西门子模块6ES7214-2AD23-0XB8当天发货
0．引言
1969年美国数字设备公司根据美国通用汽车公司的要求，研制出世界上台可编程序控制器。初只能用于逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器，简称为PLC（ProgrammableLogicController），随着计算机技术和电子技术的飞速发展，其功能远远超出顺序控制和逻辑控制的范畴，不仅实现了数据运算和处理能力，体积小，功能强，可靠性高，编程直观，适应性好，接口方便，。
近年来，随着现代化生产技术的tigao，以及计算机技术、信息技术和通讯技术的相互渗透，纱线的不匀直接导致布面的不平整，这就说明在纱线生产环节极为重要。纱线不匀是影响其品质的重要指标之一。传统的纱线检测方式都是在实验室离线进行的，通过对纱线的抽样，要求一定的温湿度前提下，相对于纱线的在线检测反映出离线检测的滞后性和随机性。RS-232C串行通讯实现比较容易，常被用于自动控制、数据采集、智能仪表等上位机与外部设备的数据通讯。本文设计了VB与欧姆龙PLC-CJ1M（CPU21）之间的数据通信，在线获得纱线的检测数据，如CV值、纱线瞬时直径、平均直径、粗节大值、细节小值等等，及时反映纱线的不匀，使操作人员及时做出相应调整。
1.上位机与PLC之间通讯实现
欧姆龙PLC—CJ1M（CPU21）有两个串行通讯口，一是通过欧姆龙专用串口通讯线CS1W-CN226，其网络类型设置为Toolbus，将DIP4串行通讯设状态置为ON;一是通过欧姆龙九针串口通讯线XM2Z-200S-CV，其网络类型设置为SYSMACWAY，其它为默认设置，包括端口为COM1，波特率为9600。图1所示为上位机通过RS-232C端口连接到PLC的示意图，也可以称作1:1连接。
图1RS-232C端口的1:1连接
图2所示为上位机与PLC之间通讯实现过程。
图2上位机与PLC之间通讯实现过程
2.VB与PLC之间通讯协议和程序实现 2.1链接系统的通讯协议
在纱线数据通讯中，只需要在上位机系统中编写上位机通讯程序，无需在PLC中编写任何程序，PLCCPU会根据上位机发来的命令帧自动生成响应帧返回给上位机。命令帧和响应帧之间包含需要通讯的数据，只有保证正确实现命令帧和响应帧之间的应答，才能实现准确的数据交换。命令和应答有两种方式，一种是从上位机发命令到PLC，另一种方式允许PLC发命令给上位机，我们采用浅一种方式。
从上位机发送命令时的命令帧和响应帧如图3。
图3命令帧和响应帧格式
命令帧中：
@——命令开始标志，所有命令都以“@”开始;
节点号——与上位机连接的PLC，在1:1连接中默认值为00;
标题码——设置两字节的命令代码，如RD代表读PLC的DM区数据;
正文——设置命令参数
FCS——设置两字符的帧检查顺序码，用于校验，是用两位ASCII码表示的8位数据，是从“@”开始到正文结束的所有字符的ASCII码按位异或运算的结果;
结束符——表示命令的结束，用“＊”和回车符“CHR$（13）”标明。
应答帧中：
@、节点号、标题码、FCS和结束符同命令帧中的含义。
异常号——返回命令的执行状态，，是否有错误发生。
2.2通讯端口初始化
在上位机与PLC实现通讯之前，必须先在上位机VB中设置通讯控件MSComm1的相应属性，通讯口初始化程序一般放在窗体加载程序中。
PrivateSubbbbb_Load（）
MSComm1.CommPort=1‘设置Com1通讯口
MSComm1.Settings=“9600,e,7,2”‘波特率9600，e偶校验，7位数据位，2位停止位
MSComm1.PortOpen=True‘打开通讯端口
MSComm1.InBufferCount=0‘清空接收缓冲区
EndSub
其它设置均取通讯控件MSComm1的默认值。
2.3帧格式代码
采用基于bbbbbbs操作系统功能强大的面向对象的程序设计语言——VisualBasic，编写了上位机程序，建立了上位机与PLC之间良好的通讯协议。以读内存DM区为例：
上位机命令帧：
"@"+"00"+"FA"+"1"+"00000000"+"0101"+"82"+开始地址+读取个数+FCS+结束符
PLC应答帧：
"@"+"00"+"FA"+"1"+"00000000"+"0101"+"82"+"0000"+读取数据+FCS+结束符
其中：
FA——表示FINS命令
0101——表示连续读内存区
82——表示读内存DM区
2.4校验算法实现
为了保证通讯数据准确无误的传输，欧姆龙PLC对通讯数据以按位异或算法进行校验。代码如下，仅供参考。
OptionExplicit
FunctionFCS（ByValtemp1Asbbbbbb）Asbbbbbb
Dimslen1,i,xorresult1AsInteger‘定义变量
Dimtempfcs1Asbbbbbb
xorresult1=0
slen1=Len（temp1）‘求输入字符串的长度
Fori=1Toslen1
xorresult1=xorresult1XorAsc（Mid（temp1,i,1））‘从首字符到尾字符获取ASCII码，按位异或
Nexti
Tempfcs1=Hex$（xorresult1）‘转换为16进制
IfLen（tempfcs1）=1Then
FCS="0"&tempfcs1
Else
FCS=tempfcs1
EndIf
EndFunction
3.结束语
本文作者创新点主要通过RS-232C串口通讯，采用面向对象的可视化编程工具——VisualBasic建立上位机与欧姆龙PLC-CJ1M（CPU21）之间的数据通讯，获取纱线在线检测数据，现场实测表明能够快速准确在线测量纱线的CV值、瞬时直径、平均直径、粗节大值、细节小值等等，实时反映纱线的不匀率，对tigao棉纺企业纱线质量具有重要的意义。
1引言
在大型机械加工行业尤其是汽车行业中往往用到较多的能源站房及其他站房，如制冷站、循环水站、热交换站、空压站、以及污水处理站等。他们就像人体的心脏、肾脏等重要器官，在工厂的能源（压缩空气、热水、高温蒸气等）供应、循环、回收等过程中起着极为重要的作用。对上述站房系统的监测管理及控制也就成为工厂自动化（FA）的重要组成部分，通过对这些站房实现自动监测控制，可以起到大量节约资源，节省人工的作用。对上述站房的自动监控，也将越来越广泛地得到应用。
本文主要介绍制冷站、热交换站、循环水站的分布式监控系统。
2综合站房工艺流程
综合站房工艺流程示意图如图1所示。
图1综合站房工艺流程框图
本站房主要完成给用户提供冷源、热源的功能，主要用于剧院、医院、大型办公场所、恒温厂房的中央空调系统等。
(1)冷冻水监控系统
本系统以
制冷机的监控为主，制冷机为大连三洋蒸汽式溴冷机，该机自带PLC和RC-232串口，经转换成RS485口后可方便地与上位机通信，从而很方便地获得制冷机的运行参数。根据冷冻水给、回水温度差及总liuliang判断用户冷负荷状况，确定冷冻机开启台数及阀门大小，保证冷源的合理使用，达到佳的节能及运行效果。
(2)冷却水监控系统
冷却水系统通过冷却塔和冷却水泵向制冷机提供冷却水，保证制冷机有足够的冷却水通过，并根据气候及冷负荷调整冷却水运行工况，在冷却水温和水量满足要求的情况，使系统合理运行。
(3)采暖监控系统
采暖系统通过热交换器为中央空调提供热水，监控系统的主要任务为控制热交换过程以保证要求的热水温度和liuliang。根据热水给、回水温度差及总liuliang判断用户热负荷状况，确定热交换器开启台数及阀门大小，保证热源的合理使用，达到佳的节能及运行效果。
(4)循环供水监控系统
因为采暖和制冷不可能使用，为节约成本，本综合站房只采用一套供水系统分冬、夏两季对用户提供热、冷源。冷、热源的切换由电动阀自动切换。 本系统实际上是一套相对独立的恒压供水系统。主要由变频器和PLC组成，其电气原理图如图2所示：
图2恒压供水电气原理图
变频器选用适于泵类的FujiG9变频器，分别对五台循环水泵进行变频控制，并通过PLC的逻辑控制功能，实现对整个供水系统的恒压变liuliang控制，为确保系统的稳定运行，整个系统设有过流、过压、过载、自诊断等多种保护功能。 本系统接收上位机或本地发出的启动信号后，启动水泵1变频运行，PLC根据接收到的压力和liuliang信号控制变频器调节水泵转速，使供水管网水压恒定。当水泵1工作频率达到工频时，若管网水压仍达不到要求，将此泵切换到工频运行，变频器切换到水泵2，使其变频运行。此后，如果水压仍达不到要求，则继续切换下去至满足要求。若管网水压大于设定值，PLC控制变频器频率，使水泵转速降低，当低至设定低频率时，依据先开先停原则，自动切换掉已投入运行的工频泵，使管网水压始终保持恒定。这样，五台水泵轮流循环运行，避免某台泵长期运行，延长设备使用寿命。本系统由闭环PI控制即可满足要求,PI算法由PLC实现：Ui＝Ui-1＋ΔU＝Ui-1＋K[Ei－Ei-1＋（T/Ti）Ei>。
3系统组成
综合站房监控系统的组成如下：
本监控系统采用由PLC组成的分布式监控系统的形式。PLC作为下位机使用，用来完成各子系统的数据采集、输出控制及状态判别等工作，上位机采用研华公司的工业计算机，接收PLC采集的现场数据，并将数据存入动态数据库，完成报警、实时曲线、历史曲线、分析系统运行状态、打印输出、并根据控制室控制人员要求控制各系统的运行状态等功能。
PLC采用OMRON公司的SYSMACα系列的C200HE,它是一种价格适中、性价比较高的中型机，配有较强的指令系统，并增加了许多特殊功能指令，还配备了丰富的特殊功能模块和强大的通信模板，这些都足以实现现代工厂自动化的多级要求。系统主要选型如附表所示：
附表PLC硬件配置
本系统网络为单级网络，系统中通信主要采用适配器结构形式的RS422上位连接方式。监控系统的网络结构如图3所示：
图3监控系统的网络结构
由于采用一对四的通信方式，需要为设备设置地址，在下位机采用RS422标准，在每台PLC上都安装了一块LK202HOSTbbbb模块，各PLC通过三端口RS422适配器相连，通过RS422转RS232适配器转换后连接到上位机的串行口。
HOSTbbbb的内部驻留了通信软件，通信协议已固化，只有几个参数需要用户根据现场应用进行设置。C200H-LK202上位连接单元的面板上有4个参数设置开关SW1～4,SW1、SW2用于设置该上位连接单元的设备号（也称站号），取值范围为00～31。SW3选择波特率。SW4用来设置命令级，奇偶校验格式。
网络中的所有PLC通过公用LR区实现数据传送，在LR区中每个PLC均分配一个写区和若干读区。数据传送时PLC将数据写入到公用LR区中分配给自己的写区，其他PLC则通过PLC链接单元从LR区对应区域读数据，从而使系统中的PLC相互 交换信息。
4 系统软件设计
上位机监控软件利用组态王（KingView5.1）工控组态软件。它能充分利用bbbbbbs的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。该软件把每一台下位机看作是一台外部设备，在编程过程中根据“设备配置向导”的提示一步步完成连接功能。在运行期间，组态王通过驱动程序和这些外部设备交换数据，包括采集数据和发送数据/指令。每个驱动程序都是一个COM对象，这种方式使通信程序和组态王软件构成一个完整的系统，既保证了运行系统的高效运行，也可扩大系统的规模。其与下位机通信原理如图4所示：
图4上位机与下位机的通信原理框图
组态王与OMRONPLC之间的通信采用的是OMRONHOSTbbbb通信协议。组态王通过串行口与PLC进行通信，访问PLC相关的寄存器地址，以获得PLC所控制设备的状态或修改相关寄存器的值。组态王监控软件还可实现显示工艺流程图、各种参数实时测量值，实时修改下位机所需的各种参数值，上、下位机之间的通信管理，实时故障报警画面，实时数据库和历史数据库管理，系统日志报表和各种生产报表等功能。
在主监控站上建立网络数据库，将过程监控站中的各类实时数据、画面、图表等信息存入本地网络服务器中，利用ASP技术生成动态网页，进行实时发布，可实现现场数据的Web浏览，为将来工厂全面的Intranet管理留下基础。
下位机软件设计采用模块化结构，每一个模块作为一个子程序。根据系统功能划分，程序由多个模块组成，每个模块的程序量都不大，整个程序的编制、调试和维护比较方便。各子系统的下位机软件模块框图如图5所示。
1 引言
城市交通控制系统可以有效改善交通，缓解交通拥堵，tigao路网的服务水平，增加系统交通liuliang，减少延误时间和停车次数，减少燃油消耗，降低交通噪声及尾气带来的环境污染，tigao交通安全性，从而促进城市经济建设的发展。
实施一个中央集中控制式城市交通控制系统需要昂贵的造价、建设周期长，一些中小城市难以承受，中小城市的交通信号控制往往只集中于有限的几条主干道上的路口，控制方式选择干线控制较为理想实用，开发一个中小规模的干线控制系统更符合中小城市交通控制的需求，该系统也适用于大城市中未受控制中心交通控制系统控制的干道上各路口的交通信号协调控制。干线控制系统与中央集中式自适应城市交通控制系统相比具有造价省、建设周期短的优点，更易于推广应用。
2 系统组成
干线控制系统主要由干道各路口的信号机和位于某路口(一般定义为关键路口)的干线控制计算机(路口线控计算机)组成，如图1所示:
图1 路口线控系统组成示意图
PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，PLC是工业自动化装置中应用多的一种设备。专家认为，PLC将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。PLC是在继电器控制逻辑基础上，与3C技术(Computer,Control,Communication)相结合，不断发展完善的。目前已从小规模单机顺序控制，发展到包括过程控制、位置控制等场合的所有控制领域。
2.1 信号控制机的功能及性能指标
· 符合中华人民共和国公共行业标准GA47-2002《道路交通信号控制机》;
·工作方式有:关灯、全红、黄闪、多时段定时控制、感应控制、无电缆协调、区域协调控制(包括干线协调方式);
·具有硬件手动控制及上位机用户的软件手动控制;
·可与上位机(干线控制计算机)进行相关数据通讯;
·至少可接入32路检测器、驱动48路信号灯;
·多可执行16个相位信号控制，可设置运行32个时段、32个方案、16个特殊日时段方案;
·可通过手持设备或面板上的按键方便地设置相关参数;
·具有显示屏幕，直观显示信号机的相关工作状态及相关参数;
·可在全天候下工作。
2.2 干线控制计算机
(1) 功能
· 与信号机通讯，获取信号机发来的信息、输出相关命令至信号机;
· 具有良好的用户界面，显示当前干线控制系统运行信息及配置信息，并接收处理用户的输入;
· 根据优化算法及相关信息计算各信号机的控制参数。
(2) 结构
硬件上可用成熟稳定的工控机及另配多串口扩展卡组成，也可用PC104嵌入式微机及串口扩展板组成，主要负责对干线下辖的信号机进行通讯控制，预留与上一级中央控制机的通讯扩展接口，主要设备需满足工业环境下运行的要求。
软件上主要是获取各信号机的相关信息，通过线控优化算法计算控制参数(周期、绿信比、相位差)，送至相关信号机付诸执行;也获取用户的干预输入，将用户命令进行分析后，对系统配置进行修改或送至相关信号机;还将各信号机的执行情况在用户界面上显示。结构如图2所示。
图2 干线控制计算机软件结构示意图
干线控制机与路口信号机也可采用PLC可编程控制器作为主控制器，从原理上，两者可合并为一，选型的主要出发点是:
· 输入输出点满足120点以上;
·具备实时时钟;
·具备RS232或422通讯接口;
·可构建点对点通讯或串行总线通讯;
·具备寄存器数据化管理功能;
·数据处理速度0.7μs;
·模块具有自诊断功能;
·路口信号机与干线机之间的通讯。
(3) 通讯结构
信号机与干线控制计算机之间的通讯目前仍采用串行口RS232C方式，通讯结构为点对点的方式(如图3所示)，设备可采用MODEM加电话线或光端机加光缆或专用串口设备加专线的方式进行。在干线控制机一端采用多串口的扩展设备。
图3 路口线控系统的通讯结构
(4) 通讯接口内容
·信号机与上位机(干线控制计算机)之间的握手协议，及相关连接规程;
·信号机传送的信息有:日期时间;当前的控制方式、时段、方案;相位切换通知;各组成部分的故障状态;检测器的状态及实时的原始数据;liuliang及占有率数据;配置参数的更改通知;配置参数的相关内容。
·上位机(干线控制机)发送的命令有:设置信号机的日期时间;信号机各种信息的查询，如查询信号机的日期时间、控制方式、时段方案、相位执行情况、信号机各组成部分的故障状态等命令;读写信号机的各个配置参数;设置信号机的控制方式，如将信号机工作方式降级为单点及人工干预降级等等;设置信号机为软件手动工作方式，可远程手动控制相位的执行。
2.3 PLC构建信号控制器的实现
在PLC控制中选用KOYO S系列中性能价格比较高的中型PLCSU-6M，其性能能够满足控制功能，并且可以使用ASCII-BASIC模块进行复杂的运算，使用DIRECTSOFT编程软件进行复杂程序编程，tigao速度和降低成本。
SU-6MCPU模块内包含有RS-232/422通讯接口，可以用来连接触摸操作的可编程操作显示器GC-53LM3，在这个操作显示器上设定/显示所有的工作数据，运行情报和给PLC辅助运行指令，由于这个操作显示器的使用，所有的人机接口的操作非常直观和方便。
如果干线控制机也使用PLC构建，则需要扩展通讯端口，可使用DM模块。DM是专用数据通讯接口模块，用于整个干线或系统，指挥中心的联网运行。在这个网络上，可以根据网络中的站数决定是否采用管理PLC。站数较多时为了减轻中心计算机的负担采用专门的PLC对下级各种采集数据;站数较少时直接由上位计算机采集也可以。
为满足信号机大量的实时运算要求，可使用ABM模块。ABM是SU系列CPU上使用的ASCII/BASIC协处理器(Co-processer)模块。
ABM模块通过BASIC语言程序，可以访问PLC的I/O点，中间继电器等位功能存储器，以及数据寄存器。位功能存储器的状态和数据寄存器内容也可以被ABM控制。
SU-6M CPU的ABM模块可以安装在任意位置，并且不占I/O点。(SR系列的ABM模块略有不同。)
RUN方式下的ABMBASIC语言和语法与通常BASIC相似，特别是QBASIC，ABM程序可以几乎经过修改在QBASIC系统下运行，只ABM程序中对PLC功能存储器的访问在QBASIC中会被当作数组来操作，例如:SU6-R(1400)，SU-6M(1000)在ABM程序中访问数据寄存器R1400和中间继电器M1000而同样程序在QBASIC中会被当作大的数组。
COMMAND方式下的命令包括程序的传送，参数地设定，打印程序等菜单操作，以及直接命令的键入，例如删除、保存、列表程序，选择程序，运行程序，运行方式改变等。
2.4 线控优化算法
信号控制的基本参数是周期、绿信比和相位差。线控的算法可借鉴自适应交通控制系统中的子区优化算法，线控各路口中有一个关键路口，关键路口的周期作为所有路口的共同周期，绿信比针对各个路口单独进行调节，相位差对所有路口进行优选。
(1) 检测器数据预处理
通过原始检测数据获得交通每个车流通行的周期liuliang及占有率数据，由于交通流的随机性波动，为反映实时交通变化的趋势及避免控制方案频繁的变动，应对检测器数据作平滑处理。平滑的方法是将当前周期的数量与前几个周期的数据作加权平均。
(2) 饱和度的确定
以相位车辆占用的绿灯时间与车辆通行的有效绿灯时间之比作为此相位的饱和度。
(3) 信号周期的优选
周期大小由关键路口决定。线控算法收集三个周期内路口的交通数据，三个周期内有两个周期需增加或减少周期长度，则决定了周期变化的方向。周期的变化幅度由路口的饱和度、周期大小相关因子来确定，范围在±(1～6s)内。线控启动时取关键路口当时的周期作为起始周期长度。
(4) 绿信比的调节
绿信比的调节针对各路口单独进行，采用“等饱和度原则”分配各相位的绿灯时间，且使各相位绿灯时间的变化值在±(1～4s)的范围内。
(5) 相位差的优选
相位差反应了各路口间的协调。确定线控的路线，根据各路口的信号周期、绿灯时间、相位色步序列、路口间距、路段平均车速等计算路口间的相位差。目标是使线控路线的上下行绿波带宽度大。相位差的变化范围在±(1～4s)之间。