西门子模块6ES7231-7PB22-0XA8现货包邮

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小浪底进水塔的两个渗漏集水池位于大坝的底部，潜水泵、离心泵等排水设备和原来的电气控制柜则位于集水池上方的渗漏排水泵房内。工作人员只能根据巡查情况，就地手动控制进行排水，由于小浪底进水塔渗漏水在水量和时间上有很大的随机性和不确定性(会依据天气和季节变化的不同而不同)，这就给操作人员和大坝的管理带来了很大的困难，曾经就出现过由于短时间内积水过多，大坝底部廊道内的部分检测设备被淹(包括渗漏排水设备本身)的情况，造成了很大的经济损失；且由于电气控制柜位于大坝底部，环境潮湿，渗漏水滴经常落到控制柜上，造成控制柜电气元件受潮，出现短路或拒动，给渗漏排水系统的控制带来了很大的麻烦。因此有必要将电气控制柜上移至进水塔塔面，改善运行环境，并将2个集水池的排水设备用一套控制设备来进行集中监控。控制系统主要采用自动控制方式，根据渗漏水量的大小及时启动排水量较小的潜水泵和排水量较大的离心泵进行排水，以保证泵房安全稳定的运行。 

1 工艺流程和监控要求 

1．1 工艺流程 

进水塔渗漏水量较小时，经过一定时间的积累，达到主用潜水泵启动水位2．40 m，用主用潜水泵D3进行排水；当水量增大时，达到备用潜水泵启动水位2．60 m，增加备用潜水泵D4进行排水；在此过程中，若水位回落到停泵水位1．5 m时，则停止潜水泵。若水量进一步增大时，以致达到主用离心泵启动水位2．80 m和备用离心泵启动水位3．00 m时，则分别启动主用离心泵D1和备用离心泵D2进行排水。此时潜水泵作为离心泵的充水泵，同时启动潜水泵D3、D4，打开充水电磁阀Z1(或Z2)，延时3 min左右并且达到一定压力要求后启动离心泵并打开排水电动阀门F1(或F2)进行排水，然后关闭潜水泵D3、D4和电磁阀Z1(或Z2)。在排水过程中，如果水位回落到停泵水位1．50 m，则关闭离心泵。在关闭离心泵时，要先关闭相应的电动阀F1或F2，然后再关闭离心泵。其渗漏排水设备布置如图1所示。

 
图1 进水塔渗漏排水设备示意图

1．2 系统要求 

整个系统由2个电力中心进行供电，控制设备对供电进行选择，以确保系统在任何一个电力中心电源正常的情况下都能够正常工作。 

在控制柜的控制面板上安装有自动／手动／触摸屏手动三位切换旋钮，以及各个设备的手动控制旋钮，通过控制面板和触摸屏可以对各个设备进行手动控制。 

在集水池中安装两套水位计，以确保在任何一套水位计正常的情况下，渗漏排水系统都能够正常工作。一套水位计采用节点式的，检测4个启泵水位和一个停泵水位；另一套采用模拟式的，不但可以在触摸屏上显示集水池的实时水位，而且还可以通过PLC内部的算法模拟出与节点式的水位计等同的水位信号，然后与节点式水位计的信号进行并联，以确保整个控制系统控制信息的可靠性。 

当水位达到备用离心泵启动水位(即警戒水位)时，报警电铃自动鸣响，报警指示灯闪烁，工作人员发现警戒情况后，可以按下相应按钮，关闭电铃；但报警指示灯仍闪烁报警，直至水位回落到警戒水位以下。 

本系统的监控部分包括：两路电源的供电情况；2#明流塔和3#发电塔的水位高程及集水井水位信息；所有电气设备原件如两塔潜水泵、离心泵、电动阀、电磁阀等动作情况；正常时水**及启泵后排水量的监控等。 

2 系统硬件构成 

本系统上位机采用Nematron公司的PV6100i系列触摸屏，下位机采用GE公司PLC。触摸屏可读取PLC中所有的输入、输出寄存器，内部寄存器等的值，动态显示水位高低，设备运行情况等，并能采集、显示水位信息和历史动作，方便工作人员的监控。PLC控制输入、输出信号的逻辑关系，控制接触器驱动现场的阀门、水泵等执行机构。二者通信时PLC出口为RS 485，触摸屏入口为RS 232。 

2．1上位机硬件构成 

PV6100i系列触摸屏拥有良好的人机界面，能在大程度上**一般控制系统或PLC工作站应用的综合能力。开发环境简单，可以与主流PLC进行无缝连接；支持多种USB设备。 

该系统采用的触摸屏特征参数为：4线纯电阻式触摸屏；宽屏幕800×480；TFT液晶人机界面；24 V直流供电；128 MB闪存；68 MB DDR2随机存储器；自带32位的RISC400 MHz处理器；支持多种接口：1个串口COM1(RS 232／RS 485 2 W／4 W)，串口COM2(RS 232)，串口COM3(RS 232／RS 485 2 W)；1个USB主从机接口；支持SD卡等。 

2．2 下位机的硬件构成 

本控制系统主要有一个PLC控制柜和一个动力柜组成。新控制系统把2个泵房中的电动阀、电磁阀、潜水泵、离心泵等用信号电缆和动力电缆分别接入PLC柜和动力柜内。 

系统PLC采用GE Fanuc公司生产的系列90-30PLC。该系列PLC具有强大的功能，能满足各种工业解决方案的要求，已有的记录表明它在200 000多项应用中被采用。 

通过对系统的输入设备和控制对象的分析，本系统选用IC693CPU350型CPU，共用2个开量输出模块，4个开关量输入模块，1个模拟输入模块，安装在1个10槽基架上。其中实际使用输入62点、输出28点、模拟输入2点。具体选择PLC硬件模块如下： 

(1)CPU模块型号：IC693CPU350，该CPU基于高性能的386EX处理器，能够实现快速计算和大吞吐量； 
(2)背板：选用1块10槽的IC693CHS391背板，用于支持各模块的安装； 
(3)电源模块：选用IC693PWR321，为PLC系统提供充足的电源； 
(4)离散量输入模块：选用4块IC693MDL645，用于接收现场各个离散量信号； 
(5)离散量输出模块：选用2块。IC693MDL741，用于控制现场的各个设备； 
(6)模拟量输入模块：选用IC693ALG221，用于采集2个集水池的水位高度信号和2个泵房的排水**。 

3 系统的软件构成 

3．1上位机软件 

上位机采用触摸屏内置屏幕设计程序ViewBuilder 8000进行界面编程。它具有丰富的图形库和强大的图形组态工具，支持报警管理、安全管理、趋势管理、菜单管理等功能，使得开发和应用管理更加方便。触摸屏编程时，通过USB接口与PC机相连。 

本系统人机界面的设计包括主界面的设计、实时参数显示设计、实时曲线设计、历史记录设计等；系统的画面设计所应用的主要元件包括字符串设定、触摸键设定、画面切换、数值显示、历史曲线及历史趋势图等。 

系统设计了2个渗漏排水泵房中各个设备的手动控制界面，根据渗漏排水泵房内排水设备的实际位置设计了仿真画面，动态显示出现场的潜水泵、离心泵、电动阀、电磁阀等设备的开关状态，并实时显示水位的高度、**的大小。还设计了2个泵房的联合监控界面，便于用户的操作(其中水位高程为集水井水位再加一个基准高程)。各个界面下设有切换按钮，可以方便地切换到其他界面。并且利用触摸屏的数据记录功能，记录水位、**信息及潜水泵、离心泵、电动阀、电磁阀等设备开关时间信息等，并形成实时和历史趋势画面；可定期导出历史数据，经过处理后形成Excel文档，便于在PC机上进行后期分析处理。 

3．1．1 参数设定： 

由于ViewBuilder 8000软件适用于几个系列的机型，在编程开始时，要选择与本项目所对应的机型。本项目使用的是PV-6100i系列触摸屏，故选择PV-8070iH／PV-6100i／PV-8100i(800x480)，并选择相应的PLC类型(GE Fanuc SNP-X)。 

设置通信参数：触摸屏的通信参数必须与PLC一致，否者二者不能进行通信。接口类型为RS232，采用COM1口通信，波特率为19200b／s，数据位8位，奇偶校验为奇校验，停止位1位。 

3．1．2 相关信息的采样与显示： 

水位信息的采样与显示：本系统的水位信息采样分为2部分：周期采样和触发采样。 

(1)周期采样。PLC将水位传感器采集到的2#明流塔水位高程、集水井水位以及3#发电塔水位高程、集水井水位等水位信息分别存入其内部寄存器R1，R3，R5，R7当中。每隔120 min，触摸屏进行数据采样，通过读取PLC的内部寄存器，可获得水位信息，还可以保存读取到的数据，以历史数据的方式显示以往的水位信息，方便工作人员分析水位速度和趋势。 

(2)触发采集。一旦2#明流塔或3#发电塔的水泵启动工作，便触发相应塔的水位信息采样，每隔1 min，触摸屏就读取分别保存在PLC的内部寄存器R1，R3，R5，R7中的水位信息，进行1次采样。这样可以获得泵启动后水位变化的实时信息，便于工作人员掌握水泵的排水量和排水能力。并保存读取到的数据，方便工作人员的查询。 

动作采样及显示：触摸屏可以读取PLC的内部所有输入寄存器，输出寄存器，内部寄存器的值，并存储在自己的寄存器当中，当PLC的输入输出状态发生变化时，其寄存器的值就会发生改变，触摸屏便采集并保存下来，工作人员可以方便的查询设备何时动作、何时恢复原状态，充分掌握该系统的运行情况。 

(3)历史数据、历史动作的显示。触摸屏在对信息采样的同时，便将这些信息保存在自己内部寄存器中，工作人员可以查询180天以内的所有水位信息和动作信息。也可直接用U盘下载采集到的保存在触摸屏内的水位信息的历史数据及历史动作，利用相应软件，将下载数据转换成Excel文件，便于工作人员进行研究分析，也便于将资料归档整理。 

3．2 下位机软件 

本系统下位机软件采用bbbbbbs操作系统下的VersaPro2．0进行编程调试工作，该编程软件拥有良好的人机操作界面，编程简单易行，便于用户的调试、维修、改造等工作。软件由主程序和六个子程序构成，主程序用于系统初始化、数据处理、通信、报警输出和调用子程序等；六个子程序分别用于对两个泵房的设备进行自动控制、手动控制和触摸屏手动控制。软件流程图如图5所示，其中水位高度为集水井水位高度。 

4 联合调试 

在系统联合调试过程中，通过触摸屏显示的信息，发现有些开关量的状态的很不稳定，出现触摸屏多次重复记录信息或记录有误的情况。比如，系统设定，当水位达到2．4米时，2#主潜水泵启动，2#水位触发采样进行。然而在分析触摸屏记录的2#动作信息和2#触发采样水位信息时发现，在一个很短的时间内，2#主潜水泵输入状态在“开”、“关”之间反复转换，相应记录的触发采样水位信息也很混乱。在分析了可能是水位不稳，水以波状形式冲击水位传感器的缘故，在PLC控制程序中，加入了防抖动程序，解决了该问题。 

1 引言 

副井**机信号及综合保护系统，是副井**系统的重要组成部分。该系统工作性能的优劣，直接影响到**机的安全运行。某煤矿副井**机分为两套**绞车，一套为双罐笼**-双层提矸（换层操作）、双层提人（不换层，设人员上下桥台）及其它辅助作业;另一套为带平衡锤的单罐笼**—双层提矸（换层操作）、双层提人（不换层，设人员上下桥台）及其它辅助作业。原信号系统中的井口闭锁信号及打点信号由于器件的老化等原因，动作迟缓或误动作。同时，可编程序控制器的高速发展和成熟应用，也为副井**信号系统的改造提供了良好的前提条件。因此，从满足现场需要和操作方便灵活的角度出发，应用可编程控制器对其进行改造。 

2 三菱fx_2n可编程控制器 

三菱fx_2n系列可编程控制器是小型化，高速度，高性能的产品，是fx系列中次的超小型程序装置。除输入出16~25点的独立用途外，还可以适用于在多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的plc。它具有如下特点： 

系统配置既固定又灵活 

在基本单元上连接扩展单元或扩展模块，可进行16--256点的灵活输入输出组合。 

备有可自由选择，丰富的品种 

可选用16/32/48/64/80/128点的主机，可以采用小8点的扩展模块进行扩展。 

可根据电源及输出形式，自由选择。 

令人放心的高性能 

程序容量：内置800步ram（可输入注释）可使用存储盒，大可扩充至16k步。 

编程简单 

本系统采用三菱的fx2n系列plc实现上下井口的各种操作。上井口为fx_2n128mr，下井口为fx_2n80mr，车房为fx_2n48mr除紧停信号单独外的各种操作及信号的处理均由可编程控制器完成 

3 系统构成

系统框图如图1所示，由车房显示系统、上井口信号操作系统和下井口信号操作系统等三部分组成。 

3.1 车房显示系统 

车房显示系统主要完成**过程中的各种信号显示，包括提人、提物、急停、换层、检修等的汉字显示，快上、快下、慢上、慢下、停车等的汉字和数字显示，三次**信号所对应的数字记忆，**钩数的累计显示等等。对快上、快下、慢上、慢下、停车的五种信号同时具有与信号数字相对应的音响信号，如打点信号为4，则对应有四次音响信号。在紧急停车时具有上井口、下井口、车房的全线音响报警信号。 

各种与绞车控制回路闭锁的信号集中到车房显示系统的控制柜中，再分别接入各控制回路，便于维护和检修。 

3.2 上井口信号操作系统 

上井口信号操作系统的功能主要是根据**任务的需要向车房发出相应的打点信号及完成相应功能的转换，如提人、提物、换层、检修等。根据煤矿安全规程要求，在**过程中，下井口的信号必须由上井口转发，即每次**开始，下井口首先向上井口发出打点信号，上井口再发出相应的信号，并传至车房，同时在操作面板上显示相应的数字和发出相应次数的音响信号。如果上井口发出的信号与下井口不一致，信号将不能发出，操作面板上也相应显示和音响信号。但当上井口下放人员时，不论下井口发出什么样的**信号，均服从于提人，即上井口可以将提人信号直接发至车房，实施提人操作。在本系统中不论是提人还是提物，只有提人、提物转换开关的位置选对，打点信号才有效。一旦信号正确发出，除紧急停车信号外，系统将闭锁各种信号，确保**的安全。当需要换层时，只要将换层转换开关置于换层位置，**机将按照换层所设定的速度运行。在系统检修时，将检修转换开关置于检修位置，此时**机将按照检修速度运行。 

上井口发出的各种信号均传至车房，为司机提供开车信号。在**信号没有发出时，绞车开不了车。在信号系统中还设置了**方向的闭锁，绞车只能按正确的方向开车。 

在系统中如果上下井口的闭锁和操车信号异常，显示屏上将出现相应的闪光指示，以便及时的发现问题和解决问题。为了方便上下井口的联络，系统中设置了联络信号操作按钮，通过此按钮实现各种联络。 

当信号系统的plc检修或故障时，本系统可以通过设置的备用信号系统发出各种开车信号，确保**系统的正常运行。 

3.3 下井口信号操作系统 

下井口信号操作系统的功能基本与上井口信号操作系统的功能一样，不同之处在于： 

（1） 下井口的信号只能传至上井口，而不能直接发至车房。 

（2） 当下井口发出提人信号时，上井口只能发出提人信号。 

当需要紧急停车时，上下井口均可通过紧急停车开关，发出全线紧停声光信号

一、太阳跟踪系统原理 

视日运动轨迹跟踪。由于相对于某一个固定地点的太阳能光伏发电系统，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太阳的光照角度时时刻刻都在变化，如果太阳能电池板能够时刻正对太阳，发电效率才会达到佳状态。目前通用的太阳跟踪控制系统都需要根据安放点的经纬度等信息计算一年中的每的不同时刻太阳所在的角度，将一年中每个时刻的太阳位置存储到PLC中，也就是靠计算太阳位置以实现跟踪。 

传感器跟踪。传感器跟踪是利用光线传感器检测太阳光线是否偏离电池板基线，当太阳光线偏离电池板基线时，传感器输出一个偏差信号，该信号经放大并转成标准信号，通过模拟量输入通道传给PLC，PLC运算后通过开关量输出控制执行机构，使跟踪装置重新对准太阳。 

二、太阳能电池方阵组网介绍 

1、单个太阳能电池方阵组网示意图：

2、光伏发电场万台跟踪器组网示意图 

一个光伏发电场往往有成千上万台跟踪器，海为PLC和H04TCP-4网关组网便捷强大，把多个太阳能电池方阵接到光纤以太网交换机上，通过以太网传输，即可在中控室里对成千上万台PLC进行监控。组网示意图如下：

3、系统主要硬件配置 

3.1 海为PLC 

海为PLC混合型主机自带开关量和模拟量，6路模拟量输入，量程为0~10V，使用12位AD转换（通用0~20mA），支持直接接入光传感器。CPU 主机带2 个通讯口，可扩展至5 个通讯口，每个通讯口都可以进行编程和联网，都可作为主站或从站。支持1：N、N：1、N：N 联网方式，支持各种人机界面和组态软件，可与任何带通讯功能的第三方设备（如变频器、仪表、条码阅读器等）联网。 

3.2 海为H01TCP-4智能网关 

H01TCP-4是一款功能强大的硬件协议网关，将从设备的各种协议转成标准Modbus RTU或Modbus TCP协议。网关支持模拟量线性转换，支持取位功能，高低字节交换功能；网关内置WEB服务器，用户可以通过浏览器查看实时变化的数据和通信状态，方便现场调试；自带4个通讯串口1个以太网口，每个通讯口都自带通讯隔离。此外，智能网关还可对每个通讯口网络里的从机做通讯断线报警。 

3.3光纤以太网交换机、中控室SCADA系统。 

4、系统数据采集控制原理 

每个跟踪器即1台海为PLC，时刻接收传感器传入的太阳光线位置信号，通过PLC模拟量输入通道给PLC，PLC经过用户程序运算，控制执行机构转动方向，使太阳能接收器时刻正对太阳直射方向，以获得大有效照射面积。 

单个太阳能电池方阵中H01TCP-4，带4个通讯串口，每个串口连接15台PLC，把PLC里的数据采集到智能网关内部存储器存储，供上位机通讯采集监控和使用。上位机也可以发出控制命令，通过智能网关传给每个串口相应的PLC。此外，多个太阳能电池方阵可以一同接到光纤以太网交换机上，这样就可以实现对一个太阳能光伏发电场成千上万台的跟踪器进行集中控制监视。 

三、系统优点 

1、海为H01TCP-4只能网关组网能力强。多个太阳能电池方阵可以一同接到光纤以太网交换机上，这样就可以实现对一个太阳能光伏发电场成千上万台的跟踪器进行集中控制监视。 

2、与传统组网相比，成本极大降低。传统采用一台PLC加一个以太网模块对每台跟踪器进行数据采集和监控，成本巨大；采用海为H01TCP-4只能网关模块，一个网关既可监控60多台PLC的运行情况。 

3、智能网关对每一个网络里的每一个从机都会做通讯断线报警。管理方便，而传统的组网方式传统的网络管理难度大，排除故障难，人力投入大。 

4、海为PLC通讯组网能力强。CPU 主机自带2 个通讯口，每个通讯口都可以进行编程和联网，都可作为主站或从站。支持1：N、N：1、N：N 联网方式，支持各种人机界面和组态软件，可与任何带通讯功能的第三方设备（如变频器、仪表、条码阅读器等）联网。 

5、海为PLC编程软件全仿真，模拟量无须通过编程进行码值与工程量之间的转换。减少了程序编写和现场调试时间，方便了技术人员的调试工作，**了工作效益。