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图一 LONWORKS的网络图示
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与之相反，LONWORKS在工业现场的应用前景并没有得到认可，自身也遇到很多的困难。原因就是对分布式智能控制的原理接受不足。然而，LONWORKS以其的稳定性以及灵活的自由拓扑布线技术于基于RS485的传统现场通讯布线技术。LONWORKS能够巧妙而经济地满足特殊要求。能够以功能简表的形式为开发商提供解决方案的基础。对许多设备诸如发动机、泵、变频器、PLC、阀门、传感器等都有功能简表。
由于LONWORKS在工业现场的应用前景并没有得到大家的认可，转而在楼宇自控行业得到很大的发展。而对于楼宇自控中的机电设备的控制，LONWORKS并没有大的优势，这反而是传统的PLC/IPC的天下。PLC/IPC以其通用性、可靠性以及低廉的成本优势牢牢地占据着传统的产业机械/工业设备控制的根据地。这也是LONWORKS在多年来与PLC/IPC竞争工业现场后无法得到很大发展的原因。然而，毕竟LONWORKS以其对等设计和智能分布式现场设备在技术上的工业自动化系（PLC/IPC现场总线）整整一代。随着工业自动化以及网络技术的发展，对传统PLC的网络要求也越来越高，工业以太网这个新鲜名词也随之出现。而且也有了取代现场总线的趋势。
虽然组建控制网络的方法有很多，但是对于自动化控制而言，平坦的、对等式（P2P）体系结构是好的。P2P体系结构和其它任何一种分级的体系结构相比，不再具有分级体系结构与生俱来的单点故障。在传统的体系结构中，来自某一个设备的信息要传递给目标设备，必须先传送到中央设备或者网关。因此，每两个非中央设备之间的通信包括了一个额外的步骤，或者说增加了故障的可能性。P2P体系结构的设计相比之下，它允许两个设备之间直接通信，这避免了中央控制器的故障可能性，并且排除了瓶颈效应。此外，在P2P设计中，设备的故障更多的可能是只影响到一个设备，而不象非平坦的、非对等式体系结构中潜在的影响到许多设备。由图2 可以看出通过监控的传统的主从通讯网络与P2P体系通讯网络的优劣。
图2 网络组织对比图
3 L0N网原理
LonWorks网络中设备的通信是采用一种称为LonTalk的网络标准语言实现的。LonTalk协议由各种允许网络上不同设备彼此间智能通信的底层协议组成。 LonTalk协议提供的通信服务，使得设备中的应用程序能够在网络上同其他设备发送和接收报文而无需知道网络的拓扑结构或者网络的名称、地址，或其他设备的功能。LonWorks协议能够有选择地提供端到端的报文确认、报文证实和优先级发送，以提供规定受限制的事务处理次数。对网络管理服务的支持使得远程网络管理工具能够通过网络和其他设备相互作用，这包括网络地址和参数的重新配置、下载应用程序、报告网络问题和启动/停止/复位设备的应用程序。LonTalk——也就是LonWorks系统——可以在任何物理媒介上通信，这包括电力线，双绞线，无线（RF），红外（IR），同轴电缆和光纤。
而所谓互操作性意味着每个网络中的装置能够根据自己需要发布的信息变成数字式串行数据通过网络直接到达另一个装置。数据转移通常涉及一个信息发送者，一个或一个以上的接收者。发送者和接收者之间一定要有某种形式的连接，数据才能以一连串的开--关状态转移。所有连接到某一特定信道的装置必须有同一速率运行的兼容收发器，如此才能够达到互操作的目的。但是可互操作的网络并不是传统的主从式通讯网络（点对点）可以达到的，网络装置间串行数据的转移要求一套通讯协议，协议通常以嵌入软件或固件代码形式存在于每个网络装置中。包含这个协议代码和某种类型的操作智能的装置称之为网络节点。它包括一片Neuron神经芯片、传感和控制设备、收发器(用于建立Neuron芯片与传输之间的物理连接)和电源。
LonTalk通讯协议是LONWORKS技术的核心，该协议提供一套通信服务，使装置中的应用程序能在网上对其他装置发送和接收报文而无须知道网络拓扑、名称、地址或其他装置的功能。LONTALK协议能够有选择地提供端到端的报文确认、报文证实、优先级发送以便设定事物处理时间。它是一个分层的以数据包为基础的对等的通信协议，象有关的以太网和因特网协议一样。但是，LONTALK协议设计用于控制系统而不是数据处理系统的特定的要求。每个数据包由可变数目的字节构成，长度不定，并且包含应用层的信息以及寻址和其他信息。信道上的每个装置监视在信道上传输的每个数据包以确定自己是否收信人。若是，则处理以判明是否包含本节点应用程序所需的信息或者它是否是个网络管理数据包。LonTa1k协议是直接面向对象的网络协议,即,通过网络变量实现网络节点间的联结。当定义为输出的网络变量改变时,能自动地将网络变量的值发送出去,使所有该变量定义为输入的节点收到它的改变,以便激活相应的处理进程(事件触发型）。标准网络变量能使不同制造商的产品通过建立标准的数据传送模式、正确地翻译、传送数据,便于设备的互换和互操作。另外,由于网络变量的长度有限,多31B,又提供了四种类型的报文服务：应答方式、请求/响应方式、非应答重发方式、非应答方式。
为了简化网络配置和管理，可以把逻辑地址分配给节点，逻辑地址让用户把一个名字和物理装置与节点配合。使用LONTALK的控制网中的逻辑地址在网络配置时定义。所有逻辑地址有2个部分，部分是域的ID，这个域就是节点的集合他们之间可以互操作。逻辑地址的第二部分以的15位节点地址规定域中的一个单一节点。
而对于PLC介入到LONWORKS网络中，实现PLC数据/状态的实时监控，则必须由网关节点的应用程序对PLC进行操作。
4 L0N网在智能楼宇控制系统中的应用
本文以上海某大型广场的智能楼宇控制系统中，涉及到台达PLC的LONWORKS系统的部分为例，介绍网关节点与PLC通讯配置的网络变量以及命令格式。在该系统中，机电设备为中央空调风柜，PLC根据回风温度经过PID调节新风阀门的开度，以达到控制房间或单元室温的目的。风柜网络原理图参看图3。
图3 风柜网络原理图
网络变量
nviConfig 配制网络变量
nvoDR[0～7] 只读模拟量（AI）
nvoXR[0～7] 只读数字量（DI）
nviMW[0～12] 只写数字量（DO）
nviDW[0～31] 只写模拟量（AO）
配制网络变量
nviConfig输入格式：X X X X XXXXXXXX
指令 操作号 ： 设定值
指 令：R 读设定值，W 置设定值；
操作号： 00 通信格式设定
01~08 nvoDR[0～7] 连接设定
09~16 nvoXR[0～7] 连接设定
17~29 nvoMW[0～12] 连接设定
30~61 nvoDW[0～31] 连接设定
设定值：通信格式设定 BBBBB_TT (BBBBB波特率 如09600,_ 空格,TT 通信秒间隔 如01)
连接设定： SSIIAAAA (SS设备号 如01，II指令 如02，AAAA地址 如1AFF)
连接量
只读模拟量和只读数字量按通信秒间隔自动读设备进行刷新，只写数字量和只写模拟量赋值网络变量时自动发送到设备。
由于LONTALK协议规定网关节点的应用程序中已经包含该网关节点的逻辑地址，并且是以名称的形式存在于网关节点的应用程序中。因此，网关节点到PLC的通讯部分无须顾及PLC的通讯地址，而只需通用默认的PLC地址即可，参见图4。
图4中，变量规定为只读，在台达PLC的通讯协议中，D0对应的地址为H1000，则，D100对应的地址为H1064，依此类推。由于LONTALK协议的网关地址已经在网关节点的应用程序中得到确定，那么，网关节点与PLC的通讯就变成了标准的统一的程序，只需使用PLC默认的通讯地址即可，如图4、图5、图6所示PLC的通讯地址都统一为1。
由图3，现场的监控由文本显示器TP04G来实现，远端的监控通过LONWORKS网关节点来实现。这样组成一个分布式智能控制系统。远端的上位计算机通过与末端的LON网关交换数据，网关节点根据从信道中接受到的数据包判断是否是合适本网关的数据包，如是，则网关节点应用程序再将数据下达至PLC，完成远端的监控。
虽然LON分布式智能控制系统不要求末端的PLC提供地址，但是文本显示器与PLC的地址设置功能大大地方便了程序编写者与现场的调试人员，以下简单地介绍该功能的使用：TP04G提供了DELTA Mx的DRIVER，该功能适用于DELTA PLC的多地址应用场合。我们知道，在标准设备的生产制造中，我们需要的是标准化的程序，以简化现场的调试以及方便程序文件的管理。那么，在标准设备的组网过程中，必不可少地需要改变PLC的地址，以达到组网控制的目的。如果通过传统的改变PLC程序来实现的话，一台标准设备就有一套程序。很不方便程序的管理。使用文本显示器的DELTA Mx功能只需在文本的系统菜单中改变文本的通讯地址即可，而文本程序中需要对PLC的D1121设置成相应地址即可实现。
文本显示器提供的万年历功能为实现空调系统定时开/关机功能提供了方便，PLC可以通过万年历的时间实现对风机的定时开关机控制。网络功能的实现为楼宇机电设备的管理者提供了方便，管理人员可以通过网络对位于大楼任何位置的机电设备下达指令，也可以随时通过LON网络查看任何位置的机电设备的运行状态。实现了楼宇智能控制。
5结束语
LonWorks技术已经逐渐成为小区/楼宇智能化系统的基本规范。LonWorks网络非常容易与其他网络实现互连,如Internet网络,可以实现远程操作和控制。LonWorks开放式、可互操作性、成熟和低成本的特点,使得众多的制造厂和用户纷纷在其控制网络方案中采用LonWorks技术。另外,对于终用户来说,项目的初期投资大为减少,系统管理简单,增加新功能又十分简便。由此可以推断,LonWorks控制网络技术会越来越为人们重视和推广。PLC作为通用可靠的工业控制器，依然在工业现场得到广泛的应用，在民用市场的网络要求越来越多的，相信日益强大的PLC的网络功能一定也会越来越多地进入人们的日常生活中。
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利用Port2之RS485界面，可做永宏PLC间多达254台之高速LINK，且仅需于主站使用一个CLINK指令即可达成，高通讯速度可达921.6 Kbps，适用于多台PLC作分布式即时控制之应用(仅限高速共享资料区之资料，因实时更新，故占用较多PLC
利用Port1~Port4之任一个Port之RS485界面，可作永宏PLC间多达254台之Link，仅需于主站使用一个CLINK指令即可达成，高通讯速度可达921.6Kbps，适用于作分散式资料搜集等，非实时控制需求之应用(PLC内部任何资料均可Link交换，非实时更新，占用较少PLC CPU时间
Bs-PLC之5个通讯端口可同时连结各种智能型外围，界面则有USB、RS232、RS485、以太网络(Ethernet)可供选择，除可选用永宏标准通讯协议或Modbus通讯协议或透过FATEK Communication Server通讯伺服器来通讯外，尚可利用CLINK通讯便利指令，自行定义通讯协议主动或被动地与任何智能型外围联机。
摘 要 采用HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC对气箱式脉冲袋收尘器的控制系统进行了改造，提高了控制系统的稳定性和灵活性。
关键词 收尘器；控制系统；PLC
分类号 TP332；TP391
1 引言
气箱式脉冲袋收尘器是具有二十世纪九十年代水平的高效收尘器。它综合了分室反吹清灰和喷吹脉冲清灰等各类袋式收尘器的优点，克服了分室反吹清灰强度不够、喷吹脉冲清灰与过滤同时进行等缺点。本文介绍基于和利时公司HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC控制的气箱式脉冲袋收尘器的应用实例。
2 气箱式脉冲袋收尘器的工作原理
国内某水泥厂有一套气箱式脉冲袋收尘器。该收尘器共有9个分室，其中每个分室有1个提升阀和1个脉冲阀，共计18个控制阀。这些控制阀的分类如表1所示，接线图如图1所示。下面介绍控制阀的工作原理。
首行分组。18个控制阀被分为A和B两个阀组，控制阀YV1~YV10组成阀组A，控制阀YV11~YV18组成阀组B，通过阀组选通继电器KA6来进行阀组A或阀组B的选通控制。
然后进行分类。18个控制阀是由提升阀和脉冲阀等两类控制阀所组成，每类控制阀各有9个。通过脉冲阀选通继电器KA7来进行脉冲阀的选通控制。
例如，如果阀组选通继电器KA6吸合，分室1选通继电器KA1也吸合，那么提升阀YV1动作，而脉冲阀YV2不动作。如果此时脉冲阀选通继电器KA7也吸合，则脉冲阀YV2也动作，实现分室1的清灰动作。其它分室的动作与分室1类似。
表1 气箱式脉冲袋收尘器控制阀的分类
图1 气箱式脉冲袋收尘器控制阀的接线图
3 PLC控制系统硬件设计
该系统以前采用单片机进行集中控制，分室的清吹时间和喷吹脉冲依靠时间继电器来进行设定和修改。单片机程序的可读性差，系统不易维护，程序更改复杂。而且由于单片机控制系统的可靠性和抗干扰能力较差，在现场恶劣的环境下，该控制系统经常出现故障。我们对运行环境进行了现场考察和反复研究，在可靠性、稳定性、方便性等方面做了大量工作，采用、实用、可靠的PLC对多个分室进行集中控制，提出了基于和利时公司HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC的控制系统改造方案。
根据图1所示气箱式脉冲袋收尘器控制阀的接线图，通过对阀组和阀类的选通来控制某一个阀，因此，PLC控制系统只需使用7个开关量输出点就可以控制18个阀。此外，PLC控制系统至少需要自动起动和过载保护等2个开关量输入信号。考虑到此系统需要一定的备用I/O点，CPU模块选择带有24点开关量I/O的LM3107，其中开关量输入14点，开关量输出10点，完全满足系统要求。系统的I/O点分配如表2所示，PLC外部接线如图2所示。
表2 PLC控制系统的I/O点分配
图2 气箱式脉冲袋收尘器PLC外部接线图
4 PLC控制系统软件功能
改造后的PLC控制系统有手动和自动两种运行方式。
4.1 手动运行方式
当PLC检修或系统其它环节出现故障时，可以将控制系统随时切换为手动运行方式，通过手动转换开关、按钮和继电器等对收尘器进行控制。手动运行时，阀组的选择如图2所示，将手动/自动转换开关SA0扳到手动位置，通过阀组选通转换开关SA6选择要清灰的阀组。然后通过分室手动选通转换开关SA1~SA5选择分室1至分室9的提升阀，如图1所示。通过脉冲阀手动选通点动按钮SB1选择分室1至分室9的脉冲阀，如图2所示。
4.1 自动运行方式
如图2所示，将手动/自动转换开关SA0扳到自动位置，则PLC控制系统根据预先编好的控制程序，自动控制相关设备的运行。当控制系统给出自动运行的信号后，过载保护开关FR1用来自动检测系统的负载情况。如果系统发生过载，则禁止系统运行，并发出报警信号。如果没有发出报警信号，则系统延时5秒钟后进入自动运行状态。
分室1的提升阀1关闭（Q0.0和Q0.5输出）。2秒钟后，分室1的脉冲阀1动作（Q0.6输出）。0.15秒钟后，分室1的脉冲阀1停止动作（Q0.6停止输出）。8秒钟后，分室1的提升阀1打开（Q0.0和Q0.5停止输出）。
分室1动作结束后，延时5秒钟，分室2动作。
分室2的提升阀2关闭（Q0.1和Q0.5输出）。2秒钟后，分室2的脉冲阀2动作（Q0.6输出）。0.15秒钟后，分室2的脉冲阀2停止动作（Q0.6停止输出）。8秒钟后，分室2的提升阀2打开（Q0.1和Q0.5停止输出），
以此类推，直至分室9清灰结束，完成一个循环。下一个循环又从分室1开始清灰。如此循环执行清灰过程。
5 PLC控制系统的优点
气箱式脉冲袋收尘器控制系统的改造选用和利时公司的小型一体化PLC取代了原系统中的单片机，较大程度地提高了系统的配置，增加了系统的灵活性，能够更好地满足用户的需求。本系统有以下优点。
（1）连锁与保护
在系统中，相关设备的运行要求具有一定的连锁关系和时间顺序，这些功能由PLC的连锁程序完成，从而保证了系统的可靠运行，避免发生堵塞。
（2）灵活性
通过PLC面板的电位器，无须专门工具，也无须知识，一般操作人员可以方便地设定清灰的时间间隔。利用PLC的内部时间继电器取代传统的时间继电器，不但节省和简化了系统的硬件，而且计时更加可靠、准确和稳定。
（3）可靠性高
本系统的控制核心是和利时公司HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC，能够在恶劣的环境中长期、可靠、无故障地运行，接线简单，维护方便，隔离性好，抗腐蚀能力强，能够适应较宽的温度变化范围，平均无故障时间间隔（MTBF）大于15年。
（4）功能强大
和利时公司HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC的编程语言遵从IEC61131-3标准，易学、易懂、易用。除了具有传统的指令表、梯形图和功能块图等编程功能外，还具有结构化语言和顺序功能图等编程功能。和利时公司的PLC系统提供了多种应用功能模块，包括各种通讯功能模块、可以具体到年月日和时刻的多种定时器和长时间继电器等，方便了各种功能的实现，有利于缩短开发周期和节省程序容量。
6 结论
改造后的气箱式脉冲袋收尘器PLC控制系统的实际运行结果表明，基于和利时公司HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC的控制系统达到了预期的效果，实现了对气箱式脉冲袋收尘器的控制，可以方便地更改收尘器的设定时间，减少了外部电路与元器件，具有、可靠、经济、灵活等显著特色。
如上图示，塑料射出成机型之应用如上图示，FBS-TC6可直接接J、K … 等8种热电偶，经由该模块之温度量测与PID控制指令之运算，将控制输出经由SSR控制加热器，使各段温度维持在设定范围内。
FBS-PLC提供J、K … 等8种热电偶温度量测模块及PT-100和PT-1000两种RTD温度量测模块。热电偶模块适合用于温度范围 较大，如锅炉等之工业制程应用，而RTD则适用于温度较低，范围较小而分辨率要求较高，诸如冷空调等民生应用，利用温度变 化之迟缓特性，而采用多任务扫描量测及多回路温度PID控制，使FBS-PLC单机即能达到32回路之PID温度控制，将整体之效益 ／成本比发挥至，配合为温度量测与温度PID控制之便利指令，更大幅降低程序难度及程序发展与试之人力成本与时间。
FBS-PLC提供之FBS-32DGI指拨开关多任务输入模块，系由该模块上之I/O ASIC芯片(FBS-PLC I/O模块芯片)自行进行4位 数 × 8组指拨开关之数字(或128个独立开关状态)之多任务扫描输入，不会占用CPU之时间，且I/O ASIC之多任务扫描时间仅需10ms即可更新输入，又因采用多任务输入仅需要24条线即可完成32位数(或128点开关)之输入，加上FBS-32DGI模块仅4cm宽，真 正达到高密度，低成本、省配线工时之解决方案。
FBS-PLC之FBS-7SG模块为宽度仅4cm之米字型英文字或七段数字显示模块，该模块上之I/O ASIC芯片会自行进行两 组8位数(共16位数)之多任务扫描显示，或将2组8位数之显示组合成1组8位数米字型英文/数字显示，不会占用CPU之时间。该I/O ASIC采用多任务扫描方式，仅需10ms即可更新显示，因此每组8位数(64点LED)仅需以16芯之扁平排线即可完成接线。模块 内有3种不同驱动电压及3种降压细调可供选择，可推动大部分市售各种不同灯节，显示距离甚至可达百米之远。永宏亦提供了 四种7段显示LED分别为.56”、.8”、2.3”、4.0”和.8”、2.3”等二种米字型LED，以及其之显示板供使用者选用。
FB-DAP简易人机除可当Timer/Counter设定器及当作NC伺服定位坐标显示外，尚有自行定义按键及显示讯息而可当作简易人机 界面使用，若为(-R)机种，则附加有无线电感应读卡模块，可当作停车塔叫车、门禁、电梯、系统管制等多功能，同时FB-DAP采 用特大之薄膜按键，除质感高尚外，更易于辨识与操作。
应用例：当作Timer/Counter设定器使用或NC伺服定位坐标显示，可利用组件号码(T、C、R)或批注名称(1～16英文字母或数字)来监视对象。
应用例：作警报或讯息显示，FB-DAP平常工作于一般之的显示（如T/C设定器、门禁……等功能），而在警报或特殊事件发生（由使用者自设）时，FB-DAP可立即进入警报讯息（程序中事先定义好的）或特殊讯息（此讯息可由客户随时变更而无需更改程序）显示，并 可选择是否启动蜂鸣器。
应用例：停车场或门禁之多台联机与感应卡之使用
随着工业的进一步的发展， PLC 越来越广泛的应用于各行各业的工业控制。从初的数字量控制，模拟量控制到特殊功能控制以及以太网控制。它通过用户存储的应用程序来控制工艺过程。具有可靠性高、稳定性高、实时处理能力强、环境适应性、使用方便、维护简单。鉴于 PLC 在控制系统中的优越性，刘家峡水电厂电制动采用 FX 2N -128MR 控制。
一、工艺过程
一般水轮发电机的制动系统采用气刹或采用油刹，设置专门供刹车用的低压供气系统，这在经济上是不合算的，且增加了维护工作量，而采用油刹则需设置制动油泵，且排油不便也不好操作。一些小水电站采用木棒橇刹，虽能解决问题，但劳动强度大又不安全。现在大都采用电制动或电制动和机械制动混合的方式。
电气制动采用定子绕组三相对称短路，转子加励磁使定子绕组有等于大容量运行工况时电流值的制动电流流过，产生电制动力矩，实现电气制动。发电机制动开关装置作为电气制动系统中的主要设备，其功能为用于发电机定子绕组三相对称短路，应具有大容量、能高速合闸、三相联动操作等技术性能。
刘家峡水电厂发电机的正常停机制动可采用电气制动，一旦电制动失败，就自动转入气制动 , 确保水轮发电机制动的万无一失 。在发电机转速降至 80% 额定转速时投入电气制动装置。
