PLC自控技术

PLC自控技术（精选6篇）

PLC自控技术 篇1

污水处理厂自控系统是整个污水处理工程的重要组成部分，其设计好坏与控制设备选择是否适当，不仅关系着自控系统的性价比的高低而且对以后整个污水处理厂运行维护的难易有着重要影响。笔者以某市污水处理厂这个实际工程为例，对污水处理厂自控系统的设计进行详细阐述。

一、污水处理厂概况

该污水处理厂位于市中区，为日处理能力为5万吨/天的污水处理厂，出水排入黄海，水质达到国家一级排放标准。

本工程采用水解－AICS处理工艺。其具体流程为：污水首先分别经过粗格栅去除粗大杂物，接着污水进入泵房及集水井，经泵提升后流经细格栅和沉砂池，然后进入水解池。水解池出水自流入AICS进行好氧处理，出水达标提升排入黄海。AICS反应器为改进SBR的一种。其工艺流程如下图1所示：

污水处理厂处理工艺流程

二、污水处理厂自控系统设计的原则

从污水处理厂的工艺流程可以看出，该厂的主要工艺AICS反应器是改进SBR的一种，需要周期运行，AICS反应器的进水方向调整、厌氧好氧状态交替、沉淀反应状态轮换都有电动设备支持，大量的电动设备的开关都需要自控系统来完成，因此自控系统对整个周期的正确运行操作至关重要。而且好氧系统作为整个污水处理工艺能量消耗的大户，它的自控系统优化程度越高，整个污水处理工艺的运行费用也会越低，这也说明了自控系统在整个处理工艺中的重要性。

为了保证污水厂生产的稳定和高效，减轻劳动强度，改善操作环境，同时提高污水厂的现代化生产管理水平，在充分考虑本污水处理工艺特性的基础上，将建设现代化污水处理厂的理念融入到自控系统设计当中，本自控系统设计遵循以下原则：先进合理、安全可靠、经济实惠、开放灵活。

三、自控系统的构建

污水处理厂的自控系统是由现场仪表和执行机构、信号采集控制和人机界面（监控）设备三部分组成。自控系统的构建主要是指三部分系统形式和设备的选择。本执行机构主要是根据工艺的要求由工艺专业确定，预留自控系统的接口，仪表的选择将在后面的部分进行描述。信号采集控制部分主要包括基本控制系统的选择以及系统确定后控制设备和必须通讯网络的选择。人机界面主要是指中控室和现场值班室监视设备的选择。

1、基本系统的选择

目前用于污水处理厂自控系统的基本形式主要有三种DCS系统、现场总线系统和基于PC控制的系统。从规模来看三种系统所适用的规模是不同。DCS系统和现场总线系统一般适用于控制点比较多而且厂区规模比较大的系统，基于PC的控制则用于小型而且控制点比较集中的控制系统。

基于PC的控制系统属于高度集成的控制系统，其人机界面和信号采集控制可能都处于同一个机器内，受机器性能和容量的限制，本工程厂区比较大，控制点较多，因此采用基于PC的控制系统是不太合适的。

DCS系统适用于模拟量多，闭环控制多的系统。而现场总线系统的主要优势是适用用于控制点相当较少而且特别分散的系统。从施工和维护的角度来看，传统的DCS系统布线的工作量要远远大于现场总线系统。此外，现场总线系统与DCS系统相比，还有最为重要的一点是开发性好，扩展方便。

本工程的控制点在700点左右，模拟量只占20％左右，属于规模比较小的类型，而且这些控制点是以工艺处理单元为界线分散在厂区各处，因此本工程采用现场总线作为基本控制系统。

2、通讯网络选择

现场总线系统最主要的特点就是依赖网络通讯，分散控制和信号采集，最大程度的减少布线，节省安装和维护费用。现场总线主要是指从现场控制器或 IO模块到监控系统的通讯网络。目前现场总线，根据通讯协议的不同可以分为很多种，比如，Profibus、CAN、ControlNet、DeviceNet FF Lon总线等。目前现场总线技术还没有统一的标准，各自的功能特点基本一致，因此本工程设计时选用在中小型控制系统应用非常广泛的ProfiBus总线。其在性价比较高，且在国内推广的时间长，稳定性较高。

Profibus总线有三种形式DP、PA和FMS。PA总线是与智能仪表结合在一起安全性非常高的一种ProfiBus总线形式，造价比较高，常用于石油化工冶金等行业；FMS总线适用于大范围和复杂的通讯系统，旨在解决通用性通讯任务，传速速度中等；DP总线是用于传感器和执行器级的高速数据传速网络，不需要智能仪表配合，安全性略低于PA总线。本工程是污水处理工程，对通讯安全性的要求并不太高，通信的任务比较简单，对系统的传输速度有一定要求。因此本工程的采用ProfiBUS－DP网络，即用西门子S7系列PLC搭建整个系统。总线采用普通双绞作为传输介质，通讯速率可以达到 12MBP。

3、现场站设备配置的选择

对于Profibus－DP网络来说只是提供了一个从现场到监控层的信息通道，但信号的采集和执行命令的下达仍然需要由控制器和现场的IO模块组成的站来完成。ProfiBus－DP网络是一种主从站的网络结构。整个网络上最多可以有128个从站，但只有一个作为主站，所有的通讯事务都由主站来管理。主站必须要有控制器（CPU），同时也可以安装IO采集模块。从站有两种方式：CPU＋IO模块和通讯模块＋IO模块。第一种方式每个从站都由 CPU，每个站的控制事务都由本站完成，与主站之间的通讯量比较少。第二种方式是所有的从站都没有CPU，所有的控制事务都由主站CPU来完成，通过总线网络把命令结果传输到从站完成，从站只是远程IO。

前述这两种从站组成方式各有自己的特点。第一种方式，控制比较分散，通讯事务较小，对网络的依赖不强，但每个站都有CPU，造价高。第二种方式，控制集中，控制事务对网络依赖性强，需要可靠的网络来支撑，同时对主站CPU的性能要求高，在软件编程和调试方面具有很大的优势。这两种方式对工程的现场安装布线施工影响比较少。

本工程控制点的规模施工调试工期比较短，选用了性价比比较高的第二种方式作为从站的组成方式即由西门子IM153通讯模块和S7 300系列IO模块组成，主战CPU选用S7 315-2DP系列。

4、人机界面设备的选择

人机界面设备是直接与操作管理人员进行交流的监控视备，一般由两部分组成，即现场监视设备和中控室监视设备。现场监视设备可以是PC机或是触摸屏，中控室监视设备一般由工控机、模拟屏或投影仪等组成。监视设备应在兼顾投资的情况下，保证操作管理人员可以对整个污水处理厂全面直观的监视与控制。

现场监视设备一般在比较重要的单元或控制事务比较大的从站中设置，以便操作人员及时对现场情况进行处理。本工程的从站的规模比较少，厂区大小从操作距离来看并不大，同时现场操作间内均设有有线电话，因此可在不设不设现场监视系统的情况下保证现场与中控室的联络畅通。

中控室监视设备是全厂的指挥和信息处理中心，其作用不言而喻。中控室监视设备比较传统的做法是模拟屏加工控机的方式，这种方式造价比较高且复杂。随着多屏卡功能的不断完善，现场又出现了工控机多屏显示加投影仪的模式。多屏卡的安装使得一台工控机可以同时拖动多台显示器，并显示不同画面，不同的工段可以同时显示，保证了操作人员监视的全面性。投影仪可以把所需要的任何画面进行放大显示，也可以供人参观。第二种方式的造价要远低于传统做法。本工程选用APPinx一拖四的多屏卡和东芝投影仪一台。

5、其它

成套设备的耦合

本工程中鼓风机为高速离心风机，脱水机为2000mm带宽脱水机，均为大型设备。这些大型设备是由许多辅助电动部分与主机共同工作完成鼓风机和脱水机的正常工作。本工程设计要求大型设备都单独配有自己小型的控制器，由供应商根据自己的经验编制相关程序并预留Profibus－DP接口，最终成为整个自控系统的一个从站。这样就其它大型设备自控系统与整个自控系统无缝连接，减少了不同供应商之间任务的交叉重叠。

监控软件的选择

监控软件是人机交流的桥梁和翻译，是保证整个自动控制系统易操作、易维护最重要的部分。应选用成熟、先进并应用广泛的知名监控软件，本项目选用力控PCAUTO组态软件。

自控控制系统与管理层的衔接

自控系统操作与污水处理厂管理层的衔接主要是把自动控制系统收集到的全厂信息可以顺利传输到管理层计算机，管理人员可以在线查看污水处理厂的运行状况并调用相关的运行数据。随着监控软件的供应商对INTERNET技术的不断应用开发，监控软件都可以通过局域网或INTERNET广域网进行信息发布，管理层或授权用户在任何可以上INTERNET网的地方便可浏览运行状况。而所使用MS IE浏览器的安全性问题已经得到解决。

冗余问题

由于本工程为污水处理厂工程，其安全性和可靠性要求并不严格，本设计没有对通讯网络和控制器进行冗余配置，只对上位工控机采用了双机热备配置。笔者认为在资金允许的情况下，应对主控制器进行冗余配置。

四、自控系统的站点划分

根据污水处理工艺的工作原理以空间分别特点，在布线最小、功能完整的情况下对全厂的站点进行了划分，子站为泵房站、水解池站、1号改进SBR 站、2号改进SBR站、脱水机房站和鼓风机房站。泵房子站负责提升泵房、粗格栅、细格栅和沉砂池的数据处理，脱水机房站除负责脱水机房外，集泥池、浓缩池也归在该站内，其余子站负责各自的工艺单元。主站为变电所站，设在变电所内。各站配置控制点数量统计如下表：

工段名称 控点类型及数量

DI DO AI AO

泵房子站 96 16 20 2

水解池子站 64 32 16

1号改进SBR子站 160 64 32

2号改进SBR子站 160 64 32

脱水机房子站 24 8 8

鼓风机房子站 设备配套PLC并提供接口

各站所配置的控制点数量，富余量均大于20%。本工程自控系统的结构如图2所示：

污水处理厂自控拓补图

五、自控系统的仪表选择

仪表系统遵循“工艺必需、计量达标、实用有效、免维护”的原则进行设计，仪表配置如下：

粗格栅渠配置超声波液位差测量仪表1套；

集水池配置超声波液位测量仪表1套；

细格栅进水井：pH及温度测量仪表1套；

细格栅渠配置超声波液位差测量仪表1套；

AICS反应池配置溶解氧测量仪表及悬浮物浓度测量仪表各4套；

AICS反应池进气管路流量测量仪表3套；

鼓风机房配置鼓风机进出风管压力测量仪表6套；

集泥池配置超声波液位测量仪表1套；

脱水机房配置脱水机进泥管路流量测量仪表2套(随污泥脱水设备成套)；

絮凝制药装置液位开关2套(随污泥脱水设备成套)；

变电所配置各出线回路的电量测量仪表。

尽管上述仪表中部分仪表已经实现的国产化，但是在精度和稳定方面与进口产品还有一定的差距，因此上述仪表中除通用的流量、温度和压力仪表外，其它均采用进口产品。

六、自控系统的功能设计

自动控制系统除了保证污水处理工艺的正常运转外，还有可以提高处理工艺的整体优化水平等，本工程的功能设计主要归纳如下；

1、单体设备控制

对单体设备来说其控制分为三个层次，其优先顺序为现场手动控制、上位手动控制和PLC自动控制，这样现场发现设备故障时可以最快的速度切断故障设备的运行，最大程度地降低设备的损坏程度。在整个系统中，单体设备的损坏时保证系统其它无关联设备的正常运转。

2、节能控制

本工程的节能设计主要包括提升水泵的变频控制和好氧部分溶解氧自动调节控制两部分。

通过变频器与液位计形成闭环控制，保持集水井内液面的稳定，这样可以减少因提升泵的启动对处理系统造成的冲击，保证系统的稳定运行，同时根据水量变化调节水泵频率，降低了运行能耗。

为保持AICS反应器曝气部分溶解氧浓度稳定在2mg/l左右，通过控制鼓风机进口导叶角度来实现鼓风机的流量的调节，达到节能的目的。

此外，液位差控制的格栅的按需运转也是节能设计的一部分。

3、信息处理设计

通过上位监控软件系统直接采集的在线仪表数据，并以数据报表和图形显示，还可根据处理工艺原理自动对所采集的数据进行分析和推导，提炼出对运行操作更有指导意义的数据。如：

污泥负荷、提升水泵运行效率、污泥龄、絮凝剂投加比例、鼓风机运行效率、泵房提升单方水量的电耗、鼓风机每1000m3供风的电耗、单方污水污泥处理的电耗、低压总电量、附属设施耗电量、工艺设施总耗电量、提升电耗、供风电耗以及工艺其它各个工艺构筑物的电耗等等。

七、自控特点：

1、低投资：投资少

本工程除一些精度要求高的在线监测仪表(污泥浓度计、溶解氧仪和液位计)为进口仪表外，其余部分在线仪表实现国产化，节省了一部分投资费用。

另外，从工艺控制角度看，省区了一些不影响工艺运行要求的在线仪表，如ORP计、气体流量计等。不设现场监视设备的也是降低投资的重要原因之一。

在自控系统的总线技术选取上、现场I/O控制设备和上位监控设备的选取上，均采用了性价比较高的产品。如PLC采用西门子S7-300系列等。

本自控系统从以上几点节约了大量的费用。

2、低费用：运行费用低

在占全厂能耗90%的原水提升和鼓风曝气这两个环节上，依托自动控制系统，进水段实现恒液位、变流量控制，由大功率变频装置拖动大流量潜污泵，完全涵盖了500—3000m3/h的流量范围，克服了多台泵切换启停，流量突变对后续工艺的水力冲击，也达到节能的目的，立式潜污泵的提水电耗为 4.75kwh/km3。

占全厂能耗75%以上的鼓风机选用单级高速离心风机，通过控制进口导叶开度调节风量，从而降低能耗，具体的作法是在夜间小水量和过渡工序时自动减小供气量。

3、管理操作简便

本自控工程在上位软件二次开发过程从人性化角度出发，提高自控系统的可操作性，使管理者在任意时间和地点可对工艺系统进行全方面的监控，及时了解到处理系统运行的优劣状态。

八、投资

本工程自控系统的预算费用约占污水处理厂总投资的5%左右。与其它污水处理厂相比，本工程的自控系统投资是中等偏下，性价比较高。

九、结语

该污水处理厂自控系统是根据工艺要求在确定的设计原则下进行设计，既保证污水处理系统的正常运行，又尽可能的降低了工程的造价投资，其设计过程和结果对其它污水处理工程的自控设计具有一定的借鉴意义。

PLC自控技术 篇2

该方案采用一层以太网和两层FIPWAY 双绞线网络, 以太网的速度为10Mb/ s, FIPWAY 网络的速度为1Mb/ s。两台监控计算机通过以太网连接, 实现监控计算机备用的功能; 两台监控计算机与PLC1 、PLC2 、PLC3 、PLC4 、PLC5 、PLC6 构成第一层FIPWAY 网络, 其主要功能是将所有接入PLC 的信号传送至两台监控计算机; PLC3 和12格滤池控制台组成第二层FIPWAY 网络, 用以完成反冲洗的控制。

2 各分站描述

2.1 取水泵站PLC1

(1) 主要检测参数。

原水PH 值、流量、温度、浊度; 原水进水阀开度、原水进水阀超限位报警、原水进水阀限位开关、原水进水阀故障报警。

(2) 主要控制功能。

原水泵控制; 接受并执行来自监控计算机的正确指令和参数设置; 将原水泵及吸水井的运行状态及参数传送至监控计算机。

2.2 加药加氯PLC2

(1) 主要检测参数。

溶解池、溶液池液位连续检测、高低位、超高位报警; 计量泵开停、计量泵手/ 自动、计量泵故障、计量泵冲程检测、计量泵变频装置频率检测、计量泵变频装置故障检测、计量泵变频装置手/ 自动; 搅拌器开停、故障; 稀释水阀开关状态; 进/ 出液阀开关状态。氯瓶称重、氯气投加量、漏氯报警、加氯机开/ 停状态; 氯路切换及电动球阀工作状态; 空瓶信号检测。

(2) 主要控制功能。

加药泵的控制; 溶药池相关设备的监控; 加氯系统的监控; 将加药泵、加氯设备、药池等的运行状态及相关的参数传送至监控计算机; 接受并执行来自监控计算机的正确指令和参数。

(3) 加氯控制原理。

水厂工艺中, 加氯包括前加氯和后加氯。前加氯一般采用原水流量配比加氯方式, 而后加氯采用复合环加氯方式即根据出厂水余氯反馈控制方式。原水流量配比加氯方式控制原理为: 加氯控制器根据原水流量的变化以及设定的投加率自动调节加氯量。复合环加氯方式控制原理为: 加氯控制器根据原水流量以及投氯后取样水中余氯值和设定的余氯值, 采用PID 控制规则, 输出一个控制量来控制加氯机的投加装置, 形成一个闭环控制, 使余氯值向设定值逼近, 确保出厂水余氯指标的稳定达标。

(4) 加药 (矾)

自动控制原理。在水厂自动化中, 加药自动控制是提高社会效益和经济效益最显著的一项措施。这是一个长延时、非线性时变、干扰因素多的复杂过程, 在技术上实现有一定难度, 目前国内许多水厂还处于凭经验目测水质、手工投加阶段。一些水厂经改造采用了自动投加系统, 实际效果也不理想。引入先进的控制理论来解决自动投加问题是目前国内外水处理行业普遍关注的问题。一般加矾自动控制也可分为两种方式: 一种是开环控制方式, 另一种是多参数的闭环控制方式。通过PLC 对游动电位、加矾量、加矾浓度、滤后水浊度原水温度等参数综合累计、统计及分析, 自动调节加矾量并记忆各种优化控制参数, 取得较好的效果。

2.3 公共冲洗PLC3

滤池PLC 站考虑用1 台公共冲洗PLC 主站, 外加12 台滤池的PLC 子站组成1 个二级控制系统, 主站与子站之间用FIPWAY 网络连接, 主站与子站之间采用集中管理、分散控制方式, 主站与子站从系统上互为后备, 滤池的运行与反冲程序编写在子站内, 使系统更安全, 同时分散的I/ O 又使滤池的控制系统电缆连线更为减少, 使维护更加方便。

(1) 公共冲洗PLC 主站。

主要检测参数:反冲洗水泵开停、故障、手/ 自动; 反冲洗水泵电流; 出口阀开关状态、故障状态、手/ 自动; 反冲洗鼓风机开停、故障、手/自动; 出口阀开关、故障、手/ 自动; 出口旁路阀开关、故障、手/ 自动; 反冲洗水流量。

主要控制功能:

旁路阀控制, 冲洗控制, 保护设备停车控制, 反冲洗水泵备用切换, 鼓风机备用切换。①鼓风机开/ 停、相关阀开/ 关 当滤池PLC子站接到发出的反冲洗请求, 鼓风机开始工作, 相关的阀门打开, 反冲洗完成后, 鼓风机停止工作, 相关的阀门关闭。②水泵的开/ 停、相关阀的开/ 关 当滤池PLC 子站接到发出的反冲洗请求, 水泵开始工作, 相关的阀门打开, 反冲洗完成后, 水泵停止工作, 相关的阀门关闭。

(2) 各滤池PLC 子站。

主要检测参数:每个滤池的水位连续检测及显示、水头损失检测、浑水阀、清水阀、反冲洗阀、排污阀、反冲气阀、排气阀等设备工作状态, 故障状态的检测, 手/ 自动状态; 清水阀阀门开度、开关限位、超开/ 超关状态报警。

主要控制功能:①滤池的恒水位过滤控制 PLC 根据每个滤池的液位计 (可设定高低限报警) 给出的信号, 控制滤池出水阀门的开度, 以保证滤池的水位恒定。滤池PLC 装有恒水位控制软件, 恒水位控制软件是根据每格滤池中的液位信号控制出水调节阀的开度, 保证滤池中水位的恒定, 其控制精度≤210cm, 而且调节阀的动作稳定。②滤池的反冲洗控制 对于反冲洗的控制采用三种反冲洗控制方式:过滤周期: 根据工艺要求, 设定滤池的最大过滤时间, 在滤池开始过滤时, 滤池PLC 子站开始计时, 并与设定值比较, 当两者相等时, 滤池PLC 向PLC 子站发出反冲洗请求。

压差值: 在滤池PLC 上设定滤池的最大阻塞压差值, 当过滤时阻塞压差传感器连续测定滤料的阻塞压差值, PLC 将此值与设定值进行比较, 当两者相等时, 滤池PLC 向PLC 子站发出反冲洗请求。

强制方式: 由工作人员根据现场需要, 在滤池控制器上进行功能操作, 强制滤池PLC 向PLC 子站发出请求。每格滤池定时冲洗法的冲洗时间和压差冲洗法的最大阻塞压差的设定均可通过XBT 灵活设置。XBT 操作配有密码锁定。滤池PLC 显示明确, 操作维护简单, 可实现无人值守的全自动控制。

2.4 送水泵站PLC4

(1) 主要检测参数.变电所总电流、有功功率、电压、分路电流、有功功率、总电路开关、分路开关运行状态、时间记录; PH 值、液位、浊度、流量、余氯; 出厂水阀开度、超开/ 超关限位、报警、出厂水阀开关限位。

(2) 主要控制功能.送水泵的控制; 接受并执行来自监控计算机的正确指令和参数。

2.5 1#~2#沉淀池现场PLC站PLC5 和PLC6

(1) 主要检测参数.沉淀池水位、SCD、沉淀后浊度、沉淀池分管进水阀开关位置限位、沉淀池分管进水阀开关状态、沉淀池分管进水阀手/ 自动状态、沉淀池分管进水阀故障状态; 排泥机运行/停止状态、排泥机前进/ 后退、排泥机手/ 自动、排泥机故障、排泥阀开关状态、真空泵开/ 停、排泥机行程头尾极限限位、排泥机行程分段限位。

(2) 主要控制功能.根据生产需要启用/ 停用沉淀池; 根据污泥浓度开关或时间周期进行排泥控制。

3 监控计算机系统简介

3.1 简述

监控计算机将在Windows NT 下使用InTouch作为监控软件。两台监控计算机将安装完全相同的系统软件和应用软件。由于两台监控计算机均同时与以太网和FIPWAY 网相连, 因此它们可同时从PLC 得到相同的信号, 但是向PLC 发送命令及打印机的控制是互锁的。

3.2 主要功能

(1) 多种输入方法, 如标准键盘、功能键盘、鼠标。

(2) 记录操作员动作, 可对操作员操作的日期、时间、姓名进行记录, 从而使一些危险的操作能够被跟踪。

(3) 有1000 种不同的保护等级, 可以保证每个操作都可被禁止, 以防止非法操作。

摘要：通过对水厂PLC自控系统应用的介绍, 说明了可编程控制器在工控中的重要地位。

浅析国内外橡胶机械自控技术发展 篇3

【关键词】橡胶机械；自控技术；发展

在近几年的发展趋势来看，在自动控制的快速发展下，橡胶的行业有了不可想象的成长趋势。在市场需求来看，在生产的企业中，对于橡胶的自控技术，要求的越来越全面，通过自控技术使得效率有了明显的提高，让生产出的产品具有准确性和统一性。在信息化的时代，在任何应用中，都需要强大的自动化控制进行系统的支持和维护。

一、橡胶机械自控需求在现今成为重点

在橡胶机械历史发展的今天，在需求上拥有着重大的作用。现如今基本的模式定义为机械化的时代，基本上没有企业是人工作业，都是机械所代替，由于是机械统一性作业，所以使得生产出的产品具有统一性和稳定性。在质量上得到了很高的保证，随着橡胶机械的飞速发展，企业也在同步的扩大规模，那么由于规模变大，对于质量问题上就要严格管理，所以橡胶的生产企业对于此设备的自控技术方面必须要求其质量过关。

二、自控的技术发展为智能化

智能化的自控技术，是由新型的控制软件技术，和先进的控制模块的结合开发而开展的。比如在一些橡胶机械设备中引出的一些系统可以使性能进行调试，这些系统包含Siemens S7-400和Control logical 5000系统，这些系统可以允许其热插管技术所应用的硬件模块，因为在维护上特别的方便。在通过软硬件的容错技术和故障诊断中，将大幅度使设备的可靠性提高。人工智能化的技术在应用上，使得自控技术的产品应用拥有发展的新领域。

三、数字化的控制系统很大程度上的被企业应用

数字化的技术包含了很多方面的因素。分别为协议、数字电子的计算机硬软件、周边的设备、定量、传递、处理、存贮等等的集成技术。数字化的技术发展，主要影响着自控技术的发展。数字在应用技术上具备传输的速度快、传输的距离远、精度高等等的特点，让信号在转换时的可靠性提高。在橡胶机械的行业中走向普及道路的，则是数字化的控制器、传感器和仪表了。以传统的承重方式做基础，开发出了先进的新式数字承重传感器，使得质量提升，效率提高。

四、以新型的信息网络提高抗干扰性

在之前传统的控制系统中，集中的控制方式是普遍采取的，模拟的信号作为现场的控制基本，可以在速度上传输较慢、在距离上传输的较短、在抗干扰性上特别差，所以就采用了数字的信号，使其系统的抗干扰性得到有效提高。在现今，IEC得到了有效推广，其设备在智能化的程度上日趋提高，在现场的总线通讯接口上通过后，将其现场的变送器、传感器、变频器记忆I/O设备在总线上连接，再运用网络的透明技术，使得传输的能力有效的提高。这种性能使得控制的方式得到显著的改变，并拥有卓越的进步。

五、在安全的系统设计中是不能忽视的

国家对于在国际上属于安全标准的产业，特别重视其安全度。例如说美国的UK和欧盟的CE等等，对于安全性有了高要求，自动的控制系统可以全面的保障其系统的安全运行，在安全的要求提出后，会对系统的成本和复杂程度带来影响，但是在生产的安全和设备的安全上是大大的保证的。所以说在将来会越来越重视硬件和软件方面的安全要求。

六、无线传送的技术使得自控技术发展迅速

在信息化不断发展的今天，硬件的设计业逐渐进行高科技的改良，从原来的大规模逐渐设计到现在的小型化，虽小巧，但损耗低，性能高，让工具的界面运用触摸屏的形式，达到简单处理又累积信息量的模式。此外，无线的传送技术更是飞速发展，一些条码的扫描得到大规模的利用，操作极其灵活、模块也非常新型。如果运用笔记本电脑去调试还可以变得更加的方便，让管理的人员能够很方便的知道设备的具体情况。

七、电磁或者视频等技术被应用

非接触的测量可以减少直接接触所带来的安全隐患，光电和电磁是非接触测量的基础。所谓光电传感器，就是用光电的元件当成检测的元件，包含光电元件、光学通络、光源这三部分。现在光电传感器已经被橡胶的机械行业所利用，因为其反应很快、精度很高、体积较小、结构相对简单、而且是非接触性质的。在全息的照相技术和雷达的料位计中都会使用此设备。在视频范围内来说，摄像的信息可以在很大程度上，清晰的了解到运作的流程。投影和大屏幕让操作贴近生活，让工作人员可以清楚的了解到生产的全部过程。

八、节能型的控制设备必须使用

能源消耗巨大的行业莫过于橡胶行业了，不论是企业本身还是为迎合社会，节能都是一个重要的生产目标，电力设备是能源消耗的基本，所以在企业中应该减少电机等等的一些能源消耗。在运作时，控制系统中拥有的功率变换器称之为变频器，根据技术领域来阐述，一定的发展模式为网络化、智能化、控制数字化和驱动的交流化。所以说变频器拥有可控性的交流电源，让高性能的变频变压能够得到有效的利用。

九、让条形码作为信息的载体

用相关图形来凸显符号的信息和数字视为条形码，它代表的是流动的信息和这个标识物本身的重要信息。有着信息的密度相对大、空间的占用很小等特点。在一定的程度上，可以有效的收集库存、销售和生产中的很多成品等等的数据，可以为企业需要给出正确的信息。在工业的发展如何的迅速，条形码都可以实现其功能。让传统模式下的人工输入错误解除，提高了工作的效率，让信息的收集具有及时性和准确性。在物流的管理上，条形码也会在一定程度上满足售后的服务、市场的销售、生产的制造以及物料的准备等等需求。自动控制是在应用技术中最为综合的系统，要求的是系统的平稳、简单以及独立。

总结

在橡胶机械行业中，自控技术的发展使得新的机遇应运而生。随着全集成自动化的系统平台开始运转，橡胶机械行业将发生“质”的飞跃。自控的技术发展提高了橡胶机械行业的生产效率，产品的质量也得以改善，让现代化管理的目标成为可能。

參考文献

[1]高彦臣.国内外橡胶机械自控技术发展[J].橡塑技术与装备2008（1）

[2]杨顺根.国外橡胶机械现状与发展[J].橡塑技术与装备2007（3）

PLC自控技术 篇4

下面两个题目，任选一个。根据要求写出文档报告，不少于6页。期末成绩评定此报告占70%，实验成绩及平时成绩占30%。此两个题目都可以在实验室上机调试，希望大家抽时间去上机，并根据上机调试情况写出报告。要求在第18周五（7月10号）由班长收齐所有报告交于任课教师。

1.模拟恒压供水系统中水泵的切换问题。说明：此题稍难，可以在实验室中进行测试。工艺要求如下：有三台泵，分别为1号泵，2号泵和3号泵。每台泵都有变频和工频供电两种方式。当压力（压力范围为0-10Mpa，对应模拟电位器0-255）在4-6Mpa持续10秒时，1号泵变频工作；当压力低于4Mpa且持续10秒时，1号泵转为工频控制，2号泵启动变频；如果压力继续低于4Mpa且持续10秒，则2号泵转为工频，3号泵变频启动；若压力高于6Mpa且持续10秒时，则先启动的泵先停，即1号泵停止；若继续高，则2号泵停止。

同样，启动时，先停止的泵先启动。

要求：编制I/O分配表，编写PLC程序，并且可以调试运行。

2.三层电梯的控制。

基于PLC的水厂自控系统 篇5

关键词：PLC,自动控制,上位机

1 毛家坪水厂供水工艺

毛家坪水厂为宁波市自来水公司下属主力水厂,设计供水能力50万吨/天。水厂位于鄞州区鄞江镇梅园村,为山地高位水厂,根据净水工艺分成38m平台和52m平台。水厂以水库水为水源,通过9.6km的引水隧道输送到水厂。出厂配水全部依靠重力流方式,由2根DN2000出厂管并入城市供水环网。毛家坪水厂工艺流程如图1所示。

2 水厂自控系统概述

毛家坪水厂采用PLC+PC方式构成集散型自控系统。PLC系统由5个主站和20多个附属子站组成。其中主站采用罗克韦尔Control Logix 5000-1756系列产品,由CPU模块、以太网模块、Control Net网卡、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块等组成。子站通过Control Net网,经同轴电缆和主站通信,采用的是罗克韦尔Flex Logix 1794系列产品。PLC主站和子站分别安装有PANEL VIEW PLUS1000和PANEL VIEW 550触摸屏界面。

PC(上位机)系统采用罗克韦尔FACTORY TALK VIEW SE服务器-客户端的分布式系统,2台冗余的服务器进行人机界面和数据服务的互备,确保控制系统运行的不间断性,其中服务器操作系统为Windows Server 2003;使用独立的历史数据服务器,数据库软件采用SQL SERVE2005。上位机每分钟自动将各字段的历史数据存入数据库,并通过EXCEL编程,自动生成各类型的报表。

整个水厂自控系统采用光纤环网通信,网络结构如图2所示。自控系统与其它网络逻辑隔离,生产网络边界处由防火墙控制访问。

3 PLC系统各部分组成

3.1 原水提升泵房控制站(1#PLC)

1#PLC站设于提升泵房,主要负责监控提升泵、变频器、进水阀门组、调流阀、高压配电系统电气参数检测、低配柜等的设备和仪表,实现提升泵的一步化开启、关闭,进水阀门组开闭控制,调流阀的开度调节,高低压配电电气参数上传等功能。

当水库水位超过设定水位时,取水通过2个调流阀的开度调节,实现自流进水;当水位低于设定水位时,取水通过开启多台取水泵实现,并通过调节水泵电机频率调节进水量。

调流阀的控制方式有手动、中控两种。提升水泵的控制方式有手动、中控和自动控制三种。中控时,通过计算机界面下达命令,可一步化开关相应的取水泵和其进出口阀门,或者单独开关某个阀门或水泵。自动控制时,PLC根据上位机界面上设定的“每小时取水总量”,通过变频,自动调节各水泵的运行负荷。泵房采用ABB的ACS800系列变频器,其附带通信模块,通过Profibus-DP总线,实现与PLC站的数据通信。

3.2 加氯控制站(2#PLC)

2#PLC站设于加氯间,主要负责加氯及监控相关设备和仪表。加氯系统分液氯投加、漏氯检测及中和装置、氯瓶自动切换三部分。液氯投加使用真空加氯机,分前加氯、后加氯、出厂水补氯。前加氯采用原水流量配比控制方式,加氯机根据原水流量的变化以及设定的投加率自动调节加氯量。后加氯是滤后加氯,采用复合环自动加氯方式,即根据滤后水流量及滤后水余氯的PID反馈控制方式构成复合环控制。在清水池出水管上增加了出厂水补氯,通过出厂水余氯反馈,实现出厂水余氯的自动控制。

漏率检测仪使用双探头,即在氯库间和蒸发器室分别安装检测探头,当检测到余氯超过设定值时,系统自动启动中和装置和安装于值班车间内的报警器,要求值班工人到现场查看,并采取应对措施。

3.3 加药间控制站(3#PLC)

3#PLC站设于加药间,主要负责矾液、石灰的自动配置和投加,沉淀池进水阀门开闭控制,沉淀池刮泥机运行和反应沉淀池自动排泥等功能。

矾液在稀释过程中消泡未彻底,令导致配矾过程中,超声波液位检测信号不稳定。为此,对PLC自控程序进行了工艺性改造,在进水、进矾后分别静止300~1000s,并以此后的实测液位作为计算液位,从而确保配矾浓度的准确性。自动配矾流程如图3所示。

加矾单耗,即每千吨水投加量由人工在上位机界面设定。加矾系统根据原水进水流量按比例调节加药量,并由安装在出矾管外的矾液流量计作为反馈监控。

石灰投加系统采用TOMAL公司成套设备,由西门子S7-300 PLC系统控制。3#PLC站,通过Profibus通信模块和DP总线实现与西门子系统的数据传输。石灰投加用于助凝,并调节出厂水p H值。

反应池及沉淀池排泥子系统是3#PLC站下的子站,采用Flex Logix 1794系列产品。该子站实现反应池及沉淀池的定期排泥,并通过Rs-485总线监控各沉淀池刮泥机PLC站。

3.4 冲洗泵房控制站(4#PLC)

4#PLC站设于反冲洗泵房,主要负责监控滤池滤格、水质间、鼓风机、空压机、反冲洗水泵、取样泵、自用水泵、增压水泵等的设备和仪表,实现滤池滤格恒水位控制、滤格自动反冲洗操作、反冲洗泵房设备自动控制、滤池水质间仪表参数检测和上传等功能。

毛家坪水厂的V型滤池共有20个滤格。整个滤池系统由1个反冲洗公共PLC主站、20个滤格子站等来控制,其中滤格子站采用Flex Logix 1794系列产品。主站和子站采用罗克韦尔的CONTROLNET控制层网络实现通信。3台鼓风机、3台反冲洗泵、2台压缩机由主站控制,各滤格的气动进水、排水阀和气冲、水冲阀、排气阀及清水阀、滤格液位仪、水头损失计由各滤池对应的子站控制。系统实现每单个滤格的恒水位自动控制,并根据各滤格运行时间,建立冲洗等待队列,按先进先出的原则实现各滤格的按序自动反冲洗过程。

在滤格子站安装有PANELVIEW 550人机界面。可通过该现场界面对每单个滤格的气动进水、排水阀和气冲、水冲阀及排气阀进行开关控制,并可设定清水阀开度。

自用水子站负责厂区DN200自用水管网的恒压供水,通过对3大2小共5台自用水泵的增减及变频控制,使自用水管网的压力保持在0.3MPa附近。

3.5 污泥脱水系统控制站(5#PLC)

5#PLC站设于污泥脱水车间,主要负责监控污泥脱水系统及辅助设备、反冲洗废水调节池、污泥脱水配电系统等的设备和仪表。其中,污泥脱水系统采用2台安德里兹的板框式压滤机,由西门子S7-300系统自成体系独立运行并通过DP总线连接到水厂自控体系。

4 水厂上位机监控系统

各PLC主站与中央控制室的各服务器、工作站、交换机通过光纤环网通信。上位机采用服务器-客户端方式,包活2台互为冗余的服务器和4台客户端工作站,采用FACTORY TALK VIEW SE作为编程软件,构建基于以太网的中央监控系统,实现全厂的生产运行监视、生产调度、水质监控和数据服务等功能。通过中央控制室的工作站主机,可以实现全厂工艺设备的运行状态、工艺过程参数的采集和监视;通过远程控制相关设备、设定运行参数,配合工艺运行过程可实现优质制水。

根据创建现代化水厂的要求,上位机界面增加计算机辅助决策功能和突发事件处置指导功能,同时具有报表打印、事故报警打印等功能。

5 结语

由就地控制级、现场控制级、中央监控级组成的,基于PLC的水厂自控系统,具有安全、可靠、实用等特点,为保障毛家坪水厂安全生产和优质供水发挥了极为重要的作用。

参考文献

[1]鲁照权,方敏.过程控制系统[M].北京:机械工业出版社,2014

PLC自控技术 篇6

【关键词】电网；调度业务；电力载波通信；PLC；通信方式

【中图分类号】TN914

【文献标识码】A

【文章编号】1672—5158（2012）10-0098-01

1　引言

电力通信网对通信的可靠性保护控制信息传送的快速性和准确性具有极高的要求。电力载波通信（PLC）一直是电力通信的主要通信方式，它是利用电力线作为介质传输信号的一种通信手段。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。高速电力线通信采用单载波类、正交频分复用（OFDM）和扩展频谱类（主要应用CDMA）三类调制技术。下面主要对OFDM与CDMA做比较，并得出结合二者的MC-CDMA技术。

2　正交频分复用（OFDM）在PLC中的应用

正交频分复用（Orthogonal　Frequency　Division　Multiplexing，OFDM）技术由于其低成本、性能高，依然是现今广泛使用的一种调制方式，应用在电力线载波通信上，使电力线上的高速数据通信成为可能。如何根据电力线介质高频段采用合适的调制技术及相应的编码、均衡、同步及自适应技术在合适的频带上实现告诉电力线通信是非常重要的。OFDM利用IDFT（离散傅里叶逆变换）和DFT（离散傅里叶变换）或者WFT和FFT基带调制实现正交频分复用发送与接收，可以方便地使用数字信号处理器来时实现，采用保护间隔和循环缀来抗多径，从而有效地降低ISI（码间干扰）和ICI（信道间干扰）。OFDM将高速行数据流转化为低速并行数据流，再将这些并行数据调制在相互正交的子载波上，实现并行数据传输。虽然每个子载波的信号传输速率并不高，但是所有字信道合在一起可以获得很高的传输速率。OFDM系统可以通过使用不同数量的子信道实现上下行链路中不同传输速率，最大限度地利用频谱资源，可与多种接入方法结合使用，构成OFDMA系统，其中调频OFDM、多载波码分多址MC-CDMA、OFDM-TDMA等，使得多个用户可以同事利用OFDM技术进行信息的传输。但OFDM与单载波系统相比，频率偏差容易对其产生影响，存在较高的峰值平均功率比。

3　扩频通信（CDMA为主）在PLC中应用

CDMLA为除了OFMA技术的另外一种宽带电力线通信的实现方法。传输速率一定的条件下，增加频带宽度可降低传输信号的噪声比，可增加系统的抗干扰能力。在PLC中，chirp扩频稍有应用，但主要还是CDMA技术，原理为伪随机码在发端进行扩频，在收端用想相同的码序列进行解扩，再将展宽的扩频信号还原成原始信息。CDMA保密性好，具有多址能力，易于实现码分多址，有抗衰落、抗多径干扰的能力。应用直接序列码分多址（DS-CDMA）技术，对各种频率选择性干扰、白噪声以及窄带干扰等都有较好的抑制能力。基于PN码及正交可变扩展系数（OVSF），各数据流经窜并转换为平行的子数据流，再乘上各自独立的OVSF码实现子数据流相互之间的正交化，然后所有子通道数据流叠加到一起并插入一个PN码用于保护它们免受多径干扰及其它用户的可能影响，接着调制后通过传输通道发送出去。两种编码的结合，有助于获得好的正交特性，可降低多址接入的影响。最后分离多径接收端对多径信号进行相关解调。

4　MC-CDMA技术在PLC中的应用

4.1　OFDM与CDMA比较

选择OFDM或CDMA，一般从系统容量、支持高速率多媒体服务、抗多径信道干扰、频谱利用率等因素考虑。

4.1.1　峰均功率比（PAPR）

PAPR过高会使得发送端对功率放大器的线性要求很高，这就意味着要提供额外功率和扩大设备的尺寸，进而增加设备的成本。OFDM对非线性非常敏感，还需结合其他技术来降低PAPR。而CDMA系统自身就有很多技术可降低PAPR。

4.1.2　调制技术

OFDM系统无论上下行链路都易于同时容纳多种混合调制方式，每条链路都可以独立调制，增加系统的灵活性。信道好的情况下，终端可采用较高阶的如64QAM调制以获得最大频谱效率，信道条件变差时可以选择QPSK（四相移相键控）调制等低阶调制来确保信噪比。这样，系统就可以在频谱利用率和误码率之间取得最佳平衡。若信道问的干扰限制某条特定链路的调制方式，亦能通过无线资源管理和网络频率规划等手段来解决。CDMA上行线路不支持多种调制，下行线路虽支持，但规定符号调制方式需相同，而且在非正交的链路中，采用低阶调制的用户将受高阶调制用户的噪声干扰。误码率和频谱效率之间获得最佳平衡是判断一个通信系统优良的重要标准。

4.1.3　抗窄带干扰能力

OFDM与CDMA中窄带干扰都只影响其频段的小部分，自身技术均能解决。

4.1.4　抗多径干扰能力

多径传播效应造成接收信号相互重叠，产生信号波形问的相互干扰，使接收端判断错误。这会严重地影响信号传输的质量。OFDM通过窜并变换待发送的信息码，降低速率，以增大码元周期来削弱多径干扰的影响。同时使用循环前缀（CP）作作为保护间隔，大减少甚至消除了码问干扰，但CP越长，能量损失越大。CDMA接收机采用RAKE分集接收技术，使多路信号能量区分和绑定。但当路径条数达到一定值，信道估计精确度将降低，RAKE的接受性能将快速下降。

4.2　MC-CDMA技术

为使PLC得到更好的性能，研究发现，多载波码分多址（MC-CDMA）能把OFDM和CDMA技术结合起来。多载波CDMA方案可分为时域扩频和频域扩频，二者分别用给定的扩频序列对串并变换后的数据流与原始数据流作处理。频域扩频用扩频序列中对应的每个码片将数据调制到不同的子载波上，MC-CDMA技术正是这种方式实现的。MC-CDMA的每个数据符号的扩频在频域中完成，接收机在频域上能充分聚集信号的能量，从而做出最佳判决，具有最佳的频谱分布，抗干扰能力强，而且，频域内有一定的自由度，每个用户的处理增益可随通信网络的要求进行及时修正，同时接收端的解扩合并技术和OFDM的频域均衡技术结合，实现的复杂度较低，这些优点使得我们更倾向于选择MC-CDMA技术作为电力线载波中的应用技术。可以把MC-CDMA看作一种OFDM技术，只是在形成OFDM信号前，先将用户的信息和扩频码矩阵相乘。MC-CDMA方案保留了OFDM和CDMA各自的特点。

5　结论

电力载波通信技术是电力系统的基础建设，是确保电网安全、优质、经济运行，实现调度自动化和管理现代化的重要方式之一。电力载波通信技术的运用及发展，将充分受益于我国智能电网的建设。

参考文献

[1]叶青.电力线载波通信技术在电能表上的应用[J].科技信息，2011，（16）

[2]高宇.低压电力线载波通信系统及抗干扰问题的研究[D].广东工业大学，2004