昆明西门子S7-200代理商

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编码器 电机 pid 摘要：我公司将艾默生CT EC20系列PLC应用于华北油田联合站锅炉自动控制系统上运行稳定,取得了令人满意的效果。成功的实现了甲方的要求,并且非常顺利的实现了本公司的技术构想。

我公司将艾默生CT EC20系列PLC应用于华北油田联合站锅炉自动控制系统上运行稳定,取得了令人满意的效果。成功的实现了甲方的要求,并且非常顺利的实现了本公司的技术构想。
一、工程简介：
1、 项目情况：
甲方：华北油田联合站的锅炉房原有自动控制系统发生故障，全部瘫痪。
乙方：华北油田鑫科自控有限公司，负责恢复甲方锅炉房自动控制系统。
要求：可以更换原有控制器，但功能上必须实现或优于原有控制系统全部功能。实现该项目中测点监测、调节功能及自动控制。
2、工程目的：实现甲方的工程要求。同时测评EC20型PLC 的性能与其他公司的PLC 相比，优缺点、以及稳定性。为下一步大量使用PLC作为辅助系统工程时提供实际经验。

3、设计依据：本项目自控设计根据用户提供设计思路、资料，设计。
4、系统功能：系统可满足生产监视、工程控制、操作画面、参数报警、数据记录等功能要求。
5、系统要求：
1、可以实时监视各模拟参数，包括：各温度显示、频率显示。
2、可以控制各电机、阀门启停。
3、可以根据气温变化调节参考温度。
4、自动状态下，可以定时启停电机、阀门。
5、一次泵，一台发生故障，可以自动启动另一台。
6、可以进行数据记录，以后查阅。
7、对故障报警，进行单独记录，以后查阅。
8、能够实现手动、自动对变频泵的频率控制。
9、两台蓄热泵，每台泵工作，休息。如果，正在使用的蓄热泵发生故障，自动启动另一台泵。
6、系统配置：

二、使用体会：
通过实际使用艾默生的EC20型PLC，对艾默生的产品有了更深刻的体会，
EC20型PLC在众多性能上优于其他我公司以前使用过的PLC 。

1、模拟量信号采集，明显优于其他PLC。
（1）以前，用其他厂家PLC 采集信号之后，数据进入PLC主机，要经过多步换算，才可以得到要使用的数据。艾默生的PLC 设计理念，明显优于其他厂家。各个AD模块的各个AD通道采集的信号，在AD模块自行运算之后，再把数据传送到PLC主机内。这样不但操作方便，而且速度明显快于其它产品。
（2）以前，使用其他厂家PLC时，我经常造成模拟量模块浪费。因为：模拟量模块可以接受多种信号（如：4～20MA、0～5V、0～10V）。切换这几种信号，要通过模拟量模块上的拨码开关设置。这种设置方式，只能对整个模块进行设置。无法对模块上的某个通道进行单独控制。有时，实际工程中有几个模拟量都是4～20MA的，偏偏有一个信号是0～10V的，这样就得白白加一个模块。艾默生的EC20 4AD模块，可以单独设置模块中的每一个通道。这样模拟量配置灵活，十分方便，降低成本。
2、可在线修改逻辑功能，大大方便了实际生产的调试应用需要。修改调试时不影响生产的正常运行以前，在实际工程中，经常出现一些小的数据、小的设置需要修改。为更改这些小地方，停产不好，不停产又不行，真是很麻烦。艾默生公司的EC20完全避免了这些问题, 使用起来确实非常方便。
3、模拟数字的内部运算，明显快于其他PLC 
在本次工程中，应用了大量的模拟量运算，速度明显优于以前我使用过的其他公司的PLC。
4、通讯口设计较为方便。
通讯口1，可以直接连接 RS232 和RS485大大方便了我公司使用。使用起来感觉很方便。另外，通讯口的设置也很简洁明了。根本不用专门去学习。
5、运行、监视、停止转换开关，设计方便。比其他PLC 更加方便监视PLC内部运行状态。
6、点数多，扩展性很好。能够支持512点的I/O点，特殊模块可以加到8个。比我以前使用的PLC，无论是I/O点，还是模拟量都要多。为我公司明年较大工程的实施提供了极大的选择余地。
7、编程软件较为方便、小巧、功能全面。使用、携带很方便。通过使用，我觉得很好用。
8、PID功能设置的确方便，很容易操作。上位机也很容易直接更改PID的参数值。不象我以前使用的PLC，PID里的P、I值上位机很难直接更改。在系统调试的时候，很麻烦。艾默生在PID功能设计的理念上优于其他PLC。

1　前言
　　电梯的电气系统由拖动系统和控制系统两部分组成。传统的电气控制系统采用的继电器逻辑控制由于触点多、故障率高、可靠性差、体积大等缺点，正逐渐被淘汰。目前电梯设计使用可编程控制器(PLC)，要求功能变化灵活，编程简单，故障少，噪音低。维修保养方便，节能省工，抗干扰能力强，控制箱占地面积少。当乘员进入电梯，按下楼层按钮，电梯门自动关闭后．控制系统进行下列运作：根据轿厢所处位置及乘员所处层数．判定轿厢运行方向，保证轿厢平层时减速。将轿厢停在选定的楼层上；同时，根据楼层的呼叫，顺路停车，自动开关门。另外在轿厢内外均要有信号灯显示电梯运行方向及楼层数。
　　MCGS(Monitor and Control Generated System，通用监控系统)是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，能够在bbbbbbs平台上运行。通过对现场数据的采集处理。以动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式。向用户提供解决实际工程问题的方案。充分利用bbbbbbs图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点。比以往使用专用机开发的工业控制系统更具通用性．在自动化领域有着更广泛的应用。本文利用MCGS组态软件检验电梯PLC控制系统的运行情况。
2　电梯PLC控制系统
　　S7—200可编程控制器是德国西门子公司研制的一种新型可编程控制器。它工作可靠，功能强，存储容量大，编程方便，输出端可直接驱动2A的继电器或接触器的线圈，抗干扰能力强。因此，能够满足电梯对电气控制系统的要求。S7-200系列小型PLC(Micro PLC)可应用于各种自动化系统。紧凑的结构。低廉的成本12．b~功能强大的指令集使得S7—200 PLC成为各种小型控制任务理想的解决方案。利用西门子S7—200可编程序控制器编写一个四层电梯的控制系统。分别完成轿内指令、厅外召唤指令、楼层位置指示、平层换速控制、开门控制等控制任务。
　　STEP 7-Micro／WIN 32是S7-200系列的PLC的编程软件．可以对S7—200的所有功能进行编程。该软件在bbbbbb8平台上运行。基本操作与omce等标准bbbbbbS软件相类似，简单、易学。其基本功能是协助用户完成应用软件任务。例如创建用户程序、修改和编辑过程中编辑器具有简单语法检查功能。还可以直接用软件设置PLC的工作方式、参数和运行监控。
2．1 电气控制系统
　　图l为本系统的组成框图。

图中。输出为：l、电动机；2、上下行接触器；3、快慢速接触器；4、位置指示；5、门锁。输入为：6、轿内指令；7、厅外指令；8、门区感应；9、手动开关门；10、楼层感应。
2．2 PLC系统部分
　　完成所设定的控制任务所需要的PLC规模主要取决于控制系统对输入，{禽出点的需求量和控制过程的难易程度。
(1)I／O点的估算：
　　系统的输入点有：门厅召唤按钮6个输入点；轿内指令按钮4个点；楼层感应器4个点；门区感应l点；手动开门l点：共计输入点16点。而输出点有：快慢速接触器2点；上下行接触器2点；楼层指示灯4点；门锁1个点；共计输出点9点。总计I／O点数为16／9；
(2)可编程控制器S7—200的CPU226输入，输出点数为24／16。足以满足要求。
3　电梯PLC控制系统设计
　　因篇幅有限。仅将电梯指示及上下行程序列出说明。
3．1楼层状态指示设计
　　当电梯运行至某层有指令发出时．指示位置及指令。以二层为例：

3．2电梯下行程序设计
　　以电梯在三层下行情况为例。当电梯的一或二层有指令时，将三层下行位置1，同时无上行，驱动电梯下行。程序说明如下：

3．3电梯上行程序设计
　　以电梯在二层上行情况为例。程序说明如下：

3．4电梯到达时程序设计
　　电梯到达某层时。将已完成的指令信号复位。以电梯到达三层为例。程序ig明如下：

4　组态软件模拟电梯PLC控制系统显示设计
　　MCGsm态软件具有全中文、面向窗口的可视化操作界面。实时性强，有良好的并行处理性能和丰富生动的多媒体画面。MCGSm态软件的开放式结构拥有广泛的数据获取和强大的数据处理功能。同时。提供良好的安全机制，为多个不同级别用户设定不同的操作权限。MCGS组态软件支持多种硬件设备，实现“设备无关”，用户不必因外部设备的局部改动，而影响整个系统。MCGS组态软件由“MCGS组态环境”和“MCGS运行环境”两个系统组成。两部分互相独立。又紧密相关。
　　本文利用MCGS组态软件设计。在设备组态窗口中选择适当的串口通讯设备．添加西门子S7—200PLC。正确设置其属性。正确设置组态软件中数据变量设备通道的连接，即可实现PLC与组态软件的通讯。将PLC中的串口驱动程序与组态软件的需求响应相结合，使电脑对PLC发出的信号有响应。在MCGS组态软件的用户窗口中，制作一个动画界面。在界面上设置各个控件的属性，使设置的控件按照真实的情况动作，检验和测试电梯PLC控制系统对电梯的运行状态的控制效果。MCGS用主控窗口、设备窗口和用户窗口来构成一个应用系统的人机交互图形界面．组态配置各种不同类型和功能的对象或构构。可以对实时数据进行可视化处理。组态过程如图2所示：

5　结语
　　针对这个四层电梯的控制系统．本文采用西门子S7—200可编程控制器设-H-电梯的控制系统完成电梯的轿内指令、厅外召唤指令、楼层位置指示、平层换速控制、开门控制等控制任务。利用MCGS组态软减设计模拟电梯PLC控制系统的运行。将PLC中的串口驱动程序与组态软件的需求响应相结合，加载驱动。使设置的控件能够按照真实的情况动作。检验和测试电梯PLC控制系统对电梯的运行状态的控制效果。实践证明。将PLC可编程控制器和MCGS组态软件结合可以非常好地模拟电梯控制系统的测试运行．有利于PLC控制系统的设-H-、检测，具有良好的应用价值。

一、引言
　　风机、泵类等由电机拖动的设备，其耗电量占据了我厂总用电量的绝大多数，从目前我厂此类设备的运行情况来看，在节能方面有巨大的潜力可以挖掘。根据工艺流程特点和需要，我厂区各装置中泵类设计使用上，一般在同一工艺点中均采用两台同容量泵（一主泵、一备用泵）。为了节能和自控的目的，目前针对机泵一开一备的方式可以有两种解决方案：将主机加装变频器；或将主机和备机同时加装变频器。但是，上述两种方案都存在不同的弊端，前一种方案当备机运行时将不能实现节能和自控（备机运行时间基本等同与主机）；后一种方案则造成设备的闲置浪费（两台变频器在同一时间内只有一台运行）。
二、解决方案
　　我们假设一下，如果能够用一台变频器带动两台电动机运行，并用控制设备对其操作进行控制，这样一来，即可发挥变频器的优势，又可以节省资金的投入。变频器的技术已经比较成熟，基本型的变频器都有一拖二甚至更高的功能，但是使用常规电器搭建控制部分则非常困难，同时因大量使用继电器、时间继电器又将造成控制部分的可靠度降低和故障率的升高，因此很少有这样的设计方案。可编程控制器（PLC）是近年来发展极为迅速，应用面极广，它具有功能齐全、使用方便、维护容易、通用性强、可靠性高、性能价格比高等优点，已在工业控制的各个领域得到了极为广泛的应用，成为实现工业自动化的一种强有力工具。
本设计正是基于以上背景，在原有设备的基础上添加一台PLC，利用PLC控制，实现变频器一拖二控制电机改造，用一台变频器带动两台电机调节转速，实现一机多用，大限度的提高设备利用率，挖掘增效潜力。既提高了自动化水平，又节约电能，一举两得。
本方案采用OMRON公司的CPM1A型PLC，输出形式继电器，并结合适当的外围设备搭建控制变频器的控制系统，具有使用可靠性高、响应速度快、动作准确、功能可扩展性强、外围设备少、成本低、抗干扰能力强等特点。所以本文考虑设备数量及应用场合，选择CPM1A。因为它具有可靠性高、体积小、扩展方便，使用灵活的特点。选其型号为CPM1A-30CDR-A。I/O点为30点；电源类型为AC型，范围100V~240V；输出方式为继电器输出型。性能如下：2048程序存储器；2048数据存储器；18点输入，12点输出；可扩展3个模块；对于大型控制工程，18点输入不能满足点数要求时，可以通过I/O扩展模块进行行输入点数的扩展。CPM1A多可扩展到54个输入点。若要增加PLC电源的可靠性，我们可以选择CPM1A-30CDR-D型机，功能同上，但其电源为直流24V，由另购UPS供电。
三、工艺控制要求及功能
1， 正常的开停泵：系统处于自控状态时,正常情况下，电机均由变频器对其自身变频调速，由工艺提供4~20mA电流信号驱动变频器对电机调速(也可以由变频器设定)。当投入1#电机时，由一段电源供电；当投入2#电机时，由二段电源供电。
2， 正常的倒泵：如1#泵运行时需倒入2#泵：按动2#泵启动按钮，1#泵自动由变频运行转到1#泵旁路运行（若在倒泵时，1#泵已经旁路运行，则1#泵无切换线路动作），2#泵由变频器供电运行。
3， 故障情况下的控制：
1， 变频器故障：当电机正常而变频器故障时，可自动断开故障段，同时自动接通本台电机所在旁路，确保电机正常运行，以满足工艺生产要求。
2， PLC故障：将控制开关转至手动控制，此时现场电机控制不经过PLC，由常规电器控制。
3， 电机故障：无论系统处于自动控制还是手动控制，均可切断电机电源进行保护。
四、系统控制原理
由控制器运算并控制执行器件进行合分闸动作，且由电流继电器、VWF的辅助触点等器件反馈信号，控制器、执行器等共同构成控制回路。
原理图如下：

（原理图）
目前，就系统控制要求来讲。
ⅰ） 可以应用继电器控制来实现。其特点是价格便宜，电路简单，但是由于受外界环境的影响较严重，寿命短易误动作，且不易维护。以前工业中多采用此方案。
ⅱ） 一种是PLC来做控制器。PLC即可编程控制器（Programmable Controller 简称PLC或PC）：它以微处理器为核心，有机地将微型机计算机技术、自动化技术及通信技术融为一体。
与以往继电器控制系统相比，由于PLC具有性能好、环境适应强，性能可靠。PLC高可靠性、能适应恶劣环境、运行时间长、速度极快，可直接应用于工业环境具有很强的的抗干扰能力广泛的适应能力和应用范围，这也是区别一般微机控制系统的一个重要特征。所以当今大多大数中型企业都是使用PLC。
五、系统设计
1、系统流程图

系统流程图说明
启动电机时，若预将启动电机M1，按SB1-1启动——KM1-1吸合——VWF启动。此时流程分两种路径：种，若PLC检测到VWF运行且无故障——KM1-2吸合——电机M1经过VWF所在的主回路完成启动；第二种，若PLC检测到VWF运行且有故障——KM1-1断开——KM1-3吸合——电机M1通过旁路启动。
若PLC接收到当电机M1启动过程中或正常运行后出现的故障，则PLC按顺序依次断开或停止电机M1运行回路的所有接触器及VWF。启动电机M2同理。
倒泵时，若欲将1#泵倒入2#泵（即停止M1，启动M2），此时流程分两种路径，若之前MI运行在主回路，则依次断开或停止KM1-2——VWF——KM1-1，之后再使KM1-3吸合，这时完成M1运行回路的自动切换使其旁路运行。在PLC给KM1-3发送接通指令的同时，延时0.2S启动电机M2，当M2正常运转后，按SB1-2停止M1，完成整个倒泵操作。由2#泵倒入1#泵同理。

2、主回路及控制回路接线图

六、PLC控制设计
本设计选用CPM1A-30EDR-A 型PLC，输出形式继电器形。

1、I/O点分配
输入点 作用 输出点 作用
00000 M1启动输入（KA1常开点） 01000 KM1-1
00001 M1停止输入（KA1常闭点） 01001 KM1-2
00002 M2启动输入（KA2常开点） 01002 KM1-3
00003 M2停止输入（KA2常闭点） 01003 KM2-1
00004 1QF空开常开点 01004 KM2-2
00005 2QF空开常开点 01005 KM2-3
00006 VWF状态点常开S3 01006 VWF启动S1
00007 VWF故障点常开S4 01007 VWF停止S2
00008 热元件1FA
00009 热元件2FA
00010 电流继电器KI1和KI2常开
00011 电流继电器KI3和KI4常开
注：电流继电器KI1和KI2接在电机M1出现电缆端，电流继电器KI3和KI4接在电机M2出现电缆端，作用检测电机是否过流，发信号。




2、PLC硬件接线图

3、应用程序
根据流程图设计的系统梯形图

七、变频器接线图

结论
本文针对我厂的机泵采用一备一主的运行方式，提出了利用PLC搭建控制平台，实现一台变频器对互备的两台机泵进行拖动的目的。用 PLC和变频器搭建的程控系统，不但实现了设备运行的自动化管理和监控，提高了系统的可靠性和安全性，而且提高了企业经济效益和工作效率。因此，该系统在石化行业具有一定的工程应用和推广价值。本设计只是对PLC与变频器搭建系统基本功能的初步探讨，在此设计的基础上，还可以增加其它自动的控制功能，如两段进线，其中一段低电压时，可实现相互备自投，此外还可以进行通讯等，这些功能在不额外的增加硬件设备就可以实现。