西门子6ES7231-0HF22-0XA0品质好货

  1、引言

    近年来，随着我国化纤工业的飞速发展与进步，连续线聚酯生产也步入了一个全新的阶段。这就要求聚酯生产的工艺方法不断的完善及设备运行的可靠性不断tigao。冷却水循环系统在整个聚酯切粒的生产过程中必不可少的系统设备，它们对切粒生产过程中的冷却水的温度、压力按工艺所规定的要求进行恒定并可调节；使切处于佳状态下运行，并要求给中控室dcs系统进行通讯。

    以前传统的循环除盐水控制系统是采用继电器控制电路，并利用pid调节仪表来控制压力及水温，随着工艺要求的不断tigao传统的控制系统已远远不能满足。根据新的工艺要求，我们充分利用可编程控制器（plc）的逻辑控制性、简便性和可靠性，将其作为主要的控制元件，设计制造出一套使用pid控制器，可控制冷却水的温度及压力，并与中控室进行profribus-dp通讯。

    2、循环除盐水系统简介

    循环除盐水电控系统对聚合造粒所需冷却水温度、压力、液位、过滤器报警信号等进行采集，由可编程控制器对数据进行处理运算后，运用pid控制器，再控制调节阀、电磁阀、水泵、带式过滤器等器件来实现冷却恒温等控制功能；循环除盐水电控系统可与中控室dcs系统由profribus协议通讯。图1是循环除盐水系统原理图。水箱中除盐水由浮球阀根据液位进行自动补液。由温度度传感器t检测管道中水温，运用pid控制气动调节阀v4调节冷冻水的liuliang使除盐水温度始终保持在设定温度。带式过滤器上有液位传感器h1，用来判断过滤器是否被堵，当过滤器被堵后，要启动过滤器电机拖动滤布走动，到设定的时间后停止。水箱里有低液位传感器，用于与水泵联锁。为了使除盐水到达切粒系统水压在设定值，由压力传感器p2检测管道水压，运用pid控制气动调节阀v3。由于板式换热器容易被堵，要经常清理，系统要求对板式换热器进行在线切换，当板式换热器1工作时，电磁阀v1工作，电磁阀v2关闭，当压力传感器p1值大于p2值在某设定值后，表明板书式换热器1已被堵，这时电磁阀v2工作，v1关闭，切换到板式换热器2工作。整个项目对除盐水循环系统可靠性的要求非常高，要求系统每年连续运行时间不低于8000小时，而且由于整个系统工艺对水温的高低也有严格的要求，所以也要求水温的调节精度比较高，系统的自动化程度也比较高，现场无人维护，所有数据与此中控室进行交换，使得中控室（dcs）能对设备做到全程监控。

图1 循环除盐水系统原理图

    3、控制系统硬件组成

    根据整个工艺条件要求，在充分比较国内外各品牌小型plc的各种功能参数及性价比的基础上，我们控制系统选用西门子的s7-200系列可编程控制器（plc）为主要控制元件。装置采用cpu226（ac/dc/继电器），其输出可分组直接接ac220v的电磁阀、dc24v气动阀及三相固体继电器控制泵电机。由于需要采集温度压力和控制调节阀，选用了em231和em232模拟量模块，和dcs通讯采用em277 profibus-dp 模块。cpu226具有极高的可靠性，操作便捷，并且运行速度快，拥有很强的内部集成特殊功能；具有pid控制器，在程序中多可用8条pid指令，这些指令只要不用相同回路号，各pid运算之间就不会互相干涉，这有利于同时控制多个调节阀进行多点温度控制。而cpu226有2个rs485通讯/编程口，其具有ppi通讯协议、mpi通讯协议和自由方式通讯能力；这两个通讯口一个用于与显示器通讯，另一个用于电脑进行调试。em277 profibus-dp 模块用于接收来自dcs指令及温度设定，并上传报警信号。运用step7-micro/win v4.0（sp6）软件，可以在bbbbbbs系列的操作系统下进行编写plc控制程序，而且step7-micro/win v4.0（sp6）还可在线调试并监视用户程序。

    选择td400c中文文本显示器作为装置的终端显示器，用选择项确认方法td400c可显示多80条信息，拥有可编程的15个功能键，并提供密码保护功能，参数在显示器中显示并可用输入键进行修改，本装置中用来进行温度和pid参数设定及工艺参数和报警信息显示；td400c连接很简单，只需用他提供的连接电缆接到cpu226的ppi接口上即可，不需要单独的电源。

    系统硬件配制如图2。

图2 系统硬件配配制图

    4、plc软件设计

    由于系统需做大量的数据运算处理，因此编程过程中只运用stl语句表进行编程，程序在编程中采用模块化结构，使各路pid互不干扰，亦便于修改和扩充。

    3.1采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰
    在PLC控制系统中，电源占有极重要的地位。电网干扰串人PLC控制系统主要通过PLC系统的供电电源(如CPU、电源、I/O电源等)、变送器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等祸合进人的。对于变送器和共用信号仪表供电选择分布电容小、抑制带大(如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术)的配电器，以减少PLC系统的干扰。此外，为保证电网馈电不中断，可采用在线式不间断供电电源9UPS0供电，tigao供电的安全可靠性。并且UPS还具有较强的干扰隔离性能，是一种PLC控制系统的理想电源。
    3.2 电缆选择的敷设
    为了减少动力电缆辐射电磁干扰，尤其是变频装置敷电电缆的辐射电磁干扰。在工程中，因采用钢带恺装屏蔽电力电缆，从而降低动力电缆生产的电磁干扰。长距离配线时，输人信号线与输出信号线分别使用各自的线缆。交流信号与直流信号分别使用各自的线缆输人输出信号线与高电压、大电流的动力线分开配线。集成电路或晶体管设备的输人、输出信号线，必须使用屏蔽线缆。避免信号线与动力电缆靠近平行敷设，以减少电磁干扰。
    3.3 I/0模块的定性分析
    绝缘的输入、输出信号和内部问路L匕非绝缘的抗干扰性能好；双向晶闸管和晶体管型的无触点输出在PLC控制器侧产生的干扰小；输人模块允许的输人信号ON-OFF电压差大，抗干扰性能好；输人信号响应时间慢的输人rl块抗f扰性能好。因此，从抗干扰的角度考虑，I/0模块选型时应考虑以下因素:干扰多的场合，使用绝缘型的I/O模块；安装在控制对象侧的I/O模块要使用绝缘型的I/0模块；无外界干扰的场合，可使用非绝缘型的I/O模块。
    3.3.1 防精入信号干扰
    除采用滤波器和控制器良好接地来抑制干扰外，还可考虑以下抗输人干扰的措施。在输入端有感性负荷时，为了防止反冲击感应电动势，在负荷两端并接电阻和电容(为交流输人信号时)见图1,或并接续流二极管(为直流输人信号)见图2。交疏输入方式时，电阻、电容的选择要恰当，才能起到较好的效果。负荷容量在1OVA以下一般选0。1μF、120Ω；负荷容量超过1OVA则选用0。47μF、47Ω比较合适。如果与输人信号并接的电感性负荷较大时，使用继电器中转效果更好。防感应电压的措施K DA。输人端并接浪涌吸收器；②在长距离配线和大电流场合，感应电压大，可用继电器转换。

图1                               图2

    3.3.2 防止输出信号的干扰
    输出信号干扰的产生:感性负荷场合，输出信号由OFF变成ON时产生突变电流，从ON到OFF时产生反向感应电动势，所有这些，都可能产生干扰。防止干扰的措施:
    (1)交流感性负载，在负载的两端并接R,C作为浪涌吸收器。交流220V电压功率为400VA左右时R，C的值分别为47Ω,0。47μF,R,C越靠近负载，其抗干扰效果越好，见图3,
   (2)直流负载场合，在负载的两端并接续流二极管，见图4,二极管也要靠近负载，二极管的反向耐压应时负载电压的4倍。

图3                                 图4

    控制器将开关输出的场合，不管控制器本身有无抗干扰措施，都好采取图3(交流负载)和图4(直流负载)的抗干扰对策。在开关时产生较大干扰的场合，交流负载可使用双向晶闸管输出模块。在控制盘内用中间继电器进行中间驱动负载的方法时很有效的。对于电子设备的抗干扰技术，主要原则是抑制于扰源,PLC可编程控制器输出信号的干扰，可通过良好的接地引人大地，从而减少干扰的影响

3 系统配置及功能划分
    系统配置方案如图4。

图4 原配及扩展LCU盘柜

    在该方案中，原有Modicon984 PLC配置以及盘柜布置和外部接线不作任何更改，增加了一套盘柜，盘柜内安装了一套Quantum PLC, PLC配置有140CPU 11303S,增加了开入模件、开出模件、模入模件、以太网通信模件这就弥补配置点数不足的问题，同时解决了与上位机通信的问题。

    3.1 数据采集和处理功能
    原配置Modicon984 PLC和新增Quantum PLC都具有数据采集功能，都配有相应的数据采集模件，2套PLC共同完成现地控制单元的数据采集功能；Modicon984PLC采集到的所有数据通过MB+网络，采用Peer Cop方式送到Quantum PLC中去，Quantum PLC对所有的数据进行处理，即数据处理功能全部由Quantum PLC完成，这就充分利用了Quantum PLC高速的数据处理功能。
    3.2 控制和调节功能
    Modicon 984 PLC和新增Quantum PLC都配有开关量输出模件，即都具有控制和调节功能；Modicon984 PLC中的开出点，既可以由Modicon984 PLC控制，也可以由Quantum PLC控制；Quantum PLC通过MB+网络，采用Peer Cop为式把开出点信息送到Modicon984 PLC中去，同时Modicon984 PLC也编有程序，可以实现对开出点的控制，这主要是用来实现对辅机或自启动流程的控制。
    3.3 人机界面
    在新增盘柜装有触摸屏、触摸屏与Quantum PLC通迅，这样可以实现所有数据的实时动态显示，同时可以T发相关的控制令给Quantum PLC, Quantum PLC接受到控制命令后进行解释执行。
    3.4 对外通信
    在新增盘柜安装有以太网通信模件和通信管理机，以太网通信模件用来和上位机系统通信。通信管理机主要是把现场辅助设备的运行信息进行采集，同时把采集到的数据信息送到Quantum CPU里，其自身具有8个RS-232串口，这样整个现地控制单元的外部通信功能大大增强。
    该系统结构主要特点：
    (1) 原有Modicon984 PLC相当于一个智能I/O，自身可以运行PLC程序，这样一些流程就保持不变，控制功能不受所扩展盘的影响；而对Quantum PLC来说， 可以把Modicon984 PLC当一个扩展I/O来处理，它可以处理Modicon984 PLC所有的开关量、模拟量等。
    (2) Modicon984 PLC和新增Quantum PLC采用Peer Cop方式，通过高速MB+网络进行通信，实践证明，通信快速、准确、可靠。

4 软件的功能和实现
    对于Modicon984 PLC来说，PLC程序主要是实现2个功能：
    (1) 编写简单的程序，以实现Quantum PLC和Modicon984 PLC同时控制Modicon984 PLC的开出点，程序示例如图5。

图5 程序示例

    (2) 把开关量、模拟量进行处理，送到指定的寄存器，以便通过Peer Cop方式一起传输到Quantum PLC。
    (3) 简单的辅机流程和自启动流程。
    由于原配置Modicon984 PLC不支持Concept编程，所以仍需用MODSOFT组态软件来编写对于Quantum PLC来说，PLC程序要实现功能较多，主要有：
    (1) 发电机组的开停机流程、功率自动调节流程等；
    (2) 对所有采集到数据进行处理分析；
    (3) 接受上位机和触摸屏所发的控制命令并解释执行。
    编程软件采用了组态软件Concept2.6，该软件支持国际电工委员会IEEE 1131的标准的全部语言，即：支持LD（梯形图）、FBD（功能块图）、ST（结构化文本）、SFC（顺序功能图）等多种PLC编程语言，能保证系统的各类控制功能的需求。

5 结束语
    本现地控制单元改造方案在结构、技术路线、实现方法上都有所创新，该系统的结构设计合理，技术路线和实现方法完全可行改造实施简单，大大减少了安装、配线的工作量，改造工程实施完成儿个月来，运行非常稳定，达到了预期的口标该方案的成功应用为国内老电厂LCU的技改提供了，对tigao发电厂的自动化水平有重要的现实意义。

0 引 言
    随着国民经济的发展，对电力系统、电厂的要求越来越高，对于水电厂来说，采用一套结构合理、功能完善、可靠性高的现地控制单元，是水电少tigao安全生产水平，实现“无人值班”的重耍环节。笔者结合老厂LCU改造的特点，对改造中所采用的新技术及LCU新型结构进行初步探索，现场实践证明该力案可行。

1 原有网络结构及现地控制单元
    原有网络结构及现地控制单元如图1、图2，原有现地控制单元包含一面盘柜，柜内安装了Modicon984-145型PLC,属紧凑型的，基本的控制和数据采集功能都可以实现；与一体化工控机以及上位机采用了MB+网方式通信，该PLC仅具有一个RS-232口，协议固定为MODBUS，规约只能是MODBUS从站。

图1 原有网络结构图

图2 原现地LCU布置图

    原有系统存在问题：
    (1) 整个电站的通信采用一个MB+网，当通信线路一个地方发生故障可能会影响整个电站的运行，对电厂的安全运行形成隐患；
    (2) 对外通信扩展不方便，许多外部设备的信息无法采集到PLC中去；
    (3) 随着外部控制设备的更新改造，所需测控点数增加，原有配置已无法满足要求；
    (4) 现地显示界面即一体化工控机故障率比较高；
    (5) 备品备件订货越来越困难，而且价格非常高。
    为此，对旧系统网络结构及现地控制单元进行更新改造。

2 改造方案比较和确定
    结合水电厂现场改造的经验，我们提出如下3个现地控制单元改造方案：
    方案1：把原有设备全部更新，改用Quantum PLC。
    缺点：把原有设备全部更新，原有设备要全部报废，这样改造的成本较高，同时现场配线、安装等工作量都较大，改造周期较长。
    方案2：扩展一面屏，增加开关量I/O点数，PLC仍采用Modicon984，上位机通信仍需采用MB+方式。
    缺点：仅仅是对原有系统进行扩充，增加了相关的点数，整个系统的功能特点以及可靠性等并没有tigao，这种方案改造的意义不大。
    方案3：原有屏柜保持，新扩展一面屏柜，采用Quanturn PLC, Quantum PLC与原有PLC采用MB+网进行通信；与上位机通信方式改用以太网通信，即PLC直接上以太网，在新增屏柜上安装一台通信管理机。
    可行性分析：该方案在充分利用原有设备的基础上，增加了一套Quantum PLC，数据处理能力得到很大的tigao，Quantum PLC具有无与伦比的网络连接能力， 特别是应用于MODBUS PLUS网络的站间通讯（Peer Cop）技术，其快速、准确、可靠的性能充分满足功能要求，在新盘柜和旧盘柜之间即采用MB+网进行通迅，高速MB+网络的通讯功能也得到了充分利用，上位机的通迅改用了以太网方式，tigao了速度和可靠性，同时改造过程中工作量也增加得不是很多，具有可行性。

图3 方案3网络结构图

0 引言

    在工业控制领域，如何利用有限的资源实现对主要生产环节准确、稳定的控制，并对工业现场实施有效的监控，使生产和监控有机的结合起来，tigao生产效率，是广大企业和从事工控行业的技术人员一直普遍关心的问题。而自动化水平的高低也成为衡量企业生产力的重要因素。

    PLC作为一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作装置，以其可靠性高、抗干扰能力强、适用性强、功能完善等优点在工业过程中得到了广泛的应用，并以其极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。触摸屏是计算机技术和监控技术发展的产物，作为数据采集与过程控制的专用软件，它们是自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，具有灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控的功能。

    电镀系统作为涂装企业的关键生产环节，对整个生产过程的影响具有举足轻重的作用，本文提出的基于触摸屏和PLC的电镀控制系统的设计，克服了原控制系统准确度低、稳定性差、生产效率低的缺点，tigao了企业的生产效率和自动化水平。

1 系统的总体设计

    龙门镀铜电镀自动生产线是电气器件等外表电镀的一种专用自动生产设备。生产环节包括三个基本阶段：镀前处理、电镀过程和镀后处理。整个镀铜电镀过程主要经过热浸除蜡、水洗、弱腐蚀、除垢、沉锌、预镀碱铜、碱铜、酸活化、焦铜、回收、水洗、防变色等。经过电镀的器件可以tigao其使用寿命，具有可靠性高和抗干扰能力强等特点，在电气工业控制中得到了广泛应用。

    生产线为自动线，生产时由行车根据工艺及生产线状态自动移送工件，完成工件的电镀处理。行车主要执行挂钩的上升／下降运动，行车的前进／后退等4个动作，一辆行车分别装有2个三相异步电动机，并由变频器来控制电机运作。为了实现自动功能，主要采用三菱FX2N系列的PLC作为控制核心，同时采用三菱系列的触摸屏GOT1100作为上位机来执行动作操作，触摸屏产生人机界面和生产数据的监测及储存功能，和PLC构成实际的控制设备。

2 PLC控制系统

    控制系统的设计以GX DEVELOP 8软件为平台，开发控制系统的程序。其编程方便，不但支持通常的逻辑、算术、位等，还直接支持子程序、跳转、文件和PID等指令和大量寄存器，并且有方便的注释功能(和程序在一起)。

2.1 软件设计

    控制系统的控制对象是三台行车，对行车的运行动作进行控制，系统的被控量为电机的速度和正反转，执行机构为变频器，所以控制相对比较复杂。

    结构化程序设计是编程中常用的并且是有效的方法，其中心思想就是采用子程序，将程序之间的耦合降低。采用这样的方式，也可以解决语句机械重复的问题。在这个程7芋就可以充分利用PLC编程时允许使用子程序的便利，采用结构化的编程思想，将行车挂钩的上下运动，及行车左右行走等分别编制子程序。自动程序采用的动作序列的思想，整个循环就是一个动作的序列，只要依次执行每个动作就可以完成自动所需要的动作。具体的每个动作则靠调用相应的子程序完成，避免程序机械重复的问题。主程序主要负责所有子程序的调度，判断在不同的情况下去执行相应的程序，其中主程序框图如图1所示。

图1 主程序框图

    从图中可以看到在此项目设计了以下的子程序，见表1。

表1 子程序列表

2.2 编程中的几个细节处理

    为了适应PLC编程的特点，在编程中对相关细节主要采取了以下几点措施：

    (1)互锁处理

    对于在运行中不容许同时出现的情况在程序上通过标志位进行互锁处理，这包括如下：挂钩的上和下；行车进和退；挂钩动作和行车动作；任何错误和动作输出；手动和自动。

    (2)动作和故障的处理

    动作子程序放在每个循环的结尾，这样在所有的情况都正常的情况下才输出实际的指挥行车动作的信号，只要前面有一个环节不正常，通过设置故障标志，动作子程序不输出实际的动作，这样确保行车的安全。

    (3)手动和自动的转换

    手动和自动的转换是该程序的一个难点。自动工作时随时可以切换到手动。但是手动切换到自动需要满足下面的条件才可以：三部行车都处在循环的初始状态，包括行车的位置和挂钩的位置；或者自动到一半时转手动，然后没有如何手动的动作后才转到自动。在其他情况下强行将手动切换到自动将作为可恢复性错误处理，发出报警声提醒操作者，并等待操作者切换到手动。

3 触摸屏监控软件的开发

3.1 软件的总体设计

    该控制系统监控软件采用三菱公司开发的GOT系列的10寸触摸屏将用于现场控制的PLC控制系统和上位机监控系统连接起来。其次，从变量定义和I／O设备的管理人手，利用GOT多样化的绘图工具、强大的脚本语言处理能力和丰富的命令语言函数开发出生动、友好的主监控界面，以及含盖报警系统、行车操作，辅助控制等功能齐全的子监控界面。

    经过开发的监控系统实时现场执行机构的操作模拟与监控，历史报警的查询等功能。其中还设有权限要求，要求操作时先要输入密码，以防非操作者的错误操作，以保证安全。

3.2 行车监控界面设计

    作为整个监控软件的主要部分，行车监控界面的设计形象地反映了该行车在整个系统运行过程，并且可以通过对变量的正确调用，使主要行车的运行状态按操作人员的需要在系统运行时准确、生动地展现出来。管理人员可根据需要使行车处于手动或自动状态，甚至可以根据需求设定行车运行的目标槽位，通过行车监控界面图5报警界面上的按钮，管理人员还可以方便地进入操作，进而获取系统运行的详细信息。

3.3 辅助设备操作界面

    为了全面实现系统的自动化，一些辅助设备如风机、移动小车、废水喷淋泵等的执行通过PLC来控制，然而其辅助设备的操作信号则通过触摸屏控制在该辅助设备的操作子界面里面，充分利用GT DESIGN软件提供的内部软元件，减少了PLC的输入点，从而减少了成本，又增加了可操作性。

3.4 报警系统界面

    按照系统的设计要求，当行车行走tisheng、行走热继电器等过热，或者行车行走tisheng超出要求范围时，要求监控系统能够做出及时、有效的报警。鉴于此在开发报警系统时，该设计首先建立了系统的报警注释，将用户创建的注释作为报警信息显示。然后通过报警表跟注释链接，与此同时与PLC中的寄存器链接从而储存。操作人员可通过上移，下移，检查等操作来查找以前出现的报警历史记录。

4 结语

    该设计已经投入到企业的生产过程中，从现场的状况和产品的质量来看系统运行稳定，行车运行路线和辅助设备在理想的范围内，管理人员能够通过触摸屏及时、准确地了解生产现场的状况，并可以根据生产要求及时做出调整。该设计不仅改善了系统的稳定性和准确度，而且在很大程度上tigao了企业的生产效率和自动化水平。