西门子6ES7253-1AA22-0XA0技术数据

．引言

　　随着社会生产不断进步，人们对生产效率也不断提出新要求。由于微电子技术和计算软、硬件技术的迅猛发展，PLC 技术的成熟运用和发展已经能够满足复杂化境下的控制要求，在工业发展中占有重要地位。本文讲述的气箱脉冲袋式收尘器由箱体、袋室、灰斗、进出风口组成。本文介绍引用高性价比的腾控PLC 做主控器来对某水泥厂的4 室袋收尘器进行改造。

　　2．背景

　　在水泥行业气箱脉冲袋式收尘器是不可缺少的收尘设备，对减轻环境污染有着至关重要的作用。收尘器的控制箱往往是放置在室外，工作环境比较苛刻尤其是对于西北地区的水泥生产企业，冬天室外温度在-30℃左右夏天室外温度40℃左右，即使是进口PLC 工作寿命也很难得到保证，经过反复比较后选用腾控的T-910 PLC作为主控器对新疆某水泥企业的收尘设备进行改造。

　　3．结构及工作原理

　　气箱脉冲袋式收尘器由箱体、袋室、灰斗、进出风口组成，并配有支柱、爬梯、拦杆、气路系统、清灰控制器等。

　　1） 箱体 箱体主要是固定袋笼、滤袋及气路元件的，制成全封闭形式。清灰时，压缩空气首先进入箱体，并冲入各滤袋内部，顶部设有检修门，供安装和更换袋笼、滤袋用。箱体内又分成若干个室，相互之间均用钢板隔开，互不透气，以实现离线清灰，每个室内均设有一个提升阀，以通断过滤粉尘气流。

　　2） 灰斗 灰斗布置在箱体的下部，它除了存放收集下来的粉尘外，还作为进气总管使用，含尘气体进入袋室之前先进入灰斗，由于灰斗容积较大，使气流速度降低，加之气流方向的改变，使较粗的尘粒在这里得到分离，灰斗内布置有螺旋输送机或空气斜槽等输送设备，出口还设有回转卸料器或翻板阀等锁风设备，可连续排灰。气箱脉冲袋式收尘器的工作原理：当含尘气体由进风口进入灰斗后，一部分较粗尘粒由于惯性碰撞、自然沉降等原因落入灰斗，大部分尘粒随气流上升进入袋室，经滤袋过滤后，尘粒被阻留在滤袋外面，净化的气体由滤袋内部进入箱体，再由出风口排出大气，达到收尘目的。随着过滤的进行，滤袋外侧的积尘逐渐增多，使收尘器的运动阻力也逐渐增高，一定时间后清灰控制器发出信号，首先控制提升阀将阀板孔关闭，以切断过滤尘气流，停止过滤过程，然后电磁脉冲阀打开，以极短的时间（0.1-0.15S）向箱体内喷入压力为0.4-0.6MPa 的压缩空气，压缩空气在箱体内迅速膨胀涌入滤袋低部，使滤袋产生变形、震动，加上逆气流的作用，滤袋外部的粉尘被清除下来掉入灰斗，清灰完毕后，提升阀再次打开，收尘又进入过滤状态。

　　4．控制要求

　　吹灰过程分手动和自动，转换开关打到手动，按下启动按钮控制器就发出指令对每一个气室进行吹灰，每个气室间隔5S，直至4个气箱吹灰完毕，停止工作：转换开关打到自动，按下自动启动按钮控制器发出指令对4 个气箱进行吹灰，一次吹完后自动进行下一循环，循环间隔可以选择设定1min、5min、10min。

　　5．T-910PLC技术参数：

　　1个以太网口，10M/100M，支持MODBUS TCP协议，TCNET协议；

　　3个串口,2个RS232/RS485可选，1路RS485接口；

　　8路16位模拟量输入；

　　2路12位模拟量输出；

　　12路DI,其中2 路可作高速计数(100K)或者1 路差分编码器输入；

　　8路继电器输出；

　　工作温度：-40～85 摄氏度，满足苛刻室外应用需要；

　　工作电源：AC90V～265V或者直流18～36V或者9～18V或36～72V；

　　功耗：大小于12W，正常工作小于5W，可以满足太阳能电池和电池供电的场合；

　　在AC供电，对外提供24V/5W的电源。

　　6. PLC的I/O分配

　　7．PLC的接线图

　　结束语

　　该系统具有节约投资、维护方便、性能稳定可靠等优点。T-910优良的性能完全能够胜任恶劣环境下的控制任务

新风处理机广泛应用在对环境要求较高的博物馆、实验室以及精密仪器生产线等场合。本文讨论的为组合式新风处理空调控制系统，所谓组合式新风处理机组是将空调系统拆分成两个部分，一部分为室内机一部分为室外机。室内机、室外机分别配有一个控制器，控制器通过串口通讯的方式传递控制信息以及机组状态信息。这样做不仅能够节省机组的安装空间，而且可以使机组的运输、接线等工作更加方便。本系统采用和利时公司的LM系列PLC，利用CPU上自带的串口组成通讯网络，并采用软件自带的功能库完成了通讯程序的编写，方便、可靠的实现了系统功能。

　　关键词  LM PLC；新风处理机；组合式；室内机室外机

　　1 引言

　　组合式新风处理机是对一体式新风处理机组的改进，主要体现在空调的结构形式上。组合式空调机组分类两个部分，一部分为室内机、一部分为室外机，这样做不仅能够节省空调机组的安装空间，而且空调的运输、安装也更加方便。本系统另一项改进是在室内机与室外机上各采用一个控制器，两个控制器通过通讯的方式交换信息，通讯只需要一根2芯的屏蔽通讯电缆。与单控制器系统相比，本系统能够将减少大量远距离接线，不仅符合节约环保的设计思想，而且大大提高了系统的可靠性、节省安装时间、减少系统维护的工作量。

　　2 控制系统设计

　　组合式新风处理机分为室内机与室外机两个部分。室外机的主要部件包括：压缩机，冷凝器，冷凝风机，液路电磁阀，冷凝压力开关等；室内机的主要部件包括：送风机，表冷器，热水盘管，电加热，加湿器，过滤段等。此系统共包括两个室外机，每个室外机带有1个螺杆式压缩机，2个冷凝风机、1个液路电磁阀。室内机主要完成空调机组送风调湿等过程。为了减少室内外机之间的连接电缆，此系统在室内机与室外机上分别采用一个LM控制器LM3109，两个控制器通过自带的RS485接口连接，并把室内机作为主机向从机发送控制指令以及状态查询指令。主机上的RS232接口连接一个5.6英寸的彩色触摸屏HT6000，用于空调工况监视、用户参数以及厂家参数的设置。系统结构图如下所示：

图 2-1 新风处理机组空调控制系统结构图

　　3 调通讯处理

　　采用两个LM3109实现室内机与室外机的数据交换需要进行通讯方面的配置以及程序编写，PowerPro2.1.4带有通讯功能库，并且完全支持IEC61131-3的六种语言，使得这种比较复杂的通讯过程，能够在PLC中方便的实现。通讯程序的流程图如下所示，这里采用Modbus RTU通讯协议，在室外机首先初始化RS485接口的波特率、数据位、校验位、停止位等参数，再初始化其为Modbus从站，并且设置Modbus从站地址。调用图3-2中的通讯初始化功能块即可完成Modbus从站的初始化工作。后要做的就是把从机中的状态信息有规律的放到LM的可寻址区M区中，以备主机读取。LM的编程软件PowerPro支持ST语言，可以方便的处理需要交换的数据。在图3-3中程序采用ST语言编写，作用是把压缩机、冷凝风机等的状态信息赋值给了%MX1405.0~%MX1405.7这些数据位，主机通过读取这些地址内的数值就可以获得室外机的状态信息，可以看到数据处理很方便，程序的可读性也很高，在调试的时候各个数据的状态一目了然。

　　图 3-1 室外机通讯程序流程图      

　　图 3-2 LM PLC通讯初始化功能块

　　图  3-3 LM PLC通讯数据处理

　　图 3-4室内机通讯程序流程图

　　图3-4为室内机通讯程序流程图，在室内机中的LM PLC作为Modbus主站，在没有控制命令的时候室内机向室外机发送Modbus查询指令，查询室外机的运行状态，当有开机、停机以及加降载等需求的时候，室内机向室外机发送控制指令，室内机还会对室外机返回的数据做CRC校验，校验成功后才会进行下一次控制命令的发送。避免由于外界的干扰造成对室外机的误操作，保证了系统看高可靠性。CRC校验只需要调用一个功能块即可，如下图所示。

图 3-4 LM PLC CRC校验功能块

　　4 压缩机保护及故障处理

　　组合式空气处理机组的控制主要包括以下几个方面，系统启动、能量调节、温度湿度控制、压缩机保护以及故障处理等功能。其中系统启动、能量调节、温度湿度控制等功能与其他的空调系统基本相同，这里不再赘述。由于此系统是分成室外机与室内机两个部分的，所以压缩机保护及故障处理与常规的空调系统有所不同。在这个系统里，我们在室外机以及室内机都做了保护功能，例如压缩机不满足小运行时间时，室内机不会向室外机发送停机指令，当压缩机出现高压、过载等故障时，室外机会自行停机保护，而无需等待室内机的停机指令。故障处理方面，室外机也可以对一些故障自行处理，例如低压故障，在60分钟连续出现3次才上报给室内机，否则室外机自行处理。当通讯出现故障时，室外机也会自动停止压缩机运行，并且发出报警信号。这样使室内机、室外机既独立又统一，避免因通讯延时或通讯故障对压缩机造成损害。

　　5 系统操作界面

　　此系统的操作界面采用和利时HT6600系列触摸屏制作，这款触摸屏为5.6英寸彩色触摸屏。操作界面可以完成厂家参数以及用户参数的设置、记录系统报警信息、监视系统的运行工况等功能。设置厂家参数需要拥有得权限，设置用户参数也需要具有操作员权限，避免其它人员的误操作。系统操作画面如下图所示。图5-1为系统主界面，操作员可以进行目标温度、湿度设置，选择运行工况，进行开机停机等操作，操作人员需要具有操作员权限。图5-2为参数设定选择界面，厂家可以选择相应的选项进行参数设置，这些参数都是厂家参数，不开放给空调用户，设置这些参数需要具有高权限。图5-3为系统运行监控界面，这里可以监视系统中各个设备的运行状况。当系统报警时，系统会自动切换到报警界面上。

　　图 5-1 系统主界面

　　图 5-2 参数设定选择界面

　　图 5-3 系统运行监控界面

　　6 应用特点

　　基于LM系列PLC的空气处理机空调控制系统具有如下特点：

    可靠性

　　LM CPU自带的RS485串口具有很强的抗干扰能力，虽然此系统中有一个37KW的变频器，但是系统通讯完全不受影响，从现场的使用情况看，压缩机、风机等通过通讯控制的设备均可以快速响应室内机的指令。

    易用性

    LM功能库中的通讯功能块让实现三个PLC通讯更加方便，除了支持梯形图语言外，编程软件还支持ST语言，适于通讯程序的批量处理，也使通讯程序的调试、监控更加方便。

   智能性

    LM PLC中的温度采集模块均为智能型，本系统采用的4通道热电阻采集模块每个通道均能进行短路、断线检测，在通道故障或传感器接线出现短路、断线等问题的时候，系统能够及时进行机组保护，避免机组收到损害。

　1 引言

　　配电室作为智能建筑系统的电力中心，向整栋大楼提供照明、消防、公用设备及办公设备的用电。智能型电力仪表就是可以对整个供电网络进行测量，分析及显示的仪器。由于智能建筑的供电网络很庞大，所以使用的智能型电力仪表数量也比较多。这就需要一套可靠的监控系统与所有的智能仪表进行数据交换，实现对整个配电网络进行监控，从而实现电力的故障报警和优化管理。

　　基于和利时LK系列PLC和LM系列PLC的电量采集系统实现了对电力仪表中各个数据的采集功能，具有可靠性高、自由通讯数据通讯量大和通讯编程灵活等特点，受到了用户的好评。电量采集系统的所采集的数据包括频率、相电压、线电压、相电流、线电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、有功电度和无功电度等。其中LM系列PLC采用自由口通讯与所有的智能电力仪表进行通讯，并实现对仪表数据的储存和上传。LK系列PLC完成对所有LM系列PLC中仪表数据的统计和汇总，后通过以太网将数据传送到上位监控计算机，实现对全部供电系统状态的监视。

　　2 智能楼宇电量采集监控柜硬件配置

　　电量采集系统由以LK和LM系列PLC为核心的通讯机柜组成。电量采集监控柜硬件配置如图1所示，包括1套LK系列PLC和10套LM系列PLC。每套LM系列PLC均有一个RS485接口和一个PROFIBUS-DP接口，其通过RS485串口与智能仪表进行通讯，再通过PROFIBUS-DP总线将仪表数据传送到LK系列PLC中。LK系列PLC通过以太网通讯将汇总的配电室内的所有数据传送到上位监控计算机。以生产楼电量监控系统为例，电量采集监控柜的PLC硬件配置如表1所示。

　　图1  电量采集监控柜硬件配置

　　表1  PLC设备清单

　　序号 PLC型号 型号说明 数量

　　1 LK205 CPU模块，266MHZ，程序8MB，数据16MB+1MB掉电保持区，支持以太网，PROFIBUS-DP，串口(RS232和RS485)通讯 1

　　2 LK231 PROFIBUS-DP通信接口模块 1

　　3 LK101 本地背板，单CPU插槽，10槽，集成一个以太网口，PROFIBUS-DP接口和两个串口 1

　　4 LK910 24VDC电源，为LK系列PLC供电 1

　　5 LM3109 CPU模块，自带24DI，16继电器DO，RS232和RS485串口，220VAC供电 10

　　6 LM3401 PROFIBUS-DP从站通讯模块 10

　　3 智能楼宇电量采集监控系统结构设计

　　智能楼宇电量采集监控系统结构示意图如图2所示。由于需要采集的仪表数量很多，且每块仪表读取的数据量大，所以采用多套LM系列PLC与仪表连接进行数据采集。LM系列PLC的RS232和RS485串口具有自由口通讯功能，可以针对仪表支持的协议自由进行编程，参数的设定和更改都很方便。LK系列PLC拥有16M的数据存储空间，支持PROFIBUS-DP和MODBUS TCP以太网通讯，可以方便的与LM系列PLC和上位计算机进行连接。使用LK系列PLC汇总LM系列PLC读取的数据，可以大大优化网络结构。

　　图2  电量采集监控系统结构示意图

　　4 智能楼宇电量采集监控系统软件设计

　　LM系列PLC和LK系列PLC使用PowerPro编程软件进行程序编写。PowerPro编程软件的功能全面，具有如下特点：

　　（1）程序语言标准化。具有IL、LD、ST、FBD、SFC、CFC、六种编程语言。

　　（2）内部器件变量化。定时器和计数器采用变量方式代替，实现无限点调用。

　　（3）程序组织模块化。方便进行程序的重用，阅读和调试等，确保程序安全。

　　（4）参数设定简便化。可以对特殊的功能块进行不同的参数设定以满足使用要求。

　　（5）编程监控一体化。具有视图和仿真调试功能，十分方便对程序进行编写和调试。

　　电量采集监控系统的数据采集和存储由LM系列PLC完成的。LM系列PLC的程序流程图如图3所示，通过RS485进行数据发送，并对返回数据进行CRC校验。如果返回数据不正确，则不进行数据存储。只有返回数据正确时，才将数据存放到相应的寄存器中。

图3  LM系列PLC的程序流程图

　　LK系列PLC的程序流程图如图4所示。LK系列PLC将所有的仪表数据进行汇总，并存放到连续的寄存器当中，其16M的数据存储区可以轻易地存储所有LM中仪表的数据。使用LK系列PLC的主要目的是对网络结构进行优化，从而提高整套系统的通讯可靠性和维护简易程度。

　　图4  LK系列PLC的程序流程图

　　5 结束语

　　基于和利时LM系列PLC和LK系列PLC的电量采集监控系统具有强大的可靠性和数据设置灵活性，其丰富的通讯接口实现了对所有电力仪表数据的采集，使得整个楼宇的电力系统得到了充分的监视和管理。