西门子模块6ES7222-1HD22-0XA0厂家质保
背景:
我公司由于生产工艺的要求，需要使用干燥的压缩空气，而实现压缩空气干燥的任务就落在冷冻干燥机身上。我们现在共有冷冻干燥机有7台，开启的台数视具体情况而定，平时的露点温度控制在3度以下，并且要保护在全天24小时内无间断地供应符合要求的干燥压缩空气。否则就会对整个生产线构成重大的影响，所以冷冻干燥机的平稳运行对于我们来说是很重要的。
冷冻干燥机的工作流程如下：
开机：开启主电源————按下启/停钮————当露点温度低于3度时————手动开启出气阀送出干燥气————随时监测出气口的压力露点（当露点超标时应及时关闭出气阀）
停机：关闭出气阀————在出气阀关闭两分钟后关闭主机电源
由于设备供应商没有一套专门的控制系统，为此我们自行设计制作了一套冷干机自动轮换控制系统来控制整个干燥系统的自动运行：
1，当有一台出现故障时就自动停机，并启动相应的备用设备，同时通过无线网络通知设备负责人有设备处于故障状态需要检修，检修好后的设备同时处于备用状态；
2，每台设备规定有长使用时间，即当此设备即使无故障连续运行，当它达到规定保养的时间后，系统将会投入备用的设备，当备用设备正常运行后，停下当前需要保养的设备，在其保养结束后同时作为下一备用设备（待机）。
整个控制系统的核心选用三菱FX2N系列PLC。
设备工况定义
运行1：设备已经启动，但没有向外供应干燥气（出气阀未开启）
运行2：设备已经启动，同时向外供应干燥气（出气阀开启）
待机：设备没有启动，并且无故障
故障：设备无法投入运行，等待维修
控制流程：
整个控制系统分为“手动”和“自动”两种工作模式。
在“手动”状态下，我们可以手动控制冷冻干燥器的启停以及出气阀的开闭，此功能仅在维修及设备调试时使用。
在“自动”状态下，在设备初始开机时，我们可以根据目前的形式选择设备投入的台数，需要开启的设备只需要将“自动”区域该台设备所对应的绿色按钮按一下即可，PLC可按照设定的程序完成整个设备的启动，检测等一系列后续工作。同样道理，当需要减少运行的设备数时，我们只需将相应设备对应的绿色按钮（与启动时按的绿色按钮是同一个）按下并保持3秒钟以上，所对应的设备将按规定的程序停机。避免了在手动过程中的某些误操作。（流程图见附图）
在“自动”状态下，设备一旦启动，其所对应的定时器与检测系统也随之启动：
1、 设备初启动时处于“运行1”的状态，定时器与检测系统启动。
2、 在规定的时间内（10分钟），如果设备没有从“运行1”切换到“运行2”，表明该设备故障，系统会自动关闭故障机同时向下检查台备用机（处于“待机”状态），并且开启该备用机。同时在控制柜上给出故障机的声光报警信息并将此报警信号通过无线通讯网络发送到值班人员的手机上，做到及时发现，及时维护。保证整个系统的顺利运行。
3、 当设备正常启动后，压力露点仪会一直监控干燥机的输出露点，当监测到输出露点超标时，系统会自动关闭干燥机的出气阀门，避免不合格的气体流入生产线，同时检测下一台备用机，确认处于“待机”后，开启该备用机。退出故障设备，同时给出故障机的声光报警信息并将此报警信号通过无线通讯网络发送到值班人员的手机上。
4、 当设备连续运行时间到（定时器时间到）时，系统将检测下一台备用机，确认处于“待机”后，开启该备用机，待备用机工作正常后，退出定时时间到的设备，并通过无线通讯网络发送相关信息到值班人员手机上，通知进行定时的维护保养工作。
5、 在任何时候，均可以增加或减少当前运行设备的数量，系统会按照新的设定数量进行控制。
总结：
该系统操作方便，结构简单，运行可靠，大大降低了值班人员的劳动强度，提高了自动化水平及其系统运行的稳定性，可靠性，实现了系统的无人化运行。在该系统运行三年多的时间内，没有出现任何的故障。
本文介绍了Rockwell PLC在十层电梯控制系统中的应用，该系统以PLC为主控制器，采用PWM直流调速系统和集选控制方式，实现了十层电梯的基本功能。
自1889年美国奥梯斯升降机公司推出一部以电动机为动力的升降机以来，电梯在驱动方式上经历了卷筒式驱动、牵引式驱动等历程，逐渐形成了直流电机拖动和交流电机拖动两种不同的拖动方式。如今电梯已成为人们进出高层建筑bukehuoque的代步工具；而且作为载人工具，人们在运行的平滑性、高速性、准确性、高效性等一系列静、动态性能方面对它提出了更高的要求。由于早期的电梯继电器控制方式存在故障率较高、可靠性差、接线复杂、一旦接收完成不易更改等缺点，所以需要开发一种安全、高效的控制方式。可编程控制器（PLC）既保留了继电器控制系统的简单易懂、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质性能。因此，PLC在电梯控制领域得到了广泛而深入的应用。
一、电梯控制系统组成
电梯控制系统可分为电力拖动系统和电气控制系统两个主要部分。电力拖动系统主要包括电梯垂直方向主拖动电路和轿箱开关电路。二者均采用易于控制的直流电动机作为拖动动力源。主拖动电路采用PWM调试方式，达到了无级调速的目的。而开关门电路上电机仅需一种速度进行运动。电气控制系统则由众多呼叫按钮、传感器、控制用继电器、指示灯、LED七段数码管和控制部分的核心器件（PLD）等组成。PLC集信号采集、信号输出及逻辑控制于一体，与电梯电力拖动系统一起实现了电梯控制的所有功能。
十层电梯控制系统由呼叫到响应形成一次工作循环，电梯工作过程又可细致分为自检、正常工作、强制工作等三种工作状态。电梯在三种工作状态之间来回切换，构成了完整的电梯工作过程。
（一）电梯的三个工作状态
1．电梯的自检状态
将程序下载到AB公司的MicroLogix1000型PLC后上电，PLC中的程序已开始运行，但因为电梯尚未读入任何数据，也就无法在收到请求信号后通过固化在PLC中的程序作出响应。为满足处于响应呼叫就绪状态这一条件，必须使电梯处于平层状态已知楼层且电梯门处于关闭状态。电梯自检过程的目标为：为先按下启动按钮，再按下恢复正常工作按钮，电梯首先电梯门处于关闭状态，然后电梯自动向上运行，经过两个平层点后停止。
2．电梯的正常工作状态
电梯完成一个呼叫响应的步骤如下：
（1）电梯在检测到门厅或轿箱的呼叫信号后将此楼层信号与轿箱所在楼层信号比较，通过选向模块进行运行选向。
（2）电梯通过拖动调速模块驱动直流电机拖动轿箱运动。轿箱运动速度要经过低速转变为中速再转变为高速，并以高速运行至减速点。
（3）当电梯检测到目标层楼层检测点产生的减速点信号时，电梯进入减速状态，由中速变为低速，并以低速运行至平层点停止。
（4）平层后，经过一定延时后开门，直至碰到开关到位行程开关；再经过一定延时后关门，直到碰到关门到位行程开关。电梯控制系统始终实时显示轿箱所在楼层。
3．电梯强制工作状态
当电梯的初始位置需要调整或电梯需要检修时，应设置一种状态使电梯处于该状态时不响应正常的呼叫，并能移动到导轨上、下行极限点间的任意位置。控制台上的消防/检修按钮按下后，使电梯立刻停止原来的运行，然后按下强迫上行（下行）按钮，电梯上行（下行）；一旦放开该按钮，电梯立刻停止，当处理完毕时可用恢复正常工作按钮来使电梯跳出强制工作状态。
（二）电梯控制系统原理框图
电梯控制系统原理框图如图1所示，主要由轿箱内指令电路、门厅呼叫电路、主拖动电机电路、开关门电路、档层显示电路、按钮记忆灯电路、楼层检测与平层检测传感器及PLC电路等组成的。
图1 电梯控制系统原理框图
（三）电梯控制系统的硬件组成
电梯控制系统的硬件结构如图2所示。包括按钮编码输入电路、楼层传感器检测电路、发光二极管记忆灯电路、PWM控制直流电机无线调速电路、轿箱开关电路、楼层显示电路及一些其他辅助电路等。为减少PLC输入输出点数，采用编码的方式将31个呼叫及指层按钮编码五位二进制码输入PLC。
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图2 电梯控制系统硬件结构框图
1．系统输入部分
系统输入部分分为两个部分，一是直接输入到PLC输入口的开关量信号部分，包括：控制台上的启动按钮、恢复正常工作按钮、消防/检修按钮、强迫上行（下行）按钮部分以及开关门行程到位开关。二是按钮编码输入信号部分。本系统为十层电梯系统，在轿箱内的选层按钮和门厅旁的向上、向下呼叫按钮共有28个之多，采用优先编码的方法将31个按钮信号编为五位二进制码。这里采用四片8位优先编码器4532和五个四二输入端或门4072组成32级优先编码器。
2．系统输出部分
系统的输出部分包括发光二极管记忆灯电路、PWM控制调速电路、轿箱开关门电路和七段数码管楼层显示电路等。
在PWM控制直流电机无线调速电路中，PWM产生电路接收来自PLC的八位二进制码，随着码值的改变，其输出的脉冲占空比也相应改变。轿箱开关门电路使用两个继电器、两个行程开关、直流电动机、功率反相器2003等构成控制电路。在七段数码管楼层显示电路中，七段数据管不经专用驱动芯片驱动而由PLC提供特定的二进制码直接输入。
二、系统的软件设计
（一）软件流程
软件流程图如图3和图4所示。
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图3 电梯控制主程序流程图
图4 楼层现实程序流程图
（二）模块化编程
本系统是集选式控制系统，控制比较复杂，适合采用模块化编程方法。首先要将各个输出信号的属性分类，模块与模块之间的衔接可以用中间寄存位来传递信息。如：门厅呼叫电路和轿箱内指层电路均要求读入按钮呼叫信号，并保持至呼叫被响应完成为止。将门厅呼叫按钮、箱内指层按钮、箱内开关门按钮、报警按钮等通过32级优先编码电路编码后输入PLC，在软件上就形成了读按钮编码电路模块。
系统软件大致分为八个模块：读按钮编码电路模块、楼层检测电路模块、控制七段数码管显示楼层电路模块、电梯选向电路模块和系统非正常工作状态及电机调速拖动电路模块、减速点信号产生电路模块、电梯轿箱开关门电路模块和按钮记忆灯显示电路模块。
楼层检测电路模块主要是读入楼层编码并将该记忆信号存入对应的中间寄存位，直到楼层改变为止。
控制七段数码管显示楼层电路模块主要控制两片七段数码管的显示。
电梯的选向模块主要是完成电梯在响应呼叫时作出的向上运行还是向下运行的判断。该模块有两个对系统来说特别重要的中间量输出，即上行中间寄存位和下行中间寄存位。
系统正常工作状态及电机调速拖动电路模块将系统初始化过程、强制工作过程及电机调速拖动过程合并为一个模块。
减速点信号产生电路模块完成将减速点信号通知系统的任务。电梯在运行到目标楼层检测点时要进入减速状态，而电梯在运行过程中会碰到很多的楼层检测点，只有到目标楼层的检测点时才会发出减速通知，电梯在经过目标楼层检测点时接到这个信号就开始减速了。
电梯轿箱开关门电路模块和按钮记忆灯显示电路模块是为了便于控制组成的模块，分别控制轿箱的并关门和按钮接过之后需要记忆显示的发光二极管电路。
（三）系统调试
电梯系统为模拟实用旅客电梯系统的教学实验装置。它能实现实际旅客电梯系统的绝大部分功能，包括：门厅召唤功能、轿箱内选层功能、顺向截梯功能、智能呼叫保持功能、电梯自动开关门功能、电梯手动开关门功能、清除无效指令功能、智能初始化功能、消除/检修功能、楼层显示功能和电梯平滑变速功能。
虽然本电梯控制系统已能满足基本的电梯运行要求，但仍有许多需要改进的地方：
1．增加与微机通信的接口，实现联网控制，多台电梯的综合控制由微机完成。
2．优化电梯的选向功能，使之能随客流量的变化而改变，达到高效运送乘客的目的。
3．增加出现紧急情况时的电梯处理办法。
4．需输入密码才能乘电梯到达特殊档层功能，且响应该楼层呼叫时不响应其他楼层呼叫。
5．设置电容感应装置，如关门时仍有乘客进出，则轿门未触及人体就能自动重新开门。
二次滤网是一种自动过滤污水的装置，可以强力清除污水中的杂物，适用于火力或水力发电机组循环冷却水的过滤和其它工业循环冷却水的过滤，尤其是对一些以江、河、湖水为一次循环直供的厂家，其排污的效果更为明显。该设备具有结构合理、性能先进、自动化程度高、经济实用等优点。
1 二次滤网的工作原理
二次滤网的工作原理主要分为压差排污和时间排污两种情况。
种是压差排污，即根据压差的大小进行排污。二次滤网接入管道系统后，污水由下部进水口进入滤水器，过滤杂物后，水从出水口流出。当水中杂物通过网芯时，由于杂物的体积大于网芯孔的尺寸，从而被聚集在网芯的内侧表面上。当杂物聚积到一定的数量时，由于截流口的减压作用，从而造成进水口和出水口之间产生一定的压力差。当滤网进口压力表和出口压力表的水压差值增大到规定数值时，设备自动清洗排污。排污时，控制机构自动打开排污阀，水流对于附着在网芯的内侧表面上的杂物进行反向冲洗，经由排污管路和排污阀门排入冷却水的出水管中，将其排出滤网。当压力差值恢复到正常时，控制机构自动关闭排污阀，从而完成过滤排污的工作过程。
第二种是时间排污，即根据时间的长短进行排污。清洗排污的时间间隔可以自由设定。在设定的清洗排污时间，控制机构自动打开排污阀，进行清洗排污。
2 PLC选型与I/O点分配
根据二次滤网的工艺要求，PLC控制系统需要有一定电流容量的开关量输出点来控制主电机和排污阀门。要求PLC能够和上位操作界面进行通讯，在上位操作界面中实现对变量的监控和修改。要求能够对现场的压差信号进行采集，供CPU或上位操作屏幕显示。
根据统计，PLC控制系统的I/O点共有14个，其中开关量输入点8个，开关量输出点5个，模拟量输入点1个，没有模拟量输出点。根据输入和输出的要求，选用和利时HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC，CPU模块选择带有24点开关量的LM3107，其中开关量输入14点，开关量输出10点。该CPU模块的性能价格比很高，广泛用于工业控制的各个领域。对于现场模拟量的采集，选用4通道模拟量输入模块LM3310，该模块具有如下优点：
•采样精度高，常温下的满量程误差为0.2%。
•响应速度快，4个通道完成一次采样的时间为20ms。
•信号范围广，可以接收0～20mA电流信号、4～20mA电流信号和0～10V电压信号。
PLC的人机界面选用HITECH触摸屏。这些配置完全能够满足系统的要求。本系统的I/O点数分配如表1所示。
表1 PLC控制系统的I/O点分配
3 PLC控制系统软件设计
二次滤网过滤杂物后，滤芯脏污，水阻增大。当差压变送器输出值达到预设值A时，PLC得到差压变送器的信号，自动打开排污阀门进行自动排污。将杂物排出滤网后，当压差降到预设值B时，PLC自动关闭排污阀门。如果压差没有下降，反而继续增加达到预设值C时，则PLC发出报警信号，同时停止执行电机，关闭排污阀门。之后应当进行检修，取出滤芯，进行清理或更换。PLC程序采用和利时的编程软件PowerPro完成，程序流程图如图3所示。
4 结论
采用和利时HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC作为控制核心的二次滤网，可以广泛应用于电站、化工、印染、造纸等各种行业的供用水管道。通过PLC控制，可以自动启动排污阀门进行冲洗，具有清污效果强、排污耗水量少、运行安全可靠等优点
