西门子6ES7221-1BH22-0XA8功能介绍
西门子6ES7221-1BH22-0XA8功能介绍
1 引言
拌和机沥青计量系统的沥青计量精度直接决定着生产成本和油石比的准确性，从而影响公路施工的工程质量。将PLC应用在沥青秤称重系统上可有效满足精度要求，并利用PLC中编程的灵活性方便地实现适时的沥青标定和对沥青泵及沥青秤门的自动控制。
2原理介绍
进入沥青秤中的沥青是由沥青泵供给的，沥青进入沥青秤之后，称重传感器(Tsc一200)将其重量转换为0～20 mV的电压信号，该电压信号再经过变送器(TR200H)变成标称电压信号0～10 V，然后由A/D转换器将其转换为PLC能识别的等效数字量，这些数字量进入PLC进行运算处理，PLC发出控制指令来控制沥青泵和沥青秤门的开、关，从而实现自动控制。其信号转换过程如图1所示。
3控制接线及程序设计
沥青计量控制系统主要由沥青称重传感器、变送器、A/D模块和PLC等部分组成，其外围接线如图2所示。PLC程序梯形图由以下三部分组成：
(1)通道选择及偏移、增益的初始化程序。
(2)偏移、增益的设置程序。
(3)输出数字量的读取及控制程序。
其程序梯形图如图3所示。PLC的I/O分配及内部元件安排如下表所示。
4控制过程
现场沥青实际值的输出数字量通过FROM指令读入到数据寄存器D0中，当实际值DO≥D3(标定值)时，辅助继电器M1线圈通电，其动分触点接通、下位设备搅拌锅已准备好且发出一个允许秤门开的信号s2(通过中间继电器的动分触点实现)时，沥青秤门开并通过M2的动断触点断开沥青泵;当实际值DO=0时，辅助继电器M2线圈通电，其动分触点接通、上位设备沥青泵已准备好且发出一个允许沥青泵开的信号sl(通过中间继电器的动分触点实现)时，沥青泵开并通过M 1的动断触点关闭沥青秤门。为便于检修，可通过手动按纽X3和x4分别控制沥青秤门和沥青泵的开、关动作。
5结束语
传统的拌和机沥青称重系统采用手动控制，不仅质量得不到保证，而且生产效率低下。现采用PLC控制后，大大提高了沥青计量的准确性，从沥青进入沥青秤到输出给搅拌锅，整个过程完全实现自动控制。同时PLC修改程序方便，沥青秤的标定和设定极为简单，只需通过触摸屏更改PLC数据寄存器D1、D2年HD3中的数据即可。另外，由于PLC本身的可靠性很高，再加上接线简单，使得整个沥青称重控制系统的维护和检修工作量也相应减少。
1 引言
西山水电站位于越南中部，是加莱省境内西山河下游河段规划4个梯级电站中的第Ⅲ级。是越南电力系统中的主力电站，在系统中担负基荷及调频、调峰和事故备用任务。电站按无人值班(少人值守)原则设计。
紧急事故配压分段关闭装置是为发电机组提供后一级过速保护。紧急事故配压分段关闭装置运行的可靠性、稳定性直接关系到主设备和电站的安全。为保证机组紧急事故停机，完成自动化操作，事故配压分段关闭装置进行自动控制就显得尤为重要。
我们在西山水电站后一级过速保护装置控制系统中采用了“施耐德TWDLCAA24DRF型”可编程控制器，实现了全部电气、液压系统的控制，经过在越南西山3A电站的试验和实际运行的考验，这套装置的稳定性、可靠性等指标都满足电站设备运行的需要。达到了理想的控制效果。
2结构及工作原理
事故配压分段关闭装置是由控制油路的主配阀芯、控制主阀芯的电磁阀、分段关闭电磁阀、调整导叶关闭、分段关闭时间的调节阀等部分组成。事故配压分段关闭装置用于水电站水轮发电机组，在调速器故障失灵的情况下，紧急关闭导水机构，防止机组过速和水锤。为水轮发电机组的安全运行，提供可靠的保护。
发电机组正常运行时，调速器的主配压阀的开启和关闭腔分别与接力器的开启腔和关闭腔相通，机组运行工况的调整通过调速器的主配压阀操作接力器来实现。
当调速器发生故障致使机组转速过高，调速器无法完成通过接力器关闭导叶时，先导的两位三通电磁阀接到过速保护信号动作先导电磁阀换向，将压力油切断，原来管中接压力变为接回油，事故配压分段关闭装置控制油路的主配阀芯在差压的作用下移动，事故配压阀实现换向。配压阀动作到位后，其上的位置开关输出相应的信号。此时调速器的控制回路被完全切断，系统的压力油与接力器的关闭腔接通，接力器的开启腔接回油。水轮机的导水机构在接力器操作下关闭。导叶关闭完全由事故配压分段关闭装置控制，从而水轮机实现紧急停机，避免机组发生飞逸事故。
机组在关机的过程为了防止水锤的作用，防止抬机。要求关机分两段关闭，并根据调保计算结果来确定段快关闭、第二段慢关闭的关闭时间和拐点。将段快关闭到第二段慢关闭的拐点，即此点的导叶开度开关量输入到PLC中。经过程序处理如果满足条件，输出—个高电平，使分段关闭的先导电磁阀得电动作实现换向，导叶接力器开启腔的油只能经由调节阀流动。由于调节阀过流孑L较小，接力器关闭腔与开启腔之间的差压减少。导水机构的关闭速度减慢，机组进入第二段关闭即慢关闭。从而实现了分段关闭的要求。
数据的采集和动作结果的反馈是通过自动化元件将相应的信号传递给PLC。由PLC程序进行处理后根据事故条件实现对前导事故、分段电磁阀的控制。实现紧急关机和发出相应的信号。
3控制系统设计
3.1控制系统设计方案
本系统采用电液控制。由PLC根据机组过速保护装置发出的开关信号、事故停机信号、剪断销剪断信号等进行控制，先导电磁阀得到PLC输出的信号带电，电磁阀换向控制事故停机装置主阀改变油路;压力油接人接力器关闭腔，接力器开启腔接入回油。机组进行段关闭。在关闭的过程，输入PIC的导叶分段关闭位置开关信号，.关机进入第二段关闭。从而在调速器失灵的情况下，使水轮机导水机构按照调保计算结果的关闭时间、关机规律快速关闭导水机构，保证发电机组安全运行。控制系统结构如图1所示。
控制装置采用现地自动控制为主，远方控制(计算机监控系统)和现地手动控制为辅的控制原则。控制方式由设在控制屏上的控制开关设定，控制开关设“自动”、“手动”两个位置。
(1)控制开关在“自动”位置时，由PLC根据紧急停机条件控制事故配压分段关闭装置。
(2)控制开关在“手动”位置时，可不经PIA2直接控制事故配压分段关闭装置。只能由操作人员现地手动控制，便于设备调试及在特殊情况下的手动操作处理。
3.2控制系统硬件设计
根据事故配压分段关闭装置控制系统的特点，该PLC控制系统采用一体型24I/0控制器：具有14个数字量输入;l卟继电器输出;具有1个集成的串行口;多连接4个扩展I/O模块;一根编程电缆(Programmingdevice cable)。
1台事故配压分段关闭装置由西安江河电站技术开发有限责任公司提供，事故配压分段关闭装置将事故配压阀和分段关闭阀集成于一体;一台机械过速保护装置;导叶开度位置传感器;施耐德公司的交流接触器、指示灯、转换开关、按钮及继电器等。
3.3控制系统软件设计
根据本系统的控制要求，程序对各种外部条件进行综合判断。如：导叶位置、油压装置油压、机组转速等。如果经过程序判断，满足事故配压阀动作条件，即执行紧急事故停机程序。进行紧急事故停机，关闭导叶具体控制流程见图3。
0引言
离心式锅炉引风机是电解厂净化车间的关键设备。主要承担电解车间厂房的烟气净化。电解车间烟气净化风量的大小是由引风机烟道蝶阀的开启度来控制的，烟道蝶阀的调整值过大会使能源浪费，调整值长期过大会将电解槽的高温烟气带入袋滤室内，烧坏布袋，影响净化效果;烟道蝶阀的调整值过小影响到电解车间的净化效果，净化效果的好坏直接影响电解生产工人的身体健康。因此，要求系统运行过程中，必须保证引风机烟道蝶阀动作灵敏、准确，严禁出现风门关死或开得过大。
1存车的问题
我厂净化车间离心式锅炉引风机进口烟道蝶阀的开启均采用Dl(J型电动执行器。其控制电路存在的问题：(1)产品规格品种较单一，且只有一种位移速度，不能满足一些复杂系统的要求;(2)制动器容易磨损，电容击穿问题也较大，平均故障间隔时间(MTBF)为10000h左右;(3)没有力矩保护和行程开关，虽然电动机能堵转，但其转矩(或力矩)一直施加在阀门或生产设备上，使阀门或生产设备容易受损而减少使用寿命、增加维修费用，严重地影响电解车间正常生产;(4)在机械上不能自锁，增加了对制动器的可靠性要求等问题。在此介绍PLC开关量输出控制电动执行器的方法，可有效地解决传统控制方式存在的问题。
2 PLC诊断机电设备故障的基本原理
机电设备的故障信号有开关量和模拟量之分，PLC采用不同的方法对这两种信号对应的故障进行诊断。
2.1 基于开关量信号的故障诊断
PLC对开关量信号的识别是通过其开关量输入模块完成的。
PLC控制机电设备时，设备中的压力、温度、液位、行程开关及操作按钮等开关量传感器与PLC的输入端子相连，每个输入端子在PLC的数据区中分配有一个“位”，每个“位”在内存中为一个地址。输入“位”的工作原理，见图l。
图中IN为开关量输人，COM为信号公共端。IN为ON时，光敏三级管饱和导通，否则截止。故PLC的内部电路可以“感知”开关信号的有无。读取PLC输入位的状态值可作为识别开关量故障信号的根据。诊断开关量故障的过程，实质就是将PLC正常的输人位状态值与相应的输入位的实际状态值相比较的过程。如果二者比较的结果是一致的，则表明机电设备处于正常工况，不一致则表明对应输入位的设备部位处于故障工况。这就是PLC诊断基于开关量信号故障的基本原理。
这种诊断方法，故障定位准确，可进行实时在线诊断。通过PLC的梯形图编程，还可将故障诊断融入过程控制，达到保护机电设备的目的。
2.2基于模拟量信号的故障诊断
PLC对模拟量信号的识别是通过PLC的模拟量输入输出模块来完成的。模拟量输入输出模块采用A/D转换原理，输入端接收来自传感器或信号发生器的模拟信号，输出端输出的模拟信号作用于PLC的控制对象。
PLC诊断模拟量故障的过程，实质就是将在相应A/D通道读到的监测信号的模拟量的实际值与系统允许的极限值相比较的过程。如果比较的结果是实际值远离极限值，则表明机电设备对应的受监控部位处于正常状态，如果实际值接近或达到极限值，则为不正常状态。判断故障发生与否的极限值根据实际系统相应的参数变化范围确定，利用PLC上的模拟量设定开关可**设置该极限值。
当模拟量的实际值达到模拟量设定开关的设定值，PLC还能按照一定的逻辑关系启动开关量模块上的输出位，或者从PLC的通讯口主动发起通讯，从而输出故障诊断的结果，并据此实现对机电设备的控制。
2.3基于中断方式的故障诊断
PLC的中断方式有l
(1)输入中断——开关量模块的输入位由OFF变为ON时，由PLC的CPU执行的中断;
(2)间隔定时器中断一由一定精度的间隔定时器启动执行的中断;
(3)高速计数器中断——根据PLC内装的高速计数器的当前值执行的中断。
其中，输入中断特别适合于机电设备的故障诊断。它对应于工业计算机的硬中断，属于外部中断，但PLC的输人中断可用PLC的外部指令来屏蔽。
将机电设备的故障信号作为PLC的输入中断源，一旦出现故障信号，CPU立即响应，停止正在执行的程序，转到中断子程序中去，即可方便地对故障进行处理。它与直接利用PLC的内部逻辑完成故障诊断的不同之处在于：采用输入中断处理故障时，可停止PLC主程序的执行过程，而直接利用PLC的输入和内部逻辑处理故障时，PLC的主程序仍处于运行状态。因此，要根据故障对机电设备的影响程度选择合适的故障诊断方式。PLC的输人中断方式对后果严重的突发故障的处理特别有用。
PLC的开关量输入模块可用作为开关量故障信号的输入装置，模拟量输入模块可用作为模拟量故障信号的输入装置。这两种模块均能方便地实现对设备的在线监测。
PLC的输出模块可直接驱动故障诊断系统的输出模块。其中，输出端子可用来控制声光报警装置和受控机电设备的运行过程，显示屏可作为人机界面使用。
3 PLC控制执行器原理
PLC控制执行器的执行机构正反向动作，是通过改变执行器电机所外加电源相序决定的。控制执行器电机的是开关信号，故直接由PLC对电动机执行器进行控制。利用开关量输出和执行器的位置反馈信号配合编程即可实现对电动执行器的控制，通过软件编程方便地改变执行器的动作方式，满足工艺和控制的要求，见图2。
4现场应用
电动执行器及电动蝶阀布置见图3，每个系统有两套净化系统，电动执行器直接担负净化风机蝶阀控制，其动作命令完全由PLC程序来完成，其开度大小完全由压力传感器检测并由PLC进行调节控制。
控制1台执行器，需占用PLCl个模拟量输入通道用于采集执行器位置反馈信号，2个开关量输出通道用于输出控制执行器电动正反转信号。
(1)输入执行器位置反馈信号利用原执行器与伺服放大器配套使用的反馈模块;0-10mA、4～20n认输出均可，用PLC模拟量输入通道应根据信号类型调整计算机模板中的跳线，考虑到位置反馈信号作为调节执行器动作的依据，应在输入通道初始化时，尽量缩短采样周期和死区范围，提高控制精度。
(2)输出开关量输出通道大允许通过电流为2A，考虑到现场实际情况，风门机械故障较多，容易卡死，造成执行器堵转，电机电流过大，不能用PLC的开关量输出直接控制执行器电机，在执行器和开关量输出通道之间加装了2个接触器，开关量输出只驱动接触器，电流很小，与外界隔离，不易损坏，而接触器触点容量大，性能可靠，起到了“放大”和“隔离”的作用。
(3)开关量输出模拟的公共端接电源的火线，开关量输出接触器线圈的一端，线圈的另一端接电源的零线，接触器触点的一端接电源的火线和零线，触点的另一端接执行器的正转或反转接线端子。当控制执行器动作的命令发出后，相应的开关输出通道与公共端接通，输出220V AC。执行器执行正转或反转。
(4)执行器控制程序包括3部分，程序框图见图4。
①信号采样：根据执行器位置反馈信号类型设置相应通道类型，初始化通道设置采样方式、采样时间、指定信号存放地址。
②信号处理及输出：根据位置反馈信号和位置给定值的偏差，控制执行器的正反转。由于执行器电机动作的惯性和测量的滞后，控制程序中设置死区范围，以防止执行器动作频繁甚至产生振荡。当位置反馈小于给定值偏差大于设定的死区范围，控制执行器正转的开关量输出通道接通输出220V AC，接触器正转，随着执行器的运动，位置反馈信号逐渐增大;当偏差小于设定的死区值时，停止送电，而执行器的电机由于惯性和测量的滞后，偏差还会进一步缩小，反之亦然。
③特殊情况处理：程序设置手动、自动两种方式，程序自动判断位置反馈信号是否正确，位置反馈故障一般有两种情况：(a)反馈模块损坏、信号线路故障，表现为反馈信号显示大、小;(b)执行器外带风门卡死，造成执行器电机堵转。出现问题，报警，判断当前操作方式，如果为自动方式，自动切换为手动方式，执行器停留在当前位置，可防止执行器误动作。手动方式由人工控制器的开关与反馈无关，切换为手动方式后，应及时处理故障。
