岳阳西门子S7-300代理商

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一、引言：
　　在当今制造业，随着产品种类的增多及对产品质量要求的不断tigao，对焊接工艺要求起来越高，所以许多原来有人工焊接的产品对焊接自动化设备的需求及要求也越来越多。而如何tigao焊接设备对产品的适应性便成了众多焊接设备厂商所面临的首要问题。现就对国产海为（Haiwell） PLC在这一方面的系统应用作一介绍。
　　二、解决方案：
　　
　　

　　 如上图所示，系统主要有带文本显示器、可编程控制器、变频器等组成。
　　工作原理：利用Haiwell PLC的易用的通信功能：标准配置2个通信口，1个RS232通信口，1个RS485通信口。用Haiwell PLC的RS485口与变频器通信，控制变频器运行、停止、速度并读取变频器运行状态及输出频率。再通过Haiwell PLC的RS232口与文本显示器通信，对焊接工艺参数进行设定。
　　系统优点：
　　 1、利用Haiwell PLC的自由通信协议指令COMM实现与富士变频器的运行控制与状态读取。所有Haiwell PLC的通信功能均可用一条指令实现，无需对特殊位、特殊寄存器编程，也无需管理多条通信指令的通信时序，同一个条件下可同时写多条通信指令。
　　 2、Haiwell PLC标准配置1个RS232口和1个RS485口，且任何一个通信口均可作为主站也可作为从站。任何一个通信口均可作为编程端口，也可作为与第3方设备通信的端口。在本应用中，用RS232口与文本显示器通信，用RS485口与富士变频器通信。
　　 3、利用通信实现变频器的速度调节及运行控制，大大增强系统的抗干扰能力，大大tigao系统在强干扰的焊接场合的可靠性与稳定性。
　　 4、利用通信实现变频器的通信，节省了PLC DA模块，大大节约系统成本，并轻易实现应对不同产品需要不同工艺控制参数（焊接速度、焊接时间）的要求。
　　
　　主要硬件配置：
　　 1、可编程控制器：HW-S32ZS220R 1台
　　 2、变频器：FVR0.4E11S-7JE（Fuji） 1台
　　 3、文本显示器OP320A-S（Xinjie） 1台
　　三、程序设计亮点：
　　 1、利用COMM指令非常容易的实现与富士变频器通信。用COMM指令写通信协议时，可选择按寄存器低字节（低8位）发送的方式，而接收数据仍按16位接收并自动存放至指令指定的地址，使用户编程大大简化。；
　　 2、利用通信功能控制变频器，大大tigao速度控制的jingque性，并简化了许多原来D/A转换时的数字量——工程量——显示值间转换程序。
　　四、总结：
　　 利用海为可编程控制器（Haiwell PLC）便利的通信功能及便利的指令集，满足了焊接自动化设备厂商对设备广泛适应性要求。可广泛应用于焊接自动化行业设备配套场合。

汽轮机由锅炉产生的高温高压蒸汽带动高速运转，是火力发电厂的关键动力设备，汽轮机的本体保护系统（ETS）是发电厂对系统可靠性要求高的子系统。传统上，200MW以下机组的汽轮本体保护都是继电器搭建的，可靠性差，保护逻辑修改麻烦，不能与主控制系统构成有效的通讯连接。若与电厂主DCS合并在一起控制，则因DCS处理周期较长等原因无法满足快速保护要求，一般都不采用。近来PLC因其高可靠性、处理速度快、逻辑修改方便等特点在汽轮本体保护中得到了广泛的应用。

　　下面介绍和利时公司承担的几个火电厂项目中采用PLC作为ETS应用的实例。

　　合肥发电厂＃3机为125MW超高压中间再热凝气式汽轮机，进气压力为13Mpa，进气温度533，转速为3000转/分钟。汽机本体保护采用和利时公司FOPLC与继电器模块并存的方式，PLC独立执行保护程序，同时通过Profibus-DP与主DCS控制器通讯，将保护过程状态信息上传DCS，使两套系统实现无缝连接。此项目于2000年9月投运，经现场使用，用户反映良好。

　　耒阳电厂＃1机（200MW）DCS改造中，出于对ETS可靠性的考虑，用户要求必须实现双机热备控制，我们想客户推荐了两套PLC并存的汽机本体保护方案，从现场的过程信号经信号分配器同时输入到两套PLC系统中，两个CPU执行相同的程序，运算结果经处理后变成单一的输出送到现场。在这种方案中，任何一台PLC的故障都不会影响保护系统正常工作。此方案得到厂方认可，于2001年5月投运，运行稳定、可靠。

　　在以上两个ETS系统成功使用后，和利时公司相继赢得沈阳黄姑屯热电厂等用户的信任，FOPLC在一批中小汽机的本体保护中得到应用。

　　锅炉吹灰系统是锅炉控制系统的一个子系统，作用是定时用高压蒸汽吹去附着在水冷壁、过热器、尾部烟道上的煤灰，以避免煤灰影响效率。镇海热电厂＃3机是200MW机组，锅炉额定蒸汽liuliang670吨/小时，按工艺要求每周进行一次吹灰，并且其过程可在DCS上操作和监视。为此用户选择FOPLC与主DCS构成通讯系统，FOPLC接受主DCS的指令启动吹灰程序，过程状态通过网络传送主DCS，进而在DCS的操作站显示，操作员也可以通过人机界面人工干预吹灰过程。

　　汽机本体保护、锅炉吹灰等系统逻辑简单、可靠性要求高。和利时FOPLC作为高性价比的PLC系统，在火力发电厂项目中与DCS系统配合，既有效地tigao了控制水平，又为用户节省了大量投资。同时，FOPLC出色地通讯能力使得它可以通过Profibus、Interbus、CAN、或Ethernet与多种DCS构成互补的，适用于火力发电厂的控制系统

1． 调相压水历史沉淀综述
电力系统的负载主要是感性负载（异步电动机和变压器），它们从电网中吸收感性无功功率，使电网的功率因数降低，线路压降和损耗增大，发电设备的利用率和效率降低。为了tigao电力系统的功率因素cosψ和保持电压水平，常常装置调相机（同期补偿器）作为无功功率电源，提供感性无功，调相机通常都是在过励状态下（电流超前电压90°）运行，忽略定子绕组电阻时功角θ=0[01>。水轮发电机作调相机运行时从电力系统中吸取一部分有功功率以补偿其铜耗﹑铁耗和风摩损耗，通常采用压水调相，一般调相容量为(0.6～0.75)  (KVA)，  为发电机额定容量。
利用水轮发电机组作同期调相机有许多优点，比装置专门的调相机经济，不需一次投资；运行切换灵活简便，一般调相运行转发电运行只需要十多秒，故承担电力系统的事故备用很灵活。缺点是消耗电能比其它静电容器大，故应设法（如压水调相并自动化）减小调相耗能。
可以承担调相任务的水电机组有三类情况：①枯水期间不能发电且距离负荷中心不远的某些径流式水电站机组；②电力系统负荷低谷期间不用发电的调峰水电机组；③电力系统正常运行期间不用发电的事故备用水电机组。当水轮发电机组作调相机运行时可能的方式分析与对比见表1：

方式二 水轮机转轮与发电机解离。 拆卸和安装工作颇费周折，短期内不能由调相转为发电。 ①类水电机组在通过可行性论证后可以采用；②、③类水电机组不能采用。
方式三 关闭进水口闸门和尾水闸门，抽空尾水管存水。 工况转换时抽水与充水时间都较长，且运行操作复杂。 ①类水电机组可以考虑采用；②、③类水电机组不能采用。
方式四 开启导水叶使水轮机空转，带动发电机作调相机运行。 水轮机在空载工况下效率很低，耗水量大，水轮机磨蚀与空蚀加剧。 ①、②、③类水电机组都不要采用。
方式五 关闭水轮机导水叶，利用压缩空气强制压低转轮室水位，使转轮在空气中旋转。 操作不复杂，调相和发电工况间的相互转换时间不过十多秒，且能量消耗少，满发无功时约为4%  [02>，同时机组振动小。 ①类水电机组可以考虑采用；是②、③类水电机组都普遍采用的好方式。
利用压缩空气强制排水的方法在工程技术中早有应用，如打捞沉船的浮箱、潜水艇升降器、水下施工沉箱。调相压水的目的是减小阻力、减少电能消耗、同时减轻机组振动。压缩空气通常是从专用的调相贮气罐中引来，强制压低转轮室中的水位，压缩空气的小压力需等于要求压低的水位与下游水位之差，一般将水位压到尾水管进口边以下（0.5～1.0）D1，设置上限水位时应躲开转轮室“风扇效应”[03>浪涌摆幅0.5D1，设置下限水位时应考虑“封水效应”[03>防止一次性逸气；压水效果优的起始给气liuliang=转轮出口直径m3×机组额定转速（rpm)×(1-0.1×吸出高值m）/（4000～2000）(m3/s)。
2．调相给气压水系统自动控制要求
如前所述：水轮发电机组作调相运行时，导水叶是全关的，为了减少阻力和电能损耗，必须将水轮机转轮室水位压低，使转轮在空气中旋转。对机组调相压水系统自动化的要求是[04>[05>[06>：①当机组转为调相运行时，打开主给气阀（考虑与治理抬机[07>[08>[09>用电动调节补气阀合一）将压缩空气送入转轮室将水位压下，下降至“封水效应”[03>容许的下限水位时，关闭主给气阀；②由于流道逸气、携气，转轮室水位逐渐上升至“风扇效应”[03>容许的上限水位时，又自动开启主给气阀，将水位再次压低至下限水位；③为避免主给气阀操作过于频繁，在主给气阀处并联一只由电磁配压阀控制的较小的辅助液压给气阀（进气liuliang略小于逸气liuliang+携气liuliang），它在调相过程中一直开启。
3．治理甩负荷抬机新思路重申与控制要求简述
文献[07>[08>[09>已就此问题较详述，本文仅作两点强调：①传统治理抬机措施存在原理性缺陷，即强迫式真空破坏阀由调速环下斜块速压而动作，阀之出气位置处顶盖下转轮室四周压力较高区，转轮室内进气量很小；自吸式真空破坏阀动作时已形成大真空度，加之水击波[10>在t＝（2×25～2×50）/1000＝0.05～0.1秒后返回，入气位置虽佳但进气量仍极少；两段关闭导水叶法调保兼治抬只能略微减轻不能完全消除转轮室-尾水管段水击[10>，对解决小Kz值（机组转动部分相对重量）[07>的机组抬机几乎无效[11>。②注意到转轮室-尾水管段“短粗弯管”也发生水击是水轮机组甩负荷抬机的根源，我们应在甩负荷发生瞬间立即不延时自动向转轮室中心压力较低区域充入与由于快速关导叶造成过水liuliang减小值近似相等的压缩空气liuliang（换算到转轮室压力状态下），以时刻维持转轮室压强和甩负荷前稳定流状态一致，希冀状态空间[12>（又称相空间）不变。
4．调相给气压水系统与治理抬机[07>[08>[09>相结合时自动化元器件配置、I/O统计、PLC及扩展模块选择、内存地址分配
为满足上述自动控制要求，①转轮室水位由电极式水位信号器DSX反映，信号提供给PLC；②主给气阀为电动调节进气阀，该阀位于压缩空气供气总管与水轮机顶盖近中心区域入气口之间的供气支管上，管径d=max{30[贮气罐容积m3/(0.5～2)>1/2mm，33[水轮机大过liuliangm3/s>1/2mm }，由PLC控制；③辅给气阀为液压阀YF，由带ZT电磁铁的配压阀DP控制，DP又受控于PLC；④为防治甩负荷抬机需监测监控转轮室压强，在水轮机顶盖过流面直径为(D1＋Dz)／2的分布圆周上（D1为转轮标称直径；Dz为主轴直径）沿＋X、＋Y、―X、―Y方向分别布置1号、2号、3号、4号四只压力传感器，信号提供给PLC。
 这里设计的PLC控制系统，由导叶主令开关提供导叶开度全关信号，需1个开关量输入点；由导叶主令开关提供导叶开度在空载以上，需1个开关量输入点；由断路器辅助触头提供DL状态，需1个开关量输入点；调相时由电极式水位信号器DSX提供上、下限两个水位信号，需2个开关量输入点；四只压力传感器提供转轮室甩负荷时不同方位的压力信号，需4个模拟量输入点；进入调相状态后须给电极式水位信号器投入电源，需1个开关量输出点；主给气阀为电动调节进气阀，需1个开关量输出点控制其工作电源投入与切除、需1个开关量输出点控制立即开闭、还需1个模拟量输出点用于PID调节进气量；辅给气阀之ZT电磁铁不带电工作，开启与关闭需PLC开关量输出点各1个（计2）。总计开关量输入点5个；开关量输出点5个；模拟量输入点4个；模拟量输出点1个。
在微机-PLC-PLC控制系统中设一台SIMATIC S7-222型[13>PLC（8输入／6输出）并带一个EM235型[13>（4路模拟量输入／1路模拟量输出）模拟量扩展模块控制水轮机组相压水系统并与治理抬机相结合成分层分布式计算机监控系统[14>中的一个神经元[15>，PLC型号可和网络中其它PLC一致，如选S7-224型。表2给出输入输出地址及内存变量分配。
表2：PLC输入、输出信号内存变量地址分配表

5．　程序设计[16>[17>
5．1　总体思路
控制程序采用分块结构。设子程序SBR0控制机组调相压水系统；子程序SBR1控制机组甩负荷时立即不延时向转轮室补入恰当量气体[08>。主程序OB1分别调用SBR0、SBR1子程序块，对两个不同时事件分别控制。
5．2　主程序中的具体控制流程
采用子程序调用和甩负荷治抬PID算法中断程序，构建分块结构，在水轮发电机组运行过程中，本小系统主程序只要不间断查询两个子程序的起动条件，并根据起动条件决定是否调用调相压水子程序或治理甩负荷抬机子程序。
5．3　控制算法
应用算法控制甩负荷后向转轮室的进气量，从而控制转轮室状态空间量水位或者压强，调相压水时用的是乒乓策略，甩负荷治抬机时则是PID算法，PID的输出值用来控制主给气阀（电动调节阀）的开通大小。