江苏西门子S7-300代理商

一 概述
　　PLC是直流屏系统监测、控制、保护、管理、通讯的核一个核心部件。不但可以实现繁琐的逻辑控制、模拟运算，而且对交流过欠压保护、控制母线过欠压保护、合闸母线过欠压保护和接地等保护都起着重要作用。EMERSON PLC有RS-232、485两个通信口，不但可与HMI直接通信（利用RS232或者485），还可用另一个485口和远动设备（RTU或通过MODEM与远程PC机）通信，实现数据交换与资源共享。真正实现了直流屏系统的全自动控制，在无人值守的场所系统都可以安全运转与远程维护。

二 系统组成与功能
　　直流屏系统中的监控与控制功能可由一台HMI（触摸屏）与一台EC10-1410BRA组成来实现。
　　所有的系统参数设定，充电模块和整流模块的电压及电流调整与监控，电池巡检，对地电压的测量，电池充放电曲线等均通过触摸屏各画面进行。
　　监控系统以EMERSON可编程控制（PLC）作为中央控制系统的核心部分，PLC可完成如下　　功能： 
　　1 接受系统的各种开关量状态检测与命令输入信号。
　　2 对直流屏系统的故障状态做指示。主要故障状态有充电器故障、两路交流电自动切换、熔断器熔断等做报警指示。
　　3 对高频开关充电模块输出的直流电压通过高速脉冲计数进行测量。
　　4 与电流传感器、绝缘检测仪、电池检测仪、蓄电池组逆变放电装置（MODBUS通信）和HMI进行通信。检测合闸母线电压、 单体电池电压、 电池组电压、控制母线电流、充电电流、 放电电流、 控制母线绝缘电压、合闸母线绝缘电压、正负母线绝缘电压等。
　　5 与电力自动化系统局方通信（CDT协议），可用自由口协议方式来实现。
　　EMERSON PLC主模块本体集成有COM0和COM1两个通信口，其中COM0为232接口，COM1为232或者485接线方式可选。C0M0和COM1都支持MODBUS与FREEPORT协议。其通信口0（也作为编程口）支持MODBUS从站，通信口1支持MODBUS主站和从站（可由编程软件设置）。 在这里我们重点说明一下PLC与电流传感器、绝缘检测仪和电池检测仪等设备的通信。

三 实现原理与方式
3．1协议简介
　　Modbus 协议是应用于控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。本文主要描述了Modbus协议在此系统中的应用。通讯采用应答方式，由主机发起请求，从机执行请求并且应答。
3．2接线方式
　　PLC主模块的COM1口上RS485+、RS485-两端接从站设备的RS485+、RS485-口，接线图如下：

3．3 MODBUS  RTU模式
　　协议格式

　　从机地址：网络上设备的地址，确定目的站从站。有效范围1-247。
　　功能代码： 与HMI和MODBUS从站设备通信时主要用到的功能码： 01读线圈、02读离散量输入、03读保存寄存器、05写单个线圈、06写单个寄存器、15写多个线圈、16写多个寄存器。EMERSON PLC MODBUS全部支持所有的功能码。此次与从站设备的通信用到的03（读）与16（写）这两个功能码。
　　数据：要读取或者写入数据的寄存器地址与数量。RTU模式下，多252字节（2×252个字节，ASII模式）。
　　CRC检验码： EMERSON PLC编程软件（ContrStar）里的MODBUS指令执行时会自动加校验码（使用CRC校验情况下），用户不需计算校验和。如果用LRC校验时，在发送MODBUS指令时，才用计算检验码。

四 PLC程序
　　本控制系统程序由四个功能块组成，分别是逻辑控制、高速计数子程序、通信读子程序、通信写子程序。
　　逻辑控制，主要包括：两路交流电自动切换、对控制模块电压进行调节 、 对充电模块电压、电流进行调节 、 自动控制电池充电过程 、 充电电流温度补偿、自动调压 、电池活化 、充电器故障保护与电池组过放电保护等处理控制。
　　高速计数子程序，直接利用Contrstar 软件里SPD指令对6个输入端口进行高速脉冲计数（2路高计数频率50KHZ，4路高计数频率10KHZ），来计算整流模块的输出电压。
　　读取从站数据子程序，读取电流传感器、绝缘检测仪、电池检测仪等设备数据时采用此功能子程序。设备不同，其站地址、参数个数、参数寄存器地址、参数存放PLC里的软元件地址等都不同，却都可以调用此程序，只要填上该设备的相应参数即可完成。
　　写入从站数据子程序，如果用EMERSON PLC主模块上的COM0口或者COM1口与触摸屏通信，并且PLC做MODBUS从站时，HMI可以直接读写PLC数据（客户只要设置好通信参数即可）。但如果PLC做主站，HMI做从站时，就需要在PLC里编写通信程序给HMI写数据。
　　无论读取还是写入从站数据，通信程序都有以下几部分组成： 
通信参数设置：
　　PLC部分：通信端口COM1，MODBUS协议（RTU模式）站地址，波特率9600bps,8数据位，2停止位，无校验。（在PLC编程软件“系统块”目录的“通信口”界面上设置）。
　　HMI部分：和PLC设相同通信参数，站地址除外。
通信数据刷新：
　　通信时，无论是发送还是接收数据时，都要占用端口COM1。为了能在较短的时间内，刷新所有从站通信数据。我们可以采用ContrStar软件里的MODBUS发送接收（MODBUS命令发送完后，自动接收）完成标志位SM135（完成时置位）来判别与一台从站通信完成。从而与下一台从站开始通信。
　　注明：也可以用定时器来计时，定时和不同从站设备通信。但是这样做效率不高，影响通信速度。在速度要求不高的场合，也可考虑采用这种方式。
　　读命令功能：把MODBUS读发送帧格式写成固定的一个功能块，设置了几个灵活使用的参数：从站地址、寄存器起始地址、读取个数与接收数据的存放地址。与不同从站设备通信时，只需填写这几个参数，便可完成。
　　写命令功能：把MODBUS写发送帧格式写成固定的一个功能块，参数设置与读命令功能相同。
　　故障处理功能：如果在规定时间内，从站设备没有返回PLC数据，或者PLC把通信错误SM136置位。我们就认为与此设备通信有故障，丢弃此帧，但是与他的通信完成。继续下一台设备的通信。这样不会因为一台设备通信故障，影响与其他设备通信。下一轮再与此设备通信。

五 运行效果
　　客户使用EMERSON 公司生产的EC10系列PLC以来，运行效果良好，系统工作可靠稳定。PLC与所有MODBUS从站设备的数据交换就用通信读与写两个功能块就完全可以实现。编程简单，指令丰富，功能强大，操作界面人性化，非常适合于直流屏行业的应用，深受客户好评。

一、概述 
　　株洲硬治合金厂生产各种硬质合金刀具，其设备中拥有大量的高温冶金炉和后处理设备，这些设备需要连续供水保证其运行。由于近年来该厂设备电网发生过几次问题，导致冷却水泵停转致使炉内合金刀片大批报废损失巨大。因此客户提出一旦电网故障，要求水泵系统能继续正常工作1小时左右。
　　根据客户要求，设计了一套PLC＋变频器＋电池的三相智能化变频应急电源EPS（Emergency Power Supply）。该应急电源主要为重要负荷中的电动机提供一种可变频的三相应急电源系统，电动机的应急供电及其启动过程中对供电设备的冲击。可广泛应用于各种水泵、喷淋泵、排烟风机或其他工业设备的电动机。
二、应急电源系统的功能与实现
　　该电源系统采用美国艾默生公司的PLC为其控制核心部件，整合了艾默生高频开关充电模块、逆变/变频器等部件。通过艾默生可编程控制器PLC灵活切换主路、旁路和应急电源三种运行方式。满足各种现场需要并提高了系统的稳定性和可靠性。 

                                 图一
本系统采用美国艾默生公司的EC20系列可编程控制器为控制核心，它具有以下优点：
　　1）  EC20系列PLC属于小型可编程控制器，可有于代替继电器的简单控制场合，也可用于复杂的自动化控制系统。
　　2）  EC20的可靠性高。可用梯形图、指令表和功能块图三种语言来编程。用户更易于掌握、操作更方便。内置有计数器、PID控制器，支持多种通讯协议，I/O端子排拆卸容易。
　　3）  良好、方便的扩展性能。可扩展多个I/O模块和特殊功能模块。
　　4）  支持在线修改用户程序，提供方便的监控调试手段。
　　系统控制原理如图一所示：
　　三相电压监测仪实时监测进线母线电压，经内部变换后输出4－20mA送到EC20-4AM模拟量模块中进行，电压超限、缺相、掉电判断。一旦检测到上述故障通过EC20－3232BRA主机发出相应的控制指令，控制相应的电池接触器吸合维持变频器母线电压实现交流断电后通过直流供电。一旦PLC系统检测到电源恢复正常，电池接触器延时30S后断开（防止电网来回波动导致，频繁切换），变频器恢复交流供电。
　　在此过程中变频器输出不会中断，交直流供电切换时间小于30ms，满足客户水泵在电网故障情况下不停机运行。
　　同时系统设计了多种运行模式。用户可通过选择开关，选择自动、手动控制方式，主路、旁路和应急三种运行模式。
　　主路模式：水泵由变频器输出控制，电网正常时变频器由交流供电，一旦电网故障改　　由电池组供电。
　　旁路模式：水泵由星三角回路控制，主要用于系统检修或变频故障时的备用运行提高系统可靠性。此模式下一旦电网故障水泵将停止运行。
　　应急运行：不管此时电网是否发生故障，系统均强制切换到电池供电模式。主要用于电池维护和功能验证。
三．系统PLC电路及软件的设计
　　PLC系统软件部分主要实现以下功能：三相电压检测、电池电压检测、高频开关充电模块和逆变/变频器的监控、逻辑控制输出、故障报警、保护等功能以及主备泵自动互投。
PLC系统硬件电路图如下：

四．系统的结构优点如下：
　　三相智能化变频应急电源依托艾默生EC20系列PLC为核心部件，整合了艾默生高频开关充电模块、EV2000逆变/变频器等部件。
　　该架构组建的EPS 主要有以下几点优势：
1、运行可靠：
　　“运行可靠”是该种架构EPS主要的特点。PLC作为一个非常成熟的产品，已经得到了大批量的应用。无论是技术、元件、生产，都形成了相当的规模。艾默生系列产品，质量可靠，性价比极高，保护功能完善。由此EPS的可靠性也得到了可靠的保证。
2、变频控制：
　　加入变频器组建的EPS，同样具备了变频器的各项功能。可以实现变频恒压控制、变频调速和变频软启动等等功能。
3、保护功能完善：
　　大部分保护均可以通过PLC编程完成。因此该系列EPS有过载、过流、过压、缺相等等保护电路，系统更加可靠。 
五．结论
　　基于艾默生PLC的应急电源系统实现了无人职守化自动控制。不仅实现了应急供电，降低启动电网冲击的目的，而且还提高了系统的稳定性和可靠性。用户在使用艾默生的PLC时，对其简洁的编程界面，灵活的编程方式，方便快捷的在线监控、调试赞不决口。

一、概述
　　国内外绝大多数厂家生产的倍捻机仍为传统式的，单纯依靠机械装置实现倍捻、卷绕、纱线成形等工艺，机构复杂，工艺参数调整困难，在线监测网络化管理更是无法实现。新型高速短纤倍捻机一步，率先采用伺服、变频、PLC、人机界面等标准的工业自动化控制设备，完成倍捻机整机传动和控制，为用户提供超的产品和服务，受到用户的广泛赞誉。其中采用的艾默生EC20 PLC，起到了关键作用。

二、整机结构
　　该倍捻机主要由以下3部分组成。另外还有其它可选器件。
1、机身部分

2、车头车尾部分

一、控制部分

以下为倍捻机结构图。

主电机带动锭子，卷绕电机带动卷绕装置，伺服电机带动横动导纱机构。

三、控制和工艺
　　智能控制系统结构如下。以EC20可编程控制器为控制核心，对变频倍捻、变频卷绕、伺服成形三大工艺进行调节。通过人机界面进行操作并显示工艺参数。

　　通过PLC协调控制主锭速和纱速，均匀控制，使得整机实现了运行、启停等过程中的捻度等重要参数一致性，相关重要生产参数均实现了可调节。
通过PLC控制伺服装置，带动伺服成形机构进行往复运动，成形效果好，并且还通过特殊算法来实现防叠纱、防网纱功能。导纱角可调，可选松式筒子和紧式筒子。

四、PLC控制要点
1、倍捻、卷绕
　　通过EC20的高速计数功能实现锭速、纱速检测。
　　根据检测到的锭速、纱速数据，PLC对卷绕及主传动设备进行协调控制，以适应捻度控制的要求。在正常运行和启停时，都能实现对捻度的准确控制。
　　卷绕采用变频器调速，主电机也可选采用变频器调速。这样的传动效果比过去机械方式的传动更灵活、更jingque，省去了复杂的机械装置，可维护性大大提高。
2、伺服控制
　　采用单伺服实现横动导纱装置的工艺调节。倍捻机要求能够调整导纱角，根据设备实际的运行速度来调整横动导纱装置的运行，进而调整了导纱角。
　　在对伺服的控制中，EC20的高性能得到了体现：高速脉冲输出jingque，中断响应迅速，运算速度高，从而达到了横动参数及时跟踪的效果，且通过迅速换向达到防网纱的功能。技术人员开发了内置先进算法程序，随机地变行程操作，实现了防网纱功能，这更体现了　　　　EC20内置的丰富运算指令集的超强功能。

五、EC20的优点
　　给客户印象深刻的是EC20可编程控制器的以下高性能和强大功能。
1、高速
　　通过技术人员的持续努力，该型机已经达到了100m/min的高速运行，运行正常，大大突破了过去采用其它同类产品及单片机控制的指标，使得该型设备达到国内水平。
2、可靠
　　在各纺织企业的实际应用中，即使在现场恶劣的电气环境、粉尘、振动、高温等环境考验下，EC20型PLC仍然运行正常。该型产品通过了严格的EMC等测试认证，获得UL和CE认证，针对国内环境的专门设计使之更适合中国企业的应用场合。
3、编程简便
　　采用友好的全中文可编程软件界面，三种编程语言、子程序管理、在线帮助、调试诊断功能，方便了用户使用。
4、密码保护功能完善
　　通过三种密码的设置，高达8位的密码和防破解功能，完全可以保护客户的核心利益。 5、通讯功能强大
　　与触摸屏、变频器的通讯方便易用，协议开放（modbus/自由口）。
6、指令集丰富
　　高达247种指令，浮点运算、高速运算，提高了用户程序的实现能力。

六、总结
　　由于采用了EC20可编程控制器作为控制核心，该型PLC以强大功能从容达到工艺要求，可靠性高，编程简便，密码保护功能完善，通讯功能简单易用，从而使客户十分满意。

一、概述
　　该切管机主要用于电热管行业的各种管材切割切断加工，比如切割钢管、铝管、铁管等。该控制系统原来采用继电器、行程开关控制，产量低，不能自动自动送料、自动加紧、自动切割。
　　客户决定采用PLC控制，为了增加产量,保持锯切工件的准确度以及降低劳动强度,减少劳动用工，该控制系统具有自动送料、定长、自动夹紧、自动切割的功能；可设定参数，保护报警等功能。
二、系统控制组成及工艺要求
　　该切管机只是钢管生产线的一部分，为了在钢管切割时保证生产线上其他设备的照常运动，有一个活动的切割平台，保持与钢管相对静止以完成切割。
下图为钢管切割的示意图：

 　　切管机有两种控制方式：手动和自动。手动一般是次切割时使用，系统并不考虑管子的长度而直接切割，之后与自动方式相同。
　　钢管运动到平台后，当达到所要切割的长度时图中橙色部分动作，伸出的推杆返回，气动加紧机构动作，会加紧钢管，钢管会推着切割平台一起运动。同时图中的绿色部分——切割机“低头”开始切割，切割完成后回触碰2号行程开关，切割机“抬头”电机停转。
　　切割过程中和切割完成后平台和钢管依然保持运动，直到平台触碰3号行程开关，加紧机构松开，平台不在和钢管一起运动而停止，经过一段时间的延时后（一般2-3分钟）图中橙色部分动作推动平台返回，再回程过程中会触碰4号行程开关，翻料机构（不在这台机床上）动作，切下的管子离开切管机。平台回程后会触碰5号行程开关，等待下一段钢管达到要求的长度。
　　钢管的切割长度在LED输入/输出设备上设定。
　　当切割钢管产生热故障的时候就产生报警。
三、PLC控制方案
采用艾默生公司EC20系列EC20-1410BRA模块。

四、应用总结
采用艾默生公司EC20系列高性能PLC工作，给客户带来了以下的好处：
1、操作集中简易，灵敏，维修简便。
2、设备自动化水平提高后系统稳定性和抗干扰性也得到大大的提高。
3、可自动夹料，进刀，送料、定寸设置，定数停机和工作计量功能。
4、可以提高工作效率，使得产量的得到提高