成能够正反向转动。用一个拨动开关控制它的转动方向。将系统电源过开关后，接入到DI2,得电正转，失电反转。
应用不同的宏，手册里有相对应的接线方式。基本可以按图接线。
做好变频器参数的设置及调试工作是设备正常运转的一个根本措施。现场中出现的许多问题往往是参数的设置问题而与设备本身无关，由此可见，合理正确设置参数很重要。
参数的定义过程：
1） 起动数据。是将电动机的主要参数输入到变频器，包括电机的额定电压、额定电流、功率、转速等。
2） 输入输出端子的定义。根据设计好的接线图用参数的方式定义数字量的输入输出和模拟量的输入输出。
3） 其他参数的定义，上述两项定义好后，变频器就可以使用了。为了好的发挥变频器的功能，还要定义一些其他参数。

一、引言

近几年随着我国经济建设的快速发展，在能源供应上很多地区都出现电力资源紧缺的状况，因此许多电厂纷纷进行新建或扩建改造。深圳西部电厂原有4台（#1—#4）300MW 机组，为提高发电能力又续建#5、#6机组（2×300MW）。西部电厂原有两列化学水处理系统，续建工程的化学水处理系统扩建一列100~140m3/h化学除盐系统，其余设备与已有化学水处理系统共用。原有化学水处理系统使用传统的模拟屏方式进行监控，自动化水平不高并且效率很低。续建2台机组后，废除原有化学水处理系统的控制系统，将原有化学水处理系统和扩建的一列化学水处理系统统一采用一套冗余PLC控制系统进行集中控制。

二、化学水处理系统工艺流程

1、化学水处理系统流程

原有化学水处理系统流程为：自来水→蓄水池→升压泵→活性炭过滤器→阳离子交换器→除二氧化碳器→中间水箱→中间水泵→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵。通过对现有系统运行状况的现场调查和对水质分析报告分析，自来水中的悬浮物含量较高，严重地污染了活性炭和离子交换树脂。因此，续建工程增加3台纤维过滤器对自来水进行深度过滤处理。

续建化学水处理系统流程为：自来水→蓄水池→升压泵→纤维过滤器→活性炭过滤器→阳离子交换器→除二氧化碳器→中间水箱→中间水泵→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵。

2、续建工程与原有系统的连接及运行方式

原有120t/h出力的一级除盐+混床设备2列，续建工程仅再扩建1列出力为120t/h的同样设备。除盐水泵、再生水泵、压缩空气系统、酸碱再生系统和废液处理系统与原有系统共用。

3台过滤器采用并联运行方式，正常工况2台运行，1台备用。过滤器不仅对续建工程所需的自来水进行预处理，而且对原有系统的自来水也进行预处理。

2台活性炭过滤器和一级除盐设备构成一个系列，采用串联运行方式，正常工况2列运行，一列备用。其中每系列的2台活性炭过滤器，当水质好时1台运行（去除游离余氯），1台备用；当进水水质恶化时2台同时运行（去除物）。

混床采用并联，正常工况2台运行，1台备用。
3套一级除盐单元与3台混床之间设有切换阀门，受已有系统的限制，仅#1一级除盐设备和#1混床与#2一级除盐设备和#2混床可以同时交叉运行，#1一级除盐设备和#1混床与#3一级除盐设备和#3混床可以同时交叉运行。机组启动时，上述3列设备同时投入运行，满足大的补给水量。

三、系统配置

系统由两台上位计算机和一套冗余PLC系统构成。上位计算机系统采用工业级计算机构成功能强大的监测与控制系统，计算机上安装Inbbtiong公司的FIX7.0工业监测与控制系统软件，通过合理的系统设计和系统组态，实现对整个化学水处理工艺流程的动态监视和控制。通过上位计算机系统和强大的工业控制传输网络，实现对整个生产工艺工程的自动化管理和控制。

PLC选用德维森公司PPC11冗余控制器，控制系统采用双机热备冗余方式，通过远程I/O的方式连接现场需要监测与控制的点，远程I/O由通讯处理器和PPC11系列I/O模块组成。冗余的主控制站可以保证系统的停机维护时间为零，大限度的减少人对系统的干预。主控制系统热备系统和远程I/O控制站之间采用的工业以太网总线传输网络，实现信息的、、稳定的传输。
上位计算机系统安装与PLC控制单元之间采用工业以太网传输网络。以太网属标准，工业以太网已达到高传输性和性要求，现已广泛用于程序维护、向MIS和MES系统传递工厂数据、监控、连接人机界面、记录事件和告警。工业以太网具有高传输速率（目前达到100M）、集线器技术的确定性、不需考虑网络的拓扑结构、传输物理介质多样（双绞线、光纤、同轴电缆）、集线器的应用可不考虑网络的扩展等优点。

通过以太网络将上位计算机系统和现场监测与控制点紧密的结合为一个整体，构成一个完整的系统。在这样高速传输网络上，可以很方便的利用PLC系统所特有的功能，实现对整个控制系统的计算机在线远程诊断功能。

四、控制功能

水处理系统所有控制阀采用就地和远程控制方式，即使在程控系统故障的情况下还可以通过就地控制实现手动制水，保证机组锅炉的用水。控制箱上选用3位选择开关，分别为就地开、就地关、远程控制。选择远程控制时，控制阀由操作员在操作站上控制。操作员可以在操作站对控制阀进行状态监视和动作控制，对控制阀的控制可分选择自动和手动方式。在自动方式时控制阀受PLC逻辑程序控制，在手动方式时控制阀由操作员直接在操作界面上点击控制。


一级除盐设备的投运和再生由PLC实现自动控制，也可通过键盘和鼠标在控制室内的操作站上进行远方操作。一级除盐设备的出水导电率过规定值或周期制水量达规定值时，自动解列并报警，然后自动投入再生程序。混合离子交换器的投运和再生由PLC实现自动控制，或者通过键盘和鼠标进行远方操作。当混合离子交换器出水导
电率和二氧化硅过规定值，或周期制水量达规定值时，自动解列并报警，然后自动投入再生程序。过滤器和活性碳过滤器由PLC实现自动控制，也可采用键盘和鼠标在控制室内的操作站上进行远方操作。当其进出口压差过规定值，或周期制水量达规定值时，自动解列并报警，然后自动投入反洗程序。以上操作以前都由操作人员执行，执行新系统后上述操作都可以不需要操作人员干预。

中间水箱水位由PLC实现自动控制（通过调节阳床入口调节阀），使一级除盐系统投运时中间水箱水位稳定在正常位置。中间水泵启停与中间水位联锁，低液位启泵、高液位停泵，保证中间水泵的使用。

阀门、泵等的控制状态显示，自动／手动／就地操作和选择联锁。系统所有流量、压力可在操作界面上实时监视，原水流量、阴床出口流量、混床出口流量显示积算并作历史纪录，可分别查看一级除盐、混床再生制水量。

系统控制每列除盐装置的投运、停止和再生程序、自动加酸加碱程序、自动/半自动启动另一列除盐装置程序等。对于顺控设置必要的分步操作、成组操作或单操作等，并有跳步、中断或旁路等操作功能。系统投运以及活性炭清洗、一级除盐再生和混床再生可由系统自动完成或操作员步延、步进手动干预，在操作站界面上显示各步骤设定时间和剩余时间以及步进、步延指示等。

五、结束语

深圳西部电厂化学水处理系统全部改造完成后于2003年7月正式投运，经过改造后自动化控制水平明显提高，制水量由原先的平均每小时120m3提升到平均每小时140—160m3，保证了6台发电机组的用水需要。由于控制水平的提高，制水过程中产生的废水量明显减少，起到了一定环保节能效果。系统高度的性和直观简易的操作性使得控制值班室由原来的2人值班该为1人值班，大大节约了人力成本。该系统建成后运行，生产效率明显提高，因此受到用户的，并经常成为其它电厂**参观效的对象。

1 引 言
近年来，随着计算机应用水平的提高，上位机同可编程控制器（简称PLC）之间的通讯与相应的数据采集，在工业控制过程中的应用越来越广泛。在各行各业的生产过程中，随着自动化程度的提高，对现场控制信号精度要求也越来越高。PLC作为一种新兴的工业控制器，以其功能完备、编程灵活、应用面广、价格低廉等众多优越的性能在国内外越来越多的生产过程中得到实际的应用，尤其在数据的采集、控制及相应的通信方面，以其价格低廉，性能稳定得到业各个厂家的认可。
为了充分利用PC及PLC的优点，我们针对上海新奥托实业有限公司设计开发的一套“车辆运行控制策略优化“实验模型，开发出基于PC及PLC的该模型的监控系统。上位机PC中用北京亚控公司的组态王作为人机界面，完成技术人员的参数设置和手动控制，下位机PLC负责实现针对火车模型的直接控制，其中包括对火车的运行方向和速度的控制以及如何实现及时的避让和寻找优线路的策略。本系统具有编程可视化、可移植性强、系统度高、控制装置标准化、接线软件化、系统柔性化等优点，并且能够扩展到当前国内铁道车辆的监控系统中，大大优化车辆的运行策略，并为广大从事该类系统开发的广大工程技术人员了很好的借鉴。
2 系统的结构与功能2.1 硬件系统组成
整个系统硬件布置的简单示意图如图1所示。本系统的总体结构是上、下位机结构。以 PC机作为上位机，通过通信接口连接至可编程控制器，并以可编程控制器作为下位机来控制火车模型。上位机选用Pentum以上机型，组态王作为人机交互的组态软件，由于上位机是以较的CPU建立的系统，它在图形处理、复杂计算，以及人机界面上可以很轻松的达到较高的水平，相对于单片机等微处理器来说，处理速度快了好多倍。另外，它有语言的支持，有大量已经成熟且应用相当广泛的操作系统应用软件的支持。本系统上位机的监控部分选用组态王，就是充分利用它的编程简单、界面美观友好，重要的是，它支持许多常用的硬件设备，包括各主要厂家的PLC、智能模块、智能仪表、板卡和变频器等。本系统选用的PLC是日本OMRON公司的C200HE，也在组态王支持的硬件设备之列，这样通过串口依据RS232的通信协议就可以顺利的连接起来，实现组态王和下位机PLC之间准确而实时的数据交换。
下位机主要负责对火车模型的直接驱动控制，它是由OMRON的可编程控制器各模块组成。整个下位机系统包括电源模块、CPU-42-E模块、ID212模块、OD212模块、DA模块等，分别完成接收数字量的输入、实现控制算法、完成火车模型各段的顺序启停、产生数字量和模拟量的输出等功能。
2.2 符合RS232协议的电缆连接
RS232是目前常用的串行接口标准，用来实现计算机与计算机、计算机与外设之间的数据通讯。RS232串行接口总线适用于：设备之间的通讯距离不大于15m，传输速率大为20kB/s。本系统中，上位机和下位机之间通过符合RS232通信协议的串口电缆连接起来。具体连接图如图2所示。硬件的连接在于火车模型实验台和PLC各模块之间的连线。其中包括PLC的开关量输入信号线，共22根；PLC的开关量输出信号线，共23根；PLC的模拟量输出信号线，共6根。另外还要引入相应的220V交流电和24V直流电。
注意：在进行PLC的硬件设置时，DIP开关除引脚4置于OFF外，其它全置于ON，同时，PLC底板上所插的各个模块的设备单元号不能互相冲突。
2.3 软件系统组成
分析PLC的输入输出信号。由于火车模型在经过不同位置时会使该位置处的红外信号传感器产生光电认别信号的输出，因此整个实验台上的22个红外信号传感器就相应产生了22个开关量的输出（对于PLC来说是输入信号）。而对6个火车叉道的切换控制、1#站、2#站和外围轨道的电压方向控制，还包括对1#站和2#站的红绿灯控制，则靠PLC方来完成，属于PLC方的开关量输出。另外，对于车速的调节，则需要PLC方0～10的直流电压输出，这属于PLC方的模拟量输出。
软件的设计思想是将从火车模型引出的开关量信号输入至PLC内部继电器IR区域，然后根据各位的高低电平的不同判断火车模型的不同位置，再在PLC的CPU中由程序处理输出相应的开关量和模拟量信号来作出相应的控制，如切换叉道、改变方向、红绿灯亮灭、蜂鸣器报警、增减速等，同时将相应的数据上传到上位机组态王的画面中，使不同的控制方式以为直观的方式显示出来供操作人员调节。组态王中要包括监视画面和　　　控制画面，通过实时数据库的数据新和交互来产生画面的新和对火车模型不同控制的实现。软件中比较难实现的就是火车运行路线的优控制问题。通过分析和动态规划，我们实现了2部以上火车模型同时在轨道上运行时，如何运用不同的叉道和车站，使它们找到各自优的路线，以短的时间，节省的能源，顺利的到达各自的目的地，沿途伴随着相应的红绿灯闪烁、蜂鸣器报警、实时的启停和避让，从而在相当大的程度上模拟了火车的实际运行情况，对于实现无人自控火车的研究人员来说，是具有相当重要的参考。
3 软件的设计
3.1 PLC控制过程的程序设计
按照用户的要求，控制系统应具有自动循环、手动、单周期运行过程。其中，手动调节是指火车模型的运行速度、方向、叉道的切换以及启停等均由技术人员通过组态王的控制画面来进行手工调节，主要是为了调试各个输入信号和输出信号的实时和准确性；单周期运行则是在一定的条件下，让一辆或几辆火车模型同时在轨道上运行一个周期，主要是为了对火车模型在各运段的运行速度大小和叉道的切换进行细调，它通常结合手动调节来进行；而自动循环运行方式是在前两种调节方式无误的情况下才可以进行，由于实际的运行过程中会发生这样或者那样的干扰，因此这一过程在实际的环境中也要结合手动调节来进行，但只要环境条件不发生特别大的变化，一般不需要手动调节（由于本系统是在实验室中实现的这一过程，所以在这一过程中未考虑手动调节）。
考虑PLC程序是和上位机组态王程序相结合来实现对火车模型的控制，因此初的运行方式由技术人员在人机对话的画面上选中，然后让PLC根据输入的开关量信号执行运算产生开关量和模拟量的输出来控制火车。程序设计的流程图如图3所示。3.2 组态王监控画面的设计及它同PLC的数据交互过程
组态王是一套以实时数据库为的组态软件系统，实时数据库中含有丰富的数据类型，系统在进行刷新、趋势显示、
报警判断、历史数据记录等工作时所采用的数据皆是取自实时数据库，而实时数据库对用户是开放的，所以用户可以方便的构造适应自己需要的“数据采集系统”。同时由于组态王提供了内嵌的类C语言环境，使用起来加方便。
组态王中的每一个手动控制按钮都对应使PLC中继电器区域中的某个字变化一位或几位（即将该字中的一位或几位置高或低电平）。而该位的变化就可以产生开关量的输出，这只是程序设计的基本思想。当然在PLC的程序中，包含着对火车模型运行的各个位置的判断，并以此为根据来判断运行的策略，由此作出路线以及车速的运行状态。 注意：在调节车速的时候，不宜将车速调的过高或者过低，以免翻车或者，造成不必要的实验事故，另外，红外线传感器一定程度上受日光中红外成分的影响，所以开始时应该在火车模型实验台下面的硬件电路上调试其红外传感器相对应的放大器微调电位器，使其输出电压低端在5V以下，在20V即可。另外叉道由脉冲小于50ms的脉冲信号控制，如果脉冲时间过长，易对叉道造成损坏，这在PLC的程序中用TIMH（高速定时器）才能产生这样标准的脉冲。
4 结束语
经过一段时间的运行证明，本系统成功的实现了对火车模型的自动控制和监测，并实现了车辆及时进站、准确停车、正反行、红绿灯控制以及相向运行或同向车辆的及时避让等功能，并可借助实验盘上所设置的22个红外传感器，采用组态王实现直观跟踪，以便操作人员及时的控制车辆的运行,在控制策略的实现过程中，我们是利用了优化控制的算法，从而实现了车辆的自动避让和自动选择优化路线的智能功能。
这种基于PC及PLC和火车模型监控系统的设计，涵盖了现代控制理论中有关决策过程中的优化问题，对于当前铁路系统客车、货车的级、上水平、提益创造了技术上的前提。相信随着现代计算机自动控制技术的飞速发展，类似的系统的应用前途将会越来越广泛。

一、引言
    组态软件集成了图形技术，人机界面技，数据库技术，控制技术，网络与通信技术，使控制系统开发人员不必依靠某种具体的计算机语言，只需通过可视化的组态方式，就可完成软件设计，降低了监控画面开发难度。组态软件拥有丰富的工具箱、图库和操作向导，使开发人员避免了软件设计中许多重复性的开发工作，可提高开发效率，缩短开发周期，已成为监控系统主要的软件开发工具之一。
    目前组态软件有多种成熟产品，除了通用组态软件外，还有一些组态软件，用于组态特定的控制系统。在这些组态软件中，Mitsubishi的SW2D5C-GOTRE（GOTRE）就是一种有特色的于PLC控制系统组态的软件，支持MITSUBISHI、OMRON、TOSHIBA、SHARP、YASUKAWA、Allen-Bradley等多家公司的PLC产品，为PLC系统监控提供了强有力的工具。 
二、功能分析
1、组态功能完善
    GOTERE提供了多种控制器件库、图形控制和功能组件，可组态各种显示与控制功能，创建画面和信息并将其与PLC程序链接，以图形形式使系统操作状态、当前过程值及故障可视化，提供友好的人机界面来操作被监控的设备或系统，对PLC系统中的实时数据进行显示、记录、存储、处理，满足各种监控要求。
2、有特色的监控功能
    GOTRE除了提供有流程显示、状态监测、故障报警、配方管理等常规监控功能外，还提供了多种专为PLC系统设计的扩展监控功能。主要有：
（1）梯形图监控以梯形图的形式对PLC CPU的程序进行监控，随时了解程序运行情况。
（2）系统监控将监控屏幕分为四个窗口，同时对PLC内部各种软元件和扩展单元的缓冲存储器分类进行监控。
（3）特殊模块监控对PLC系统中的特殊功能模块和I/O模块信号状态进行监控。在上述各种扩展监控功能中，可修改PLC中各种软元件和缓冲存储器数据，也可用于对网络中其他站进行监控。
（4）网络监控可在本站对网络线路状态、通信状态和环路状态进行监控，获得网络信息。
3、灵活的通信与网络功能
    GOTRE提供了多种通信驱动程序，可与多种通信协议互联，可选择RS-232C、RS-422/RS-485等多种通信方式。支持硬件的环行网、总线网以及开放网络结构，可从主站或任一从站对所连网络内其他站进行监控。GOTRE向下可直接访问PLC及其扩展模块内部各种软元件和缓冲区；利用GOTRE提供的多种通信命令，向上可与主站微机交换数据，实现与企业高层管理网互联。
4、完善的系统维护与系统功能 
    GOTRE提供了系统维护工具包，对PLC系统的硬件和软件进行维护管理，可提供系统有关信息如PLC CPU状态；进行系统设置；对PLC硬件进行测试诊断；对通信进行检查；报告系统内存与用户内存信息。软件提供16级密码功能，了数据信息的性。工具包中的清单编辑器可直接在触摸屏上对PLC的程序和参数在线进行检查和各种编辑操作。 这此功能大地方便了系统维护工作，提高了PLC控制系统的性。
5、bbbbbbs风格的集成开发环境
    GOTRE由工程管理器、图形设计器、数据转换器和调试器四个模块组成。每一模块都是立的bbbbbbs应用程序。图形设计器是GOTRE的，设计模式下的开发环境包括主菜单、常用工具栏、屏幕设计器、模板、工具面板和各种对话框等组件，为画面设计提供了强有力的工具，GOTRE采用开放图库并支持用户自己建库，实时数据库支持多种数据形式，可接收BMP位图文件和AUTO生成的BXF格式文件，画面图形根据需要可任意拖动缩放。用户利用软件提供的各种控制，就能可视化地设计监控画面，所有监控任务都可通过图形化设计实现。
三、GOTRE在生产过程PLC监控系统中的应用
    某厂卷接车间有两条生产线，每条卷接生产线由数台机和接咀机、工艺风力发生装置、气流静化与粉尘处理装置及其他辅助装置等设备组成。控制的目的是要稳定质量，降低生产能耗减少对环境的影响。控制模式采用两级监控方式，PLC模块、传感器、执行对生产过程的实时控制任务，包括设备电气顺序控制、联锁保护和工艺参数闭环控制。
    PLC系统选用FX2N系列，包括基本单元FX2N-80MR，A/D输入模块FX2N-4AD，D/A输出模块FX2N-4DA。
    监控级作为控制系统的人机接口单元（HMI），通过各种监控画面，对生产过程和设备进行监测，提供事件信息、数据分析参数调整、报表打印等功能，使操作者能根据不同工况调整控制策略，修改工艺参数或直接调控生产过程。监控级采用Mitsubishi A970-GOT图形操作终端（GOT）构成，该图形操作终端是专为PLC系统监控设计的硬件平台，采用一体化结构，主机内部采用32位RISC CPU和32位总线，人机界在采用彩色液晶触摸屏，图形操作终端还具有打印机和声音输出接口，通过不同的通信接口单元，可采用多种方式与PLC直接相连或连接到PLC网络中。
    GOTRE的应用程序设计以工程为基础，工程由一组监控画面文件组成。通过组态使画面图形与PLC变量链接，实现对测点数据的实时监视。GOTRE组态原理如图1所示，图中变量SW可以是PLC中的软元件或数据寄存器或缓冲寄存器。系统设计了流程总貌、设备状态、参数设置、手动操作等十余个监控画面，组态了动态模拟、参数趋势、报警信息、文本、数据输入/输出、打印等显示功能与控制功能。GOTRE提供的图形操作终端系统软件使监控程序运行不须依托其他的软件平台，提高了监控的实时性和性。操作人员在触摸屏上进行操作，就可完成对卷接生产的监控过程。生产实践表明，GOTRE软件运行稳定，满足了生产工艺要求，不但提高了质量，还提高了卷接速度，在降低能耗、减少环境污染等方面达到了**业水平

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