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西门子PLC模块 , 变频器 , 触摸屏 , 交换机
西门子模块6ES7231-7PF22-0XA0厂家质保

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运行的由武汉汽轮机厂生产的25MW汽轮机;使用锅炉产出的3.8MPa饱和蒸汽驱动汽轮机做功,同时提供两级不同压力的蒸汽抽汽作为工业用汽和冬季采暖蒸汽。该汽轮机使用江阴众和的汽轮机控制测量装置作为汽轮机保护的测量装置和发讯元件;经实践证明作为国产装置该装置还是比较可靠的;此汽轮机保护装置由山东省化工设计院设计,汽轮机保护装置由继电器接受现场一次发讯元件信号控制现场线圈驱动液压元件关闭主汽门等设备实现汽轮机的安全停车。由于参与汽轮机保护的控制信号有19个,设计使用的继电器较多;由于设计原因,在审查图纸的过程中即发现该设计控制原理错误,实现不了应有的保护功能,后联系设计院修改设计实现了基本的跳车保护功能,使汽轮机具备了运行条件。


    自02年11月开始,汽轮机进行试运行,由于存在较多的安装质量问题,在整改过程中汽轮机开停频繁。在频繁的开停车过程中,汽轮机保护装置暴露出很多设计缺陷,总结后主要有以下几点:

    1:没有设计故障报警:虽然设计了继电器自锁电路,但是在汽轮机停车过程中触发的停车信号    较 多,无法确定真正的停车原因,给分析、处理问题带来很大困难;

    2:因设计及使用继电器较多等问题造成继电器误动、拒动现象时有发生。

    3:汽轮机测量装置安装在现场,由于环境温度较高,电子元器件时有损坏现象发生对正常测量影响较为明显,无法保证测量装置的稳定、正常工作。

    4:由于设计使用继电器很多,给发生故障查找原因带来了一定难度。

针对以上问题采取了相应措施:

    由于原设计没有考虑故障报警,给实际应用、现场分析跳车原因带来了困难;如果考虑使用继电器实现锁定故障原因需要增加继电器数量较多,虽然解决了故障锁定问题,但是仍无法解决第2、第4项问题,且随着继电器数量的增加有增加问题的突出性的可能,并且现场控制柜内部空间无增加硬件设施的余地;同时继电器使用过多,系统的可靠性将会降低。基于以上考虑,同时参考实际对PLC的应用经验,决定使用三菱PLC对汽轮机的保护装置结合实际应用进行重新设计;对所有参与汽轮机跳车控制信号做故障锁定。

决定采用PLC进行控制,主要是考虑PLC控制与常规继电器控制相比有以下优点:

    1:PLC内部接点不同于继电器逻辑电路的接点,可靠性高,不会发生误动、拒动、接点粘连等继电器易发生的故障;无机械动作时间,响应时间快;同继电器相比平均无故障运行时间相对较长。

    2:PLC执行程序响应时间快,已达到ms数量级,对引发故障锁定及时、有效。

    3:修改或变更程序方便。基本上不要考虑增加外围硬件设备,对于以后维护、修改、增加执行程序控制带来了极大的方便。

    4:PLC本身具有输入、输出指示灯及故障自诊断功能,现场判断处理问题一目了然,大大减少判断问题的时间和判断问题的难度;提高了准确判断问题的能力。

    5:PLC的平均无故障运行时间已达到十万个小时,系统的可靠性大大提高。
针对故障锁定问题在PLC程序上进行了重新设计; 

梯形图原理如下:


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梯形图原理说明:

    M1~M2为现场发讯元件进入PLC后定义的内部线圈驱动的内部接点;M100~M108为现场发讯元件发出信号后PLC内部锁定定义的线圈;Y4~Y6为PLC输出的定义故障报警接点;M27为为进行复位而设置的PLC外部开关,以便PLC解除锁定状态,进入下一轮等待锁定状态。当现场信号动作驱动PLC内部接点M0动作此时由于其它没有动作信号M100~M108除M100外都处于等待状态常闭接点闭合,M0驱动M100动作,M100驱动Y4输出故障报警;现场处理完毕后复位M27,M27断开,M100动作,Y4报警消除,M27闭合后系统处于新的一轮等待工作状态。

    通过梯形图原理可以看出,只要PLC的输入、输出点数容许,故障报警可以同时做多个现场输入信号,对于查找故障原因非常方便,简化手续缩短查找时间;至关重要的是非常可靠,不会同时出现两个或多个故障报警。

    设计完成后于04年5月对汽轮机保护装置进行了安装PLC改造,在汽轮机保护装置进行PLC改造的同时,我们对现场的汽轮机测量装置安装位置进行了移位安装,将测量装置移位至环境相对较好的中央控制室,在移位至现今的两年时间里,测量装置运行良好,以前经常发生的故障再也没有发生。同时PLC改造的效果非常明显,在改造后汽轮机经历数次跳车,每一次PLC都能准确的锁定故障原因,为进行相对的设备检修和处理提供了可靠的技术保证;同时再也没有因为保护装置本身出现任何问题,得到了相关人员较高评价。

    由于改造效果较好,在05年7月借鉴改造4#汽机的经验,又对3#汽机进行了PLC改造,并且一次开车成功,取得了良好的改造效果

性。 
一、概述
    随着人们生活水平的日益提高,对建筑中瓷砖的美观要求也越来越高,形形色色各式色彩的瓷砖逐渐进入了人们的视野。
    瓷砖上的花色是如何作出来的呢?本文介绍的陶瓷平板印花机就是将压好的砖坯上釉印花,再经过窑炉烧制就作成了美观的瓷砖,该印花机可印400*400到1000*1000的瓷砖,印600*600的瓷砖可达到每分钟14次,且调整容易,转换印花规格时不需更换零件,只须调整夹砖定位的行程和控制参数即可。
二、系统控制组成及其工艺要求
A)、系统构成和I/O配置
1.) 机座:用来支撑和安装各种印花部件的机架,保证整机运行时的平稳和水平.
2.) 花网架::支撑花网使花网升起清洗.换网或下降准备布釉印花.
3.) 花网:按瓷砖设计图案制作好的丝网,当印花时釉料透过网孔粘附在砖坯上,经过烧制即
制成成品砖.
4.) 送砖部分:由送砖皮带、变频和电机构成,用于将砖坯送入印花机和将印过的砖坯送出印
花机至下一个工序.
5.) 印砖部分:由印花电机、变频、机头、刮刀构成,印花电机带动链条驱动机头前后移动,同时刮刀配合向前、向后、压紧、松开。
6.) 定位汽缸:当砖坯离开进砖检测电眼时延时升起挡住砖坯定位。
7.) 托铁:当定位汽缸上升、送砖皮带停止时托铁上升使砖坯升起缓停到定位处。
8.) 夹板:当砖坯准确停止后夹板夹紧砖坯以便印花时砖坯移位。
9.) 人机界面:显示变频器频率,设定各种动作延时时间,手动控制及实时报警显示。
B)、控制要求:
1)手动和自动两种工作状态可自由切换.手动方式时各部件均可通过按钮或人机界面直接操作调整,但其中多个点动按纽需在PLC内转为闭锁按纽。
2)自动运行时有三种印花模式,布釉印花,单次印花,重复印花.
3)在印花过程中,有时会出现断停皮带已停,但后面釉线的砖坯推挤使进砖电眼检测到砖,造成停机,因此在程序中增加了储砖功能,即印花时又检测到砖坯信号,等待印花完成复位再印,清除储砖记录,保证了印花机连续高效的运行.
三、系统控制技术方案:
输入20点,输出14点的I/O配置,选用艾默生EC20系列40点PLC EC20-2416BRA(24入/16出) ,HMI采用EView的触摸屏。送砖电机和印花电机选用两台艾默生SK系列系列1.5KW变频器进行控制。
3.1、方案框图

SK系列变频器频率通过MODBUS总线的通讯方式给定,PLC利用输出端子控制SK系列变频器的启动和停止。

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3.2、变频器通讯协议设定
变频器频率给定通过PLC给定方式, SK系列变频器支持MODBUS协议,可与EC20 PLC组成485网络,下面是变频器端设置的参数:
(1)变频器通讯速度

44号参数应该和网络上PLC和MODBUS设备地址不同,否则产生地址冲突。
(3)控制端子设定(键盘设定)
SK变频器选择通讯控制时,可设置PR11=0,端子B4必须和24V端子接通,屏幕显示“rd”,变频器准备就绪,这时变频器才能控制。如果B4和24V断开,屏幕显示“ih”,变频器禁用。
(4)控制字使能位设定(键盘设定)
串行通讯控制通过控制字PR6.42来实现,PR6.43是控制字使能位。首先设置PR6.43=ON,这样PR6.42才有效。PR6.43是参数,需要映射到Pr71-Pr80内,并在Pr61-70内修改。
(5)控制字设定(通过PLC程序改写)
(6)频率设定(键盘设定)
   由于SK变频器没有变频器频率给定参数,所以只有通过多段速预制值来实现。

5号参数要设为Pr,表示“4个预制速度”控制方式。只有在此模式下,变频器才能通过串口通讯设定频率。
(7)预制频率(通过PLC程序改写)

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18号参数为预制频率1,PLC可以通过更改PR18的值来修改变频器频率。PR18对应寄存器地址(协议级)=18-1=17,PLC通过通讯修改协议地址17的值改变变频器频率。
(8)读取频率(通过PLC程序读取)
    PR85是电机频率,PR85对应寄存器地址(协议级)=85-1=84,PLC通过读取协议地址
84的值得到变频器实际运行频率。
3.3、. PLC设置
1、通讯口设置
如图:

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站号即PLC地址,网络上必须唯一。MODBUS主站,RTU模式,其他和变频器一致。
2、PLC程序说明
    2.1、MODBUS指令说明
PLC是MODBUS主站,变频器是MODBUS从站。PLC通过MODBUS指令发送帧给变频器来读写变频器参数,变频器收到帧后根据不同的功能码返回帧。
帧结构:

MODBUS指令格式:     MODBUS  S1  S2  S3
其中:S1是PLC的通讯端口,只能是端口1,因为PLC的端口0只支持MODBUS从站,不能发送数据。S2是发送数据起始地址,S3是接收数据起始地址
使用MODBUS指令前,必须把发送数据赋值到S2开始的地址中。

四、结束语
本系统具有以下几个特点:
1.连续控制精度高,工作稳定。
2.新增储砖功能,减少故障停机,提高工作效率。
3.PLC内存容量大,能存放大量工艺参数,便于用户生成不同规格的产品,只需简单的调整,即能切换到不同的产品线的生产。

1 引言


    电源监控是铁路信号的重要的监控系统。在此之前信号的电源监控系统基本上是采用单片机作为信号采集系统的核心。单片机监控系统一方面存在采集速度慢、界面不友好、操作不方便等技术局限,另一方面由于其中的电源模块部分的监控相对独立,对电源系统带来了诸多不便,比如维护困难、界面显示繁琐等。基于以上原因本项目配套开发了基于台达PLC作为信号采集核心、台达HMI触摸屏作为操作和监视界面的电源监控系统。监控子系统与电源模块通过工业总线网络互连实现整合的经济实用、技术先进的铁路信号的电源监控系统。

2 硬软件系统设计

2.1硬件体系设计



    铁路信号电源监控硬件体系设计参见图1。系统规模:44个数字量输入;1个数字量输出;6个电源模块;39路模拟量输入。

    控制系统配置如下:触摸屏:DOPA75CSTD;PLC:DVP16EH00T+1个DVP04AD-H+3个DVP16HM11N;电源模块通讯卡1块;分时采集电路卡1块。

    触摸屏主要是用来显示采集数据、报警、报警上下限设定、采集数据显示微调、报警数据显示、历史趋势图显示等。PLC主要是采集数据并计算,由于考虑系统对模拟量采集的速度要求不是很高,为了节省成本,系统中使用了1 个DVP04AD-H对39路模拟量进行了分时采集,为了实现这个功能我们与厂家共同实验开发了一个电子开关电路,对39路模拟量分了十组、每组4路,通过输出不同的组别进行采集。电源通讯卡主要负责把6块电源模块的数据汇总并且通过RS484接口以MODBUS协议与PLC通讯,使PLC采集得到6块电源模块的数据,为实现这个功能我们公司的电源研发部门做了大量的工作,终使PLC与电源模块的通讯卡实现了通讯,电源模块的信息得到了采集。

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2.2软件体系设计

    (1)系统功能设计:44个数字量采集显示,故障判断;6个电源模块的数据采集显示、显示电源模块的工作状态并判断报警;39路模拟量显示、并判断上下限报警;显示报警画面、报警信息、当前报警、报警频次;报警上下限设定;数据微调功能,并且显示微调值;

    历史趋势图显示;不同画面开启权限设定;

    以上有必要说明的是数据微调功能,由于现场的一次测量元件测量会有误差,而且此误差是固定的,短时间内是不变的,所以在程序当中增加这部分功能,使终显示出来的数值是消除误差之后的值;

    (2)系统结构设计分为HMI人机对话界面部分和PLC现场监控部分。HMI部分主要构架参见图2。


图2 HMI人机对话界面


    PLC监控部分主要包括:电源模块通讯;分时采集40路模拟量,每次采集4路;对采集的模拟量根据量程进行计算得出显示值,显示电源模块的工作状态并判断报警;微调值计算,显示值微调,并做负值消除;故障和报警;数字量采集显示,故障判断;

3 工程调试

    调试分时采集功能时需要注意分时采集的时间,过大会影响整体数据采集的时间,过小会造成采集数据混乱,另外需要在两次采集数据之间加一段间隔时间,避免两组数据的重叠。对采集的模拟量根据量程进行计算得出显示值。微调值计算,显示值微调,并做负值消除;注意微调时可能会出现负值情况,所以要考虑负值的消除。电源模块通讯注意电源通讯时的通讯协议一定要在通讯卡中设置好,包括站号设定,另外注意地址对应。故障和报警;因为报警点共有79个,很繁琐,需要思路清晰。

4结束语

    基于中达电通公司提供的解决方案的典型案例整合了两种不同种类的产品,体现出单一技术平台在集成工程中的一体化特点。


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