淺談三菱PLC控制系統(tǒng)在泵站中的應(yīng)用

1、淺談三菱PLC控制系統(tǒng)在泵站中的應(yīng)用    2012-1-11 4:22:29   論文代寫   作者：于明華 黃奕程       【摘 要】本文介紹了以三菱PLC為核心的自動控制系統(tǒng)，在工業(yè)中的應(yīng)用。并闡述了它實(shí)現(xiàn)的集中通訊類型及監(jiān)控作用?！娟P(guān)鍵詞】PLC；通訊；監(jiān)控系統(tǒng)1.項(xiàng)目中的PLC類型本項(xiàng)目利用PLC控制一個精確的提升裝置來實(shí)現(xiàn)某種產(chǎn)品的加工?？刂埔驪LC對現(xiàn)場采集到的參數(shù)進(jìn)行接收并處理，將數(shù)據(jù)送到300M以外的監(jiān)

2、控計(jì)算機(jī)，同時接受計(jì)算機(jī)發(fā)來的控制指令來完成提升裝置的特定的動作。三菱PLC FX系列有掃描速度高，結(jié)構(gòu)緊湊，價格低廉以及具有模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化、便于編程開發(fā)等諸多優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)項(xiàng)目具體的控制點(diǎn)數(shù)的要求，我們選擇了FX2N-16MR系列。本系列的PLC是單元式結(jié)構(gòu)，這樣的CPU單元能實(shí)現(xiàn)開關(guān)量的輸入和輸出控制；為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字量和模擬量的相互轉(zhuǎn)化，CPU的主體還需擴(kuò)展，為此增加了A/D和D/A模塊，以便達(dá)到與計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)距離的串行通信，PLC的CPU主體還需增加用于格式和電平轉(zhuǎn)換的485APD模塊。2.用三菱PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的通訊支持類型2.1 N:N網(wǎng)絡(luò)型此類型是把多個PLC按照一定的連接方法連接在一起組成

3、一個小型的通訊系統(tǒng)，系統(tǒng)中的各個PLC能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，達(dá)到協(xié)同運(yùn)作的要求。系統(tǒng)中的PLC可以是不同的型號，各種型號的PLC可以組合成三種模式，即模式1、模式1和模式3，但都不能超過三菱廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品。2.2并行連接并行連接是PLC與PLC之間建立在1：1的基礎(chǔ)上的，是網(wǎng)絡(luò)連接的一種簡化形式。FX2N、FX2NC、FX1N、FX2C型號的PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時，是采用100個輔助繼電器和10個數(shù)據(jù)寄存器來完成的；FX1S和FX0N的數(shù)據(jù)傳輸是采用60個輔助繼電器和15個數(shù)據(jù)寄存器進(jìn)行的。2.3無協(xié)議通訊無協(xié)議通訊可以根據(jù)用戶與PLC連接的設(shè)備自己編制相關(guān)的通訊協(xié)議，三菱PLC提供專用的RS指令，

4、利用此類指令代碼可以編寫通訊協(xié)議。例如與計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、條碼閱讀器等設(shè)備實(shí)現(xiàn)無協(xié)議通訊。2.4計(jì)算機(jī)連接類型計(jì)算機(jī)連接類型的協(xié)議是三菱公司為用戶提供的一種專用的通訊協(xié)議，協(xié)議類型分為格式1和格式4；計(jì)算機(jī)連接協(xié)議既可以實(shí)現(xiàn)RS485（422）通訊也可以實(shí)現(xiàn)RS232通訊，如果要求的通訊距離不大，可以直接將PLC提供的RS232通訊口與計(jì)算機(jī)的串口連接起來；要實(shí)現(xiàn)300500的通訊距離，因此采用RS456的通訊標(biāo)準(zhǔn)。3.系統(tǒng)主要控制對象及功能的實(shí)現(xiàn)3.1功能對象更新改造后，由10*1800KW的機(jī)組及其附屬設(shè)備組成?？刂葡到y(tǒng)采用二級結(jié)構(gòu)，由上位機(jī)（工控機(jī)）和下位機(jī)（即PLC）組成，需要采樣108

5、個模擬量，547個開關(guān)量。模擬量包括溫度、水位、葉片角度，以及各種壓力和電量等；開關(guān)量包括各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)與保護(hù)裝置的動作狀態(tài)。上位機(jī)采用主動與被動兩種方式，通過兩個RS232串口與下位機(jī)通訊。該系統(tǒng)能夠根據(jù)上、下游水位差等條件自動啟動或關(guān)閉系統(tǒng)。進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)采集、連續(xù)運(yùn)行監(jiān)視、越限及事故報(bào)警并緊急停機(jī)，還能根據(jù)機(jī)組功率自動進(jìn)行葉片角度的優(yōu)化調(diào)節(jié)，達(dá)到節(jié)能的目的。3.2基本功能基本功能主要包括：數(shù)據(jù)采集與處理、運(yùn)行過程的自動保護(hù)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表與查詢、人機(jī)界面、工程管理、通訊以及多媒體視頻聯(lián)動等功能。4.系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)4.1編程該監(jiān)測的模擬量與開關(guān)量較多，數(shù)據(jù)采集后，需要進(jìn)行變比處理。在程序的開始部分

6、，首先初始化數(shù)據(jù)區(qū)，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)并填充變比系數(shù)表格。其次，判斷運(yùn)行模式以及開機(jī)條件，在條件滿足（即上、下游水位合適，機(jī)組無故障，供電正常）的情況下，按照預(yù)置的開機(jī)序號和開機(jī)臺數(shù)自動執(zhí)行開機(jī)動作。開機(jī)時，需要監(jiān)視機(jī)組的啟動過程，因而，應(yīng)特別處理啟動曲線；機(jī)組正常運(yùn)行后，開始正常采集數(shù)據(jù)，遇到緊急情況，下位機(jī)直接停機(jī)。同時，向上位機(jī)報(bào)告；間隔一段時間后進(jìn)行水機(jī)葉片角度的調(diào)節(jié)，以達(dá)到節(jié)能的目的。當(dāng)運(yùn)行條件不滿足或已到上位機(jī)規(guī)定的停機(jī)時間，則執(zhí)行正常停機(jī)程序。4.2 IFIX通過RS-485與三菱FX2N通信上位機(jī)與下位機(jī)的通訊問題常常是計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的關(guān)鍵問題,解決不好,整個系統(tǒng)不能協(xié)調(diào)運(yùn)行。該泵

7、站上位機(jī)與下位機(jī)之間只有一種通訊方式，即上位機(jī)主動。其中上位機(jī)主動又有兩種方式，一是上位機(jī)對下位機(jī)進(jìn)行寫命令操作。二是上位機(jī)主動讀取，在機(jī)組啟動時，下位機(jī)監(jiān)測啟動過程，對大量的啟動數(shù)據(jù)處理完后，發(fā)中斷告知上位機(jī)啟動的機(jī)組號，上位機(jī)接到信號后讀取啟動數(shù)據(jù)，繪制啟動曲線。正常運(yùn)行時，上位機(jī)間隔1S讀取下位機(jī)中的數(shù)據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)IFIX與三菱FX2N的通信，需要進(jìn)行如下3個步驟的操作：I/O驅(qū)動程序配置、三菱FX2N系列PLC的參數(shù)設(shè)置和在IFIX中進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫操作。4.3 I/O驅(qū)動配置在IFIX中安裝MIT的I/O驅(qū)動程序。在開始使用MIT I/O驅(qū)動之前，需要通過I/O驅(qū)動配置程序（I/O D

8、irver Configuration）來配置它。要啟動I/O驅(qū)動配置程序，則必須首先啟動系統(tǒng)配置實(shí)用工具（SCU:System Configuration Utility），然后添加要使用的MIT驅(qū)動器到SCADA配置中。一旦MIT驅(qū)動器被添加到配置中，就能啟動該驅(qū)動的I/O配置程序。配置I/O驅(qū)動程序。I/O驅(qū)動配置程序由一些通道、設(shè)備和輪詢記錄組成。通道是I/O驅(qū)動器和字段設(shè)備或系統(tǒng)之間的邏輯連接。有8個通道可用。以“Channel 1”為例，在其端口設(shè)置對話框中，根據(jù)工程需要進(jìn)行如下設(shè)置：端口為“COM1”、波特率為“9600”數(shù)據(jù)位為“7”、停止位為“1”、奇偶校驗(yàn)位為“偶校驗(yàn)”。4

9、.4三菱FX2N系列PLC的參數(shù)設(shè)置為了使PLC支持485接口，需要先對PLC的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。在對PLC的參數(shù)設(shè)置中，需要特別注意以下幾點(diǎn)：第一，協(xié)議要選用“專用協(xié)議”。第二，數(shù)據(jù)長度和奇偶校驗(yàn)要和IFIX中的設(shè)置對應(yīng)。建議數(shù)據(jù)位為7，采用偶校驗(yàn)。第三，“H/W類型”一定要設(shè)置成“RS-485”協(xié)議，因?yàn)镮FIX中三菱的I/O驅(qū)動發(fā)出的是485協(xié)議格式的數(shù)據(jù)包。第四，“總數(shù)檢查”一定要選中，因?yàn)閺腎FIX中三菱的I/O驅(qū)動發(fā)出的數(shù)據(jù)包始終有校驗(yàn)和。第五，“站號設(shè)置”用于連接多個PLC時指定PLC之用。4.5在IFIX中進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù)操作第一，在IFIX中進(jìn)行讀數(shù)據(jù)操作。以讀取D1里面的數(shù)據(jù)為例。

10、第二，在IFIX中進(jìn)行寫數(shù)據(jù)操作。通過修改MO和M1的值來控制YO輸出，以及修改D10、D11、D12寄存器的值。添加1個按鈕控件，給該按鈕添加腳本。再次進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，并單擊該按鈕，會發(fā)現(xiàn)上述數(shù)值均發(fā)生了變化，同時PLC上的 YO指示燈也亮了.。至此，IFIX通過RS485與三菱FX2N通信成功。4.6數(shù)據(jù)采集本系統(tǒng)大量的數(shù)據(jù)是由輔機(jī)屏中的PLC的A/D模塊進(jìn)行采集的，各SCU中的PLC的A/D模塊進(jìn)行了少量的數(shù)據(jù)采集。三菱FX2N系列的PLC屬于小型機(jī)，最多只能實(shí)現(xiàn)9臺PLC之間的通訊。而本系統(tǒng)共有14臺FX2N系列的PLC，為了解決PLC之間的數(shù)據(jù)傳送、通訊等問題，采用了硬接線的方法。例如

11、，當(dāng)輔機(jī)屏的PLC采集到母管油壓時，經(jīng)過邏輯判斷后，輸出一個油壓正常狀態(tài)開關(guān)量到各個PLC并參與各自的邏輯判斷。5.結(jié)語以PLC為核心的泵站自動控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對泵、閥等設(shè)備啟動或停機(jī)的自動控制，達(dá)到了運(yùn)行的高度自動化。具有編程容易，程序改變靈活，操作簡單，工作可靠，控制精度高，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省能耗，便于維護(hù)。【參考文獻(xiàn)】鐘震，沈日邁，黃逸中.國內(nèi)外泵站監(jiān)控自動化技術(shù)設(shè)備現(xiàn)狀與發(fā)展.中國農(nóng)村水利水電.2002，01.王兆義.小型可編程控制器實(shí)用技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社.2001.    相關(guān)論文    · 基于Modbus的施耐德PLC與AB