6ES7221-1BH22-0XA8库存充足

前言：

　　　包钢带钢厂璇流井水系统是为轧线供生产用水，整个水系统是循环运行的。为保证璇流井内水位保证基本平衡，通过5#泵（110KW）将水池内循环水再抽到外面，防止水溢出。由于原有系统采用软启动启动，不能调节转速，水位的控制依靠人为值守，来通过开阀和关阀来控制。否则在低液位会造成水泵抽真空而损伤泵体（气蚀）；高液位则会淹没水泵房造成停电事故。为此，我们设计变频恒液位控制系统，液位检测采用超声波液位器（百特公司），通过变频器内部PID构成液位闭环，实现液位的自动恒定控制。

1、变频恒液位控制系统构成
系统水泵电机为110KW，四级，转速1480r/min。设计采用EV2000-4T1100P系列通用变频器作为水泵电机控制核心。液位检测采用百特工控公司生产FBSON-Y-05-N系列超声波物位检测仪，供电电源为AC220V，一体式安装。量程大可达到5米，实际检测水位高1.85米。系统原理图附图一至三。

　　　采用一台EC20-1006BRA作简单的继电连锁，除了和旧系统进行连锁（互锁），还有变频器的简单启动和停止及报警。本系统还另外装有一台EC20-1006BRA，通过串口与一台数传电台相通讯（MODBUS）,来实现和另外一个水泵房（净环泵房）实现连锁。当璇流井有高液位报警时，通过PLC及数传电台传送到净环泵房，由操作人员确定水泵的启动和停止（由于二者距离太远，且不适合电缆敷设，所以采用无线数传的方式）。 其中璇流井内PLC设置为主站，净环内PLC为从站。数传电台采用深圳科立讯生产的PT6080无线数传电台是利用先进的单片机技术,无线射频技术,数字处理技术设计的功率较大,体积较小的模块式半双工数传电台,采用SMT新工艺,选用高质量的元器件。抗干扰能力强，精致坚固，结构紧凑，安装方便。数话兼容，数传可优先。RS232、RS485及TTL多种接口可供选择，适应面宽。参见下面原理图：

2、变频恒液位控制参数及工作原理：

2.1 EV2000 通用技术规格：

2.2为实现璇流井内恒液位控制，我们采用给定电位计作为液位给定，反馈采用超声波液位仪（变送输出4-20MA）。通过变频器内部的PID调节器做压力闭环调节。变频器参数设置如下：
FP.01=0 参数写保护选择，全部参数允许改写
F0.00=3 给定为VCI模拟给定
F0.03=1 端子运行
F0.04=0 转向为正向
F0.08=1 负载为风机类
F0.10=15 加速时间
F0.11=15 减速时间
F0.14=1 V/F曲线设定（2次幂，泵类负载特性）
F5.00=1 闭环运行有效
F5.01=1 给定为VCI
F5.02=1 反馈为CCI（注意要做调线改动）,超声波输出
F5.09=20 小给定量对应反馈（4mA ,相对于20mA为20%）
F5.12=0.10 比例增益
F5.13=0.05 积分时间
FH.00=4 四极电机
FH.01=110 功率110KW
变频器内部PID控制框图：

2.3超声波参数设置
a、测量模式选择：距离测量

b、测量范围：0-185cm
c、响应速度选择：慢速
d、安全物位：保持
超声波工作电压220VAC，输出信号为4-20MA
为可靠检测液位，使用超声波变送器必须使其响应速度较慢。这是因为过快的响应速度，会造成外界干扰信号的扰动，使液位信号变化太快，影响了正常的设备运行。降低速度，可以使信号综合平均后输出实际稳定电流信号。
3、实际运行效果
经过现场一段时间的运行，变频恒液位运行效果非常好。当用电位计设定一个液位高度后，变频器以恒液位控制方式运行。当液位设定为70cm，实际检测璇流井内的液位基本在60-80cm之间恒定。当液位低于70cm，变频器频率降低，直到后停止在低运行频率（20HZ）。这是因为如果变频器运行频率过低，水泵的扬程不够，电机功率白白损耗掉，不利于节能运行。设置低运行频率，能够使水泵扬程达到要求（璇流井内循环水不会造成在低的运行功率下导致液位过低而水泵抽真空）。变频器的频率一般在生产的时候达到35-45HZ左右，这样的节能率是非常高的（40%左右），而且恒液位控制大大的降低了操作人员的劳动强度。当由于某种原因造成液位过高时，通过EC20 PLC和数传电台还可以为上级泵站提供信号，实现泵站水系统的连锁控制，保证了正常的生产供水要求，同时也大大地节约了电能（35%以上），为包钢节能降耗工程作了一个工程。

附原理图如下:

 随着人们环保意识的增强,在水资源急剧贫乏的,水处理项目日益增多。而在众多的水处理项目中,罗克韦尔自动化产品以其优越的性能得到广泛的应用。天津纪庄子再生水厂系统全部选用了罗克韦尔自动化产品。

一、 项目背景

    天津纪庄子再生水厂是国家在全国重点扶持的五个中水项目之一, 设计日产量为5万立方米/天，主要用于给生活（居民区），工业区供水。其中生活区供水为2立方米/天，工业区供水为3万立方米/天。

    整个厂区的自动化控制又分为进水泵房，加氯，加药，CMF，臭氧发生间，出水泵房，滤站共7个PLC站组成。其中进水泵房与出水泵房采用罗克韦尔自动化公司的RSLOGIX5000系列PLC，通过CONTROLNET与中控室进行通讯。加氯，加药，臭氧发生间，CMF及滤站采用罗克韦尔自动化公司的SLC500系列PLC，通过DH+网进行通讯，全厂的通讯采用LOGIX5000系列的DHRIO模板将DH+网的数据采集后由CONTROLNET传送到中控室计算机。计算机监控系统由罗克韦尔自动化公司的RSVIEW组成，负责整个厂区的设备监控及报警。现场各子站控制柜上设有触摸屏，用于各工段的设备状态显示及报警。同时在七台高压柜上安装了西门子的综合继保，用于输出各种电器的分合闸及电量信号，在十四台现场电器控制柜上安装了EMP420A的智能型电器仪表用于输出设备的电流，电压及功率，这些仪表都安装有MODBUS输出接口，由MVI56- MCM模块将这些电量数据传输到PLC。

    大家对ControlLogix系统及网络之间的通讯已非常熟悉，但ControlLogix与第三方产品的通讯往往是我们调试中的难点，下面我们就ControlLogix系统与Prosoft公司的MVI56-MCM模块的通讯,详细介绍如下：

二、硬件接线及初始化操作

2.1整体示意图：

                                        
2.2超级终端
    对MCM模块的初始化要用超级终端(Hyper Terminal)，使用超级终端时要注意选择相对应的波特率等参数，参数设定完成后，MCM模块需重新上电，才可监视MCM的数据表。

2.3 MCM模块的硬件设定
    MCM模块可通过短路棒设定为RS232,RS422及RS485三种通讯协议。本应用选用RS485通讯。

2.4电能表的接线
    本应用中Modbus设备使用的是DAETECH 公司的EPM420A型网络电力仪表，接线如图：

2.5 MCM模块的软件组态

· 在RSLogix5000软件中的I/O Configuration中添加1756-Module，连接参数中的输入及输出尺寸可根据用户的通讯量的大小设置。
· 模块添加完成后，需要产生如下图所示的主要接口Tag，以便和电能表通讯。也可以参照例程产生所需Tag。

我们重点要关注MCM1 Tag。

 
三、模块主要参数设置说明

3.1  MCM1.ModDef   数据传送参数

MCM1.ModDef   是用来设定模板的数据库。模板共有5000个用来读/写的寄存器。
· WriteStartReg:  从PLC到模板传送数据的寄存器起始地址。
· WriteRegCnt:    从PLC到模板写数据的寄存器地址的长度。
· ReadStartReg:   从模板到PLC传送数据的寄存器起始地址。
· ReadRegCnt:     从模板到PLC读数据的寄存器地址的长度。
· ErrStatPtr:          模板状态数据的寄存器起始地址。

3.2   MCM1.Port    ModBus  通讯参数

 
      MCM1.Port   是用来组态模板通讯的串口组态。 MCM1.Port [0]   对应Port1，
MCM1.Port [1]  对应Port2。

· Enable:    通讯口使能。
· Type:    Modbus Master / Modbus  Slave  方式。
· Protocol:   Master   RTU / Modbus ASCII
· Baudrate:   波特率。
· Baarity:    奇偶校验位。
· DataBits:   数据位。
· SlaveID:    当该口为Master方式时，此参数为零，只有当该口为Slave时，可设1—255。即Slave ID 号。
· CmdCount:    Modbus Master 命令的数量。

3.3 MCM1.P1Cmd，MCM1.P2Cmd   Modbus  Master  命令

MCM1.P1Cmd，MCM1.P2Cmd   是用来设定模板的Modbus master 命令。每个口多可组态100个Modbus master 命令。

读/写命令:

· Enable:  命令使能。
· Int Address: 读/写数据的起始地址。
· PollInt:   数据传送的时间间隔。
· Count:     从Slave设备上读/写数据字的数量。
· Swap:      数据交换的方式。
· Device:    Modbus  Slave 设备的节点地址。
· Func:      向Slave设备读/写命令的Modbus 功能码。读命令为3或4，写命令为6或16。
· DevAddress:  与读/写命令相对应的Modbus Slave 设备的寄存器地址。

3.4 MCM1.ReadData, MCM1.WriateData    读/写数据区

· MCM1.ReadData：  读数据区。一个从Master 设备写到作为Slave设备的通讯口，或从Slave设备读取的数据。这个位置的数据是从MVI56-MCM模块返回到ControlLogix处理器的。
· MCM1.WriateData：写数据区。位于MCM1.WriteData中的数据是ControlLogix处理器的信息及需要写到模板的内部数据库的信息。包括写到Slave设备的信息（设为Master时），或写到模板的信息（当口组态为Slave时)。

四、  Modbus 通讯协议执行过程

    应用Modbus RTU协议，EPM420电能表提供了和SCADA系统直接连接的RS485通讯模式的选择。Modbus 协议中，主机通过网络传送给从机以下内容来建立起主从通讯方式：
1. 从机地址
2. 定义所请求动作的操作码
3. 要发送的数据
4. 校验码
从机返回的内容包括：
1. 所采取的动作
2. 返回的数据
3. 校验码
    如果错误发生在接收信息时或从机不能执行要求的操作，从机将会产生一个出错信息并作为响应送出。
    RS485网络允许的大长度为3900英尺。包含控制器在内多可连接32个节点。
    数据传输速率在2400，4800，9600，19200范围内可选择。
每个参数放在一个寄存器内，用Modbus总线代码04来访问所有的参数。
    用Modbus总线协议可看到或改变需要的参数。Modbus 03命令用来读参数，16号命令用来写参数。

    注意，无论是读还是写，数据长度都要乘以2，因为ControlLogix数据是32位的，而电能表的数据地址是16位的。另外，如果电能表读上来的数据是浮点数，而ControlLogix的数据地址用的是整型数据类型，则数据还要通过梯图程序进行转换。

五 、结束语
   ControlLogix系统以其先进的技术在各个行业都有许多成功的应用,借助单一的ControlLogix平台,完全可以满足用户的不同要求。和第三方产品（Modbus, Profibus….)丰富的通讯功能，使它进一步扩展了应用的灵活性。天津纪庄子再生水厂项目中的现场电器控制就是ControlLogix和Modbus通讯的成功应用，我们相信ControlLogix系统在今后的应用中定会发挥更大的作用。