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一、前言
在城市集中供热系统中，热力站作为热网系统面对系统热用户后一级调节单元，热力站的控制效果直接决定热用户的采暖效果。太原市热力公司所辖城市热网包含400余座热力站，供热面积覆盖太原市总采暖面积的60%，所有热力站均采用间连型热力换热站。
在间连热网热力站中，二次网供回水压力、温度及流量均是影响供热效果的重要因素，而二次网各供参数的调节主要是依靠对二次网循环泵及补水泵的控制。传统的热力站控制中，循环泵与补水泵一般都采用工频泵，系统在设计选型时已经决定了系统二次网的主要参数，但是相对的，系统的适应性、扩展性及各参数的jingque调整均受到极大限制。
太原热力公司自99年起，开始逐步对太原集中供热热网的各个热力站进行自动控制化改造。对于原有的热力站，统一增加自控仪表、PLC及变频设备；对于新建的热力站，在设计时即在工艺系统基础上引入自控设备。自控系统辅助将热力站的控制jingque化，结合热网中控室全网平衡系统及通讯网络系统，进行全网均匀调节，达到较好的控制效果。本文着重介绍自控系统及变频器在热力站控制中的应用。
二、热力站自控系统构成
间连型热力站自控系统按设备类型分，可分为：温度、压力变送器，流量计，电动调节阀，循环泵及补水泵；按控制回路分，则可分为：一次网流量控制回路、二次网循环控制回路、二次网定压回路。
在热力站自控系统中，一次网流量控制回路主要通过调节一次回水调节阀来实现。二次网的调节回路则是通过调节二次网循环泵及补水泵转速来实现。一次网的控制指令主要由热网调度中心根据全网平衡算法下发，而二次网循环泵及补水泵变频器转速则由站内PLC系统依据各热力站所带热网的实际情况计算得出。
热力站自控系统结构如下图。
图1 典型热力站系统结构图
三、系统控制思想
在集中供热工程中由于各用户的建筑面积、暖气片性能及房屋保温质量各不相同，很难确定一组典型的室内温度作为直接被控量，而供、回水的平均温度从整体上反映了各用户暖气片的平均温度，因此一般的供热系统都是根据室外环境温度及不同的供热时段来控制供、回水平均温度的方法来间接控制用户室温。
在太原各热网控制中，由于在进行热力站自控改造的同时，对热网调度系统也进行了调整。目前太原各个热力分公司热网调度中心都加设了全网平衡系统，调度中心通过与个热力站进行通讯，获取热网数据，并根据室外温度情况对全网热力站的供热效果进行均匀调整。
各热力站从控制中心获取对应的二次网供回水平均温度，站内系统将独立控制回路分为二次网供回水平均温度控制回路和一次网流量控制回路，根据平均温度的偏差确定一次网流量的设定值，然后调节阀门开度使流量达到设定值。
站内的控制系统还根据热力站的实际情况对二次网循环泵及补水泵进行调速，
系统根据二次网供、回水平均温度的温差，通过变频器自动调节循环泵的转速，实现对系统总流量和温度的调节。使循环水泵按照实际负荷输出功率，减少不必要的电能损失，实现小流量大温差的运行模式。通过此举，可以及时地把流量、扬程调整到需要的数值上，消除多余的电能消耗，从而达到良好的节能效果。通常热力系统会设计两台变频泵，这不仅是为了系统备用，也是为了防止系统超调。如果负荷不够，则泵的转速加大，达到100％时还不满足要求，则启动第二台泵。同时系统还可以根据运行时间自动切换各循环泵，也提供低水压保护和连锁功能。
控制系统的二网供、回水压力是热网安全运行的重要参数。供水压力过高可能造成热水管道及用户暖气片的破裂；供、回水压力过低，使得部分热用户无法的到足够热量。恒压控制的佳方案是对补水泵进行变频调速控制，但考虑此处对压力的稳定性要求并不高，只要压力不超出某一范围即可，所以也可以采用开关补水控制方案。
四、热力站控制系统的实现
1、一网回路控制：
热力站的一次网回路控制，主要是热负荷控制。通过控制调节一次网回路上的电动调节阀，来调节流过热力站的一次热水的流量。在全网控制系统中，全网控制中心根据目前室外温度情况，参考热源的运行情况及各热力站反馈的二次网运行数据，计算出各热力站一次网控制阀门的开度指令或二次网目标控制温度。热力站系统根据全网控制中心下发的指令，调节一次网流量调节阀，从而实现全热网的热资源均匀分配。
一次网回路控制中主要的参考对象为热力站一、二次网供回水温度；一网控制的对象为一次网调节阀；控制目的为提供热力站必须的供暖热量。
2、二次网循环泵控制：
热力站系统二次网循环泵是通过变频器来调速。
传统热力站系统循环泵通常采用工频泵，循环泵选定后，热力站二次网的流量无法进行调整，从而造成热力站系统无法根据室外温度及实际供热需求来调整，造成热力及电力资源的浪费。而且大功率的工频泵在起停时会对电网造成冲击。
目前，热力系统自控改造中，对15KW以上的循环泵普遍使用变频控制。一般的循环泵均采用压差控制方式，即循环泵的转速受二次网供回水压差调整。压差控制的方式可以通过调节循环泵转速，调节二网流量以满足供热需求，从而减少浪费。
在热力站循环泵控制中，我们采用供回水温差结合供回水压差控制的方式。
热力站控制系统根据各系统的实际情况，设定一个供回水压差目标值。设定此供回水压差值以满足二次管网的供暖水循环。在此基础上，热力站PLC系统通过测量二次网供回水温差来对循环泵进行修正。当二网供回水温差偏大时，则需提高循环泵转速，加大二网流量，提高二网回水温度，改善供热效果；当二网供回水温差过小时，需适当降低循环泵转速，减小二次网的流量，实现小流量大温差的运行模式。这种调整可以起到节约电能及热能的效果，在大型热网中，这种节能手段就能取得可观的效果。
3、二网定压补水控制：
二次网的补水控制采用的是定压控制，传统热力站中往往采用压力表电节点控制。随着城市集中供热的发展，系统的热负荷越来越大，热力站系统所带的供暖面积都比较大，并且供热网条件不一，二网系统的水力损失较大。严重的水力损失使得二次网的补水系统压力加大，补水频繁。而传统的工频补水泵的频繁起停，容易造成二次管网压力的波动。
在热负荷较大的系统中，我们采用补水泵变频控制，对补水系统进行jingque的微调。当系统失水时，二网压力下降，系统会通过变频器控制补水泵以一定的转速进行补水，补水泵的转速根据当前压力与目标压力的差值均匀调整，从而避免补水泵在启动和停止时对二次网系统的冲击。
4.现场人机界面
在现场人机界面上，可以通过操作面板任意调节系统所需的各种运行状态，例如：一、二次网供回水温度及温差，变频器大小运行频率等，并可随时查阅以往运行记录。根据用户要求可将当前参数以画面、曲线、报表的形式在屏幕上显示。
五、热力站自控系统的优点
在热力站中使用变频器及可编程控制器，充分发挥变频器的调速和节能的优点及可编程控制器配置灵活、控制可靠、编程方便的优点，使整个系统的稳定性有了可靠保障。
通过热力站自动控制系统的投运，过去主要依靠人工调节的控制手段得到了彻底改善，热网的运行得到合理控制，失调现象得到了有效地解决，消除了热网中各站冷热不均的现象。按需供热、节能降耗，改变了不合理的小温差大流量运行方式，既保证了远端客户的供热需要又避免了近端用户的过热现象直接提高了热网的供热效果。
1.引言：
由于可编程序控制器具有功能强，可靠性高，环境适应能力和抗干扰能力强，以及接线简单，编程灵活、方便等特点广泛应用于工业控制。目前国内许多厂家的自动控制系统及加工机床都采用PLC代替继电控制。如汽车行业的一汽、二汽，早在八十年代中后期就大力着手将继电器控制系统改造成可编程控制系统，各厂家在近几年新进的设备中大部份都是由可编程控制的。由于市场对菱木变速箱的需求量大，而工厂对菱木变速箱壳体加工的能力有限，需自制一台菱木变速箱壳体镗铣组合机床，我承担了该机床电气控制系统的设计任务。
2. 镗铣组合机床的电气控制要求
镗铣组合机床是用来加工菱木变速箱壳体端面及轴孔的专用机床。机床由中间滑台、铣削动力头、小动力头、镗削动力头几部份组成。工件的夹紧、松开由气压控制，工件夹紧在中间滑台上，由铣削动力头和小动力头分别对壳体大、小端面进行铣削加工，由镗削动力头对轴孔进行镗削加工。中间滑台及镗削动力头、小动力头的进、退由液压系统驱动，通过对铣削电机、镗削电机、液压电机及液压电磁阀的通断控制实现的工作循环如下：（1）工件安装并夹紧后，按下启动按钮，铣削电机启动，中间滑台工进，铣削大端面。（2）铣削完毕后，中间滑台由工进转快进。（3）快进到位转二次工进，同时小动力头电机启动并进给，铣削小端面。（4）铣削完毕后小动力头电机停止并退，中间滑台停止并定位。（5）镗削电机启动，镗削动力头工进对轴孔进行镗削加工。（6）镗削动力头快进。（7）镗削动力头二次工进对另一个轴孔进行加工。（8）镗削动力头定位并延时。（9）镗削电机制动。（10）镗削动力头快退到原位。（11）中间滑台快退到原位，夹具松开取出工件，等待下一个循环。
表1：I/O地址分配表
3.系统硬件设计
根据上述机床电气控制要求，输入输出均为开关量，需要PLC检测的输入信号有 ：6个按钮，8个行程开关，压力继电器及3个转换开关共计22个。PLC输出控制信号有：7个电磁阀，3个继电器，3个信号指示灯共13个。液压电机的控制及电机的点动控制不通过PLC。因此，选用日本三菱公司的F1-40MR（继电器输出，整体式）PLC为基本单元（24个输入点，16个输出点）能满足控制要求。具体的I/O地直分配见表1。PLC控制系统的外部接线图如图1。
4.系统软件设计
4.1.整体程序设计
在系统程序设计中，采用了调整、自动、步进三种控制方式，采用模块组合结构。将不同控制方式的程序分别编写，采用条件跳转指令，根据工作方式选择开关决定执行哪种控制程序。这样使得程序结构清晰，编程方便。系统控制程序的总体结构如图2所示。公共程序是系统共用程序，调整程序实现机床的点动控制。自动程序包括了自动和步进两种功能。当SA3置于调整状态时X412得电，执行调整程序，公共程序中的转换禁止M574有效，自动程序无法转换。当SA3置于自动状态时X411得电，公共程序中的转换启动M575在按下启动按钮后得电，使自动程序能顺利执行。当SA3置于步进状态时X410得电，在按下启动按钮时转换启动M575得电并瞬时断开转换禁止M574，使自动程序能实现一步转换，执行一个工作节拍，再按一次启动按钮执行下一个工作节拍，实现步进控制。
4.2.自动程序设计
该镗铣组合机床是开关量的顺序控制，用软件编程实现顺序控制是PLC突出的特点。日本三菱F1系列PLC实现顺序控制的程序设计方法主要有四种：采用步进梯形指令（STL）编程;采用移位指令编程;采用置位/复位（S/R）指令编程;采用启、停、保电路编程。从直观易懂，设计简捷的角度出发我选择了步进梯形指令编制自动程序。顺序功能图和自动程序梯形图如图3和图4所示。
5.结束语
本文介绍了利用三菱F1系列PLC的步进梯形指令实现对镗铣组合机床的自动控制。现场的应用结果表明，PLC功能强，抗干扰性能好，工作寿命长，可靠性高，编程灵活，大大提高了设备的自动化水平。
一、 概述
程控变频钢球加工机床是我公司主导产品，产销量居国内首位，并批量出口美、德、日、韩、意大利等国。产品设计吸收了国内外多项先进技术，本文就电气传动控制部分进行阐述。
九十年代以来，变频技术日臻完善，其调速稳定，节能降耗，方便可靠等优点突出，已完全取代原来的滑差调速和直流调速。而可编程序控制器易于编程，易实现接触器——继电器不能实现的许多功能。两者的结合，已成为我公司产品设计时的。RS485通讯只需用两根线，安全可靠且传输距离远被广泛应用在变频器和PLC上，这就使变频器与可编程序控制器通讯极为便利，低廉的成本也提高了产品的竞争力。
二、 动作简介
研磨机的主要动作为转动研磨盘由主减速电机经一对三角皮带轮，通过卸荷带轮内的花键幅带动主轴旋转获得，输球料盘由减速电机经过一对链轮传递蜗杆减速箱，减速后由料盘内的直齿轮啮合带动料盘旋转。两者均需要选用不同的转速来加工不同系列的钢球，为此均选用变频调速。为了安全期间，在系统中也加上了机床运转保护功能。如主轴运行监控接近开关，装在机床的主轴大皮带轮上，随时监视研磨盘的运动状态，防止皮带打滑造成研磨盘卡死，当转速低于正常值时，就停车报警；料盘除设有转速检测外，还加有堆球时快速停机，在设定时间内若恢复正常则重新自动运行的保护。
三、系统硬件构成
艾默生的EC10小机型因速度高、通讯组网能力强、编程灵活、仿真模拟运行方便、程序保密性强、抗干扰能力强、性能稳定可靠成为PLC。EV1000系列变频器故障率能极低，能实现高转矩、宽调速范围驱动，有优越的防跳闸性能，对恶劣电网、高温、潮湿和粉尘有较大的适应能力，能满足钢球专用加工设备的多样的使用环境，也成为我们设计的。由此我们选用了EC10-1614BRA PLC及EV1000-4T0055G和EV1000－2S0007G变频器。
为了用户调速及观看转速方便，电动机转速由电位器调节，其数值由线性数显表显示，不通过通讯控制。
对电机的启动、停止、点动功能我们用通讯控制，将按钮线直接接于PLC的输入点上，使用双绞线通过RS485口来实现PLC对变频器的启停控制，这样极少占用PLC的输出点，也无需用接触器控制，降低了机床的成本。EV1000的RS485口，直接为端子连接，极为方便。但需要注意的是RS485口“+”，“—”极性不能接反，否则将无动作。因变频器本身具备过电流，过电压，欠电压，接地，过热和过载等多项保护功能，一旦异常故障发生，常开点RA，RC闭合，变频器立即停止输出，将断开所有的动作并停车报警，我们将其接入PLC的输入点来控制。变频器故障时可查看变频器屏幕上显示内容，对照变频器使用说明书异常原因及处置方法，采用相对应的措施进行处理即可。变频器多项对输出的保护功能使我们无须对电动机另加保护环节，直接接于变频器的输出端子上即可。针对变频器的输入端保护相对较为薄弱，在输入端加上无熔丝断路器，如图中的QF。
下面给出系统主电机硬件接线图（料盘电机控制与主电机同），如图所示。
硬件接线图
四、 系统软件部分
EV1000变频器具有丰富的控制功能。因为研球机的两控制电机均为减速电机，我们选择做静止自整定，然后对高操作频率，低操作频率， JOG点动频率，加/减速时间，频率指令来源，运转信号来源，停车方式、过载报警检出及时间等参数进行设定；针对个别机床的共振现象对载波频率，跳跃频率，电机稳定因子等参数进行设定；为实现轻压启动机床及节电等性能，对转矩提升、自动节能、AVR功能等参数设定来优化系统性能；对通讯位址，通讯送传速度，通讯资料格式等参数进行设定，以使PLC对变频器实施控制。
EC10系列PLC对艾默生系列的变频器有简洁的通讯指令，一条指令即可控制变频器的运行。
通讯协议采用MODBUS模式，EVFWD为正转，1为COM1通道(EC10只支持通道1)，1为通讯地址，其值必须预先设定，与变频器通讯地址一致，“唯一”且不可覆盖。EVREV为反转指令，EVDFWD为正向点动指令，EVSTOP为停止指令。
五、结束语
该系统应用变频器调速实现无级调速，满足用户工艺多样化的需求。使用RS485通讯口，不占用PLC的输出点，接线少，提高了产品的可靠性。所选艾默生变频器具有较强的自诊断功能，便于维护。该系统自投入使用以来，运行稳定，工作可靠，尚未出现故障，具有很高的性价比。
