欧姆龙plc市场分析

欧姆龙plc市场分析（精选6篇）

欧姆龙plc市场分析 第1篇

对编写单片机与欧姆龙PLC串口通信遇到问题做一些小结

2011-07-15 11:28:31|分类：|标签： |字号大中小 订阅

1,程序发的数据包太多了，并且数据包的定义是RAM的，很容易造成单片机的RAM不够，因为单片机默认的RAM是128个字节，不过可以扩展高的128个字节，范围在80H-FFH,定义是这样定义的，char idata

XX[]:

如果这样不够的话就只能在想办法来解决这个问题，找一些规律啊，或是改成查表的形式，定义成code 类

型：uchar code XX[]:

2.程序中的要对一些数据进行掉电保存，我这里用到了单片机内部自带的EEROM，在编写程序中也遇到

一些问题，只能保存一个数据，后面：后面调了一下程序：发现一个问题，就是每个对数据进行更新的话，都要对你定义的所以地址的内

容进行，然后在写入，单对某个地址的话就是不行，：

//=======================对保存的四个数据位进行清除扇区

Sector_Erase(add1);

Sector_Erase(add2);

Sector_Erase(add3);

Sector_Erase(add4);

_nop_();_nop_();_nop_();//===小延时一下

//=====================写入要保存的数据位,也是一次要保存好4个数据，不能单一进行了，不然就

会只能保存一个数据

Byte_Program(add1,key_count);

Byte_Program(add2,(char)CLAMP_flag);

Byte_Program(add3,(char)CONV_flag);

Byte_Program(add4,(char)MODE_flag);

3,我这里的PLC用的通信协议是：9600BPSN 7 2

也就是：一个起启位，7个数据位，两个停止位，无校验的形式；

这个我在单片机中用的通信协议是：9600BPSN 8 1

也就是：一个起启位，8个数据位，一个停止位，无校验的形式；

这些两个协议就不对了，哪就要去兼容了，根据数据的原理，我们只在发的数据的最高位是1（也就是一

个停止位）就可以兼容这种PLC的通信协议的形式了：

自主创建欧姆龙PLC实验室 第2篇

关键词：PLC实验室,自制

可编程控制器的英文缩写为PLC。机床电气与PLC技术是机械专业各学科的骨干课程。经过理论的学习后, 学生要在PLC实验室学习PLC的硬件组成、软件编程并进行综合训练。这一切需要有满足条件的实验室做支撑。由于原有PLC实验资源不能满足要求, 为了搞好PLC的教学, 我们自己动手创建了PLC实验与实训综合实验室。现将制作的主要环节与经验做一总结并提供参考。

1 实验台的整体结构与连接关系

PLC实验台由台式计算机、编程电缆、PLC精密数字电源、PLC主机四部分构成。其组成部分见图1

实验台采用的PLC主机型号是欧姆龙的CPM1A系列30CPU。编程电缆使用USB口连接的CPM1A-USB CIF02编程电缆。24V直流数字电源提供给PLC主机的输入输出所用外接电源。PLC主机采用继电器输出型CPM1A-30CDR-A。PLC的输入输出与PLC实验板 (见图2) 的输入与输出相连接。计算机的主机安装欧姆龙的编程软件CX-Programmer和编程电缆驱动软件。编程电缆一端连接计算机主机的USB口, 另一端连接PLC主机的外设输入端。

24V数字电源的火线L、零线N、地线分别与PLC的L、N、地端并联后接入市电的三端插座。为了防止触电事故发生, 220V接线采用在端子连接部分用胶枪密封绝缘。24V的-地端和24V+端分别与实验板和PLC主机的相应部位相连。PLC主机24V连接图见图3。图4是实验台整体布局图。由于实验台整体呈三角体布置, 这样学生既可以查看PLC主机部分的接线端子、外接电源、输入输出连接通道。也可以通过实验面板观察输入输出指令运行的结果。

2 实验台调试与软件编程

实验台的四部分连接好后, 需要调试。首先安装编程电缆的驱动程序并设置USB口的驱动路径。打开计算机, 启动编程软件CX-Prammer。设置时一定注意的是初始设置时, 选对30CPU和通讯口。一般不选COM1, 仅选另一个COM口就对了。在CX-P的编辑界面上, 编写好PLC的梯形图程序并经过检查无误后, 通过编程电缆下载到PLC后。就可以进行调整软件对硬件的控制与调试了。

此实验台安装完毕, 既可以做常用基本语句与常用应用语句的编程, 也可以进行综合性的语句编程。这样一个实验台的花费仅仅在1000~1400元之间就可以满足课内实验的要求, 同时, 也可以进行综合性PLC实训工作。

欧姆龙plc市场分析 第3篇

关键词： PLC；货架；繁杂；防错

1. 引言

流水线是由驱动马达,传送带,轴承及调速装置几部分组成，利用传送带不停的往前输送配件至各个工位，每个工位上的工作人员各负其责，共同完成产品的装配，再通过传送带送至后续工位进行实验及分类包装，入库。在学术上讲就是把一个重复的过程分解为若干个子过程，前一个子过程为下一个子过程创造执行条件，每一个过程与其他子过程可以同时进行，却又相互影响。

一般的，将完成一件产品所有零部件装配的时间称为流水线的周期。流水线各段执行时间最长的那段为整个流水线的瓶颈，一旦某个工位出现故障，就会影响下一工位的运行，进而影响整条流水线的周期。在汽车变速箱总成装配线中出现故障率最高的工位就是零部件的配餐，此工位负责在装配之前根据不同客户或同一客户不同型号产品的需求差异从样品繁杂的零部件货架上挑出与其匹配的相应规格零部件【1】。举个形象的例子：有甲、乙、丙、丁……壬、癸，10名顾客，A、B、C、D……X、Y、Z，26种不同口味的菜，而配餐师傅只有一个，他要根据不同顾客的口味上不同的菜，顾客甲喜欢ADFGIY，顾客乙喜欢BFGJNT，顾客丙喜欢DFJOPRV……。同样，一种型号的变速箱就需要几十种零部件，不同型号变速箱的零部件规格又有部分相同，部分不同。如果纯靠记忆，要在一定的时间内准确快速的完成这样一项任务，受人为因素影响很大，尤其上夜班的员工身体疲惫，注意力不集中，极易配错零部件，造成后续返工，不利于提高产品质量和生产效率。

本文设计了基于欧姆龙PLC控制的装配线防错系统。通过编写上位机的控制程序，并由串行通信RS-485与下位机PLC进行实时的监视控制，组成一套自动检测系统。在员工配错零部件的第一时间内发生报警，提醒更换。这样不仅可以提高系统的准确性、可靠性，而且大大节约了劳动强度和人力成本。

2. 硬件配置

该防错系统主要分为上位机、触摸屏显示器、读卡器、配餐车、滑道、行程开关、零部件货架、光幕传感器、PLC控制柜和报警灯十大部分。其构想图如图1所示。

A. 工控机

上位机采用 IPC 工控机，用于对整个控制系统的监控，主要用来设置运行参数、在线修改运行参数、监控系统运行、报警及故障显示。不同管理权限的操作人员对工控机下达不同的控制命令，通过串口发送给 PLC，并实时采集 PLC 的反馈信息，智能判断后通过显示器或报警指示灯显示出来，以供操作人员参考。

B.触摸屏

采用日本Digital公司的Pro-face GP系列触摸屏工业图形显示器。它是一种连接人和机器（主要为PLC）的人机界面（HMI/MMI），被称为PLC的脸面，替代了传统的控制面板和键盘，以数据、曲线、图形、动画等各种形式来反映PLC的内部状态，存储器数据，从而直观反映工业控制系统的流程、走向，还可以通过触摸屏来改变PLC内部状态位，存储器数值，参与整个过程控制。

C.PLC

下位机的主控部分采用欧姆龙SYSMAC CS1G-CPU42H型号的PLC，通过串口接收工控机的操作命令，完成数据的采集、运算、执行用户程序、检测运行状态、实现最终的控制。PLC同时还负责接收读卡器、光幕传感器、按钮、行程开关信号等，并实时将控制状态反馈给工控机【2】。

3.软件设计

各个货架所用PLC通过串口RS485 实现与上位机的通信，实时反馈PLC各状态位的信息，同时上位机作出分析判断并发送控制命令给PLC，实现对 PLC的实时监视与自动控制。其软件设计如下所示。

A.工艺流程图（见图2）

B. I/O分配

首先将所有型号的变速器所用到的零部件全部放置于货架上，再根据货架上各个窗口所放零部件的名称及代号分配I/O口，制作表格，如图3所示（仅以货架1为例）。然后由不同型号变速器与上述所有零部件形成一一匹配的关系。用到某个零部件就在相应的位置上标记"?" ，代表"1"，反之则不标记，代表"0"。最后形成不同的十六进制数，如图4所示。通过触摸屏将这个十六进制数输入到上位机内。在增加、减少零部件或者更换零部件位置的情况下，必须修改相应的系统参数，以保证系统的正常运行。

C.绘制梯形图

PLC 最常用的编程语言是梯形图和指令语句表语言，且两者常常联合使用。本文采用欧姆龙SYSMAC CS1G-CPU42H型号的PLC，利用CX-Programmer软件进行编程，编写程序时要结合触摸屏画面的设计进行考虑。其关键程序如图5、图6所示。

D.人机界面设计

使用GP-Pro/PB 软件制作触摸屏的控制画面。 通过软件工具库的工具调用以及相关项的设定或通过宏定义设计出操作方便、简洁易懂的画面（参数修改界面效果图如图7所示）。这些画面从个人电脑传送到触摸屏即可使用，同样在画面的设计调试过程中，也可从触摸屏上传画面到计算机对画面进行修改【3】。

4 .操作步骤

第一步，结合图1、图2，操作人员将产品识别卡插入读卡器，系统读取卡片信息，根据卡片代表的变速器型号调取相应的控制程序，同时货架上与之匹配的各个零部件窗口处的光幕传感器开始闪烁，以提醒操作人员将此处的零部件取走，如图8所示。

第二步，操作人员手推配餐车沿着滑道从零部件货架上取走正在闪烁光幕处的零部件，当传感器感应到人手的拿出动作后，指示灯开始常亮，标示此零部件已经取走，并且正确。而误操作有两种情况：操作人员的手伸入到光幕没有闪烁的窗口，即误取不该取走的零部件，系统就会报警，手退出后报警自动取消。应该取走而丢落没有取走的零部件，系统会在配餐车碰触到滑道终点处的行程开关时，即自认为已经完成所有零部件配餐的时候发生报警，只有取走丢落的零部件后系统的报警才会消失。

第三步，取走所有零部件后，配餐车碰触到滑道终点处的行程开关时，下一工位的辊道电机制动器自动开启，传送带停止，将配餐篮放在传送带的托盘上，当此处的接近开关确认放置到位后，制动器关闭，传送带继续运行，此循环结束。

5 .结论

此防错工艺自投产使用至今已两年多，再也没有发生过因为人为原因， 多拿、少拿、错拿零部件而造成的不合格品，期间虽然也发生了一些设备故障，但通过查看图纸和在线监控软件，问题很快得到解决。总体来说，基于欧姆龙PLC控制的装配线防错工艺，运行平稳，维修方便，大大提高了产品质量和生产效率。

参考文献

[1]吕景泉.自动化生产线安装与调试.中国铁道出版社.2009.12

[2]高万林.电气控制技术与欧姆龙PLC.中国电力出版社.2010.09

欧姆龙plc市场分析 第4篇

砂轮重型回转机构是进行大型砂轮回转实验的设备,其通过带动砂轮高速旋转检测砂轮回转强度。砂轮回转强度是砂轮产品一项重要的质量指标,指砂轮在高速旋转状态下抵抗破坏的能力,其强度的大小主要决定于结合剂的性能和用量、以及制作工艺等。当砂轮因高速回转达到其本身临界强度时,砂轮就会破裂,此时的回转速度就是砂轮的破裂速度。所以根据国家标准,为保证砂轮安全工作,砂轮在出厂时必须通过回转实验。根据该项目的要求,该设备所带负载均为大型砂轮,旋转的最高速度理论值可达到15000转/每分钟,所以其对设备系统自身要求更高,结构更为复杂。

2 系统介绍

2.1 系统硬件构成及功能介绍

如图1所示,根据实际要求,整个系统由上位机、控制与执行部分和测量保护部分三部分组成。上位机指触摸屏;控制与执行部分主要由PLC、变频器、电机以及测速反馈装置构成;测量保护部分由振动测量装置和温度测量装置构成。

1)上位机:指触摸屏,主要完成系统运行状态的现实和参数修改等功能;

2)控制与执行部分:由PLC、变频器、电机以及测速反馈装置构成。PLC作为控制系统的核心,完成系统的控制和运算等功能。变频器作为电机的驱动部分,接收PLC的控制指令。电机作为执行部分,带动工件进行高速旋转。测速反馈装置指接近开关,工件旋转后,主轴上的齿轮盘随之旋转,接近开关通过检测齿轮盘上的齿数,并将结果反馈至PLC,计算得出实际工件旋转的速度。

3)测量保护部分:由振动测量装置和温度测量装置构成。振动测量装置是以振动传感器为核心,通过检测主轴侧实际振动,判断设备运行状态。国家标准中明确要求,使用中的回转试验机主轴跳动<0.07mm[1]。由于该型设备的负载大、速度高,单次运行时间长,通过该装置也可以监控砂轮是否破损,同时对设备状态提供保护。温度测量装置是以热电偶为主要元件,用以检测主轴油箱内润滑油温度,防止由于热传导或摩擦等原因造成润滑油温度过高,对设备造成损坏。

2.2 主要元件介绍:

1) PLC:该项目采用欧姆龙CP系列一体式PLC,该系列PLC具有多功能、高性能、性价比好等优势。其本体具有40个或60个I/O点,并可扩展最大至180点的输入输出。其具有4个速度可达100KHz的高速计数器,6个快速响应输入点;还有2个选件板用槽位,可选用模拟输入输出、温度测量等模块进行扩展,而且支持USB、R232/R485、Modbus、CompoBus和DeviceNet等多种通讯方式[2]。本次选用的PLC为40点输入输出,并选配R232通讯模块和温度测量模块。

2)变频器:选用的变频器为深圳汇川MD320变频器。根据电机参数并考虑到实际需要,该项目采用了深圳汇川MD系列变频器。该系列变频器采用模块化设计,具有控制方式多,低速扭矩大、过载能力强调速范围宽等多种优势[3]。

3)电机:根据负载及工件旋转线速度的要求,选用电机为22K W,最高速为3000r/min的三相异步电机,通过1:5的传动比,则工件侧最高转速可达15000r/min。

2.3 控制系统介绍

1)如图2所示,该系统将触摸屏作为参数设定和输入装置,通过R232口将数据传送至PLC;

2) PLC接收到触摸屏的数据,得到所需的参数后,将电机所需转速传送指变频器;

3)变频器接到信号后,驱动电机带动负载旋转;变频器参数需要进行对应的设定。由于设备的特点,要求其电机加速度较小,以减小启动电流和启动转矩,所以变频器启动时间设置为2分钟以上。

4)接近开关作为测速装置,测量负载实际转速,并将数据反馈至欧姆龙PLC的高速计数点上。通过机械结构的设计,在工件主轴上放置旋转盘,旋转盘随着工件的旋转而旋转。在旋转盘上放置四个凸点,接近开关通过检测凸点来测量工件的实际转速。由于欧姆龙PLC上拥有的高速计数点计数最高频率为100KHZ完全满足要求。

5) PLC通过计算接近开关传送的信号,计算得出工件实际转速,并将其反馈至触摸屏上。如果其计算速度与设定速度超过预设值即报警。通知操作者手动增加电机的设定速度,从而使工件实际转速接近或达到所要求的转速。

6)振动测量装置通过测量主轴端振动情况,可实时了解工件旋转情况,也可以检测砂轮是否破裂。由于工件较大且旋转速度较快,为避免发生危险,通过检测主轴端振动,振动传感器将信号传至PLC,当其振动值超过设定值,即报警并停止电机旋转。当工件在高速旋转时发生破裂情况,由于质量分布变得不均匀,其工件振动情况会因此而加剧,从而通过传感器反馈到控制器和监控端,从而自动采取保护措施。利用此项装置,使用者也可以通过触摸屏监测工件的运行情况。

7)由于其机械结构的特点,其主轴油箱会由于热传导效应或内部摩擦造成润滑油温度升高。为避免发生意外,通过热电偶检测其温度,并将信号其传到PLC的温度模块上,当其测量值高于设定值时,立刻停机并报警。

2.4 PLC程序的作用与实现

如图3所示,PLC作为控制系统的核心,根据触摸屏上的设定参数,控制变频器的启动、停止以及转速。同时接收工件实际转速的测量信号,与设定参数进行对比,确保工件实际转速在误差范围内。同时接收振动信号和收温度测量值,检测设备运行的实时状态,并根据不同等级的问题自动采取相对应的保护措施,即确保了系统的稳定,也保证设备的关键部分不至于损坏。

3 系统特点

1.功能多样:该系统以欧姆龙CP系列PLC为控制核心,充分利用其功能丰富、可扩展性好这一优点,利用了其特殊的输入输出点以及扩展模块,满足了该系统中不同类型的数据传输和控制要求,同时便于今后进行技术改造和升级。

2.可靠性高:该系统以PLC和变频器作为控制和驱动部分,最大限度的进行了结构优化,并且充分考虑了环境等因素对系统的影响,提高了系统的稳定性与可靠性,使设备恶劣条件下仍然能够长时间可靠的工作。

3.安全性好:该系统在运行过程中,通过设备间通信,可以由PLC实时了解系统主要部件的工作状态。并针对其设备的特点,加入了相关的检测和测量装置,使其能够根据问题的性质,自动选择相对应的保护措施,既保证了系统的稳定性,也能够确保人员和设备的安全。

4 结束语

基于欧姆龙PLC的砂轮重型回转机构控制系统,性能安全可靠,完全满足了设计要求,降低了操作人员的工作强度,从而实现了设备的无人看守运行。投入生产后,能够为质量检测和新产品实验提供有效的帮助,使得该设备的价值得到充分的体现。

参考文献

[1]JJG044-2009砂轮回转强度试验机校准规范[Z].中国机械工业联合会

[2]欧姆龙CP系列操作手册2008版[Z].欧姆龙(中国)有限公司

欧姆龙plc市场分析 第5篇

CU310 DP控制单元通常是驱动器通过Profibus-DP与上位的控制器相连。在我们的生产现场,欧姆龙PLC没有Profibus-DP通讯网络,怎样通过CU310 DP控制单元去控制功率模块的运行呢?

我们可以通过CU310 DP控制功率模块的启动指令,再选用一个端子模块TM31,如图2所示。定义其相应的端子功能,采用模拟量输入方式,来控制功率模块的运行。具体方法如下。

先定义CU310 DP的端子X121功能。在starter软件中,分别配置装置CU310 DP、TM31和驱动器drive_1。

(1)配置CU310 DP。如图3所示,点击control_unit目录树下的inputs/outputs配置X121端子,定义端子功能。X121端子1:设定p840,为驱动器启动/停止。X121端子2:设定p2102,为故障复位功能。

(2)配置TM31。如图4所示,点击TM31目录树下的inputs/outputs配置X521端子,定义端子功能。定义X521端子1和2,[4]voltage input(-10v--+10v),即通过端子1、2的输入电压-10v--+10v,去控制驱动器的运行速度。

(3)配置驱动器型号、电机铭牌参数等。如图5所示。

将配置好的驱动参数下载到CU310 DP控制单元中。如图6所示。

下载完成后,通过欧姆龙PLC编程,采用模拟量输入模块,就可以方便地控制驱动器的运行。如图3,当PLC输出使能,CU310 DP控制单元X121端子1由低电平变为高电平时,驱动器使能运行;如图4,当模拟量输出-10v-+10v直流电压至TM31端子模块X521端子1、2,驱动器就驱动电机运转。通过编程,调节输入1、2端子两端的电压的大小,就可以方便地控制驱动电机的运转速度。

这种运用端子模块TM31,依靠应线路接线的控制方式,可以在欧姆龙、三菱等没有Profibus-DP网络通讯模块的PLC控制系统中采用,能方便地控制驱动器的运行。

摘要：西门子Sinamics S120 AC/AC单轴驱动器大都是通过Profibus-DP与上位的控制器相连来控制驱动电机的运行。但在很多生产现场,现有PLC系统中没有Profibus-DP通讯网络,这就要求用其他方式去控制Sinamics S120 AC/AC单轴驱动器的运行。

关键词：机械制造,驱动器,PLC,配置

参考文献

[1]Sinamics S120驱制器系统.西门子公司,2008.

[2]Sinamics s7-300编程手册.西门子公司,2008.

[3]李明富,孙朝辉.力士乐伺服驱动器与OMRON PLC无协议通信的应用.锻压装备与制造技术,2011,46(1).

欧姆龙plc市场分析 第6篇

可编程逻辑控制器(PLC)具有高可靠性、模块化结构以及编程简单等特点,可实现过程参数实时采集和逻辑控制。近些年已被广泛用于供水企业的各个生产环节中,如水源汲水、净水处理及加压供水等生产现场。分布式I/O模块采用嵌入式控制器,自身带有RS485通信接口可与GPRS等通信设备结合使用。其体积小,功能模块化,设置指令简单,运行稳定可靠,已成熟运用到各类监控和数据采集系统中(SCADA)。

水源井群一般较分散且距离各级泵站或水厂较远,使用线缆连接各种仪表传感器等设备投资成本高、系统接线复杂、可靠性低且维护难度大。各种传感器、执行器与控制器之间使用无线通信方式进行数据传输,易实现分散控制集中管理,具有结构简单、维护方便及开发成本低等特点,可有效解决线缆连接所带来的问题。因此,研究和设计无线遥测遥控系统在工业过程生产中的应用,已成为工业自动化领域重点和热点之一。

1 系统工作原理及实现方案

1.1 系统工作原理

本系统用于水生产过程控制,主要完成5口水源井的水泵电机启停控制、电机相关运行参数检测,供水管网压力、流量测量及水厂本地供水压力、出水流量和蓄水池液位等数据监测。井群与水厂半径距离大约3km,分布在水厂西南至西北两个方向。主站即为管理人员操作站(或称主控站),可以遥控远方从站设备正常启动、停止以及复位;从站即为控制站,主要负责现场电机的启动与停止功能等[1]。水厂控制室设工作主站,5口水源井设工作从站;水厂控制室向井群发启停信号,对应水源井收到水泵启动或停止信号后执行水厂工作主站操作并监测水泵电机运行状况。水务调度中心监控各水厂生产情况和供水管道是否有泄漏发生。工作主站与工作从站间、管理主站与管理从站间均采用无线通讯方式完成各站的信号联络与数据传输。

1.2 负压力波流量法泄漏定位原理

泄漏是由于密闭容器、管道及设备等内外两侧存在压力差,在使用过程中,内部介质在不允许流动的部位通过孔、毛细管等缺陷渗出、漏失或允许流动的部位流动量超出允许量的一种现象[2]。在管道发生泄漏时,泄漏处流体损失引起局部流体密度减小,产生瞬时压力降和速度差,供水管道泄漏检测以泄漏前压力作为参考标准,泄漏时产生的减压波为负压波。当管道发生泄漏时,由于管道内外的压差,泄漏点的流体迅速流失,压力下降,泄漏点两边的液体由于压差而向泄漏点处补充[3]。负压波总是沿着管道以一定速度向其上、下游两端传播,根据泄漏点的不同,负压力波到达管道上、下游两端的时间也不同。由于负压力波的传播速度近似声音在水中传播速度即1km/s以上,远大于管道中水流速度,因此可忽略水流速度。假设t1和t2分别为上下游两端接收到负压力波的时间泄漏点距离上游的位置x为:

undefined (1)

式中 Δt——t1和t2的时间差值,Δt=t1-t2;

V ——负压力波传播速度,m/s;

L ——管道长度,m。

式(1)成立的条件是v恒定。只要能测定Δt,就可以用式(1)计算出泄漏点位置x。在管道上游站进口和下游站出口分别安装压力和流量传感器,不间断采集供水管道的压力和流量值。当管道某点发生泄漏时,上游站的出站压力有所下降,而流量有所上升,下游站的进站压力、流量都将有所下降。当调节水泵使转速升高时,上游出站压力、流量都将增大,下游站进站压力、流量都上升;当水泵转速降低时,上游站的出站压力下降、流量减小,下游站的进站压力及流量也都下降。采用压力流量联合判断方法来监测管道泄漏,可以降低误报率。

1.3 系统实现方案

根据水生产工艺流程,系统分为:水源井、水厂、供水管网、水务调度中心。水源井与水厂直线距离一般在几公里到几十公里不等,且需要测量和控制的参数实时性较高。数传电台传输速率快、实时在线、响应及时,可适用实时性要求高的场合。水源井与水厂间采用数传电台通信,可实现井群水泵的实时遥控遥测,其设计方案如图1所示。

水厂与调度中心距离较远,供水管网采集点分散,使用数传电台难以达到较为理想的数据传输效果。而GPRS使用现行移动公网运行,覆盖

范围广、传输距离远,管网监测、水厂与调度中心通信都采用了GPRS可以实现超远程数据的传输。

供水管线长加大了人工检测管道泄漏的难度,通过检测供水管道上下游的压力和流量,加以程序分析,可精确定位管网泄漏点。

系统设备间通信采用数传电台与GPRS相结合的方式。水厂工作主站控制设备采用工控机,井群取水工作从站选用OMRON公司的CPM2AH小型PLC,供水管网的压力和流量参数采集使用研华公司的ADAM4017+模拟量输入模块。

2 系统硬件设计

2.1 硬件设备组成

由于水厂各生产系统所承担任务不同,各站点要测量参数也有所不同,测量参数见表1。

取水站主要任务是控制水泵电机的启停,检测电机运行工况是否有过载、欠压等情况以及每个取水站的用电量、水泵电机三相电压和电流。取水站参数测量实时性高,采用PLC与数传电台相结合的方式实现取水站的控制和数据传输。通信联网是拓展PLC应用领域的一个重要方面,现代PLC的应用已从单机自动化、生产线自动化扩大到车间、工厂生产综合自动化以及计算机集成制造系统和智能制造系统。世界上各大PLC生产厂家都为自己的PLC开发了网络通信系统。欧姆龙PLC网络类型较多、功能齐全,可适用于各层次工业自动化网络的不同需要。取水站[4]选用OMRON公司的CPM2AH-20CDR-A系列小型PLC,本机为12点、24V(DC)输入、8点继电器输出,带有一个RS232C物理串口和一个外围接口,可与上位机或带RS232接口的设备连接,实现通信功能。通信设备采用MDS EL7052E型数传电台进行微波通信,其使用4电平连续相位频移键(CPFSK)调制,空中传输速率9600bps,工作频率230MHz频段。数据吞吐量大、实时性高,而且可实现点对点和点对多的系统建设,数传电台频率、功率及接口数据传输格式可通过配套软件方便设置。水泵电机三相电压、电流及用电量的测量采用STM系列电量表模块,该产品支持RS232或RS485两种通信接口,采用串行异步通信方式,可使用Modbus的ASCII方式和RTU方式,ASCII方式适用于远程传输而RTU方式适用于本地传输,系统采用ASCII方式传输三相电压、电流及用电量等参数,STM电量表模块还可以测量有功功率、无功功率、视在功率和功率因素等电量参数。

水厂控制室,主要对井群遥控遥测,以及水厂本地蓄水池液位和加压泵出水压力、流量的测量。水厂本地测量参数较多,控制量较少,使用分布式I/O模块即可达到较好的监测效果。研华ADAM4017+模拟量输入模块是16位A/D八通道模拟量输入模块,使用电压、电流等模拟量输入信号,测量电流时无需外接电阻,跳线设置即可;支持八路差分信号和Modbus协议,在工业测量和监控中性价比较高。蓄水池液位测量选用投入式液位传感器,输出4～20mA电流信号;在每个加压水泵出口加装带RS485通讯接口的电磁流量计,测量出水量;在水厂主管道出口处测量出水压力。将测量到的压力和液位信号送本地ADAM4017+,经过RS485到RS232信号转换后送水厂工控机实现本地测量数据的监测。在水厂安装捷麦G200-GPRS无线模块实现与调度管理中心的无线数据传输。

供水管网监测参数主要为管道压力和流量,在相对较直的管道上下游分别安装压力和流量传感器,若管道有弯或分支处要另外成对加装压力和流量传感器。管道测量的压力和流量信号存在噪声需对其进行滤波,滤波后的信号再从ADAM4017+模块其中一路输入,ADAM4017+模块的RS485通讯接口与G200无线模块TTL接口相连,但中间要进行RS485到TTL的转换。供水管网测得的压力和流量值即可通过GPRS无线模块传输到调度管理中心,实现整个供水管网的监控。

2.2 硬件设备通信连接

随着科学技术的不断发展特别是计算机技术及网络通信技术的突飞猛进,各种仪器仪表正向着智能化和网络化发展,他们不再是孤立的设备,需要通信、需要组网。水厂与井群遥控通信硬件系统设计如图2所示。图中PC为主站,PLC为从站,CON1、CON2为电平转换器,MDS1、MDS2分别为数传电台,F、P、H分别为水厂本地流量、压力及液位,OCS、SRS分别为CPM2AH输出控制信号和状态返回信号,MOTOR为水泵电机,CPM1A-AD041为4输入模拟量输入模块。水厂本地都使用线缆与各传感器和执行器连接,各测量信号通过RS485或RS232电平转换后汇总到控制室的工控机上,通信方式相对简单。水厂及管网监控系统与水务调度中心通信图如图3所示。

3 系统软件开发

3.1 PLC初始化与主程序

在对OMRON公司CPM2AH小型PLC进行编程前,先要对其进行通信配置。系统采用CPM2AH的无协议通信模式。使用无协议通信,需要利用TXD(48)指令发送数据、利用RXD(47)接收数据,能够发送或接收的数据最大为259个字节。当串行设备通过RS232C端口与PLC连接时,RS232C端口的通信方式和通信参数存储在寄存器DM6645～DM6649中[5]。初始化程序是在PLC上电之后,利用“第一次循环标志位”在程序第一次循环时对发送和接收程序所涉及的寄存器进行清零以及数据传输帧格式的设置。主程序实现数据发送、接收、模拟量输入检测,以及开关量输出控制等功能。PLC程序流程如图4所示。

3.2 上位机程序

监控与管理系统是整个供水系统的软件支柱,目前这方面使用较多的软件可分为两种:一种是通用性组态软件,如WinCC、组态王、MCGS等;另一种是用户利用VB、VC、VC++等编程开发工具自己编写的工业监控软件。

Visual Basic 6.0(VB6.0)具有面向对象的可视化编程工具,采用“事件驱动”的编程机制,提供了易学易用的集成开发环境。VB中创建的部件可在其他开发环境中(如VC++)使用,还可以引用其他开发工具建立部件[6]。水厂监控系统采用Visual Basic开发,水厂要对取水站及水厂本地的测量参数进行监控,对各取水站水泵遥控启停、水泵故障报警、供水系统自动与手动运行切换,及水厂运行设备数据查询等。根据监控界面友好、画面布局合理、操作简单方便的原则对水厂监控画面进行了开发。水厂监控程序关键之一是串口通信程序,它是工控机与各设备通信的桥梁,串口通信程序直接影响整个水厂系统的运行。Visual Basic6.0提供了MSComm控件可方便编写串口通信程序,MSComm控件全称为Microsoft Communications Control,是Microsoft公司提供的简化Windows下串行通信编程的ActiveX控件,它为应用程序提供了通过串行接口收发数据的简单方法[7]。

水务调度管理中心主要调控本区域内各水厂生产,统计水厂出水量,监测供水管网运行情况。利用VB6.0开发的水务管理监控系统可分为:管道泄漏检测报警模块、数据库查询模块及地形图库模块3部分。

4 结束语

本系统用于水厂井群控制、水厂生产及供水管网监控。通过实验和实际工程检验,系统能满足水厂生产的要求,可适应各种恶劣工作环境,对水生产过程参数测量无误、控制稳定、管网泄漏定位准确,对水厂安全运行、提高供水质量和节能降耗等方面起到关键作用。可视化编程语言VB开发的上位机界面一目了然操作方便。系统中各设备间通信良好、数据传输误码率低、故障响应及时。系统采用了数传电台与GPRS相结合的通信方式,运行成本较低,在中小型水厂或城镇集中供水工程中有较高的使用价值,稍加改进可广泛应用于其他生产的过程控制。

参考文献

[1]张继红,郭荣祥.基于CPM系列PLC的微波通信设计[J].电气传动,2006,36(9):51~53.

[2]郭文辉,曾宪云.管道泄漏检测技术[J].工业安全与环保,2007,33(2):40~42.

[3]彭柯,王立坤,李健等.基于SCADA系统的泄漏监测与定位[J].化工自动化与仪表,2004,31(1):50~52.

[4]李占英,姚丽君,梅彦平.零基础学欧姆龙CPM2PLC[M].北京:机械工业出版社,2010.

[5]王成福.可编程序控制器及其应用[M].北京:机械工业出版社,2006.

[6]刘新民,蔡琼,白康生.Visual Basic 6.0程序设计[M].北京:清华大学出版社,2004.