K7M-DR20U

　　　　目前已开发的系统有两个：人机界面PWS-500S-LED（外接薄模按键机型），或人机界面PWS-700T-STN(触摸屏)作为控制终端，下面将分别介绍。

　　（一）：PWS-500S-LED系统K7M-DR20U

　　1)、开机画面说明：系统上电后，在人机界面上显示如图2所示画面：

　　按画面提示，触按F1键进入主菜单：

　　2)、主菜单画面说明：在开机画面中按F1键显示如图3所示画面：

　　在图3中可以选择运行方式（自动/手动），无论选择何种方式并运行设备，只要在设备运行，那幺在该画面上都能看到手动方式或自动方式的字样在不停的闪烁，它表示系统在相应的方式下运行，而且该两种方式具互锁性，一旦自动运行在闪烁，那末无论如何也进不到手动方式的下一级菜单，反之亦然，从而保证了系统的安全性。 

　　3)、自动运行方式说明：在图3画面中如选择F1键，则进入图4所示的自动方式，在图4画面中有F1~F4各按键，下面分别说明其功能： 

　　F1：按F1键进入参数设定画面，见图5。在设备运行前需进入参数设定画面进行参数设定，如标准压力、轮泵时间的设定及 压力表量程选择等。上述参数设定完后返回图4画面，进入运行画面，启动设备。以上参数只是在设备运行初期，才需进行调试，一旦调试正常后，以后每次开机则不需进入参数设定画面做调试，系统已经记忆了上次调试后的参数，因此，可按上次设定的参数自动运转。

　

 

　　F4：按F4进入初始设定画面，见图6，该画面的作用也是属于调试画面。设备首次运行前，在显示该画面的情况下，按压F1键，就完成了水泵的轮泵顺序从泵1——泵2——泵3——泵1的循环设定。该设定仅在第一次运行前进行，之后，系统自动记忆，无需再做设定。系统还可自动计算每台泵的变频工作时间，从而自动进行切换。

　　F2：按F2进入运行画面，见图7。

　　F3：按F3返回上一级画面，K7M-DR20U即图3。 

　　图4画面的右边竖排显示“自动运行中”字样，并闪烁，表明设备已经工作在自动运行状态；如果系统运行在手动状态或为启动设备，则该处无任何字样显现。

　　4）、参数设定画面说明，见图5。可在自动方式画面（图4）中按F1进入该画面。在该画面中按数字键即可直接设定标准压力，按 F1键弹出数字键盘，即可设定轮泵时间；按F2键弹出数字键盘，选择压力表量程，此一参数要根据实际压力表的量程进行设定。

　　此参数设定后，要相应地改变变频器的相关参数，具体如下： 

　　A、压力表量程为0.6Mpa时，变频器参数：

　　01-00设60 01-01设60 01-07设83

　　B、压力表量程为1.0Mpa时，变频器参数：

　　01-00设100 01-01设100 01-07设50

　　5）、运行画面说明，见图7。在自动方式画面（如图4）中按F2进入该画面。当参数设定以及初始设定完毕后，就完成了系统的全部初始设定，进入运行画面，启动系统，设备投入运行。

　　下面是各按键的功能说明：

　　F1：启动键，按F1，启动设备，如变频器运行，则画面中“启动”字样将转变成“运行中”并不停的闪烁。 

　　F2：停止键，如设备在运行中，按F2，变频器停止运行。同时字样“运行中”的指示灯停止闪烁而变成“启动”字样。 

　　F3：返回键，按F3返回上一级画面，即自动运行画面，见图4。

　　F4：监控键，按F4进入监控画面(如图8)，监控系统运行的各参数：如设定压力、实际压力、实际输出频率、实际输出电流等。

　　运行画面（图7）中，在“变频”和“工频”字样的下面各有三盏灯并有泵1~3字样与其对应。它表明各泵的所处的位置。

　　说明：系统上电后进入到运行画面（图7），K7M-DR20U如并未启动系统（即“运行中”指示灯未闪烁），也可看到某个变频泵的指示灯在闪烁，此时并不表示该泵已经启动，而仅表示在轮泵的过程中该泵应该作为变频泵投入运行。

　　6）、手动画面说明（见图9） 

　　　　在画面3中按F2即进入该手动画面，根据指示按F1~ F6键即可实现泵1~泵3的手动起停 。 

　　（二）：PWS-700T-STN系统

　　　　具体操作同PWS-500S-LED系统。

　　

 

　　四：配线图

　　五、总结

　　　　上述系统均采用人机界面控制，因此设备档次有了较大的提高，但设备成本也有所增加，所以该系统主要应用在设备档次要求比较高、智能化比较高的小区、公寓、消防等供水场合，目前我们所掌握的几个应用实例基本涵盖了上述几个方面。

前段时间来了个项目，要求实现PROFIBUS协议在一个带串口的单片机上，要做一块带485的电路板，挂接12个从站，唉呀，这下头可大了，苦苦冥思了好几个月想出了一个方法，485总线走187.5K速度（硬件配置:AVR单片机MEGA16＋MAX485加三个光藕，据说串口速度可以跑到1.5M的呀，不过不能跑那么高），差不多够快了哈，然后跟据PROFIBUS标准的协议放从站连发了三颗炮弹，还真管用，努力没有白费呀，数据总算是读出来了呀,钱也赚到手了，还不少，一般的场合还是可以应用的呀，西门子说的果然没错，在任意带串口的单片机上都可以实现.

第一步发送:从站状态查询桢，也就是看看从站是死是活，(如果从站波特率是自适的话，那这一步得来两次，不然他不认识你的)，正常情况下，发完第二次时从站已有回应了，回应的桢和发送的差不多的只是先后地址反了，OK，下一步...

第二步发送:读取查询从站的诊断报文，一般发出去后得到的数比发出去的数要多不少的，收到后下一步

第三步发送：从站参数化报文帧，如果没有问题的话会返回一个E5，记得一定要把西门子的狗给打死啊.

接下来的事情也就是进行数据交换了，读完高后再读低呀.

第二与第三步不分次序

 

以下是真正的主站与从站交换数据的过程

 

 该状态机中有四个状态：

     1、Power_On（上电）状态

     在上电后从站进入Power_On状态，在这个状态下从站首先需要进行初始化，设置各项参数如站地址和报文缓冲区等等。

     2、Wait-Prm（等待参数化）状态

     初始化完毕后，从站进入Wait-Prm状态，等待来自一个主站的Set_Prm报文。通俗地讲，参数化相当于一个主站告诉一个从站，你是属于我的，同时也指定了从站的一些运行参数。主站只对被它参数化的从站进行数据轮询。

     3、Wait_Cfg（等待组态）状态

     在进行正确的参数化后，从站进入Wait_Cfg状态，等待Check_Cfg报文。Check_Cfg报文规定输入和输出字节数，也就是主站和从站每次交换的数据量。

     4、Data_Exchange(数据交换)状态

     当进行正确的参数化和组态后，从站进入Data_Exchange状态，这个时候从站才可以和主站进行正常的数据交换。

     下面是我从一个PROFIBUS-DP网络中采集下来的部分报文数据，该网络中有一站地址为1的主站和站地址为3的从站。我结合有关报文解释一下从站3的工作机制。(报文数据为16进制)

......

(从站已经完成初始化)

 

......

10 03 01 49 4D 16

(该报文为主站1发给从站3的请求帧，查询从站3的FDL状态，即从站3是否“活着”。)

10 01 03 00 04 16

(该报文为从站3对主站1的应答帧，告诉主站1“我活着呢”。)

.....

68 05 05 68 83 81 6D 3C 3E EB 16

(该报文为主站1发给从站3的请求帧，读取查询从站3的诊断报文，以获取从站3的进一步信息。)

68 0B 0B 68 81 83 08 3E 3C 02 05 00 FF 00 08 94 16

(该报文为从站3对主站1的应答帧，其中包含6个字节的诊断数据：02 05 00 FF 00 08，具体含义可参阅协议，其中第四字节为FF表明从站3尚未被任何主站所参数化。)

 

......

 

68 11 11 68 83 81 5D 3D 3E 88 02 FD 0B 00 08 00 00 00 00 00 00 76 16

(该报文为主站1发给从站3的参数化报文帧，包含12个字节的参数化数据： 88 02 FD 0B 00 08 00 00 00 00 00 00)

E5

(该报文为从站3对主站1的短应答帧，告诉主站1参数化成功。)

 

......

 

68 07 07 68 83 81 7D 3E 3E 11 21 2F 16

(该报文为主站1发给从站3的组态报文帧，包含2个字节的组态数据： 11 21，表明从站3应有两个字节输入和两个字节输出。)

E5

(该报文为从站3对主站1的短应答帧，告诉主站1组态成功。)

 

......

 

68 05 05 68 83 81 5D 3C 3E DB 16

(该报文为主站1发给从站3的请求帧，读取查询从站3的诊断报文。)

68 0B 0B 68 81 83 08 3E 3C 00 0C 00 01 00 08 9B 16

(该报文为从站3对主站1的应答帧，其中包含6个字节的诊断数据：00 0C 00 01 00 08，其中第四字节为01表明从站3已经被主站1成功地参数化，从站3进入数据交换状态。)

 

......

 

68 05 05 68 03 01 7D 00 00 81 16

(该报文为主站1发给从站3的请求帧，包含两个字节的输出数据：00 00， 并请求从站3的输入数据。此后主站1周期性地发送此报文)

68 05 05 68 01 03 08 00 00 8C 16

(该报文为从站3对主站3的应答帧，包含两个字节的输入数据：00 80)

PLC可编程序控制器：PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。DCS集散系统: DCS英文全称 DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM ,中文全称为集散型控制系统。DCS可以解释为在模拟量回路控制较多的行业中广泛使用的，尽量将控制所造成的危险性分散,而将管理和显示功能集中的一种自动化高技术产品。DCS一般由五部份组成：1：控制器2：I/O板3：操作站4：通讯网络5：图形及遍程软件。

 

　一、PLC的发展历程

在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。

个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。

PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、K7M-DR20U计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展Zui快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。

PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。　

二、PLC的构成

从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。　　

 

　　三、CPU的构成

CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。

CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。

在使用者看来，不必要详细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。

CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。　　

四、I/O模块

PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。

开关量是指只有开和关（或1和0）两种状态的信号，模拟量是指连续变化的量。常用的I/O分类如下：

开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。

模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。

除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。

按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其Zui大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受Zui大的底板或机架槽数限制。　　

 

相关产品：K7M-DR20U , LS产电