西门子6ES7212-1BB23-0XB8技术介绍

一、引言
　　目前，我公司已有一水厂、五水厂两个水厂和长大集团第八水厂的 DCS系统相继实施竣工，使水厂生产和管理的自动化水平大大tigao，本文就构成系统的一个子站——送水泵站，谈一谈可编程控制器监控系统在该站点的建立。送水泵站是水处理工艺的后一道工序，清水经过它升压后直接输送给用户，所以，怎样应用现代科学控制技术，改善和tigao送水泵站的自动化水平，研制出先进的可编程控制器监控系统，保障城市供水是我们的主要任务。
　　二、系统组成
　　送水泵站的主要控制设备为高压电机和出水阀门及改进后安装的排气电磁阀。可编程控制器通过对微机保护系统柜、高压柜、阀门控制台等设备和相关仪表输出的各种信号、参数 (如：电流、电压、出厂水liuliang、余氯、浊度、水压、水位等)进行实时采集、分析、处理，再输出给控制对象，利用PC机，通过WINCC组态软件，做成一个非常友好、生动鲜明的界面，方便地监视本站点的生产工况并对设备进行控制。现场总线PRO-FIBUS把本站点的PLC和PC电脑与其他站点、中控室、厂长室等连接起来构成一个工控网络。
　　三、系统功能
通过计算机对生产设备进行操作，对工艺过程进行监控，具备手动、单控、联控、全自动控制功能；
能够实时地远程采集生产设备的状况信息， ( 如手动、自动、运行、故障等 ) ，以及水处理工艺参数 ( 如liuliang、压力、余氯、浊度、水位等 ) ；
对多种信息、参数进行计算、分析、处理，设置超限报警，上传等，并形成随时间变化的曲线；
各功能模块的点数留有 10% 的余量供备用，必要时可方便地进行系统扩展；
具有网络功能的监控计算机、可编程控制器与各个子站之间，采用 PROFIBUS 工业现场总线联网通讯，可进行有限的子站画面相互切换。
能与微机继电保护系统通讯，取得各种电运行参数供系统使用。
　　四、硬件设计
　　1.PLC模块选取 根据监控要求，该站选用了西门子SI-MATICS7—300PLC，其模板配置如图：

　　A ：电源模块 PS307　B ：中央处理器模块 CPU315-2DP　C ：通讯模块 CP343-5D ：数字量输入模块 SM321　E ：数字量输出模块 SM322　F ：模拟量模块 SM331
　　2. 本站点控制柜 (PLC 柜 ) 设计
　　考虑到泵站的具体工作环境和控制应用对象的重要性等因素，对电源回路加装了电源净化器件，由于 PLC本身电源容量小，只有几十毫安至几百毫安，故外加了一个开关电源，以满足中间继电器、电磁阀、仪表的电容量需求，对PLC采集的每个数字量信号，在电路上尽可能不与现场生产设备发生直接关系，采取隔离措施构成单一回路，既保证了本系统的安全，也保障了现场生产设备的安全 。
　　五、系统软件设计
　　系统应用软件有三套需自行编制开发，他们分别是：
　　1.监控应用软件
　　它是用 SIMATICWINCC组态软件进行编制的，它的设计思想是视窗控制中心，建立在标准个人计算机硬件及bbbbbbs98或bbbbbbs NT操作系统下，编制了一个充满了吸引力的适合于生产工艺过程的流程画面。
　　2.下位机软件
　　采用 SIMA~CSTEP7工具软件进行编程，它可运行在个人计算机bbbbbbs环境下，界面友好，并提供了强劲的编程、调试、诊断等功能。使用结构化功能块编程方法，编程语言采用了梯形图(LadderDiagram)和语言表(STL)两种语言相结合的方法，将各种功能进行模块化，这样使程序结构层次清晰，且有部分程序可通用化、标准化以利修改调试。
　　3.本系统计算机与微机继电保护计算机的通讯软件
　　考虑到本系统的监控设计与要求，必须与微机继电保护系统进行数据交换，以确保系统功能的完善及正常运行，该软件采用 bbbbbbs操作系统下的Ⅷ进行编程。
　　六、结束语
　　实践证明，水厂送水泵房可编程控制监控系统的建立，使管理者可以方便地掌握生产现场的实时信息，历史数据，机泵的多项运行参数，为各级领导指挥决策、优化调度和水厂运行管理，设备维护提供服务，有效地tigao了水泵机组的自保护功能，严格规范了设备操作堆积，杜绝了误操作事故，确保设备在安全、经济的状态下运行，得到了用户的好评。

琅琊山抽水蓄能电站位于滁州市西南郊的琅琊山麓，是由奥地利政府出口信贷支持的重大项目和安徽省“861”重点建设项目。电站总装机容量60万千瓦，装设4台单机容量为15万千瓦的单级可逆式抽水蓄能机组。整个电站枢纽部分由上水库、输水系统、地下厂房、下水库和地面开关站5部分。电站建成后，将在电网中发挥调峰填谷、调频调相和紧急事故备用等重要作用，将改善安徽省及华东电网的火电机组运行条件，tigao电网运行的安全可靠性和经济性，经济效益和社会效益都十分显著。
　　琅琊山水电站公用及通风空调设备采用多层式控制，主控工作站设1台公用设备上位机，各个子系统设就地控制单元，在主控及网络失效的情况下，就地控制单元仍能独立完成其系统内设备的监测和控制功能。
　　各就地控制子系统采用PLC为控制系统，对于PLC要求有较高的性价比。该蓄能电站选用ABB AC31系列可编程控制器。ABB AC31系列可编程控制器可以完成辐射几百米甚至几公里的分布式应用，并且具有经济可靠、配置灵活、通讯功能强大等特点，完全满足该蓄能电站的控制要求。
　　系统网络结构见下图：

　　公用设备主控工作站负责协调合管理公用设备就地各子系统的工作，记录和计算运行信息，并把经过处理的数据存入数据库中，同时完成公用及通风空调设备的远方监测和远方控制功能。各子系统站分别为：厂内渗漏排水泵系统、低压空压机系统、消防泵和雨淋阀控制系统、通风空调系统，ABB AC31 50系列可编程控制器系统负责对各子站进行控制。其中，通风空调系统分为主厂房、副厂房、安装场副厂房以及出线竖井几个远程控制站，每个远程控制站又分别由几套远程I/O进行分散控制，远程I/O选用50系列Modbus远程扩展模块，不仅tigao了系统的性价比，而且能够保证系统的稳定运行。每套PLC子站都采用MODBUS协议与公用设备上位机进行通信，子站与主控工作站的距离长为1380米。整套系统利用了ABB AC31系列可编程控制器的优势，实现了优化的控制。 该套系统计算机监控软件采用杰控Fameview软件，FameView是一套实现工业数据采集、过程监控、数据管理的高性能工业自动化软件，它具有强大的图形功能、变量、图形替换的模块化功能，通讯速度以及画面刷新的速度很快，同时还集成手机短信、数据处理和报警等服务。 
　　整个系统设计合理、操作简单、安全可靠，系统投入运行后完全达到用户要求，并且一直运转良好，得到了用户的好评

     随着微机技术的不断深入发展,以微机技术为基础的可编程控制器(Programmable Logical Controller)也在不断地发展和成熟,它以其可靠性极高、能经受恶劣环境的考验、功能强大和使用简单方便等巨大优越性,迅速占领工业自动控制领域,成为工业自动控制的产品.在印刷包装行业中应用尤其突出.在当今竞争日益激烈的市场经济中,各印刷包装机械厂家为赢得更广泛的客户群,他们在成本控制、系统稳定性和流程控制等上花大力气,以求得在众多的竞争对手中取得优势.本文着重介绍了一种基于PLC 的全自动立式包装机控制系统, 对控制系统中传动系统设计和PLC程序设计做详细的介绍.
2 系统硬件设计
    本控制系统主要介绍的是利用可编程控制器、人机界面、伺服电机实现立式包装机全自动稳定可靠运行,达到准确控制,tigao产量和降低成本的目的. 根据现场生产要求,该控制系统主要由三部分组成: 控制部分: 台湾永宏电机股份公司的FATEK 可编程控制器(PLC); 操作部分:台湾泉毅电子公司的HITECH PWS1711-STN2 人机界面(HMI), 执行部分:单片型给料机、日本松下伺服电机、普通打印机、长封/端封汽缸、给膜电 机、切刀、点切线刀. 给等各一台(个).
系统结构框图下图1.1 所示.
 1．系统控制部分
    系统关键的控制器PLC 选用的是台湾永宏电机股份公司的FATEK MA 系列
FBs-40MAT 机型,永宏第四代小型机FBs 系列是一种有很高性能和价格比的可编程控制器,
由于其结构紧凑小巧,执行速度快,功能强大及价格低廉等特点,符合本系统各方面要求.在该
系统中,永宏表格式的伺服控制编程方式简而易己地实现了伺服控制,其高速脉冲直接驱动伺

、简介
    ZR200型旋挖钻机是湖南省长沙市长沙中联重工科技发展股份有限公司（简称中联重科）自主研制开发的一种建筑基础工程中成孔作业的施工机械。中联重科是我国工程机械制造业的企业，主要从事建筑工程、能源工程、交通工程等国家重点基础设施建设工程所需重大高新技术装备的研发制造。
    中联重科ZR200型旋挖钻机是一种大口径桩基工程的高效成孔设备，采用卡特彼勒专用可拓展履带底盘、自行起落折叠桅杆、可伸缩钻杆和液压先导控制。具有自动检测孔深、垂直度自动调整、回转自动定位、彩色液晶触摸屏直接监控显示工作状态参数和防误操作的逻辑功能控制，是大口径桩基础工程的理想的成孔设备。据统计，在相同的地层中，旋挖钻机的成孔速度是传统转盘钻机的5～10 倍。在国外发达国家旋挖钻机早已作为灌注桩的主要施工机种。近几年旋挖钻机在国内已广泛应用于铁路、公路桥梁、市政建设、高层建筑等地基础钻孔灌注桩工程。右图为中联重科ZR200型旋挖钻机照片。
    ZR200型旋挖钻机的控制系统采用西门子S7-200CN系列PLC的CPU224主模块、EM223扩展模块及EM222扩展模块各一个，实现对旋挖钻机液压系统电磁阀的自动控制、外部传感信号检测及与液晶触摸屏通讯实现人机界面等功能。

二、控制系统方案设计
    旋挖钻机结构复杂、外部传感装置分布较多、各机构动作逻辑性强，且作业时工况恶劣、机身振动强烈，需要设计采用质量可靠、功能丰富的控制部件以完成其控制功能。同时操作人员也需要通过清晰、直观的人机界面对设备进行全面的掌握与控制。
    通过选型对比，设计方案上采用西门子S7-200CN系列PLC作为控制系统的核心实现对旋挖钻机的全面控制、日本PROFACE 品牌GP系列液晶触摸屏作为人机界面对话设备，与外部传感装置、液压执行机构组成机电液一体化系统。下图为控制系统结构框图：

    触摸屏作为人机界面对话设备，主要进行钻进深度、回转角度的显示、深度设置、时间校对、及实现有关功能切换、按钮、指示、系统调试等功能。共设有：主作业画面、参数设置画面、报警记录画面、系统调试画面。其中主作业画面是操作人员工作时的主要对话界面。下图为主作业画面图：

三、控制系统主要功能
    西门子S7-200CN系列PLC是西门子公司为用户解决中小型自动化控制的主力产品。它具有运算速度快、功能齐全、性能可靠、可灵活组合等特点，在全球的中小型自动化控制领域应用非常广泛。以下重点介绍S7-200CN系列PLC在旋挖钻机上的应用。
    1、双向高速计数信号检测
    S7-214CPU模块具有多路高速计数输入检测端口，可灵活设计实现多路单向、双向计数信号的检测。在旋挖钻机上应用其双向高速计数功能实现了上车回转角度检测、钻头钻孔深度检测。
    旋挖钻机上车部分为液压驱动的独立旋转机构。在设计中采用旋转编码器检测其转动角度，通过对编码器A、B两路脉冲信号的检测，PLC的双向高速计数输入端可准确计算出旋挖钻机上车的相对角度（0-360O）变化值。
    同时PLC的复位信号输入端检测编码器的C相信号，在上车每次回转至编码器的一固定位置时将高速计数器内变量清零，可消除各种原因造成的计数误差，保证计数的准确性。
    钻头钻孔深度检测的原理与上车回转角度检测基本相同，但复位信号采用按钮输入，由操作人员根据情况校准钻头深度零位值。在检测运算中计数值为钻头深度变化值。
    2、左右控制手柄多路按钮信号的检测
    旋挖钻机的控制主要通过驾驶座椅左右两个控制手柄的多个按钮控制实现，通过对PLC的指令编程，可转换实现按钮信号的上升沿、下降沿、延时控制等多种逻辑功能。
    3、外部传感信号的检测
    西门子S7-200CN系列PLC输入信号检测采用光耦隔离电流信号检测，可隔离输入信号线上因各种原因引起的非正常电气信号，电流信号检测方式可有效防止外部强干扰对正常信号的检测。同时各输入端输入信号的滤波时间可根据需要分别设置。
    旋挖钻机各机构动作频繁、控制复杂，在使用中容易因误操作造成设备损坏。在设计中对各机构关键部位均安装了外部传感装置检测其状态，当出现紧急情况时PLC将通过外部传感装置信号控制相应机构立即保护动作，保护人身和设备安全。
    4、实现对液压执行机构的控制
    西门子S7-200CN系列PLC的继电输出模块可直接控制液压系统的直流电磁线圈，只需在电磁线圈两端并接外部抑制二极管，可较好的保护并延长内部继电器触点的使用寿命。
    5、与PROFACE 的GP系列液晶触摸屏通讯实现方便、直观的人机界面对话显示。
    利用214CPU模块上的485通讯接口与PROFACE 的GP系列液晶触摸屏通讯，将PLC检测计算的旋挖钻机各参数直观的显示在触摸屏上，同时可直接通过触摸屏实现对液压系统的控制和调试。

    中联重科ZR200型旋挖钻机于2005年初试制成功并通过工业考核，目前该产品已批量生产并销至全国各地，得到了用户的全面认可和信赖，成为我国自主创新的新一代重要桩基设备。
    四、几点体会
    西门子S7-200CN系列PLC在中联重科ZR200型旋挖钻机的应用中，能很好的实现所需的各种功能，以下为总结的设计体会。
    直流供电型PLC可正常工作在DC20.4V-28.8V的标称值内，实际应用中可满足旋挖钻机DC24V的供电环境下，并能承受点火及作业过程中的各种干扰，非常适合工程机械的柴油发动机24V电源环境；丰富的高速计数端口适合与各种传感装置匹配进行信号检测；CPU模块内部集成的PPI通讯接口可实现多种方式的数据通讯，与多种触摸屏端口方便的实现通讯传输。

PLC 离心机 变频调速
1.前言
1250离心机是立式刮刀卸料自动过滤离心机，主要用于固相为颗粒状的悬浮物料的固液相分离，也可用于纤维状物料的固液相分离。在矿物、环保、医药、化工等行业中广泛应用。目前多数离心机仍由继电器控制，采用有级调速，离心机工作转速调节单一、设备故障率较高，生产效率低下。为克服这些问题，我们对制药厂1250离心机电控系统进行技术改造，采用PLC控制和变频器调速，该系统自动化程度高、稳定性好，运行可靠，现已成功应用于多家制药厂。
2.系统原理
离心机工作原理是将待分离的物料经进料管送入高速旋转的离心机转鼓内，在离心机力场的作用下，物料通过滤布(滤网)实现过滤，液相经出液管排出，固相则截留在转鼓内，待转鼓内滤饼达到机器规定的装料量，停止装料，对滤饼进行洗涤，同时将洗涤液滤出，达到分离要求后，离心机低速运转，刮刀装置动作，将滤饼刮下，完成一次工作循环。图1为1250离心机结构图。
离心机离心工艺过程：1）进料：当变频器速度达到20Hz时，首先打开进料阀、料层检测阀，当检测到料层满时，关闭进料阀并延时10S，料层满信号消失再次打开进料阀连续执行上述动作2次。2）离心：当第三次料满信号产生时，关闭进料阀变频器升速至50Hz进行高速分离，离心时间可由触摸屏设置，时间到后变频器降速至40Hz。3）清洗甩干：打开清洗阀进行清洗，清洗时间、暂停时间和清洗次数根据所分离药物品种由触摸屏设置。清洗工艺完成后进入甩干过程，变频器升至50Hz，甩干时间由触摸屏设置。时间到后进入卸料状态。4）卸料：由于甩干后料层过厚，刮刀采用分段定时旋转卸料，即刮刀旋转（时间可设置）→ 停2秒 → 刮刀下降（下降高度可设置），重复上述动作，直至后一次刮刀下降至下限感器动作，然后上升到顶部至上限位停止动作。

3 系统设计
3．1硬件设计
系统采用三菱公司FX2N-40MR型可编程序控制器（PLC）控制，当程序设定好后可进行无人看护的自动化操作或选择手动控制，并对加料、初过滤、洗涤、精过滤、卸料等进行全过程监护。离心机调速采用PLC+D/A模块、变频器进行调速，通过电压（0-10V）来控制变频器的频率，变频器采用德国伦茨公司EVF系列变频器，功率22KW。触摸屏采用EASYVIEW 5.7英寸4灰度触摸屏。
PLC共有20个输入点，15个输出点。图2为PLC外部硬件配置图。控制系统主回路及变频器外部接线如图3所示。
 
 
 

其中为消抖防信号干扰，输入点X11、X12、X13、X14、X15、X16、X17、X20分别经4个隔离栅接入PLC输入
3．2软件设计
编程采用编程软件MELSECMEDOC软件包，它基于个人计算机，适用于三菱公司PLC的用户程序编制和监控，通过SC-09RS232/RS422接口与PLC编程口相连，可用梯形图或指令编程。本系统PLC梯形图程序根据控制要求采用STL和SET步进指令编制。主要有初始化设定，进料、分离、清洗、甩干控制程序、自动控制程序等。程序设计中采取的安全保护有:转速检测，过振动保护，开盖保护，电机过载过热保护，刮刀旋转，升降机械电气双重控制，刮刀与转鼓的联动锁定。程序流程图4所示。

4.结束语
该系统经过多家药厂现场运行，结果令人满意各项指标满足现场技术要求。系统启动平稳，分离因数可调，操作简洁方便，自改造投入运行以来，运行稳定调速方便，免维护，为现场操作人员创造了一个高效率的工作环境，实现了1250离心机较为先进的控制技术