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DDM4A产品在大中型模拟显示屏中的应用

DDM4A产品在大中型模拟显示屏中的应用

2010/4/9 11:40:00
 
一个中等规模的水厂拟配置一套中央控制室用大屏幕模拟显示屏。需要显示的模拟量有各配电设备、回路的工作参数(三相电压、电流、功率、累积电量)、各水泵的工作电流、水位、原水流量、清水池水位、送水泵工作电流、送水压力和流量、加药、加氯量和余氯质、PH值等相关参数大约32个参数。
过去,一般采用PLC模拟量输出模块驱动普通模拟显示表。这样,需要几十个模拟量通道和几十块普通数码表。我们知道,PLC模拟量每通道大约需要700~900元,加上普通模拟量数码显示表近千元。而且,由于工程量参数太多,需要PLC将各参数先转换为适合电压显示的物理量,然后在普通模拟显示表上进行量程设定或者通过电阻调整比例满足显示,十分麻烦。而且需要定期计量。更换普通模拟量显示表后必须进行调整到合适的工程量显示范围内。普通模拟显示表为0~200mV对应0~1999显示范围。
 例如,采用PLC模拟量输出模块驱动普通模拟显示表显示余氯值,其范围一般为0.05~0.30ppm。我们无法在普通模拟量数码显示表上直接显示该范围的值,必须将其转换为0.05~0.30V的电压值。对应PLC输出电压范围则为5~30mV,然后再将小数点设置位第二位点亮。由于PLC模拟量输出本身就存在一定的转换误差,加上模拟量表本身存在误差、且小信号极易受干扰,最后一位数字本身就不准确,因此误差较大,可信度差。
 再例如,显示转速3000 rpm,则必须必须选择4位半普通模拟量显示表,先计算模拟量输出对应转速范围为0~2V,然后,通过电阻网络衰减至0~300mV,这样才能将0~1999mV电压信号转换为0~3000rpm 显示,衰减比为2000/300,调试、使用相当麻烦,误差也较大。
 
采用DDM4A系列数码显示表,就不存在这种问题。
   我们假如选择多台日本三菱FX2N系列PLC作为该工程的主要控制设备,见下图的网络控制结构图。
   而其中一台PLC5作为模拟显示屏控制设备,见下图模拟显示屏示意图。
 我们预定PLC 显示缓冲数据区为D100,小数点显示缓冲数据区为D101。D100使用D0、D1、D2、D3四个数据构成,表示个、十、百、千位显示数据,见下图通讯格式。PLC中驱动DDM系列数码显示子程序可以定时调用,也可以当显示数据发生变化后再调用显示子程序。
  
l、显示总管压力值:FX2N -4AD模块采集到当前压力为0.346Mpa,将采集的当前压力数据转换为34,D3D2D1D0分别存储为D3=0,D2=3,D1=4,D0=6,合并到PLC中的D100=0346,由于小数点显示格式为0.000,因此,D101中应该设置为4。显示表将自动显示为0.346。如果需要显示特殊符号,
可以按下述方式处理:
D3D2D1D0分别存储为D3=11,D2=0,D1=3,D0=4,合并到PLC中的D100=B346(BCD码),由于小数点显示格式为0.00,因此,D101中应该设置为3。显示表将自动显示为P0.34。
   2、显示送水泵转速值:FX2N-4AD获取水泵电机转速值为1040rpm。将该值直接存储在D3=1,D2=0,D1=4,D0=0,由于无须显示小数点,故D101=0。显示表将自动显示为1040。
   3、显示清水池水位值:FX2N-4AD获得一清水池水位值为4.03M。将该值直接存储在D3=0,D2=4,D1=0,D0=3,由于小数点显示格式为0.00,因此,D101中应该设置为3。显示表将自动显示为4.03。
  4、显示余氯值:PLC-4AD获取余氯分析仪表的输出值(4~20mA)对应0~0.30ppm,然后将对应的数据值例如检测12mA,即(12/16)×0.3=0.225。将D100=225,即D3D2D1D0分别存储为D3=0,D2=2,D1=2,D0=5,D101置4,故显示表直接显示0.225。
 5、显示年、月、日及时间:例如显示2002年,可将PLC时钟数据直接存储在D100中,对应D3=2,D2=0,D1=0,D0=2,由于无须显示小数点,故D101=0。显示表将自动显示为2002。
   总之,采用DDM系列显示表+PLC构成的工程量显示系统十分方便、灵活。可真实显示数据,与你计算出的数据分毫不差,无需要价格昂贵的模拟量模块,大大的节约显示系统成本。
   6、PLC及DDM4A硬件设计:根据显示的需要,在模拟显示屏上需要显示共计32个数据,配置如下:
   a.配置DDM4A数码显示表共计32块;
 b.由于需要选择PLC晶体管输出驱动模块。由于FX0N价格低于FX2N模块且完全兼容,故我们一方面可采用FX0N-8EYT模块,每个模块上有8个输出点,以进一步降低成本。
  根据每四个输出点可驱动一块DDM4A表,可根据该显示表刷新速度要求,安排每4个输出点为1组串 行BCD码驱动线,每组8块DDM4A显示表,每块表配一个PLC输出点作为仪表选通端,故可直接驱动码显示表。以后每增加8块数1组(四个输出点)就可以驱动8块表,按此方式,我们可配置4组串行BCD码驱动线,共可以驱动8×4=32块数码显示表。故可以选择3块FX0N-8EYT模块计24点输出。分配每4点为1组串行BCD码控制线共4组,占用16点输出。余下8点作为8个仪表选通点。平均每块表占用仅24/32 =0.75个输出点,非常经济。
    分析晶体管输出驱动能力。我们知道,FX0N-8EYT晶体管每点可直接驱动24V/500mA以下无感负载。而DDM4A每点所需的驱动为24V/5~6mA。4组同时驱动电流为4×6=24mA,远小于模块驱动24V/500mA 能力。故完全满足负载能力。
   再分析显示刷新速度。由于采用14个脉冲为1块表需要的脉冲数。而串接8块表共需要8×14=112个脉冲。按3ms输出一个脉冲计算。
   故完成一个循环显示刷新周期需要112×3=336mS,即0.336秒即可完成数据显示更新。根据该规律,只要保持8个显示表选同控制而不再增多选通点。今后需要增加显示表时只增加串行BCD码驱动线,则显示刷新速度基本保持不变。
我们简单计算一下该种方式最多可驱动多少块DDM4A数码显示表。
 
    设PLC晶体管模块最大驱动能力为500mA,8点作为8个仪表选通点,每点选通可驱动500/6=83块表。如果允许增加串行BCD码驱动线,则,可配置83组串行BCD码驱动控制线。共需要83×4=332个点。包括显示表选通8点共计340点,可驱动显示表83×8=664块而刷新显示速度基本不变,仍然为0.34秒左右。平均每块表占用仅340/664=0.51个输出点,十分经济。如果允许刷新速度慢1倍即0.7秒以内,显示表数量为656块就只需要180点开关量输出点,平均每块表占用仅180/656=0.27个输出点。
   
  当然,实际晶体管输出能力不能一直工作于500mA下,所以驱动显示表数量及输出点需要量还要下降20%左右。
    7、PLC软件设计:根据模拟显示任务需要,PLC模块仅配置晶体管输出模块,开关量输入模块、所有模拟量模块不要。划分PLC工作任务为:用与显示设备状态的开关量输出,它们纯属极普通的逻辑处理任务,工作量不大。另外编制驱动DDM4A显示表的显示子程序。主要是划分所有显示表的显示缓冲数据区。利用定时器驱动脉冲产生器和移位寄存器等。
   该类程序在http://www.jtplc.com/ddmxx/plc_DRV.asp上有相应的例子可供编程参考,十分方便、简单。另外就是通讯任务。由于采用FX2N485BD通讯模块,无需编程,直接可从计算机中(或者该PLC中)获取各站的相关数据。并经简单的工程量处理就可以直接显示在模拟屏上的各对应表中。
   采用西门子S7-300 PLC构成的模拟显示屏数码显示部分的电原理见下图所示:
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