威海西门子授权代理商通讯电缆供应商

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本文介绍了PLC在废油处理设备自动控制系统中的应用。主要介绍了真空蒸发工艺及PC--PLC控制系统的丰要功能等。该系统实现了对废油再生设备的自动控制和运行状态的实时监控。PLC具有运行稳定、性高及价格低廉等优点，提高r废油处理设备的运行控制水平。

石油是一种重要能源和的化-T原料，使用很高，通常把油液喻为现代工业装备的血液。但油液在生产、运输、储存过程中，不可避免地会受到环境的污染，使油中颗粒、水分、气体等污染物含量标，从而严重影响充油设备的正常运行?。据统计，上液压系统中液压元件的失效75%～80%是由油液污染引起的c23，严重影响了设备效能的充分发挥。因此，废油处理设备的设计、开发和运行控制受到了广泛的重视。

随着现代控制技术和计算机技术的发展，大量新型的控制技术在各个领域得到了广泛的应用。可编程控制器PLC作为一种多功能的自动控制器，具有性高、通用性好、运行稳定、安装灵活、和故障率低等诸多特点，在工业控制领域得到了越来越广泛的应用。韩双霞等利用变压法对真空干燥设备的监控系统进行了设计研究;徐言生?等对真空冷冻干燥设备控制系统进行了研究、应用。本文以重庆工商大学废油资源化技术与装备教育部工程研究的真空净化设备为例，来说明PLC控制器在工业废油处理设备中的应用。

1 真空蒸发工艺

在废油再生处理中，真空蒸发是一个很重要的单元过程。根据油与水存在较大的沸点差，在高真空状态下水的沸点大大降低而挥发使油液得到干燥的原理。真空滤油机就是根据油、水之间的沸点差的真空干燥原理，结合精密过滤技术等来设计的。真空室采用大面积、长路径、久滞留的型真空分离塔使水分能得到加充分挥发、抽提，经冷凝一真空系统抽出，从而对废油进行净化处理。图l是某废油再生设备的工艺流程。

1.1 工艺过程

如上图所示，废润滑油液和辅料(如添加剂)分别通过供油泵和计量泵储油箱。同时开启搅拌器搅拌，使油中各物质混合均匀，一段时间后停止搅拌;加热器对储油箱中的油液进行加热到一定温度.有助于加速油中各种杂质的沉降。然后经板框过滤器滤去粗颗粒杂质后，将油液真空蒸发室。真空蒸发室是一种能够被抽成真空的密封容器，污染油液中的水分和气体杂质在其中通过蒸发实现与油液的分离，并被真空泵(真空获得设备)系统抽除。油液在真空蒸发室里形成展开面积增大了许多倍的油膜，油膜在向下滑移时伴随有翻滚，使含水油液的挥发表面不断新油中水分由液态转变为汽态，一部分通过冷凝器凝结成液态后排出，另一部分被真空泵抽除。油液经过深度净化后，通过排油泵才会启动，将负压油升为正压经单向阀、精滤器滤除细小微粒后，后从出油口输出洁净油。

1.2 工艺测试参数

废油再生设备测试参数见(表1)。

1.3 控制对象

供油泵、计量泵、排油泵和管道等组成了油液输运系统，为油液在废润滑油再生设备中的传输和流动提供了动力。在工艺流程中需要控制的主要对象有供油泵的启停、计量泵的启停、真空泵的启停、排油泵的肩停、加热系统的调节和油、气管路阀门的肩闭以及其他执行元件的控制等，均按照预定的真空净油时序和测试参数控制的。

2 控制系统结构

该系统采用上位机和下位机相结合的架构。下位机以PLC为，通过数据模块，采集废油再生设备的运行状态参数，由RS一232/485通讯电缆进行连接并传输到上位机。上位机以工控计算机为，运用VisualBasic 6.0编程开发自动监控系统，其开发，可以满足工业软件的开发要求，从而实现对真空净化设备的运行，并在上位机上通过PLC实现对废油再生设备的实时控制。其控制系统结构如图2所示。

 

2.1下位机(PLC)控制

 

下位机选用经济的日本OMRON公司生产的CPlH—XA40型PLC。CPIH—XA40 PLC为模块式结构，CPU单元为系统的，包括电源、微处理器、系统存储器、控制逻辑和接口电路等，自带有24点数字量输入、16点数字量输出、4路模拟量输入和2路模拟量输出。基本I/O单元和智能I/O单元提供现场输入设备和控制输出设备与CPU的接口电路。采用CX—Programmer 6.1编程软件，以梯形图方式对下位机PLC进行编程，以直接实现对真空净化设备传感器数据采集和执行器的自动/手动控制。

根据废油再生设备的蒸发室油位和管路流量，PLC对现场各个测试点参数进行控制，包括真空度、温度、流量、压力、液位等传感器。同时PLC通过PID调节器对加热器电源的导通角进行控制，实现对温度的控制等。

2.2 上位机(IPC)监控

上位机采用工控计算机作监控管理，配备显示器、打印机等外围设备，在bbbbbbs操作系统下运行由VB 6.0编程开发的监控系统。

Visual Basic作为一种可视化编程语言，在开发监测系统中具有其特的优势，开发界面友好，并能提供强大的串行通讯控件，可以开发串行通讯的系统程序。此VB开发的监控系统承担着真空净化设备的监控界面、运行状态显示、传感器数据显示、实时和历史趋势图显示等工作任务。

3 自动控制程序的设计

3.1 设备系统的控制模式

该设备的控制系统采用手动控制和自动控制两种控制模式。种方式一般只在设备调试或维修时使用，正常情况下系统主要以自动控制方式运行。在这种方式下，所有设备的启、停、各种模式的转换都由PLC按照预先编制的程序自动运行，不需要操作人员的干预。

3.2 控制程序设计

VB 6.0中自带有串行通讯控件MSComm、数据库操作控件Adodc、数据库显示控件DataGrid、图像显示控件MSChart、Image控件等，按照工艺处理流程，VB监控程序应具备如下的功能：

(1)人机对话与图形界面显示。实现监测真空净化设备的运行状态、人机对话功能并提供友好实用的用户操作，同时显示工艺流程图画面、分组画面、实时，历史趋势图、系统报表生成、报警、打印等，并对图片进行处理达到满意的图形界面效果，且每个画面均可自由切换。

(2)监测与控制功能。上位机通过与PLC的通讯实现对真空净化设备的自动，手动控制。将PLC采集的实时工况、过程变量、油质指标、工艺参数，实时在显示器上直观显示出来。管理人员通过鼠标和键盘下达各种调度指令，进行工艺参数的设定。

(3)建立动态实时数据库功能。自动监控系统不仅要实时监测工业生产的当前工况，还应具备存储数据和查询历史数据的功能。如果不采取建立动态实时数据库来处理数据存储，将会造成数据堆积的危险，导致影响系统的正常运行。

(4)通讯功能。VB提供了MSComm通信控件，此控件用于支持VB对串口的访问。同时VB可以调用外部DLL或应用程序，通过DLL将数据变量传递到监控系统，形成一个C/S的框架结构。

(5)报警功能。在无报警时，自动隐藏报警功能;有报警时，声讯，光电报警并立即弹出当前报警信息框，所有报警信息均可在报警中查询，方便以后的运行分析。

4 结束语

随着我国对环境保护投资力度的不断加大，国内对“四废”即废油治理的研究也越来越重视。本文在于：利用VB 6.0自主开发了自动监控程序，构建了PC—PLC自动控制系统。该系统配置合理、性高、控制精度高和系统.实现了废油再生设备的自动监控，可以很好地满足真空净油过程的自控要求，从而避免了真空净化设备的人工误操作，提高了真空净化设备净油过程的控制水平，并迸一步为工业废油处理设备的智能控制构建良好的平台。

ADSL是目前采用得多的宽带接入方式。不少用户利用ADSLMO-DEM的路由功能实现多台用PLC制作上网计时器电脑共享上网，以减少上网费。对于网络运营商提供的多种资费标准，除了包月使用的用户以外，都存在上网计时问题。

一般上网计时都是用电脑计时软件来实现，这些软件均是针对以拨号方式上网的单台电脑，对于利用ADSLMODEM的路由功能实现多台电脑共享上网的方式，目前还没有很好的计时办法。因ADSLMODEM工作在路由方式时，只要接通MODEM电源，MODEM就会自动进行拨号连接网络，因此要计算上网时间，计算ADSLMO-DEM的通电时间。

笔者用PLC制作了一个上网计时装置，用来监视和控制共享上网时间。现以某小型办公场所两台电脑共享上网为例，标准为240小时/每月，使用时间定为从早上8时至晚上24时来进行介绍。

二、PLC的接线

 

这里选用施耐德的NEZATSX04CD06R8A小型PLC(带时钟功能)和IHMITSX08H02M两行中文文本显示器。PLC接线如图l所示，电源为AC220V。ADSLMODEM的电源由PLC的输出接点Q0.0控制，报警输出由PLC的Q0.1控制，开始计时由输入接点10.0采用双控开关控制，两只开关分别安装在两台有电脑的办公室，并设有相应的工作指示灯。当10.0接通时，若条件满足，则Q0.0接通，这样两个办公室就可以根据各自的上网需要来开启或关闭ADSLMODEM的电源了。HMI文本显示器的电源为DC24V.经过TSX08HMRUNCAB电缆与PLC连接，与NEZA TSX04CD06R8APLC通过默认的通讯协议通讯，每天和每月的可使用时间通过HMI进行设定。

三、程序设计

计时器的主要作用是控制每月上网时间不过240小时，即平均每天的使用时间不过8小时。而两台电脑是按需要各自上网的，上网时段和时间基本上没有规律，可能错开，也可能相互重叠;有时可能会使用十几小时，有时只用一两个小时。为了合理地控制上网时间，该上网计时器应该具备以下功能：

1.对当天的上网时间进行累计并显示在HMI上，每24小时复位一次。复位时间设为早上8时;2.对当月的上网时间进行累计，并计算出当月每天平均使用时间(当月累计上网小时数)/(该月已过去的天数)显示在HMI上，每月复位一次，复位时间为每月1日早上8时;3.若当天使用时间大于8小时则报警，但仍可以继续使用;4.若当天使用时间大于8小时，且该月每天的平均使用时间也大于8小时，则PLC切断MODEM的电源，不能继续上网;5.显示当月剩余的可上网小时数。

根据上述要求设计的部分PLC程序梯形图如图2所示。

PLC带有时钟功能，通过PLC的调度模块，将允许工作时间设为从早上8时到晚上24时，其他时间禁止工作。调用系统字%SW50-%SW53来显示当前的时间和日期，每天早上8时的复位功能通过调用系统字%SW51来实现，每月1目的复位功能通过调用系统字%SW52来实现。由于PLC只提供分钟脉冲信号，且计数器预置值大为9999，每月240小时(14400分钟)已出了其预置范围。因此需要构建一个10分钟时基发生器，用于计算每月累计上网时间，即每月240小时转化为1440个10分钟，而每天累计时间大不过1440分钟，故仍采用%S7(分钟脉冲信号)作为计数时基。为了方便使用者观察，PLC计算所得的数值料***分钟、***十分钟在送到HMI(文本显示器)时，利用HMI组态软件的工程量转换功能，转换为以***小时和***天的格式显示出来。

四、使用说明

开启ADSLMODEM的路由功能，用一个五口的HUB(以太网集线器)将要上网的几台电脑连接好，并进行相关配置，组成一个小型局域网。合上双控开关中的任一个，PLC的输出接点Q0.0接通，ADSL

MODEM得电与网络连接。HMI显示当前时间日期、当天上网时间累计、当月上网时间累计，并以倒计数的方式显示本月剩余上网时间。若上网时间过设定时间，则报闪烁(报以每秒一次的频率闪烁一分钟)或切断MODEM电源，同时HMI将显示出错原因

   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如图1所示。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]。

图1 PLC系统两线连接型数显仪表的硬件组成

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，则PLC输出与光电耦合器输入侧的连接如图2所示。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。

图2 电压输出型PLC接口

图3 晶体管输出型PLC接口

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4表示传输的显示数据为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。

图4 数显仪表和PLC系统之间的传输时序

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，则PLC驱动程序的梯形图如图5所示。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。

图5 FX2N PLC显示驱动程序

4.2 多台数显仪表与PLC系统的连接

多台数显仪表与PLC系统的连接如图6所示，图中的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。PLC系统的驱动程序和图5类似。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。

PLC，编码器，变频器实现同步控制的一种方法简介：变频器与可编程序控制器通过RS485通信连接控制电机速度；可编程序控制器根据编码器测出的现场速度改变变频器频率；触摸屏设定工作参数。

1，设备工作原理简介。

设备的用途为印刷后续加工，全自动覆膜机。

工作方式为把单张纸表面覆一层塑料膜，使印刷品表面看起来亮，并保护印刷表面的图文。比如色拉油的包装标贴，或者某些书籍的封面。

，一张张印刷后的纸张通过直线传送到腹膜滚筒，然后通过滚筒施加的压力，使纸张与薄膜贴合在一起，后把纸张与薄膜接缝处切开，具体的工序不赘述。

2，主要技术难点。由于纸张是一张张的传送到滚筒，薄膜是缠绕在滚筒表面的，要使它们贴合在一起，并且每张纸之间不能有间隙。通俗的讲就是：把一张张的纸，尾相接的贴在一卷薄膜上。纸张通过直线传送到滚筒上，薄膜通过开卷机构附在滚筒上，然后压在纸张表面。

这里，直线输纸机构与滚筒分别有两个变频电机驱动，所以要求两个运动机构的表面线速度一致。只有这样才能使纸张之间腹膜以后不留有空隙，控制精度要求误差不能大于1毫米。纸张的长度是可设定的，比如，某次是要求一万张同等长度的纸张，下一次有可能是另一种长度规格的纸张。滚筒的直径确定不变。

设备安装2个旋转编码器，分别输纸机构与滚筒的线速度，plc根据计算的速度调节变频器的输出频率使它们的线速度保持一致。在计算过程中由于存在圆周率，必需把计算的数据取整。这样经过乘除计算后才能得到比较准确的数据。计算的过程中数据取整只有把数据同时扩大1000倍或者10000倍才能得到比较准确的商。

plc的被除数是有限制的不能太大，否则溢出。在这里选择1000p/r的旋转编码器。就可以直接把纸张的长度分成1000份。并且把数据扩大1000倍。关于这些是具体设计变程过程中选取的。在这里只是说明一下。不再把数据计算一一演算。

根据数据计算结果不停的比较两个数据。依据比较结果加减从变频器的频率，使两个机构的表面线速度保持一致。比较周期为20毫秒，加减的频率单位为0.01赫兹。

3，系统组成。编码器2个，分别输入plc的两路高速计数通道。两个变频器通过plc的rs485通信口改变频率，组成简单的闭环控制系统。具体的关于plc与变频器通过485通信连接不在这里具体说明。大家可以参照modbus通信协议和支持它的变频器手册。具体的方法将在以后的文章里跟大家交流。