西门子6ES7231-0HF22-0XA0一级代理

　引言

　　在丝网印刷过程中，由于纸张和油墨质量等因素的影响，需要临时调整印刷速度以保证印刷质量。同时，印刷机在制动时有一个特殊要求：即自停机指令发出且印完前张纸后，不能再有叼纸和印刷的动作，否则油墨就会印到滚筒上，导致不能继续印刷。这就是说不论滚筒转速快慢，其停止过程所经过的角位移应是相等的。而普通机械高速运动时制动所需的时间较长，所需制动路程也较长。针对印刷机这种特殊制动要求，我们研究了一种用PLC和变频调速器控制印刷机制动的方法，该控制系统的框图如图1所示。

　巴陵石化公司循环水装置中有8座凉水塔，每座塔配有1台160 kW风机，8台风机均由循环水低配供电，采用直接启动方式。因凉水塔风机负载的工作特性，风机启动困难，启动电流大，启动时间长，对风机驱动电机及其控制设备都造成了非常大的冲击破坏作用，8台电机中有4台曾因绝缘损坏而烧毁过，电机控制主回路中的空开和接触器等也时有损坏。为此，利用PLC（可编程序控制器）对风机的启动控制进行了改进，改直接启动为软启动，投用以后效果很好。


1　控制要求

1．1　8台风机电机功率相同，在循环水低配中分2段供电，每段4台。为节约成本，每段配1台软启动器，每台软启动器负责4台风机的启动；
1．2　同一时间每台软启动器只能启动1台电机。
1．3　控制系统可靠性要高，且具有较强的容错能力。考虑到控制系统的复杂性和简化外部接线，应使用PLC辅助实现控制功能。
1．4　电机启动除正常使用软启动器外，必须保留可切换至直接启动方式的功能，以确保在软启动器或PLC不能工作时，风机应急启动运行。
1．5　设计时应考虑配电、控制设备的维修方便。

2　电路设计

2．1　主回路设计
　　图1为4台电机共用1台软启动器的主回路简图。其中FU为保护软启动器的快熔，KM01，KM02，KM03，KM04为软启动接触器，KM1，KM2，KM3，KM4为正常运行接触器，为便于检修和互为备用，在布置元件时，将FU、软启动器、KM01，KM02，KM03，KM04装配在1个固定柜内，QA1和KM1，QA2和KM2，QA3和KM3，QA4和KM4则分别装配在4个抽屉柜中，4个抽屉配线相同，可互为备用，在发生故障时还可以抽出来检修，软启动接触器和正常运行接触器之间用电缆连接，当软启动器或PLC不能工作时，仍可通过4个抽屉柜直接启动风机。

2．2　控制回路设计
　　控制回路分2部分，一部分是PLC控制部分，如图2所示，另一部分为常规控制部分，见图3。
　　为满足控制要求，PLC的输入必须包括风机的启动信号、接触器的状态信号、软启动器的状态信号以及系统故障复位信号等共计15点；输出信号则应包括4个软启动接触和闭合信号、4个启动切换信号、1个软启动器运行信号、1个系统报警输出信号共10点。系统控制功能通过软件编程实现，大大提高了系统的可靠性，外部接线也大大简化，减少了故障点。
    在常规控制电路图中，KM代表KM1，KM2，KM3或KM4，KY代表从PLC输出的软启动／直接启动切换信号，SB1，SB2为现场启停按钮。由图3可以看到，为满足控制要求，电机的启、停控制按钮信号并未直接进入PLC，而是通过中间继电器KA送入，并且增加了1个切换按钮SW，保证了在PLC和软启动器不工作时，风机仍可像常规电机一样直接启停。另外应该注意，在直接启动时，由于启动电流大，启动时间长，为保证正常启动，保护热元件，应增加中间继电器和时间继电器，启动时短时间将热元件短接，待启动完成后再投用热元件。

2．3　控制流程图
　　图4为PLC内部程序流程图，程序中有2部分比较关键。一是当接到某1台风机启动信号后，首先要检查是否有其它风机正在使用软启动器，如没有，要先禁止其它风机使用软启动器，然后检查该台风机的正常运行接触器是否已经闭合（直接启动），只有当未闭合时，方可用软启动程序启动风机。这样就避免了同时启动多台风机，也避免了软启动和直接启动同时使用的情况。另外，当软启动结束后切换至正常运行回路时，应先合正常运行回路接触器，再分软启动回路接触器，以避免电机在切换过程中受到二次电流冲击，对电机和正常运行回路元器件都可起到很好的保护作用。

2．4　软启动器的选择及参数设定
　　软启动器是一种智能型启动器，它通过大功率电力器件来控制启动时电动机的端电压，进而可实现多种启动功能，是一种减少电动机启动冲击电流、改善电动机启动性能的理想装置。一般情况下，根据电动机的负载情况（重载或轻载）、电机启动的频繁程度来选择软启动器，根据实际启动状况来选择、优化启动参数。本例中，考虑到凉水塔风机对启动转矩要求很大，并且是1台软启动器带多台电机启动的启动控制方式，故采用了容量大一级的软启动器。启动方式选择软启动，初始转矩设定为30％，启动时间设定为30 s。投入使用后，运行稳定良好，凉水塔风机的启动状况得到改善，达到了预期目标。

现代移动通信网采用了蜂窝结构的小区制，实行频率复用，以提高频率的利用率。为了达到覆盖要求，增加通信用户容量，就必须建立大量的移动通信基地站。由于基站的数目多，分布广，单靠人工对基站进行巡查是困难的，因此，有必要建立对基站状态的自动监测系统，以方便对基站的维护和管理。

可编程序控制器（PLC）作为新一代的工业控制装置，其结构简单、性能优良、可靠性高、抗干扰能力强，易学易用，并可进行在线修改，已被广泛地应用于冶金、矿业、机械、轻工等工业控制领域，为工业自动化提供了有力的工具。目前PLC功能日益增强，特别是在配备了某些模块后（如A/D、D/A等），可对模拟量进行采集和控制，并可具备远程通信的功能，这使PLC的应用领域大大扩展。基于PLC的优点，我们把PLC应用于蜂窝移动通信网基站的参数采集，可对基站的发射功率、驻波比、交直流电源的电压等进行实时监测，并可采集基站内的火警、盗警等信息，然后利用PLC的远程通信功能把信息送回监控室，实现基站的无人值守。

1 基站参数采集系统的构成

根据对基站监测的要求，这套系统要对基站各信道发射机的发射功率、反射功率、基站设备用的24V和12V电源电压、交流电源的电压、整流告警和熔丝告警等信息进行实时监测，并能对基站的房间气温及防火、防盗等安全信息进行监测。

系统的组成如图1所示。系统的核心是数据采集器，各信道的发射功率和反射功率经变送器变换为0～5V的模拟电压后送给数据采集器；交流电压、12V直流电压、24V直流电压也经过变送器变为0～5V电压送往数据采集器；房间气温由温度传感器探测后转为0～5V电压送给数据采集器；整流告警、熔丝告警信息为开关量，烟感、温感探测器组成防火报警系统，其输出为开关量，红外防盗报警器也输出开关量，这些开关量都送往数据采集器进行采集。

图中的数据采集器由日本松下电工公司生产的小型PLC产品FP1实现。FP1虽然是小型机，但性能价格比高，硬件配置较全。它可以通过增加I/O模块来进行扩充，大可扩充至几百点；通过扩充A/D模块，可实现对模拟量的输入；机上配有RS232接口，可实现PLC与PC机之间的通信。因而比较容易配置成数据采集系统。

2 用FP1实现的数据采集器

数据采集器由FP1-C24主控单元扩充A/D单元组成，如图2所示。其中A/D单元负责模拟量的输入，而主控单元负责开关量的输入及为模拟量作多路选择开关。

FP1的A/D单元有四个模拟输入通道（CH0～CH3），其占用的I/O通道分别为：

CH0——WX9 （X90-X9F）

CH1——WX10（X100-X10F）

CH2——WX11（X110-X11F）

CH3——WX12（X120-X12F）

每个通道可以以电压或电流输入，分辨率为满量程的1%，电压输入时输入范围是0～5V或0～10V可选。本系统采用0～5V电压输入。由于每个主控单元只能带一个A/D单元，而每个A/D单元只有4个输入通道，为了能测量更多的模拟量，需要利用多路选择开关选择模拟量后再输入A/D模块。在本系统中，CH2通道作12V电压测量，CH3通道作24V电压测量，而CH0和CH1通道经过多路选择开关扩展后作发射功率和反射功率的测量以及作基站室内气温和交流电压的测量。

C24主控单元有16个输入口（X0～XF）及8个输出口（Y0～Y7）。输入口X0～XF作开关量输入，X0~XF分成两组，其中X0～X7用于熔丝告警、整流告警等信号的输入，对这类信号系统不需要锁存；而X8～XF用于防盗报警、火灾报警等信号的输入，对这类信号系统要对出现过的情况进行锁存，直到监控室发命令复位为止。用于X8输入锁存的梯形图如图3所示，用于X9～XF锁存的梯形图与图3类似。PLC内部通用寄存器R148～R14F分别用于X8～XF的锁存，R15D作复位寄存器，由PC机通过RS232口送命令来置位或复位，当它被置为导通时R148～R14F被复位，当R15D被置为开路时，X8～XF监视输入信号。

输出继电器Y2～Y7用作多路选择开关，其连线如图2所示。其中Y2、Y4、Y6作为一组，送到Y2、Y4、Y6的信号经过选择后送到A/D单元的CH1通道，用于发射功率和交流电压测量；Y3、Y5、Y7作为另外一组，选出的信号送往A/D单元的CH0通道，用于反射功率和室内气温的测量。PLC进行编程使Y2、Y4、Y6及Y3、Y5、Y7轮流导通，如图4所示。当相应输出继电器导通时，相应信号接入A/D单元的CH0或CH1通道，读取这时CH0和CH1通道A/D转换的值（WX9，WX10）存入对应的存储单元，即可实现对多路模拟信号的采集。为了避免在切换输入时读入的数据不确定，必须在切换前停止读取A/D值（WX9，WX10），如图4所示。由于基站每个信道的发射功率和反射功率要同时读取才能得出驻波比，因而要分成两组多路选择开关，Y2、Y3同时导通同时采集，Y4、Y5和Y6、Y7也一样。如要采集更多的模拟量输入，可采用带有更多输出继电器的主控单元（如C40）及增加扩充I/O模块（如E8，E40等）。

Y0输出继电器用于烟感报警器的复位用。

3 PLC与PC机的通信

FP1可通过RS232口或RS422口与PC机进行通信，PC机通过通信口可以设置PLC、对PLC进行编程、对PLC的继电器和寄存器的状态进行读取或设置。FP1采用日本松下电工公司的专用通信协议即MEWTOCOL-COM标准协议，其格式如下： 

其中BCC是块检查码，由前面的字符按一定规则产生，松下电工公司已给出了BCC的生成程序；CR是结束码，值为0DH。

FP1-C24主控单元同时带有RS232和RS422口，本系统把RS422口用于对PLC进行编程，而把RS232口作为与计算机的远程通信口。PLC把采集到的基站信息经过预处理后存在内部通用数据寄存器DT100～DT145单元，对PC机用VB编程，通过COM2口向PLC发送数据块读取命令RD，PLC收到命令后把DT100～DT145的数据通过RS232口送给计算机，这些数据经计算机处理后在显示器上显示，从而实现对基站的监测。同时，PC机通过向PLC发送写触点命令WCS设置R15D及Y0，可实现对锁存了的X8～XF信号及烟感报警器的复位。程序流程如图5所示。

，本系统把PLC用于数据采集，在扩充了A/D模块后，利用PLC的输出继电器构成多路选择开关，从而实现对多路模拟信号的采集。由于PLC的优点，用PLC构成的数据采集系统具有可靠性高、抗干扰能力强、构成方便等优点。经过实验表明，用PLC实现的数据采集器能可靠地工作。