秦皇岛西门子授权代理商通讯电缆供应商

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1 引言

电源监控是铁路信号的重要的监控系统。在此之前信号的电源监控系统基本上是采用单片机作为信号采集系统的。单片机监控系统一方面存在采集速度慢、界面不友好、操作不方便等技术局限，另一方面由于其中的电源模块部分的监控相对立，对电源系统带来了诸多不便，比如维护困难、界面显示繁琐等。基于以上原因本项目配套开发了基于台达PLC作为信号采集、台达HMI触摸屏作为操作和监视界面的电源监控系统。监控子系统与电源模块通过工业总线网络互连实现整合的经济实用、技术的铁路信号的电源监控系统。

2 硬软件系统设计

2.1硬件体系设计

铁路信号电源监控硬件体系设计参见图1。系统规模：44个数字量输入；1个数字量输出；6个电源模块；39路模拟量输入。

控制系统配置如下：触摸屏：DOPA75CSTD；PLC：DVP16EH00T＋1个DVP04AD-H＋3个DVP16HM11N；电源模块通讯卡1块；分时采集电路卡1块。

触摸屏主要是用来显示采集数据、报警、报警上下限设定、采集数据显示微调、报警数据显示、历史趋势图显示等。PLC主要是采集数据并计算，由于考虑系统对模拟量采集的速度要求不是很高，为了节省成本，系统中使用了1 个DVP04AD-H对39路模拟量进行了分时采集，为了实现这个功能我们与厂家共同实验开发了一个电子开关电路，对39路模拟量分了十组、每组4路，通过输出不同的组别进行采集。电源通讯卡主要负责把6块电源模块的数据汇总并且通过RS484接口以MODBUS协议与PLC通讯，使PLC采集得到6块电源模块的数据，为实现这个功能我们公司的电源研发部门做了大量的工作，终使PLC与电源模块的通讯卡实现了通讯，电源模块的信息得到了。

2.2软件体系设计

（1）系统功能设计：44个数字量采集显示，故障判断；6个电源模块的数据采集显示、显示电源模块的工作状态并判断报警；39路模拟量显示、并判断上下限报警；显示报警画面、报警信息、当前报警、报警频次；报警上下限设定；数据微调功能，并且显示微调值；

历史趋势图显示；不同画面开启权限设定；

以上有必要说明的是数据微调功能，由于现场的一次测量元件测量会有误差，而且此误差是固定的，短时间内是不变的，所以在程序当中增加这部分功能，使终显示出来的数值是误差之后的值；

（2）系统结构设计分为HMI人机对话界面部分和PLC现场监控部分。

PLC监控部分主要包括：电源模块通讯；分时采集40路模拟量，每次4路；对采集的模拟量根据量程进行计算得出显示值，显示电源模块的工作状态并判断报警；微调值计算，显示值微调，并做负值；故障和报警；数字量采集显示，故障判断；

3 工程调试

调试分时采集功能时需要注意分时采集的时间，过大会影响整体数据采集的时间，过小会造成采集数据混乱，另外需要在两次采集数据之间加一段间隔时间，避免两组数据的重叠。对采集的模拟量根据量程进行计算得出显示值。微调值计算，显示值微调，并做负值；注意微调时可能会出现负值情况，所以要考虑负值的。电源模块通讯注意电源通讯时的通讯协议一定要在通讯卡中设置好，包括站号设定，另外注意地址对应。故障和报警；因为报警点共有79个，很繁琐，需要思路清晰。

4结束语

基于中达电通公司提供的解决方案的典型案例整合了两种不同种类的产品，体现出单一技术平台在集成工程中的一体化特点。

1引言

随着计算机和通讯技术的发展，在工业测量和控制中广泛需要远程通讯。远端PLC等下位机做生产控制，本地计算机需要实时监测或参与控制生产现场的参数。实现以上要求的一个简便的途径是利用覆盖面广泛的公用电话网，使PLC等下位机利用调制解调器（MODEM）和计算机的调制解调器连接通讯，即可完成硬件上的连接。如图1所示。在软件方面，由远端下位机软件控制和远程监控站软件两部分组成。考虑到本地监控站软件只做数据监测或少许控制且编程相对简单，所以本地监控站的编程软件可以直接用语言。

2系统概述

本文以一个实际的小水电站的泻水闸门程控工程为例，着重叙述永宏PLC和PC做远程通讯的实现细节。系统的下位机控制采用永宏公司的FBs系列PLC对水库泻水闸门进行开度检测和开度控制，监控站的界面编程采用VB6.0编写。

硬件配置：远端FBs-CB25+ FB0MAU＋ECOM外置MODEM＋PWS1711

本地PC（含普通内置MODEM）

该系统主要控制要求，通过FB0MA外接一个旋转编码器检测闸门所在位置，然后跟据现场人机界面或者PC端（下游5Km处）的设定位置来控制牵引闸门的马达正反转，从而使闸门上升或下降到的位置。FBs-CB25所扩展得到的通讯口2（RS485）用于PWS1711的通讯，通讯口1（RS232）用于连接MODEM，另外，主机上的可USB口用于连接调试用的笔记本电脑。

3调制解调器工作方式和设定

3.1 调制解调器工作原理

调制解调器分成两种模式，命令模式和联机模式。当调制解调器没有和其它设备连接时，其处于命令模式，这时下达给调制解调器的指令时作调制解调器本身设定或者动作用的。当调制解调器已经和其它的设备连接上时，此时调制解调就是处于联机模式，所有在此时由计算机送到调制解调器的讯息都将由经电话线传送到其它设备上。

用于控制调制解调器的特定指令集被称为“AT指令集”，通过该指令集，从基本的音量控制到内建参数设置的改变，都可以由VB经过串行端口而对调制解调器下达控制指令。AT命令集是调制解调器通讯接口的工业标准。所有的AT命令都以字符AT开始，作为前缀。前缀AT用以引起调制解调器的注意（Attention）检测计算机串行通讯口发送信号的速率，识别字符格式，包括字符长度和奇偶设定等。

调制解调器拨号之后，等待对方调制解调器送来的载波信号。如果在一给定时间内没有检测到载波， 调制解调器自动释放线路并送回结果码NOCARRIER，如果检测到载波信号， 调制解调器即送结果码CONNECT + 波特率，就进入联机状态，即可与远方系统进行通讯。

3.2 PLC连接调制解调器原理及其设置

在该系统中， PC做为主站，控制调制解调器主动拨号，另外，在确认调制解调器和PLC的调制解调器联机成功后控制它进入联机模式，开始存取PLC数据。主站控制调制解调器拨号连接细节见下节，这里详述PLC端对调制解调器的设置方法。

PLC端PLC上电后初始化调制解调器，设置成自动应答来电状态。在这里把PLC初始化调制解调器的AT指令组合称为“MODEM驱动程序”。永宏PLC通过Port1来控制调制解调器，并把这种软件界面称为调制解调器界面。如图2设定或者设定特殊暂存器R4149的高八位为55H就可以把Port1设置为调制解调器界面，在该界面下PLC会启用“MODEM驱动程序”，此时，虽CPU仍然使用永宏〝标准通讯驱动程序〞来管理Port1的通讯，但通过调制解调器来联机，在通讯进行前，Por t1主控权是交由〝MODEM驱动程序〞管理，此时无法对PLC作任何存取动作。“MODEM驱动程序”即将调制解调器设为接收模式，并等待远方调制解调器拨号进来，一旦收发双方调制解调器联机成功，则PLC立即脱离接收模式，而进入联机状态，Port1控制权交由永宏〝标准通讯驱动程序〞管理。此时远方调制解调器便可任意存取或控制此PLC主机了。

调制解调器设置如图2所示，在PLC联机状态下，选取菜单中的“PLC”→“设定”→“Port1设定”来到图2，选择单选框的二项“透过MODEM作远程CPU_bbbb”，该PLC一上电就通过自带的“MODEM驱动程序”把Port1设置为调制解调器界面。另外，通讯格式设置为同调制解调器相同的N，8，1，为提高通讯效率可以把通讯速率设置为38400bps，或者高（为115200bps）。

4 PC端程序设计

4.1 拨号程序设计

PC端将以VB6.0所带的通信控件MSCOMM进行通信软件的开发，利用该控件控制串口实现对MODEM的控制。控制步骤如下：

一．通信参数设置

设置串口端口号，波特率，数据位，停止位，奇偶校验位及设置硬件握手协议，然后向MODEM发出DTR（已准备好）信号一便接管MODEM，程序如下：

If MSComm1.PortOpen Then

MSComm1.DTREnable = True

Else

MSComm1.DTREnable = False

End If

二．对MODEM初始化

发出一些命令来设置参数，其中S0=n（n》=1）自动应答.n为响铃次数；E0/E1关闭/打开命令字符回应；Q0/Q1设置MODEM返回/不返回结果码；M0/M1关闭/打开MODEM扬声器；Ln（n》=0）设置MODEM扬声器音量；P/T设置MODEM脉冲/音频拨号；程序如下：

If MSComm1.PortOpen Then

Do While Not MSComm1.CTSHolding： Loop

TXD= “ATS0=1E1Q0M1L2T” + Chr（13）

MSComm1.Output = TXD

End If

三．进行拨号

向MODEM发出ATD命令，程序如下：

MSComm1.Output=“ATD” & “05925998499”+Chr（13）

当发送“ATD”+ 电话号码 + Chr（13）时，MODEM就开始拨号，拨号需要一定的时间，在拨号的过程中可以不断读取MODEM的CD指示灯的状态，当电话拨通后CD指示灯会点亮。并返回“CONNECT + 波特率”的信息。如果MODEM向PC的回应字符串中含有“Connect”或CDHolding属性值变为True（出载波），则表示已与远方MODEM连机了，此时可以传输数据。

当电话拨通后，MODEM不再接收AT指令，要使其回到命令状态，则发送“+++”信息，使MODEM回到命令状态，然后发送“ATH”+ Chr（13）则可以挂断电话，程序如下：

MSComm1.Output=“ATH” +Chr（13）

4.2 通讯程序设计

一．永宏PLC通讯协议

永宏PLC 通讯讯息格式可概分为6个数据域位，

⑴．开头字符（STX）：ASCI I码之开始字符STX。

⑵．从站号码：为两位数之16进制数值。

⑶．命令号码：为两位数之16 进制数值，为由主系统要求从系统所执行之动作类别。

⑷．本文资料：本文数据可为0（无本文数据）～500个ASCII字符。

⑸．侦误值（CHECKSUM）： 侦误值系将前述～将各ASCII字符之16进制数码值（8位长度）从头至尾依序相加，但不考虑进位，因此终结果为侦误值。

⑹．结尾字符（ETX）：ASCI I码之结尾字符ETX之16进制数码为03H。

二．读数写数

本系统操作PLC的关键数据主要是水位的设定值PV=R0和当前值CV=R1，即要对暂存器R0进行写操作，R1进行读操作；

依照协议VB设计的通讯程序一个命令码，向PLC请求数据读取，查的该命令码为“46”，解释为：连续多个缓存器之数据读取。读取R1的PC命令的ASCII码写法为：

“STX＋ 01（站号）＋46（命令码）＋01（连续数据个数）＋R00001（数据开始地址）＋LRC（侦误值）＋ETX”

依照协议VB设计的通讯程序一个命令码，对PLC缓存器数据写入，查的该命令码为“47”，解释为：连续多个缓存器之数据写入。写入R0的PC命令的ASCII码写法为：

“STX＋ 01（站号）＋47（命令码）＋01（连续数据个数）＋R00000（数据开始地址）＋XXXX（写入的数据资料，16进制）＋LRC（侦误值）＋ETX”

读取当前值CV=R1，程序如下

Private Sub Timer1_Timer（）

MSComm1.Output= Chr（2）+ “014601R00001”+ Lrc（“014601R00001”）+Chr（3）

Delay （10） ‘延时

CV = Val（“&H” + Mid（MSComm1.bbbbb， 7， 4）） ’数据处理，R0放于CV

CV.Text = CV

End Sub

写入设定值PV=R0，程序如下

Private Sub Command1_Click（）

If Len（Hex（PV.Text）） = 4 Then PV = Hex（PV.Text）

If Len（Hex（PV.Text）） = 3 Then PV = “0” + Hex（PV.Text

If Len（Hex（PV.Text）） = 2 Then PV = “00” + Hex（PV.Text）

If Len（Hex（PV.Text）） = 1 Then PV = “000” + Hex（PV.Text） ‘10进制转换16进制

MSComm1.Output=Chr（2）+ “014701R00000”+ PV + +Lrc（“014701R00000” & PV）+Chr（3）

End Sub

三．侦误值（CHECKSUM）计算

为VB的编程方便，把该计算做成单一个子程序，依所有数据累加，舍弃进位的规则VB的LRC编程如下：

Private Function Lrc（Dats） As bbbbbb

Dim i

Dim Sum

Sum =2

For i = 1 To Len（Dats）

Sum = Sum + Asc（Mid（Dats， i， 1））

Next i

Lrc = Right（“0” + Hex（Sum + 2）， 2）

End Function

5结束语

采用基于MODEM通讯的设计方便地实现该小电站生厂调度，在这种只需短时间连接控制的系统应用上可以大幅度地减小通讯成本，具有一定的推广。另外，通过MODEM的连接，利用永宏编程软件可以实现该设备的远程程序调试修改，通过两个MODEM还可以实现两台远程PLC的CPU连接通讯等。

1 引言

在塑料、印染以及造纸纺织等业生产中，往往具有很多个同步传动单机，每个机组都有各自立的拖动系统。与此同时，又要求各单元间被加工物（布匹、纸张等）的运行线速度能够步调一致，即实现同步运动。造纸设备虽然种类繁多，传动结构也各异，但从系统组成来看都是由压榨、烘干、压光、卷取等几个部分组成，各部分都有电机驱动。造纸工艺要求：设备传动时应保证纸在各部分传送时具有恒定的速度及恒定的张紧度。目前造纸设备实现这个要求的控制方案是变频调速，而对变频器的控制主要有两类：一类是PLC控制，另一类是IPC机或工控机控制［1］［2］。本文采用PLC控制来实现造纸机的同步传动。

2 造纸机同步传动系统

2.1 造纸生产线控制要求分析

造纸生产线操作台的面板图。由于该系统由多个单元组成，各单元要求保持同步，从而构成同步传动控制系统。对同步控制的要求：

（1） 统调：各单元要能够同时升速和降速。统调是根据主指令单元（通常是一单元）对转速的要求来进行调节的。

（2） 局部微调：当操作人员发现某单元的速度不同步时，可以进行微调（人工干预）。微调时，该单元以后的各单元的转速同时升速或降速，而不必逐个的进行。

（3） 单微调：在检修和调试阶段，或者遇到特殊情况，又能够对每个单元进行单的微调。

设该生产线由四个单元组成，各个单元的运行情况可以由各自的线速表直观的显示出来。

2.2 同步运行

（1） 当进行统调操作时，将单/统调开关切换到统的位置，通过统调按钮的增/减对四个单元进行同步控制;

（2） 当发现某单元的速度不同步时，可以进行同步微调，例如：当2单元需要调节时，则2～4单元则同时升速或降速;

（3） 当由于某种原因，某个个别单元速度跟不上时，这时需要进行绷紧。对于造纸系统来说，需要按下绷紧按钮，使其速度短暂提升一小段时间，达到绷紧效果。

为了便于操作人员直观的了解系统运行情况，各个操作均有相应的指示灯显示。

2.3 造纸机同步传动控制原理

（1） 变频器的启停

以＃1单元的变频器控制图为例，SA13为变频器的启动开关，当SA13接通时，运行指示灯LA11亮，停止指示灯LA12灭，此时变频器处于运行状态;当按下变频器停止按钮SA12时，线圈KA13失电，变频器停止运行。

（2） 统/单调控制

统/单调开关SA11置于统调位置，此时，线圈KA12接通，生产系统处于统调状态，通过同步器，可以使＃1～＃4同时进行升速和降速调整。当拨到单调位置时，线圈KA12失电，同时线圈KA11通电，进入同步微调状态。这时可以调整该变频器及其以下的单元。

（3） 绷紧

当常开开关SA14闭合，此时线圈KA14通电，此时变频器会从外部得到一个瞬间稍高电压，控制该单元转速提升到正常水平;断开SA14，恢复的统调状态。

2.4 造纸机同步传动系统的PLC控制

采用欧姆龙公司的可编程序控制器CPM1A-40CDR-D对该造纸机同步系统进行改造［3］［4］，选择两个数字信号输入端X1和X2，通过功能预置，作为升速和降速之用，同时，把绷紧功能整合到各单元的单微调;

（1） 控制原理

变频器VFD-1至变频器VFD-4的FWD端在得到输入信号时，启动;失去信号时，停止;变频器VFD-1的X1端子在统调升速和单调升速时得到信号，X2端子在统调降速和单调降速时得到信号; 变频器VFD-2的X1端子在统调升速、2～4单元的同步微调升速和单调升速时得到信号，X2端子在统调降速、2～4单元的同步微调降速和单调降速时得到信号;变频器VFD-3的X1端子在统调升速、2～4单元的同步微调升速、3～4单元同步微调降速和单调升速时得到信号，X2端子在统调降速、2～4单元的同步微调降速、3～4单元同步微调降速和单调降速时得到信号;变频器VFD-4的X1端子在统调升速、2～4单元的同步微调升速、3～4单元同步微调降速和单调升速时得到信号，X2端子在统调降速、2～4单元的同步微调降速、3～4单元同步微调降速和单调降速时得到信号。

（2） I/O分配

该型号PLC的输入端的I/O地址为：00000-00915;输出端的I/O为：01000-01915。

3 结束语

根据以上的设计，我们采用了欧姆龙公司的可编程序控制器CPM1A-40CDR-D、台达VED-B变频器和SCD同步器进行了造纸机同步系统的试验。在运行中效果良好，充分显示出其功能较强、构造简单、便于维护和检修、性高等待点，达到了预期目的，具有广阔的应用空间。

1 引言

随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；而PLC性高，程序设计方便灵活。本设计在用PLC控制变频调速实现电流、速度双闭环的基础上，在不增加硬件设备的条件下，实现电流、速度、位移三环控制。

2. 硬件电路

2.1 主电路

主电路由三相交流输入、变频驱动、曳引机和制动单元几部分组成。由于采用交-直-交电压型变频器，在电梯位势负载作用下，制动时回馈的能量不能馈送回电网，为限制泵升电压，采用受控能耗制动方式。

2.2 PLC控制电路

选用OMRON公司C系列60P型PLC。PLC接收来自操纵盘和每层呼梯盒的召唤信号、轿厢和门系统的功能信号以及井道和变频器的状态信号，经程序判断与运算实现电梯的集选控制。PLC在输出显示和监控信号的同时，向变频器发出运行方向、启动、加/减速运行和制动停梯等信号。

2.3 电流、速度双闭环电路

采用YASAKWA公司的VS-616G5 CIMRG 4022变频器。变频器本身设有电流检测装置，由此构成电流闭环；通过和电机同轴联接的旋转编码器，产生a、b两相脉冲进入变频器，在确认方向的同时，利用脉冲计数构成速度闭环。

2.4 位移控制电路

电梯作为一种载人工具，在位势负载状态下，除要求外，还要求运行平稳，乘坐舒适，停靠准确。采用变频调速双环控制可基本满足要求，但和国外电梯相比还需进一步改进。本设计正是基于这一想法，利用现有旋转编码器构成速度环的同时，通过变频器的PG卡输出与电机速度及电梯位移成比例的脉冲数，将其引入PLC的高速计数输入端口0000，通过累计脉冲数，经世式（1）计算出脉冲当量，由此确定电梯位置。电梯位移

h=SI

式中 I——累计脉冲数

S——脉冲当量

S = lpD / （pr） （1）

本系统采用的减速机，其减速比l = 1/32，曳引轮直径D = 580mm，电机额定转速ned = 1450r/min，旋转编码器每转对应的脉冲数p = 1024，PG卡分频比r = 1/18，代入式（1）得

S = 1.0mm / 脉冲

3 程序设计

利用变频器PG卡输出端（TA2.1）将脉冲信号引入PLC的高速计数输入端0000，构成位置反馈。高速计数器（CNT47）累加的脉冲数反映电梯的位置。高速计数器的值不断地与各信号点对应的脉冲数进行比较，由此判断电梯的运行距离、换速点、平层电和制动停车点等信号。理论上这种控制方式其平层误差可在±1个脉冲当量范围。在考虑减速机齿轮啮合间隙等机械因素情况下，电梯的平层精度可达±5mm内，大大±15mm的标准，满足电梯起制动平滑，运行平稳，平层准确的要求。电梯在运行过程中，通过位置信号检测，软件实时计算以下位置信号：电梯所在楼层位置、快速换速点、中速换速点、门区信号和平层位置信号等。由此省去原来每层在井道中设置的上述信号检测装置，大大减少井道检测元件和信号连线，降。下面针对在实现集选控制基础上新增添的楼层计数、快速换速、中速换速、门区和平层信号5个子程序进行介绍。

3.1 楼层计数

本设计采用相对计数方式。运行前通过自学习方式，测出相应楼层高度脉冲数，对应17层电梯分别存入16个内存单元DM06 ~ DM21。

楼层计数器（CNT46）为一双向计数器，当到达各层的楼层计数点时，根据运行方向进行加1或减1计数。

运行中，高速计数器累计值实时与楼层计数点对应的脉冲数进行比较，相等时发出楼层计数信号，上行加1，下行减1。为防止计数器在计数脉冲高电平期间重复计数，采用楼层计数信号上沿触发楼层计数器。

3.2 快速换速

当高速计数器值与快速换速点对应的脉冲数相等时，若电梯处于快速运行且本层有选层信号，发快速换速信号。若电梯中速运行或虽快速运行但本层无选层信号，则不发换速信号。

中速换速与快速换速判断方法类似，不再重复。

3.3 门区信号

当高速计数器CNT47数值在门区所对应脉冲数范围内时，发门区信号。

平层信号与区信号判断方法类似，不再重复。

3.4 脉冲信号故障检测

脉冲信号的准确采集和传输在本系统中显得尤为重要，为旋转编码器和脉冲传输电路故障，设计了有无脉冲信号和错漏脉冲检测电路，通过实时检测确保系统正常运行。为脉冲计数累计误差，在基站设置复位开关，接入PLC高速计数器CNT47的复位端0001。

数据存储单元DM01为快速换速距离脉冲数，DM30为楼层间距脉冲数，DM31为快速换速点对应的脉冲数，DM34为高速换速比较区间下限，DM35为高速换速比较区间上限，HR01为快速换速点开始信号，1507为快速运行信号，1700为选层信号，0010为零速信号，0503为快速换速输出信号。

以上行为例，DM31快速换速点对应的脉冲数是楼层间距DM30与快速换速举例DM01之差；DM31和DM30的值分别赋给DM34和DM35。运行时高速计数器不断累加脉冲数，每个扫描周期计数器的值与DM34 ~ DM35区段进行比较。当其值进入DM34与DM35区段时，HR01置位，表示进入快速换速区间；若此时有选层信号且电梯为快速运行，则发快速换速信号（0503置ON）。

4 结论

本文所述系统基于电气集选控制原则，采用脉冲计数方法，用脉冲编码器取代井道中原有的位置检测装置，实现位移控制，用软件代替部分硬件功能，既降低系统成本，又提高了系统的性和性，实现电梯的全数字化控制。

在实验室调试的基础上，采用上述方法，实地对两台17层电梯进行改造，经有关部门检测和近一年的实际运行表明，系统运行，乘坐舒适，故障率大为降低，平层精度在±5mm以内，了良好的运行效果。