西门子(长沙)PLC代理商

西门子卡件6ES7312-5BF04-0AB0

1．JK触发器
本实验所采用的是74LS112，它是下降边沿触发的双JK触发器，其引脚图如图1所示。

图1 74LS112引脚

另外，74LS112还有异步置位端 和 复位端，其功能如同RS触发器的S端和R端。

2．T触发器
    T触发器可控制触发器每接受一个CP信号就翻转一次，所以经常称T触发器为“反转触发器"。又因为来一个CP信号翻转一次，那么其状态就可以用来记忆CP输入的个数，所以又称为“计数触发器"。T触发器可以很方便地用JK触发器和D触发器构成（如图2），

    
（a）用JK触发器构成的T触发器      （b）用D触发器构成的T触发器
                        图2

T'触发器是只有计数翻转功能的触发器， 如图3 所示。
      
（a）用D触发器构成的T'触发器      （b）用JK触发器构成的T'触发器
                          图3

3．JK触发器和D触发器的转换
JK触发器和D触发器通过基本门电路可以进行转换，电路如图4所示。

      
（a）JK触发器转换为D触发器              （b）D触发器转换为JK触发器

在加性高斯白噪声（AWGN）信道中，可以使用匹配滤波器实现数字信号的接收。匹配滤波器是一种线性滤波器，它是在输出信噪比大准则下设计的一个线性滤波器，准确地说，匹配滤波器使其输出信噪比在某一特定时刻上达到大值。
　　匹配滤波器具有特别重要的意义。例如在二进制数字传输中，我们关心的是能够从噪声中正确地判断两种可能信号中出现哪一种，判断时刻的信噪比愈高，愈有益于作出正确的。
　　一、匹配滤波器原理
　　设匹配滤波器的传输函数为，冲激响应为，并将匹配滤波器输入输出分别记为和，如图1所示。图中匹配滤波器输入为  　　式中，为匹配滤波器的输入信号，噪声是零均值高斯白噪声，其双边功率谱密度为。  图1 匹配滤波器原理框图 　　根据线性系统的叠加原理，匹配滤波器的输出为  　　其中，输出信号的表达式为  　　式中，是输入信号的频谱函数。
　　输出噪声的平均功率为  　　则匹配滤波器在时刻的输出信号瞬时功率与噪声平均功率之比为  　　为了寻找一个以使大，可将许瓦兹不等式用于上式的分子，有  　　显见，当为  　　不等式（6）为等式，此时有大可能输出信噪比为  　　式中，是信号的能量。
　　由此我们得出结论：在白噪声干扰的背景下，按设计的线性滤波器，将能在给定时刻上获得大的输出信噪比。由于该线性滤波器的传输特性与输入信号频谱的复共轭相一致，故称其为匹配滤波器

本文通过分析自来水厂对控制系统的功能要求，主要介绍了三菱自动化的PLC及变频器在自来水厂的应用，以及与FIX组态软件构成的自控系统。变频器的英文译名是VFD（uency Drive），这可能是现代科技由中文反向译为英文的为数不多实例之一。（但VFD也可解释为Vacuum fluorescent disy，真空荧光管，故这种译法并不常用）。变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源的频率和幅度的方式来控制交流电动机的电力传动元件。变频器在中、韩等亚洲地区受日本厂商影响而曾被称作VVVF（Variable Voltage Variable Frequency Inverter）。

　　1、引言

　　自来水是指通过自来水处理厂净化、消毒后生产出来的符合国家饮用水标准的供人们生活、生产使用的水。它主要通过水厂的取水泵站汲取江河湖泊及地下水，地表水。并经过沉淀、消毒、过滤等工艺流程，后通过配水泵站输送到各个用户。 由自来水厂按照《国家生活饮用水相关卫生标准》处理后，用机泵通过输配水管道供给用户使用。江北水厂所有的PLC均采用三菱AnS系列，完成了逻辑控制、过程控制、PID等多种控制任务。江北水厂所涉及的变频控制采用三菱变频器，它们与PLC配合达到了优控制。上位机采用美国Intellution公司的FIX组态软件及国产组态王软件。虽然PLC所使用之阶梯图程式中往往使用到许多继电器、计时器与计数器等名称，但PLC内部并非实体上具有这些硬件，而是以内存与程式编程方式做逻辑控制编辑，并借由输出元件连接外部机械装置做实体控制。因此能大大减少控制器所需之硬件空间。实际上PLC执行阶梯图程式的运作方式是逐行的先将阶梯图程式码以扫描方式读入CPU 中并后执行控制运作。

　　2、江北水厂对控制系统的要求

　　1）、分散性

　　根据江北水厂工艺的特点，分为取水泵站、投矾车间、投氯车间、反应池、平流滤、滤池、清水池、供水泵站等。由于主体设备过于分散因此需要控制系统设计成几个不同功能的分站，通过网络使各个站之间既独立又关联，互不影响地进行各自的控制任务。

　　2）、集中监控

　　为了确保供水水制，操作人员需要在中控室对整个水厂的生产情况了解，并进行集中监控。

　　3）、可靠性、安全性

　　水厂的安全、稳定运行直接关系到千家万户，所以从控制系统的结构设计、软硬件产品质量到控制程序编制等各个环节都必须是高可靠性的。

　　4）、可维护性

　　系统在系统软件、应用软件和硬件方面具有强大的报警和故障自诊断功能，方便工程师对系统故障进行分析和维护。

　　5）、可扩展性

　　系统应采用具有一定标准及应用较为广泛的软硬件产品，并考虑一定的余量，为将来水厂的扩建及系统的变更打下基础。

　　6）、开放性

　　开放性是用户对控制系统的普遍需求。随着计算机和网络技术的发展和应用的普及，人们越来越需要过程控制系统与管理信息系统交互信息，从而实现管理与控制一体化。尽管各控制系统生产厂家在现场控制器模块级还不可能完全开放或通用，但必须要求上位机监控系统具有开放性。

　　3、 控制系统构成

　　1）、 控制系统硬件

　　如图所示，江北水厂根据系统不同功能分为五个PLC站，应用三菱MELSECNET/10网组网通讯，通过A1SJ71UC24-R2与计算机通讯。远程测压点通过无线通讯进行数据传输。根据生产的特点五个PLC站分别为投加分站、平流池分站、滤池分站、反冲分站、主站。所有PLC站均采用三菱AnS系列PLC。

　　PLC首先检查输入端元件所连接之各点开关或传感器状态（1 或0 代表开或关），并将其状态写入内存中对应之位置Xn。步骤二“程式执行”：将阶梯图程式逐行取入CPU 中运算，若程式执行中需要输入接点状态，CPU直接自内存中查询取出。输出线圈之运算结果则存入内存中对应之位置，暂不反应至输出端Yn。步骤三“输出状态更新”：将步骤二中之输出状态更新至PLC输出部接点，并且重回步骤一。 此三步骤称为PLC之扫描周期，而完成所需的时间称为PLC 之反应时间，PLC 输入讯号之时间若小于此反应时间，则有误读的可能性。每次程式执行后与下一次程式执行前，输出与输入状态会被更新一次，因此称此种运作方式为输出输入端“程式结束再生”。

　　A、投加分站以过程控制为主，利用仪表、变频器进行投氯、投矾的回路控制。仪表输出4-20mA标准信号。

　　B、排泥车分站以逻辑控制为主，通过PLC发出的指令，指令通过中间继电器及变频器，对行车的电机及泵等设备进行开停、运行频率变化等控制，以达到运行的高度自动化。

　　C、滤池分站是逻辑控制与过程控制相辅相成，并加入了PID控制。在几个站中滤池分站属于复杂繁烦，我厂有十组滤池，并且都投入运行，三菱PLC完全能达到控制要求。

　　D、反冲分站主要是以逻辑控制为主，当PLC接受到滤池站发出的反冲要求指令时，开始按程序顺序地进行控制。

　　E、主站以逻辑控制为主，其作用主要是加强报警功能，将各分站发生的紧急事故，第一时间通知值班人员。

　　以上各站中主站CPU选用三菱A2ASCPU-S1，其它各站选用A2ASCPU（I/O点数512，存储容量64K），A/D转换模块选用A1S68AD，D/A转换模块选用A1S68DAI，在网络方面选用了A1SJ71BR11模块组成的同轴电缆总线方式的MELSECNET/10网。此网络的大优点是当一个站由于电源故障或其它故障而脱网时，这个站将被分离，数据链接继续在有效的站间进行，当故障消除时，它自动返回在线状态，重新开始通信。从江北水厂投产运行至今，除了一次被雷电击坏了网络模块以外，还没有因PLC故障导致生产无法正常运行的事件发生。

　　由于篇幅有限，这里主要讲一下PID控制，水厂涉及PID控制回路主要是滤池站，在PID控制回路中要给出一个水位的设定值（SV值），通过PID控制单元将过程值（PV值）与设定值（SV值）对比，并执行PID控制算法，送出适合于执行机构特性的命令值（MV值）。执行机构是由模拟输出控制。实际应用中能满足控制要求，达到V型滤池恒水位控制的要求，我厂PID控制可以分为自动和手动两种方式，自动控制即由PLC进行全自动控制，不需要进行人工干预。手动控制即在上位机上给定一个阀位输出值（MV值），通过PLC对阀位进行控制，手动方式时内部设定点不与测量值校准。

　　编程梯形图软件用三菱公司的GPPW软件，在组网设置方面非常简便，在程序调试方面及在线检测方面已大大优越于老版本的GPPA。

　　在变频器的使用中，我们接触过两款三菱公司的变频器，FR-A044-2.2K 和FR-E540-0.75K，产品均采用以微处理器核心的数字控制技术，在使用过程中都能达到很好的响应能力，具有频率设定检测、负荷选择、电流输入等，共计100多个参数选择。及对变频器过载、CPU故障、电机再生电压过大等多种故障进行监控。相比FR-E540-0.75K调节参数设置方面没有FR- A044-2.2K方便。使用变频器后感觉大的优点是：变速区段全由软件设置，具有柔性控制的特点。