西门子模块6ES7253-1AA22-0XA0保内产品

　　随着社会经济的发展，工业的迅速兴起，使得一些10KV配电系统大幅度增加，配电系统的简便性、可靠性、安全性、节能性、性价比显得尤其重要。

　　目前，传统的10KV配电系统还是采用继电器系统和分布监测计量、分布控制方式，而采用PLC（可编程序控制器）系统集中控制和集中监测计量方式，有利于提高配电系统的运行管理自动化水平，保证配电的安全稳定，还能减少运行人员的工作强度提，安全可靠。


　　2、 继电器系统和PLC系统的比较

　　PLC（可编程序控制器）是近几十年来发展起来的一种新型工业控制器，由于它编程灵活，功能齐全，应用广泛比继电器系统的控制简单，使用方便，抗干扰力强，，工作寿命高，而其本身具有体积小，重量轻，耗电省等特点。继电器系统有明显的缺点：体积大，可靠性低，工作寿命短，查找故障困难，特别是由于它是靠硬连线逻辑构成系统，所以接线复杂，对于生产工艺的变化的适应性差，不便实现集中控制；而PLC的安装和现场接线简便，可以应用其内部的软继电器简化继电器系统的繁杂中间环节，实现软接线逻辑构成系统，方便集中控制，除此之外，PLC还具有自诊断、故障报警、故障报警种类显示及网络通讯功能，便于操作和维修人员检查。


　　3、 集中控制、集中监测计量在10KV配电一次系统中的应用举例

　　在一个10KV配电一次系统中，有两台1000KVA变压器并联运行。图1为该配电一次系统的原理图。

                                     图1 10KV配电一次系统原理图
　3.1 PLC在集中控制中的地位

　　在配电一次系统中继电器系统主要集中在总受柜和变压器配出柜内，应用PLC系统来代替继电器系统，可以减少柜与柜之间的硬连线，省去很多继电器，简化工艺，降低系统制作成本，提高配电系统的可靠性，安全性和节能性。PLC系统框图如图2所示。

                                                   图2 PLC系统框图
　　PLC是整个系统的神经中枢，所有控制，保护，工作状态指示都通过PLC内部的虚拟继电器通过软连线配合外部给定开关量和信号来完成。控制电压在安全电压以下，可以提高工作的安全性，远离高压室进行操作，可以避免工作人员的误操作，一站式控制，可以提高工作效率，减少工作人员的劳动强度。用两条现场总线就可以实现整个系统的信号传输，通过PLC的工作状态和报警指示，便于工作和维修人员的故障排除。另外，与继电器相比，PLC的免维护性高，工作寿命长。


　　3.2 PLC的I/O分配

　　10KV配电一次系统中，除了上电断电控制外，还有对变压器的过流，欠压和瓦斯保护。我们以欧姆龙CAMP2AH40点的PLC为例进行I/O分配，如表1所示。上断电控制是开关量，选用控制按钮即可，过流，欠压和瓦斯保护涉及自动检测技术，选用智能传感器来实现，可以提高保护的可靠性。

表1 PLCI/O分配表


　　3.3 10KV配电一次系统集中控制、集中监测计量的设计

　　配电系统是供电网的神经中枢。配电系统的正常工作和我们的生活保障及工作秩序密不可分，这就要求它有更高的可靠性；配电系统的智能化、节能、操作简便、方便维护是经济高速发展的需要；配电系统操作和维护对工作人员的安全系数要求更高、劳动强度更低和设备的性价比更高是用户所希望的。综合以上几点，我们对10KV配电一次系统作了如下改进，应用PLC对系统的总受柜、配出柜实现集中控制，应用数字仪表对系统进行集中监测计量。改进后的10KV配电一次系统框图如图3所示。

                                                  图3 10KV配电一次系统框图
　　改进后，以综合柜为工作平台，在值班室，工作人员可以对高压室运行状态进行控制，既方便又安全；工作人员可以随时对监测仪表和计量仪表以及工作或报警状态进行记录，巡查，既方便又及时明了，还可以减少劳动强度。

一、引言

    某公司生产的塑料制片机四辊传动原采用无刷直流电机传动，采用专用的调速装置进行调速控制以实现各传动的线速度同步。至今该系统故障率较高，且国内相应的备品备件甚少，维修难度较大已影响了正常生产。为此我公司对该传动部分采用交流变频调速技术和可编程控制技术进行了改造，使四辊传动控制更加合理，操作方便，运行稳定可靠，产品质量达到原设计要求，获得了很好的效果。

    二、系统配置

    1、机械部分改造：四辊传动示意图见图一

（图一：四辊传动示意图）

    按照工艺要求，线速度范围为1.5~10m/min,所对应的交流电机的工作频率范围为：7.5~50Hz。考虑到原系统的传动速比，经过计算我们选用了4极4Kw,减速比为6.8的齿轮减速电机来更换原无刷直流电机。

2、系统硬件：(见图二) 
 (图二：系统硬件配置图)
   （1）PLC1、PLC2是本系统的核心，选用台达DVP20EX主机，该机配有8个数字量输入点，6个数字量输出点，4路A/D模拟量输入，2路D/A模拟量输出信号；并自带RS485通讯接口。

    （2）PWS人机界面作为与PLC1、PLC2的数据交换、设定及显示，可以实现四辊传动电机同时运行并终同步控制。该系统中PWS选用台湾罗森系列人机界面PWS1711-STN。

    （3）INV1~INV4为四辊传动驱动变频器，选用了日本安川CIMR-G5A45P5变频器，由PLC模拟量输出给变频器以确定工作速度；并把变频器多功能输出的频率信号、电流信号作为PLC的模拟量输入信号，经计算处理后以显示实际工作速度及电机负载率。    

    三、系统软件设计

    结合生产工艺要求来设计系统软件，其中人机界面的自动工作画面如图三所示：

 

    设计原理：（1）首先设定主辊线速度及顶辊、底辊和牵引辊相对主辊线速度的百分数，PLC根据上述设定值分别计算通过模拟量输出控制给定变频器工作频率；（2）当用户触摸了“启动”键后，PLC控制输出变频器运行信号，并正常启动四辊传动控制；（3）同时，变频器的多功能输出信号经PLC模拟量输入并计算，由人机界面显示各传动的实际线速度、电机负载率等；若某个传动速度偏差较大，此时用户可以在线修改线速度及相应的百分数等参数。（4）当用户触摸了“停止”键后，PLC控制切断输出变频器运行信号，并停止四辊传动。

    下面重点介绍人机界面的巨集指令在本系统中的软件处理：

    在人机界面的设计中，使用了一台人机界面带多台PLC控制模式，并使用巨集指令来实现：按“启动”或“停止”键后，同时两台PLC都响应并输出控制。具体设计为：

    （1）定义PLC的站号，DVP20EX中由特殊寄存器D1121设定，如：PLC1中D1121=1，PLC2中D1121=2；

    （2）在人机界面中定义相应的寄存器时，以n:D100或n:M100等形式表示；其中n表示PLC的站号，如1：D100，2：D100。图三中的“启动”键设计时，相应的寄存器为1：M100，且在巨集指令中设定SETB2：M103，CLRB2：M104，CLRB1：M101；“停止”键设计时，相应的寄存器为1：M101，且在巨集指令中设定SETB2：M104，CLRB2：M103，CLRB1：M100。

    （3）部分控制程序：

  四、结束语

    该控制系统无论在硬件的选择还是在软件的设计都是可行的、先进的，台达电子的DVP系列PLC和罗森人机界面的巨集指令与多台PLC的通讯非常方便，简单易用。实践证明，该系统在其他工程项目设计中具有很好的推广价值。

 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，大大地提高了经济效益。