6ES7231-0HC22-0XA8参数设置

　高速发展的中国经济对能源和环保提出了越来越高的要求，利用秸秆燃烧发电是充分利用能源，保护生态环境的有效途径之一。在秸秆发电厂中采用以和利时公司HOLLiAS LK系列PLC为主的自动化上料系统，实现了对热电厂秸秆上料系统工艺过程及生产设备的监测与自动控制。该系统性能稳定、功能齐全、、扩展灵活，目前已成功应用于多个热电厂秸秆上料系统现场。

　　1、工艺流程介绍

　　秸秆发电厂采用秸秆为原料，将其打碎并包装成捆，上料系统将深加工后的秸秆燃料通过散包机进行二次打碎，并将二次打碎后的燃料分散成碎料送至皮带机，皮带将分散后的秸秆碎料送入蒸汽炉的加热系统内充分燃烧，使蒸汽炉循环水转变为水蒸气推动汽轮机旋转，再由动能转化为电能。整个上料系统包括散包机的原料分散和皮带机的物料输送两部分。

　　·散包机原料分散系统

　　散包机由压料辊、导料辊、输送辊、一次侧散包机、二次侧散包机几部分组成。

　　秸秆燃料进入散包机后，先由压料辊将其进行二次粉碎，粉碎后的燃料通过导料辊进入输送辊。后由输送辊送入一次侧散包机进行分散作业，分散后再次经由输送辊送至二次侧散包机进行二次分散作业。

　　·皮带机物料输送系统

　　经二次分散作业后的秸秆燃料由散包机进入皮带机内，燃料由0#皮带机→1#皮带机→2#皮带机→3#皮带机，后由3#皮带机将其送入加热炉的炉膛内进行燃烧。

　　2、PLC控制系统设计

　　秸秆发电厂控制系统分为生产管理级、现场控制级和就地控制级三层结构，利用高速工业以太网（TCP/IP协议）进行连接以实现信息和资源的共享，其优先级分别为就地控制级高，其次为现场控制级，低为生产管理级。由LK系列PLC组成的现场控制站位于该系统的的现场控制级，并接入电厂原有的DCS系统中。

自动化控制系统示意图

　　·生产管理级：位于蒸汽炉、汽轮机联产系统控制室内，由原有DCS监控系统构成。各监控计算机对主要工艺设备的运行状态和生产过程的工艺参数进行数据采集及显示。上料输送系统的PLC控制站通过串口通讯，与DCS系统的通讯服务器连接并由该服务器将PLC控制站数据传入DCS的I/O服务器内，I/O服务器上运行的监控软件将该数据进行显示并下发控制命令。

　　·现场控制级：即PLC控制级，由LK大型PLC构成，采用CPU双机热备的冗余结构，使整个系统运行稳定可靠。其功能是读取上料系统中散包机和各皮带机的运行参数，并根据生产管理系统下发的指令来控制系统中各设备的运行。采集数据主要包括散包机各组成部分变频器的运行状态、反馈电流以及故障信号;皮带机的运行状态、反馈电流及各皮带机的在线检测开关信号。现场控制级接受生产管理级的调度，但并不依赖于生产管理级而运行，若监控计算机出现故障或并没有投入使用亦或通信网络出现故障，该控制站仍能正常工作，对整个工艺过程没有影响。

　　·就地控制级：将设备切换到现场手动状态，以实现设备的就地手动控制。就地手动控制具有高的优先级，主要应用在设备调试、维护阶段。

　　秸秆发电厂上料控制系统采集原料分散系统中负责控制压料辊、导料辊、送料辊、一次侧散包辊和二次侧散包辊等设备的变频器状态信号及数据信号并对以上设备发送控制信号;实时读取并控制物料输送系统中各皮带机的工作状态，包括各皮带机组的A/B两条皮带的启停控制及防撕裂、打滑、堵料、跑偏、拉绳等在线检测开关。

　　3、系统功能

　　秸秆发电厂上料输送系统通过将PLC控制站接入原有DCS系统实现了对工艺流程的监测、控制以及数据的处理、存储、分析以及报表打印等任务。
　　·工艺流程显示：显示工艺流程的同时将所有的设备状态、工艺参数以及各控制回路的详细参数等进行了有针对性的实时采集与显示。
　　·设定值显示：包括所有必需参数的设定值、控制方式、调节参数以及其它联锁值、报警值等。
　　·报警显示：包括实时报警、历史报警。系统可在线诊断各类故障，查找故障部位并报警。包括工艺数据报警、设备故障报警、系统故障报警，根据不同的报警信息提供不同的报警画面，在故障确认后可实现报警解除。
　　·报表显示和打印：采用了DDE技术，从而使用户能够直接使用Excel编制报表。借助Excel的强大功能，用户可以随心所欲地编制各种各样的报表。可以是实时数据的报表，也可以是历史数据的报表。
　　·历史数据的存储与检索：对重要的数据进行在线存储，数据的存储时间长为10年。可以通过历史报表或者历史趋势曲线的方式来检索历史数据。
　　·控制：在监控计算机上可以进行远程手动控制，使用鼠标、键盘控制PLC来启动和停止现场的设备。
　　·操作记录：对重要设备的操作、重要参数的修改均会自动记录，包括登录的操作员、对设备进行的操作、时间以及修改前的参数值、修改后的参数等，以利于管理及事故分析。
　　·系统的安全管理：系统设置为多用户、多区域方式，各类用户均有自己的用户名和密码，对应着不同的安全级别，决定了操作员可观察的范围、可使用的功能、可修改的参数等。多可以设置为8级用户、8级区域。

一、引言

　　塑料袋的产生极大的改变了人们日常的生活。随着塑料袋需求的不断加大，塑料袋机的制袋机的自动化水平也有了更高的要求。近年来，用PLC控制的塑料制袋机由于其性能稳定、自动化程度高等优势，使其在市场中的占有率正在逐年tigao。

二、塑料制袋机的基本要求

塑料制袋机应实现白袋封切和色袋封切两种功能。

1、白袋封切，将物料封切为相同长度。

2、色袋封切，物料上有图案，在规定图案处将物料封切。

图1 热封热切制袋机

三、解决方案：

　　如图1所示，一台塑料制袋机主要是由：储料装置，步进装置，变频装置，整袋装置，热封切刀及控制装置组成。主要特征是储料装置储存相应数量的原料，步进装置带动原料，变频装置带动热封切刀，整袋装置在生产固定袋数后整袋，热封切刀通过温控器控制其温度对原料进行封切，控制装置整体协调各方面动作。

　　本系统控制器采用台达14SS11T进行控制。这款PLC主机支持8点输入、6点输出、10kHz脉波输出，属于微型PLC，功能上完全满足切袋机的要求，经济实惠。

　　变频器采用台达M系列变频器。台达M系列变频器具有自动转矩补偿、滑差补偿、自动稳压等功能。在电机频繁启停的情况下可以有效的保护电机，避免启动电流对电网的影响，同时可以有效的实现节能降耗。

　　温控器采用台达DTA4848R。台达文空器具有自整定功能，温度误差控制在0.1度以内。

主要控制方式如下：

1、打开放料开关，通过储料光电控制储料电机动作，来储存定量物料。

2、打开加温控制开关，通过温控器对热刀进行加温。

3、通过步进电机带动原料动作，其中白袋封切是确定步进电机走固定步数停止来实现定长控制；色袋封切是通过检测电眼检测到相应信号停止步进电机来实现定位控制。

4、步进电机停止后，三相异步电动机带动热刀进行封切。

5、当封切设定袋数后，进行整袋。

表1 PLC端子定义

设备的工作流程如下：

四、小节

　　随着市场竞争的日趋激烈，用户对所需产品提出了更高的技术和更合理的性能价格比的要求。中达电通所提供的PLC以及变频器以其出色的性能完成了对产品的加工过程、加工工艺和综合性能的改造，并在工业领域中得到了非常广泛应用。

一、现状及可行性分析

门式起重机主要从事煤炭的装卸业务，卸船作业主要依赖桥吊和门机设备。装卸机械设备状态的好坏，直接影响到公司卸船作业效率。带斗门机电控设备由于起升、开闭、变幅机构采用绕线转子异步电机转子串电阻调速，这种调速方法的缺点是调速电阻发热严重，导致环境温度迅速上升，综合性能指标差，效率低；异步电机有集电环和电刷，要求定期维护。再加上大量继电器、接触器的使用，导致故障频繁，维护量大。电气制动采用涡流电机制动，动态性能差而且耗能高。传统系统可编程控制器采用日立八十年代的产品，只能处理简单的开关量，扫描时间长，导致机械作业效率低。为此决定对该设备进行全面升级改造，传动上升级为变频调速，控制上升级成现在较先进的PLC 。采用南大傲拓NA系列 PLC在门机上应用后，与原系统相比可带来以下效益。

1）电动机机械特性变硬，定位jingque，可以tigao卸船效率。

2）运行平稳，起、制动平缓，运行中加、减速时对整机的冲击减小，安全性tigao，延长了机械的使用寿命。

3）拆除涡流制动装置，电气制动由变频器实现，降低了能耗同时也减少了维护量。

4）机械制动在电机速度接近零速时投入，所以机械刹车的制动片寿命大大延长，维护费用下降。

5）将原来的绕线转子异步电机的调速电阻拆除；短接集电环把绕线转子异步电机当作鼠笼电机使用，节约了更换电机的成本。

6）交流接触器大量减少，电机实现无级调速；避免了因接触器触头频繁动作而烧毁以及由此引起的电机损坏故障。

7）结合功能强大的PLC以及变频器自身的保护、检测、故障报警等功能，可大幅tigao电控系统的稳定性。

8）原 PLC成本高昂，采用南大傲拓NA400PLC价格合理，备件充足，维护方便降低了设备风险。

二、带斗门机的运行特点

1）门机在起动时应具有大的起动转矩，通常超过额定转矩的150%。

2）当抓斗下降时，电机将处于再生发电状态，其能量要向电源侧回馈。

3）起升、开闭机构在抓斗满载突然打开和由空载挖煤时负载会急剧变化。

4）由于机械制动的存在，电气制动与机械制动之间存在切换，切换不能平滑完成，时有坠斗现象。

5）变幅机构的变幅巴杆嘴在 35米处和9米处准确停止，在8米处紧急停止。

6）起升、开闭、变幅机构的调速通过触点式手柄完成调速电阻切换，切换时电机电流突变，冲击较大。

三、控制原理　　

根据门机的运行特点，同时为了满足门机高起动转矩、低速满转矩、快速的转矩上升时间和抱闸顺序控制功能的要求，我们选择了ABB的ACS600系列直接转矩控制变频器，相应地为了与变频器匹配选择NA400 PLC及profibus-DP模块CMM401-0102，用PLC和变频器组成一个多传动控制系统。结构简单、紧凑，占用空间小、维护方便。系统结构如图一。

图1.

在变幅机构（图二）上为了保证控制精度，准确定位变幅距离，在原来凸轮限位的基础上加装了值编码器和光电感应开关，保证该机构安全稳定运行。

图2.

四、节能环保

采用这种控制方案，由于变频器带有能量回馈功能，节能环保。在抓斗上升过程中将来自供电单元的交流电变成直流电，直流根据plc的控制指令转换成交流输出到电机。在抓斗下降过程中将电机制动产生的能量整流成交流送回电网。抓斗是位能性负载，在下降制动过程中起升开闭电机处于发电状态，实现能量回馈电网，节电效果明显。根据统计按照以上方案的用电情况将比传统系统省电

随着我国自动化控制水平的不断tigao，PLC（可编程序控制器）、文本显示器、触摸屏已广泛应用于各行各业，现将它们作一简单介绍，并阐述其在瑞气公司制氮设备中的应用。
一、可编程序控制器
　　在自动化控制领域，PLC（Programmable Logic Controller）是一种重要的控制设备。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。目前，世界上有200多厂家生产几百个品种PLC产品，例如：美国AB，德国siemens，日本三菱、Omron，施耐德，GE等，在PLC应用方面，我国是很活跃的，应用的行业也很广。例如钢铁、机械、冶金、食品、饮料、包装、汽车、石化等行业。

　　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。

　　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。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。

PLC系统的其它设备：

1、编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。

2、人机界面：简单的人机界面是指示灯、按钮等，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。

3、输入输出设备：用于性地存储用户数据，如EPROM、EEPROM写入器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机等。

目前，国内PLC市场仍以国外产品为主，瑞气公司主要是采用德国Siemens S7-200系列（S7-200系列销售突破10万台，Profibus全球节点超过1000万），它在PLC市场领域中占有率相当高。

　　瑞气公司根据工艺的要求、系统控制功能特点、用户的需要及变压吸附和再生的技术要求，确定分子筛吸附、再生、均压等各阶段的时间，用梯形图或指令语句方式编辑PLC控制程序，控制各阶段阀门的开关状态及有关相应的报警（如：纯度、碳位报警等）。如用户需要在线显示、修改参数（如纯度、压力、liuliang、温度、露点等）及提供预留给用户标准信号（如电流信号：4-20mA）作DCS系统。如需要在线显示、修改参数要增加模拟量扩展模块与显示部分（文本显示器TD200或触摸屏显示）。

　　碳位报警系统：当设备在长期使用过程中，吸附塔内分子筛逐渐下沉，当下沉到一定程度，PLC控制系统会发出间断声光报警，即提示用户应尽快添加分子筛，但系统仍然可继续运行，报警同时存在；这时候如果用户继续使用设备，分子筛继续下沉到另一个程度，这时制氮机会自动卸压后停机，同时发会发出连续声光报警，此时应立即添加分子筛，否则系统拒绝工作。

　　纯度报警系统：当产品气纯度达不到预先设定纯度值时（纯度设定值是通过二次仪表、TD200或触摸屏进行设定的），PLC控制系统会发出间断声光报警，并对不合格气体进行排空（有自动排空与手动排空，根据用户需求自选）。若不合格气体连续排空时间超过1小时（排空时间长短可通过TD200或触摸屏进行设置），则说明设备存在故障，不能制得合格气体。控制系统会自动卸压后停机，并发出间断声光报警。

　　由于压力、liuliang、温度及露点等（电流或电压信号）这些信号是模拟信号，因此必须通过EM231（模拟量输入模块）进行A/D转换，然后通过PLC编程在TD200或触摸屏上显示。根据这些数据再通过PLC编程进行与预置参数进行比较，超过或低于预置值将发出报警信号。报警信息详细内容可在TD200或触摸屏上查找。在纯化系统中通过PLC编程可以进行自动加氢控制与闭环控制；通过PLC编程对温度进行PID控制。PID控制精度高，波动小，响应快。PID调节中，用比例环节（P）来决定基本的调节响应力度，用微分环节（D）来加速对快速变动的响应，用积分环节（I）来消除残留误差。对PID进行整定时，总是先调节比例环节，然后一般是调节积分环节，后调节微分环节。

二、文本显示器

　　目前上使用的文本显示器有西门子、HITECH、eView、台达等品牌。其中西门子TD200文本显示器为普遍，它是所有SIMATIC S7-200系列操作员界面问题的佳解决方法。

　　TD200连接很简单，只需用它提供的连接电缆接到CPU 22X系列PPI接口上即可。不需要单独的电源（如果TD200与S7-200系列之间距离超过2.5m,需接额外电源）。背光LCD液晶显示（即使在逆光情况下也容易看清）。

TD200具有下列用途：

1、显示信息——-显示多80条信息，每条信息多可包含4个变量。
2、在控制系统中起设定和修正参数的作用，例如：改变动作、报警等的设定值。
3、可以提供8个由用户自定义的功能键。
4、提供密码保护功能。

　　瑞气变压吸附制氮、制氧设备及氮气纯化设备中，一般均配有TD200文本显示器，它可以方便用户进行设备运行参数、状态查询，并能在授权的状况下对系统参数进行适当的修改，极大地满足了用户对产品操作使用简单有效的要求。

典型使用情况如下：

1、显示制氮设备换热器出口气体温度，超温时自动跳出文字报警信息。

2、氮气低压故障报警处理

当氮气压力低于设定值时，文本显示器有文字提示。一旦氮气压力满足条件，系统恢复正常，并对故障报警自动复位。

3、超温故障报警处理

　　当系统由于硬件损坏而引起不正常的加温，如SSR（固态继电器），CPU继电器的接点、热电偶等器件的损坏而引起，这些故障须用户特别小心注意，发现此故障应立即检查维修。故障有指示灯闪烁报警，并有文字提示。

4、显示设备运行的累计时间

三、触摸屏（人机界面Human Machine Interface）

　　在工业控制领域，随着生产方式和技术的进步，人机交流的工具已从机械的操作杆、按钮开关和指示灯等发展到了友好的触摸屏和信息面板等。由于人机界面（HMI）产品的应用越来越广，HMI产品和供应商也越来越多，从技术、产品到市场等各环节看，融操作监控、数据存取、参数修改功能于一体的HMI已逐渐成为一个相对独立的产业门类。目前，世界上触摸屏的品牌很多，例如：SIEMENS 、OMRON、施耐德、三菱、A&B、台湾EVIEW ，HITECH、日本HAKKO、富士等等，其中，PRO-FACE是世界上为数不多的HMI供应商。据有关报告显示，Pro-face在中国的HMI市场中表现出色，成为其中的品牌。

　　Pro-face是全球的日本Digital电子有限公司的主要成员之一，公司主要产品包括：可编程触摸屏（GP系列、ST）、平板式工业计算机（PL系列、PS系列）、图形逻辑控制器（LT系列、GLC系列）以及IT产品信息终端等各类人机界面。

　　日本Digital电子有限公司成立于1972年，是全球HMI行业。20多年来以其精湛的技术，优良的品质和严格的管理享誉全球，Pro-face这一品牌已成为优质人机界面的代名词。Pro-face它以其出众的外观、紧密的结构设计、高效的运算能力、杰出的控制体系、卓越的品质和完善的服务，令众多高端机械设备生产厂商和各大型项目工程单位对Pro-face的产品爱不释手。尤其是他们的可编程触摸屏，可连接世界上200多个品牌PLC，为我们提供了更大的操作空间。

　　上图是瑞气制氮设备运用Pro-face的（GP37-W2型）触摸屏示意图。从这幅画面上我们可以了解到设备的工作状态（设备处于停止。。）、累计运行时间（245小时12分12秒）、工作流程及阀门的开、关状态，还可以通过上面按钮开停机、参数设置、查看系统故障信息等。例如还可以显示气体进出口压力、出口liuliang、纯度、温度、露点及其它们的记录曲线等。它也可以作为用户中控室的实时监控装备。

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