6ES7222-1BD22-0XA0技术介绍

 1 引言

    某乙烯厂聚丙烯装置TS2/060-B2型氮气压缩机是意大利SIADMACCHINEIMPIANTI公司生产的往复式压缩机，主要用于对常压氮气增压以满足工艺系统需求。由于压缩机投用多年再加上恶劣的现场环境，原控制系统经常出现故障，严重影响了装置的正常运行，急需改造。
  2 工艺过程与旧控制系统老化问题

    从界区来的常压氮气由级气缸吸入，被压缩，送入冷却器和冷凝分离器，在分离器中湿的气体由换热器除去冷凝水，冷凝水必须经合适的阀门进行周期性的排泄。压缩、冷却，干燥后气体送至下一级，同样的循环在每一级进行。常压氮气经氮气压缩机压缩后，高压氮气供主催化剂输送用，高高压氮气通过管线与工艺系统连通，供工艺系统气密用。高压氮气送入缓冲罐中，压力为1.0Mp。高高压氮气压力为3.7Mp。氮气压缩机必须在有润滑油润滑时工作，润滑油由润滑油泵提供，设定一个润滑油低压压力开关PSL646为3.5bar，低低压压力开关PSLL649为3bar,使压缩机不在无润滑油时工作。

    机组控制系统主要由位于现场控制盘内的5块单片机电路板与部分继电器组成，完成机组的启动、停车、报警、联锁等。由于多年来一直未曾使用，控制系统中单片机电路板出现了部分锈蚀，元件运行极不稳定，如吸入口压力低报PSL640信号输入后，无输出报警信号；PALL641、PAHH645、PAHH643、TAHH642在无输入信号的情况下，偶尔出现报警，其报警会引起联锁停车，而原单片机电路板无法购买到，所以迫切需要改造。改造为性能稳定、成本低廉的S7-200PLC控制系统。

    3 PLC控制系统硬件配置

    选用S7-200PLC的型号为CPU226DC/DC/DC24输入/16输出，订货号为6ES7216-2AD22-0XB0；选用扩展模块的型号为EM22324VDC数字组合8输入/8输出，订货号为6ES7223-1BH22-0XA0，继电器用原系统中已有的。利用STEP7-Micro/WINV4.0软件强大的功能编制程序，然后通过PC/PPI电缆将程序下载到S7-200PLC中。I/O地址分配如附表所示。

    附表I/O地址分配
                                          
4 PLC控制系统软件设计

    根据原控制系统的逻辑关系在STEP7-Micro/WINV4.0环境下设计了PLC梯形图，下面说明了一些主要程序的设计方法。

    4.1滑油压力信号、累积报警和停车程序

    K24为一接通延时继电器，延时时间为15秒。当氮气压缩机停止时，继电器K24线圈断开，K24的常闭触点闭合，内部继电器M1.0、M1.1接通，M1.0、M1.1的常开触点闭合，由于原控制系统中的压力开关、温度开关都是触点断开报警，所以氮气压缩机停止时即使油泵润滑油的压力非常低，也不会产生报警，即PAL646、PALL649灯都是熄灭状态。当氮气压缩机运行时，K24接通，延时15秒后，K24常闭触点断开，M1.0线圈的通断由润滑油压力低报开关PSL646控制，M1.1线圈的通断由润滑油压力低低报开关PSLL649控制。在PLC上电后，正常状态下，PSL646、PSLL649的触点都是闭合的，所以M1.0、M1.0都是接通的，不会产生报警。当PSL646、PSLL649中有一个或都在报警状态时，报警开关的触点断开，就会产生报警。为此，内部继电器M1.0和M1.0的常开触点可以看作报警点来设计累积报警和联锁停车。

    不会危机设备安全但设备已经在不正常状态下工作时的报警开关设置为累积报警，当这些报警开关中有一个产生报警，QA641断开，在DCS上产生累积报警；危机设备安全的报警开关设置为累积停车，当这些报警开关中有一个产生报警，QA642断开，在DCS上产生联锁停车。润滑油压力信号、累积报警和累积停车程序梯形图如图1所示。
                    

    图1油泵润滑油压力信号、累积报警和累积停车梯形图

    4.2报警确认、试灯和消音程序

    报警确认、试灯和消音按钮是本控制程序必不可少的，由于所有的报警点的程序设计方法一样，下面仅以PSL640为例分别介绍。

    （1）报警确认与试灯程序的设计。应用西门子PLC内部定时器T33和T34产生一个闪烁信号，当PSL640报警后，PAL640闪烁，按下S9确认后，如果PSL640处于报警状态，则PAL640一直亮，报警恢复则灭；如果报警后未按下S9确认，无论是否还在报警状态，则PAL640一直闪烁，直到按以下S9。S8为试灯按钮，按下S8则灯亮。如图2所示。
                           
                                               图2报警确认和试灯梯形图

    （2）报警与消音程序的设计。当PSL640报警后，K44输出，喇叭响，按下消音按钮S10后，停响；如果未按下S10，即使报警恢复正常，但喇叭仍响，直到按一下S10按钮才停响。见图3。
                                
                                             图3报警、消音梯形图

    5结束语

    西门子S7-200系列PLC功能强大，配置灵活，工程设计简单、方便，在恶劣的环境下能运行稳定，极适合在石油化工现场装置控制系统中应用。改造后的系统投入运行后可靠性高，故障率低，控制jingque，减少了维护人员的工作量，大大地tigao了经济效益

可编程序控制器（PC）的应用中，我们常会碰到对继电器控制系统的改造问题，这时我们往往要参考原有的继电器控制电路来编制PC的应用程序。因此，在编程时，我们应注意PC控制系统与继电器控制系统工作方式上的一些不同。
下面我们看一个例子：一个继电器控制回路如图1 所示。

因继电器控制系统是以“并行”方式工作的，而且其触点的通断需要一定的动作时间。所以当该电路起动后，时间继电器KT延时时间到时，KT是否能继续保持通电状态，需要同时考虑“并行”的两个动作过程：KT的常闭延时触点断开，KA1失电，KA1常开触点断开；KT的常开延时触点闭合，KA2得电，KA2常开触点闭合。这两个过程作用的结果，来决定KT的状态。同时，触点动作时间的存在，使得电路出现时序竞争。因此该电路不能可靠工作。如果加入虚框中的回路，并如图1把KA2的常开触点换成KA3的常开触点（见图1中括号）。结果是KT动作后，KT自身失电，就不会继续保持通电状态。

同样是这个电路，我们用PC来实现，梯形图如图2 所示。

PC是以“串行”方式工作的，也就是以扫描的方式，循环地、连续地、顺序地，逐条执行程度的方式工作。同时，PC中，软触点的动作可认为是瞬时完成的，且其能把本次动作的结果记忆保持到下一次扫描运算时为止。即具有记忆保持功能。按这样一个顺序“串行”的工作方式，梯形图动作顺序如下：当在某一扫描周期中TIM00延时到后，则：

1. TIM00常闭触点断开（OFF），0000 OFF；

2. TIM00常开触点闭合（ON），0001 ON；

3. 0000常开触点OFF，0001常开触点ON，TIM00继续保持通电状态。而且不论我们在0001与TIM00之间再加多少级前面继电器电路所加的虚框中的回路，并把0001常开触点换成所加回路后一级继电器的常开触点，TIM00仍能继续保持通电状态。

同样的电路，由于继电器控制系统和PC控制系统工作方式上的差异，两者会有不同的动作结果。注意到这一点，我们在编程时，就会避免一些不应有的错误。同时利用PC的一些特点，编出功能

1．概述 　　一般波峰焊机比较大，流水线生产，但有些客户比如实验室、学校、小型工厂需要小型的无铅波峰焊机。某电子设备厂开发了这种产品，采用了Kinco-K3系列PLC和eView触摸屏。该设备需要控制三个温度，共三个PID，Kinco-K3系列PLC多实现8路PID，可以满足该设备要求，再配上eView触摸屏，具有很高的性价比。 　　2．工艺简述 　　双波峰焊机首先要把焊锡温度、预热温度、预热补偿温度共三个温度加到设定的温度值。当条件成立后，整机就可以生产了。把PCB板放到轨道上，按启动开关，传输电机运行，气泵启动，喷助焊剂， PCB板助焊剂的喷涂完成，延时气泵停止。当PCB板到左边预热区后，传输电机停止，PCB板停在预热区，预热，时间到后，传输电机启动，PCB板向右运行，锡泵电机启动喷锡，PCB板经过预热补偿温度区，进入了喷锡区，过了喷锡区后，锡泵停止，当PCB板到右边后，传输电机停止，冷风电机启动。这样一个完整的循环结束。 　　 　　3．硬件配置 　　输入点：检测开关量、操作开关等。 　　检测的开关量有：右点开关、左点开关。 　　操作开关量有：启动开关，急停开关。 　　输出点：三个区域的加热固态继电器、传输电机、锡泵两台电机、排烟电机、气泵电机、冷却电机、上电自保点。 　　模拟量输入点：三个区的温度检测。 　　传输电机和锡泵电机都需要调速，用的是变频器，速度需要通讯设定。 　　硬件配置： 　4．程序编写 　　程序编写包括PLC和触摸屏的程序。 　　包括四大功能：设备参数、手动调试、生产画面、报警查询。 　　以下是一些特点： 　　设备的每个动作都可以在手动调试画面完成，在开始调试设备和维修时非常有用。 　　设备参数可以从触摸屏上设定，包括温度、时间、PID系数。 　　报警查询，可以快速的找到故障原因。 　　生产画面是把生产用到的显示数据、按钮都放到这个画面了，方便用户在这个画面下监示三个区的温度、过程指示以及在这些画面中进行操作。 　　传输电机和锡泵电机的速度设定是触摸屏设定到PLC，再由PLC通过PORT1传到各电机的变频器。用到了PLC中MODBUS主站的功能，非常方便。 　　由于锡锅冷却下来需要一段时间，设定了关机按钮。当按此关机按钮，PLC计时，当温度降到80℃切断电源。这样方便用户下班后，不必等温度降下来再走，比较安全。 　　 　　5．结束语 　　Kinco PLC在某电子设备厂半自动精密丝印机成功应用后，又成功应用到了小型波峰焊机。设备厂家认为，Kinco PLC与eView触摸屏成套供货，性价比是非常高的。今后这样的配置会陆续应用到更多的设备上。

三菱PLC编程软件有非常有用的一个特点，那就是可以按不同的控制对象分类编写在同一段程序中，这样做使程序结构更清晰，便于程序交流。

如下面的这个示例程序中，根据控制回路的不同，把程序分为报警回路，指示回路，变频器控制回路，通讯回路和保护回路等几个回路程序，这样做虽然程序仍是顺序执行，但由于把相同控制对象的有关程序放在同一段程序中，更便于阅读和交流。

       建立分类程序的方法很简单。首先只要随便右键单击其中的任一项目，在弹出的窗口中选择“新建”，如下图所示：

      在弹出的“新建”窗口中再选择程序类型，数据名和索引就可以了，如下图所示：

      但我们在写新的程序（哪怕就只有一个MAIN项目）或在原程序中添加新的程序项目时要注意，并不是把新的程序项目下载到PLC中就完事了。如果单纯这样做的话，在CPU中虽然存在新项目程序，但PLC并不扫描执行该段程序，当然，该段程序也就不会有任何输出了（监控该程序时，PLC的输入还是能监控到的），在该段程序中可能就会出现如下图所示的现象，虽然都有输入了，但输出线圈并没有动作，可能就会有点儿不可理解了。

      解决这种现象的办法是：把新添加的程序项目引入到PLC的扫描过程中去。具体方法如下：

1、双击PLC项目管理器中“PLC参数”。

2、在弹出的“CPU参数设置”窗口中，点击“程序”标签，再在左边的程序列表中单击选定新添加的程序项目，再单击“插入”，后再为该程序项目指定“执行类型”。

3、添加完后的结果如下图所示，后点“结束设置”保存，再下载PLC参数到CPU中就可以了。

      有的时候在线修改程序不允许停机，而下载PLC参数则必须在停机状态下才能下载，那么这个问题该如何解决呢？

　　我的解决方法是：把该段程序写入到PLC已经扫描执行的程序中去，这样可读性可能差点儿，你也可以在新加的程序行加入行间声明，注明是新加的程序，如下图所示，这样，在下载程序和声明时就不用停机了。