呼和浩特市西门子PLC代理商

前言：可编程控制器简称PLC，是一种以微处理器为基础的新一代通用型工业控制器。由于其具有灵活的控制性能，简单方便的使用性能，可以适应各种工业环境的可靠性，因此在工业自动化领域中取的了广泛的应用。
在大型自动化生产线中常用到PLC来控制动作，当需要每个继电器只执行一个特定动作时，采用传统输出控制方式就需要多个PLC输出点来控制。这就占用了大量的PLC输出端，使的输出控制线路变的复杂，在故障检修方面耗费了大量时间也增加了设备的成本。
本文着重介绍PLC输出矩阵控制的原理，并阐述其在自动化控制中的应用。
论文内容：
一、 PLC矩阵输出应用：
我公司是一家从事服装染整机械研究生产的公司。在实际生产中由于考虑到设备的自动控制要求，经常要用到PLC对设备进行控制。在使用PLC的过程中，例如：在电子配方称量滴料机中要用到PLC对120多个电磁阀进行控制，如果采用传统控制方式进行控制的话就回占用很多个PLC输出点。这样就增加了设备的成本。而PLC输出的矩阵控制可以很好的解决这个问题。
二、 PLC输出矩阵控制的原理：
PLC输出矩阵控制是一种对PLC输出端采用控制负载公共端的接线方式
1、工作原理：
下面本章将采用八点输出PLC做为解释，PLC输出端用Y0~Y3作为输出控制电磁阀DT1~DT16，Y4~Y7输出控制中间继电器KA1～KA4，通过KA1到KA4的常开触点输出矩阵控制信号与Y0～Y3结合控制电磁阀的动作。按钮SB1～SB7为信号输入按钮。
当需要电磁阀DT1动作时按下按钮SB1PLCY0端输出一个信号使电磁阀处于准备状态。同时按下按钮SB2则Y4有输出，中间继电器KA1动作，直流电源模块24V电经过KA1常开触点与DT1正端接通DT1动作。同样，当需要电磁阀DT2动作时只需断开Y4输出接通Y5输出即可。
　　　　PLC输出端Y0～Y3可以采用四孔排线将它并联到电磁阀DT1～DT4，DT5～DT8，DT9～DT12

电路是依靠两个点的通断来达到控制的目的，这就如矩阵一样采用4X4就可以控制16个元件，如果采用8X8就可以控制64个元件。这样输出的控制元件就会成倍的被扩展。
本人公司使用三菱FX系列PLC做为设备生产的控制，PLC的点数越多价格就越贵，采用PLC输出的矩阵输出后就可以有效减轻了设备的成本，同时使的设备的布线、维修等方面可以更加美观和方便。
三、 总结：
通过实验可以知道，PLC输出采用矩阵控制可以很好的节省
PLC输出点，使的设备的生产成本和维护成本的到很好的控制。

常用的两种编程语言，一是梯形图，二是助记符语言表。采用梯形图编程，因为它直观易懂，但需要一台个人计算机及相应的编程软件；采用助记符形式便于实验，因为它只需要一台简易编程器，而不必用昂贵的图形编程器或计算机来编程。 虽然一些高档的PLC还具有与计算机兼容的C语言、BASIC语言、专用的语言（如西门子公司的GRAPH5、三菱公司的MELSAP），还有用布尔逻辑语言、通用计算机兼容的汇编语言等。不管怎么样，各厂家的编程语言都只能适用于本厂的产品。 l 编程指令：指令是PLC被告知要做什么，以及怎样去做的代码或符号。从本质上讲，指令只是一些二进制代码，这点PLC与普通的计算机是完全相同的。同时PLC也有编译系统，它可以把一些文字符号或图形符号编译成机器码，所以用户看到的PLC指令一般不是机器码而是文字代码，或图形符号。常用的助记符语句用英文文字（可用多国文字）的缩写及数字代表各相应指令。常用的图形符号即梯形图，它类似于电气原理图是符号，易为电气工作人员所接受。 l 指令系统：一个PLC所具有的指令的全体称为该PLC的指令系统。它包含着指令的多少，各指令都能干什么事，代表着PLC的功能和性能。一般讲，功能强、性能好的PLC，其指令系统必然丰富，所能干的事也就多。我们在编程之前必须弄清PLC的指令系统 l 程序：PLC指令的有序集合，PLC运行它，可进行相应的工作，当然，这里的程序是指PLC的用户程序。用户程序一般由用户设计，PLC的厂家或代销商不提供。用语句表达的程序不大直观，可读性差，特别是较复杂的程序，更难读，所以多数程序用梯形图表达。 l 梯形图：梯形图是通过连线把PLC指令的梯形图符号连接在一起的连通图，用以表达所使用的PLC指令及其前后顺序，它与电气原理图很相似。它的连线有两种：一为母线，另一为内部横竖线。内部横竖线把一个个梯形图符号指令连成一个指令组，这个指令组一般总是从装载（LD）指令开始，必要时再继以若干个输入指令（含LD指令），以建立逻辑条件。后为输出类指令，实现输出控制，或为数据控制、流程控制、通讯处理、监控工作等指令，以进行相应的工作。母线是用来连接指令组的。 它有两组，第一组用以实现启动、停止控制。第二组仅一个END指令，用以 结束程序。 l 梯形图与助记符的对应关系：助记符指令与梯形图指令有严格的对应关系，而梯形图的连线又可把指令的顺序予以体现。一般讲，其顺序为：先输入，后输出（含其他处理）；先上，后下；先左，后右。有了梯形图就可将其翻译成助记符程序。上图的助记符程序为： 地址 指令 变量 0000 LD X000 0001  or  X010 0002 AND NOT X001 0003 OUT Y000 0004 END 反之根据助记符，也可画出与其对应的梯形图。 l 梯形图与电气原理图的关系：如果仅考虑逻辑控制，梯形图与电气原理图也可建立起一定的对应关系。如梯形图的输出（OUT）指令，对应于继电器的线圈，而输入指令（如LD，AND，OR）对应于接点，互锁指令（IL、ILC）可看成总开关，等等。这样，原有的继电控制逻辑，经转换即可变成梯形图，再进一步转换，即可变成语句表程序。 有了这个对应关系，用PLC程序代表继电逻辑是很容易的。这也是PLC技术对传统继电控制技术的继承。

为了解决陕西省某县城污水处理问题，设计了以BAF法为工艺，以S7-300PLC为核心，应用冗余技术、PROFIBUS现场总线技术的污水处理控制系统，阐述了控制系统的硬件集成。以StepV5．2为开发环境，应用模块化、面向对象的程序设计思想开发了基于BAF工艺的预处理、BAF生物滤池和污泥脱水系统控制的应用程序。系统运行结果表明，控制效果达到了预期目标。

  伴随社会经济的发展，现代城市污水量不断增加，工业废水所占比重呈上升趋势。为了改善生态环境，充分进行废物利用，创建节约型、生态型城市。陕西省某县城通过对污水量的预测，结合城市发展前景，确定新建一规模为2×104 m3／d污水处理厂。选用BAF工艺，利用PLC自动化技术进行污水处理。
1 BAF污水处理工艺简介
    BAF即生物曝气滤池(Biological Aerated Filter)，是上世纪80年代法国OTV公司于研究成功的一种新型淹没式生物滤池。污水经格栅去除粗大漂浮、悬浮物后，进入出沉池或水解酸化池进行沉砂、除油和沉淀同时去除部分SS、化学需氧量、BOD等物质，经预处理的污水进入第一级BAF-C／N滤池，绝大部分化学需氧量、BOD在此进行降解，部分氨氮进行硝化，接着污水进入第二级BAF-N滤池(或C／N滤池)，进行氨氮的彻底硝化及化学需氧量，BOD地进一步降解，同时进行化学除磷，以保证出水总磷≤0．5 mg／L，NH3-N≤5 mg／L，TN≤10 mg／L运行过程中，在一二级BAF底部进行供氧滤池运行一段时间后需对滤池进行反冲洗；反冲洗采用气水联合反冲洗，反冲洗污水通过排水缓冲池返回初沉池或水解酸化池，与原污水混和初沉池或水解酸化池的剩余污泥进行脱水处理，泥饼外运处置。若选用DN滤池+C／N滤池的脱氮工艺，则需将C／N滤池的出水回流。

2 基于BAF工艺的污水处理控制系统设计
    鉴于该污水厂污水处理规模和BAF工艺的特点，本着技术先进，，实用可靠的原则，采用“集中管理、分散控制”的理念进行污水处理控制系统设计。系统结构如图2所示，包括上位机管理层、下位机控制层和现场设备层。

  1)上位机管理层
    该层设置在中央控制室，包括两台工程师站，主要完成对厂内各设备和仪器仪表的工况进行监测和远程控制，主要设备如格栅机、提升泵、鼓风机、阀门等，并对其信号进行采集显示。仪表工况如生产过程参数(流量、液位等)、水质参数(pH值、SS、DO等)。为了给用户提供一个科学合理的设备检修时间，上位机及时完成对所采集的数据进行处理、储存、显示和打印；并对污水厂重要设备(如提升泵、鼓风机、阀门等)的开／关次数和运行时间进行累计，生成设备管理报表。以上的设备和仪器仪表的监测与远控主要借助于WinCC V6．2组态软件开发的生产工艺流程图和各工艺单元流程图，各种过程参数、水质参数、电气参数的趋势图和生产统计报表。另外，通过界面设置了信号报警和联锁等功能，保证了生产的正常运行。
    2)下位机控制层
    该层选用代表当今潮流的西门子SIMATIC工业自动化产品S7-300PLC为控制核心，设计为软冗余系统。系统以S7-315-2DP CPU作为主站，与上位机管理层计算机采用以太网通信，并以以太网作为冗余网络为基础。与从站分布式I／O之间数据传输采用PROFIBUS-DP协议通讯方式，以确保高实时性和高动态响应要求。
    3)现场设备层
    该层主要为BAF工艺流程各阶段的现场设备和分布式ET200I／0从站，粗细格栅机、运输机、螺旋压渣机、提升泵、鼓风机、刮泥机、排泥泵、阀门等和PH／T、电容式液位计。
    该层根据需要，设置了3个从站，分别完成预处理控制、BAF生物滤池处理、污泥脱水系统处理，主要设备有手动控制、遥控控制、自动控制3种方式，主要通过在控制层PLC中的用户程序实现。

3 系统硬件集成
    1)上位机管理层  上位机管理层设两台研华工控机监控计算机(互为热备)、打印机等。两台ADVANTECH IPC-610、P4／2．8GHz／120Gb ／512Mb／19’LCD互为热备。安装西门子STEP7 V5．4编程软件和西门子WinCC V6．2工业组态软件。
    2)冗余PLC控制层及分布式控制子站  冗余PLC控制层中，PLC采用模块化结构设计的西门子CPU315-2DP可编程控制器。
    ①处理子站(ET200)  本站主要负责粗格栅、细格栅、旋留沉砂池、反应沉淀池的监测控制。
    ②BAF生物滤池子站(ET200)  BAF生物滤池是本污水处理厂的关键，根据工艺要求对滤池的进水调节阀、出水闸门、气冲阀、水冲阀、排水阀、泄气阀及鼓风机、反冲水泵进行监控，来控制滤池的正常过滤和反冲洗这两个过程。实现过程控制可通过手动和自动两种方式。
    ③污泥脱水系统处理(ET200)  根据生产工艺要求，实现对污泥投加絮凝剂、混合、浓缩、脱水功能，后生成污泥饼外运。
    污水处理控制系统使用PROFIBUS-DP现场总线，冗余了2个从站的分布式I／O，每个冗余的从站有2个PROFIBUS接口，一个是主接口，一个是备用接口。工作中，当主要从站出现故障时，后备从站接管它的功能。该系统从站在两条冗余的PROFIBUS总线上运行。

4 控制系统软件开发
    根据BAF工艺要求，用户程序以西门子StepV5．2为下位机开发环境，运用模块化、面向对象(主要设备)的设计思想，对现场电动阀门、曝气机、鼓风机和水泵等电气设备开关实施顺序控制、时限控制和条件控制。为了提高系统的可靠性，控制程序必须写入冗余段程序。

5 结束语
    系统以PLC为核心，利用BAF工艺和冗余、现场总线技术实现了对整个县城的污水处理。本系统投入运行以来，运行稳定可靠，自动化程度高，经系统处理后的污水达到了国家污水排放标准，完全达到了预期的目标。