浔之漫智控技术-西门子PLC代理商
西门子PLC模块 , 变频器 , 触摸屏 , 交换机
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 自动灌装机广泛应用于化妆品,药品,食品饮料,奶制品,化学品以及家用品等多个行业。基于PLC和HMI的自动灌装机,性能jingque,运行可靠,在改造旧设备、生产线以及替代进口产品方面,取得了很好的经济效益。

自动罐装机工作过程

系统组成和控制方案

(1) PLC选择

PLC采用220V交流电源,输入为24点继电器接点,输出为16点,外部输入电源在机内,内存程序循环扫描控制。可以在PLC上配置模拟量输入模块和高速计数模块,模拟量输入模块作为瞬时流量的监控,高速计数模块作为流量计量用。

(2) 外围设备

在外围设备方面,采用RS232通信或RS485通信方式,与上位机连接,外部输入设备有光电开关,接近开关,按钮等。外部输出设备有接触器,电磁阀,指示灯等。

(3)HMI (人机界面)

HMI与PLC以串口连接,可以利用HMI改变或设定PLC的数据,直接控制设备的运转。HMI以多种不同的方式显示PLC内部数据,其显示的结果会随时随着PLC内部实际数据的变化而改变。依需要编辑各种画面,用以显示设备状态、操作指示、参数设定、动作流程、统计数据、警报讯息、简易报表等。 当报警发生时,报警条件成立,HMI会立即显示相关的信息或简易报表等重要记录。

贝加莱的解决方案采用2005系列、Power Panel系列以及2003系列产品。

   对于大中型设备,使用2005系列产品。控制柜中的2005 I/O系统通过ETHERNET Powerbbbb连接到Power Panel。可以设置机器的属性,能够更较容易的操作机器,同时还可以提供有关机器运行和功能的技术资料和统计数据。此外,贝加莱的系统通过调制解调器连接到机器,这样也使系统易于维护和维修。

   对于较小的系统则采用2003系列产品。该产品尺寸紧凑,好不困难的安装在配殿柜内,而同时又具备所需的功能。

贝加莱系统对编码器信号反应更快,这样直接提高了机器的产量性能。因此,终形成的系统就具有佳的性能和高的效率。

   未来的发展方向是各自动化组件的分散化,而这需要通过ETHERNET Powerbbbb和分布式底板解决方案(X2X bbbb)实现

1 引言


随着中央提出大力发展清洁能源的建设并为激励农村和边远山区的进一步发展,国家对小水电事业给予越来越多的关注。我国的小型水电站在近20年得到了极为迅速的发展,其中以万千瓦以下的小型水电站居多。对这些小型水电站的监控保护和自动控制也显得尤为重要。本文主要讲述了三菱FX2N系列PLC在水电站有功调节中的应用。

水电站的有功调节通常是通过调速器实现的,但当水轮机组并入电网运行时,对于单台发电机来说转速反馈几乎不起作用。近年来,随着自动发电控制(AGC)的需要,有功功率在控制系统中的调节品质已成为当前电力系统自动化领域的突出问题。

2 系统组成

本系统中控制的两台水轮发电机型号为SFW2500-10/1730、6.3kV/286A。本系统采用分层分布式布局,配置如图1所示。主要由2个机组监控屏、发电机保护屏、公用监控屏、主编线路保护屏和电量屏构成。通讯采用高速以太网与上级调度、操作员工作站进行通讯。其中公用监控屏由可编程控制器(由三菱FX2N-80MR和2个FX0N-16EX扩展模块组成)、自动准同期装置、触摸屏、电力测控仪和逆变电源组成,在公用监控屏中实现对发电机的有功调节。



图1 系统配置图


3 控制要求

在电力系统中,频率与电压是电能的2个主要质量指标,电力系统中的频率变化的主要原因是由于有功功率不平衡引起的。系统的负荷经常发生变化,要保持系统的频率为额定值,就必须使发送的功率不断跟随着负荷的变动,时刻保持整个系统有功功率的平衡。否则,系统的频率就会大起大落,保证不了电能的质量,甚至会造成事故与损失。

当负荷吸取的有功功率下降时,频率增高;当负荷吸取的有功功率增高时,频率降低,即负荷调节效应。由于负荷调节效应的存在,当电力系统中因功率平衡破坏而引起频率变化时,负荷功率随之的变化引起补偿作用。如系统中因有功功率缺额而引起频率下降时,相应的负荷功率也随之减小,能补偿一些有功功率缺额,有可能使系统稳定在一个较低的频率上运行。如果没有负荷调节效应,当出现有功功率缺额系统频率下降时,功率缺额无法得到补偿,就不会达到新的有功功率平衡,频率会一直下降,直到系统瓦解为止。

频率和有功功率自动调节的方法主要有:
(1) 利用机组调速器的调节特性进行调频;
(2) 根据频率瞬时偏差,按比例分配负荷,构成虚有差调节频率和负荷的方法;
(3) 按频率积分偏差调节频率,满足“等微增率”原则分配负荷;
(4) 按给定负荷曲线调节有功功率(本文所介绍的是按给定负荷曲线调节有功功率)。

电站的调节系统应该使总功率等于负荷曲线给定的功率。而机组之间则按“等微增率”原则经济分配负荷。如果系统频率偏差不超过调频电站所能补偿的范围,则调功电站的调节系统对频率偏差不应作出任何响应。如果系统运行工况发生了变化,出现了较大的频率偏差则调频电站无力完全补偿偏差值,那么调功电站的自动调节装置应该作用于各台机组的调速器,使之改变各台机组的有功出力来帮助恢复系统频率。



图2 功率与频率关系曲线


图2示出功率与频率的关系曲线。在死区±Δfmax范围内,频率偏差信号Δf不起作用,此时电站的实际功率 与给定的总功率PG之间的偏差ΔP产生调节作用。

PG为电站负荷曲线给定装置取得的,使由各台机组有功功率测量元件测到的有功信号相加后得到的。当时,两台机组的调节作用只受有功偏差ΔP的影响,而与频率偏差Δf无关,此时调节特性方程为:

4 系统的硬件设计

图3示出系统硬件框图。根据系统的控制要求配置硬件如下:



图3 系统硬件简图


·控制器:三菱FX2N-80MR和两个FX0N-16EX扩展模块组成;
·人机界面:触摸屏;
·其它设备:2个DC24V继电器、功率表以及其它的辅助器件。

5 系统软件设计

本系统确保整个系统频率的稳定和电网的稳定供电。控制流程图如图4所示。



图4 系统流程图


部分梯形图如图5所示:当系统需要进行有功调节时,系统的软件或是手动发出信号开始调节,此时采集1个实时有功数据此数据与设定值(即目标功率值)进行比较并进行数据处理算出需要调节的时间,然后发出信号使调节继电器动所开始调节。如未达到则有可能是系统内部有故障。为了避免使程序进入死循环,则调节四次仍未能达到要求就自动中止程序)。如图4所示,当M10接到触发信号后瞬时接通使D300采到的瞬时有功功率数据与D301(设定值)进行比较。当D300 >D301时输出信号M300使PLC的Y001输出并使调节继电器动作进行调节。



图5 部分程序梯形图


6 结束语

本文所设计的系统操作简单、自动化程度高、应用广泛。减小了小型水电站工人的劳动强度,增加了整个系统的稳定性。经过一段时间的认真测试证明该系统已经完全符合小型水电厂的有功调节的要求。

1、引言

  我国造纸行业自动化技术起步较晚,传统的计算机加板卡的控制方式在较长的时间内占主导地位。今年来,随着国家加大造纸行业的自动化力度,越来越多的工厂采用了DCS控制系统。
  随着PLC的浮点处理能力的加强,PLC的组态灵活性,高可靠性,可以和计算机、操作员面板、其它PLC任意配合,适应各种不同的场合等特点逐渐被人们所认识,同时,PLC的现场网络化功能的加强,以及与Internet网络接口模块的相继开发,使它在工业DCS(集散控制系统)中的应用越来越广泛。
  由于网络化PLC研究发展时间不长,各国的PLC产品没有统一的协议模式,通讯协议各不相同,使用户在使用某一公司的PLC产品作为下位机时,上位机一计算机必须使用同一公司的主态软件,其软件功能有一定的限制,造成用户自行开发的功能无法实现。探究其原因,主要是计算机与PLC之间的通讯协议不公开所至。对于一些协议公开的PLC产品,又因其繁复的“传输权”,造成多帧传输的复杂性。
  本文针对OMRON C200系列的PLC产品,利用其开放的通讯协议,开发出主从通讯方式,自行开发出主态软件,组成DCS系统中的过程控制单元,并在工程上得以应用。

2、纸厂DCS控制系统结构




3、上位机与PLC在DCS系统中的具体分工

  3.1PLC在DCS系统中的作用:
  ①所有现场模拟量的输入、输出信号的处理。
  ②所有现场数字量的输入、输出信号的处理。
  ③控制算法的执行。
  ④与上位机的通讯过程中,始终处于被动状态,不主动上传数据。
  ⑤OMRON CPT编程软件。

  3.2上位机(计算机)在DCS系统中的作用:
  ①控制参数的设定,传输至PLC。
  ②现场工艺参数的设定,传输至PLC。
  ③现场所有信号的显示画面。
  ④历史查询,报表的制作和打印。
  ⑤通过以太网卡,将现场数据传输到工厂的局域网上,实现数据共享。
  ⑥与PLC的通讯过程中,始终处于主动状态,主动下载数据,主动向PLC要数据。
  ⑦WIN98操作平台,VB6.0编程软件。

4、OMRON C200系列的PLC产品的通讯方式

  4.1传统的上位机和PLC主主通讯
  发送帧的权利简称“传输权”,具有传输权的单元每次发送3帧后,传输权在上位机和PLC之间来回交换,见下图:




  这种通讯方式的通讯时间较长,对于一台上位机联结多台PLC的组态方法,特别命令帧多131个字符,工程应用中,传输的正文字符通常大于132个字符,这就需要多帧传输方式。主主通讯对多帧传输时,由于传输权的频繁在计算机和PLC之间来回交换,通讯时间会更长,同时上位机主动下载和PLC主动上传,占用PLC的CPU处理时间,其次,对于计算机多帧下载数据,PLC的接受程序编制较为复杂。在实时精度要求较高的工业控制中,一般采用下面的主从通讯方式。

  4.2主从通讯方式
  由于主主通讯方式在工程实际应用中存在以上的几点问题,结合PLC的命令帧的格式,计算机作为上位机主要作用是显示、下载和通讯,加上计算机的CPU处理速度较快,系统可用资源较多,由计算机承担所有的通讯功能,将PLC的CPU从繁琐的通讯过程中解放出来,降低PLC的程序扫描周期,可以将更多的回路模拟量控制和复杂的控制算法加入程序中。
  在主程序编制中,利用VB6.0计时器控件Timer的功能,创建一个计时器,定时以命令帧的方式将读取数据储存器(DM)区的命令Redd-DM Data (),以及读取内部继电器(IR)区的命令Read-IR Data ()发送至串口SendPLC(),检查串口缓冲区,接收到的字符串如果节点号,识别码均与发送指令相同时,如果检查到结束码为“00”时,认为此次接受的数据有效,通过处理接收到的字符串,将结果送到界面显示RevBuffer()。
  由于纸厂DCS控制系统中由上位机所承担的控制参数、工艺参数的设定和下载并不是实时发送的,只有当控制参数、工艺参数改变时,才将新值下载到PLC的相应数据储存器(DM)区,通过按压界面上的软按钮触发事件Send-DM Data,将数据通过SendPLC(),发送到PLC相应的DM区。
对于下载数据中出现的多帧数据时,按照命令帧的容量(132个字符)分配帧结构,当l帧参数-F载时,检查串口缓冲区,接收到的字符串如果节点号,识别码均与发送指令相同时,如果检查到结束码为"00"时,自行发送2帧命令。出现一台计算机与多台PLC连结的方式,在组成命令帧的格式时,节点号按照网络系统中,各个PLC的网络节点号而定。

5、结束语

  在以OMRON C200系列的PLC为基础,以其开放的通讯协议为依据,自行开发主态软件,组成DCS系统中的重要组成部分-过程控制单元,将DCS系统产品化过程中,我们觉得OMRON C200系列的PLC具有较强的组态能力,不仅适用于小型DCS系统(100个控制回路以下),通过过程控制单元的形式,将其使用范围扩大到中型控制系统(500多点控制回路),而且与其他公司的PLC和操作员面板有较强的兼容性。因此,具有较高的性价比。


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