西门子模块6ES7216-2BD23-0XB8型号含义

西门子模块6ES7216-2BD23-0XB8型号含义

触摸屏是一种新型可编程控制终端，是新一代高科技人机界面产品，适用于现场控制，可靠性高，编程简单，使用维护方便。在工艺参数较多又需要人机交互时使用触摸屏，可使整个生产的自动化控制的功能得到大大的加强。

　　PLC有着运算速度高、指令丰富、功能强大、可靠性高、使用方便、编程灵活、抗干扰能力强等特点。近几年，随着科学技术的不断进步，各行业对其生产设备和系统的自动化程度要求越来越高，采用现代自动化控制技术对减轻劳动强度、优化生产工艺、提高劳动生产率和降低生产成本起着很重要的作用。触摸屏结合PLC在闭环控制的变频节能系统中的应用是一种自动控制的趋势。

　　触摸屏和PLC在闭环控制的变频节能系统中的使用，可以让操作者在触摸屏中直接设定目标值（压力及温度等），通过PLC与实际值（传感器的测量值）进行比较运算，直接向变频节能系统发出运算指令（模拟信号），调节变频器的输出频率。并可实时监控到被控系统实际值的大小及变频器内的多个参数，实现报警、记录等功能。一般PLC结合触摸屏的闭环调节的变频节能系统如下图所示。

　　闭环控制的变频节能系统用途很广，各种场合的变频节能系统的拖动方式及控制方式各有不同，具体应用时应根据实际情况选择设计。下面列举一些：

　　中央空调节能：冷冻泵、冷却泵、主机、却塔风机、风机盘管等。
　　恒压供水：水厂一、二级泵，供水管网增压泵、大厦供水水泵等
　　锅炉：引风机、送风机、给水泵等，变频节能系统的控制调节预处理信号由锅炉自动控制系统、DCS或多冲量控制系统给出。
　　汽轮机：循环泵、凝结泵等，其控制调节预处理信号由汽轮机自动控制系统及DCS给出。
　　纯水处理系统：软化水泵、增压泵等。
　　洁净室：增压风机、FFUqunkong等等。

　　整个闭环控制的变频节能系统的组成设备及其作用：

　　（1）PLC选用SIEMENS公司的S7-200系列：由CPU224XP、DI/DO模块、AI/AO模块组成。PLC作为控制单元，是整个系统的控制核心。其主要的作用要体现以下几方面：

　　①完成对系统各种数据的采集以及数字量与模拟量的相互转换。
　　②完成对整个系统的逻辑控制及PID调节的运算。
　　③向触摸屏提供所采集及处理的数据，并执行触摸屏发出的各种指令。
　　④将PID运算的数据结果转换成模拟信号，作为调节变频器的输出频率的控制信号。
　　⑤通过通信电缆及USS4协议完成对变频器内部参数读写及控制。

　　（2）触摸屏采用SIEMENS公司MP370，其主要作用如下：

　　①可实时显示设备和系统的运行状态。
　　②通过触摸向PLC发出指令和数据，再通过PLC完成对系统或设备的控制。
　　③可做成多幅多种监控画面，替代了传统的电气操作盘及显示记录仪表等，且功能更加强大。

　　（3）变频器：采用SIEMENS公司440系列，通过USS4协议可由触摸屏通过PLC设置其内部的部分参数，根据PLC发送过来的数据（模拟量）值调节水泵或风机的转速，并将其内部运行参数反馈到PLC。

　　（4）压力、温度等传感器：将被控制系统（水系统或风系统）的实际参数值转变成电信号上传至PLC。

　　（5）电气元件：给PLC、触摸屏、变频器及传感器等供电，完成各种操作及驱动等。

4 IFC算法的滤波处理应用

　　控制系统中，滤波程序的基本原理是在周期内连续采样5个数值，并求出其平均值采集当前值，并求出采集值与平均值的差值△＝Xi－X；若|△|＞0.2，则舍弃Xi，取X＝0.2作为按实际情况设定的信号波动范围值；若|△|≤0.2，则X1出栈，X2替换X1，X3替换X2，X4替换X3，依次递推。用当前采样的X6替换X5，然后用这5个新数值再求X，进行比较，如此循环执行该程序即可实现滤波功能。图5为采用滤波程序后，放大了的pH值趋势，由此可见，滤波效果良好。图6给出控制操作界面图。

图5 放大的pH值滤波效果图


图6 控制操作界面图

5 结 语

　　实践证明，基于PLC的化学自动加药控制系统可灵活满足各类化学加药系统的在线监控。该系统投运以来，运行稳定、可靠、锅炉及辅机设备能全面实现自动调节，达到了预期效果，解决了以往手动控制难保证水质指标稳定的问题，减轻了运行人员的工作强度，得到。

1 引 言

　　目前，我国对大型锅炉的给水与蒸汽质量指标要求十分严格，因而需要对炉水品质连续监控。测量pH值大多采用传统的PID控制算法，但在反应过程中，因其中和点附近的高增益使得难以调整传统PID控制器参数。因此只能采用很小的比例增益，否则系统不稳定，而比例增益过小，又将使系统的动态特性变坏。对于锅炉给水加药测控装置，已经实现了加药系统的自动化，但无自动配药设备，仍需根据汽水实验室的化验结果人工配药，这样不仅工作强度大，而且所加的氨、联胺均属有剧毒易挥发物质，会给操作者造成严重危害，并导致环境污染。为此，提出变增益三区段非线性PID和积分模糊控制（IFC）算法的两种新型pH值控制法。通过对带有时滞的pH值中和过程进行数字仿真，结果表明，这两种控制算法均具有鲁棒性强，响应速度快和控制精度高的特点，尤其是IFC算法能克服pH值中和过程中的较大时滞。通过在某电厂的实际应用，已实现了锅炉给水配药、加药系统的全自动控制。

2 pH值控制方法的研究

　　2.1 常规PID控制

　　PID控制是按偏差的比例（P—Proportional）、积分（I—Integral）和微分（D—Derivative）线性组合的控制方式。图1为常规的PID控制系统。其中，r为参考输入信号；PID为控制器；P为被控对象模型；d为干扰量；e（k）为系统误差；u（k）为控制量；pH（k）为被控过程输出量。由图可见，常规PID控制中的比例作用实际上是一种线性放大或缩小作用，很难适应酸碱中和过程中被控对象非线性的特点。

图1 典型pH值控制系统

　　2.2 变增益三区段非线性PID控制

　　将pH值变化按拐点分为：一个高增益区和两个增益系数不同的低增益区。高增益区控制器采用较低增益;低增益区控制器采用不同的高增益，以满足系统期望的性能指标。此外为防止积分饱和，采用带死区和输出限幅的PID控制算法。

　　2.3 模糊控制

　　模糊控制算法概括为：根据本次采样得到的系统输出值，计算出输入变量；将输入变量的jingque量变为模糊量；根据输入变量（模糊量）及模糊控制规则，按模糊推理合成规则计算控制量（模糊量）；由上述得到的控制量（模糊量）计算jingque的控制量。

3 电厂锅炉给水加药控制系统

　　某发电厂共有4台300 MW的发电机组，分为两个单元，一单元为1#、2#机组，二单元为3#和4#机组。每个单元加药计量泵包括锅炉补给水（生水经各种水处理方式净化后，用于补充火力发电厂的汽水损失）和炉水两种用水。现以二单元为例，加药系统采用两用一备共3台加药计量泵，即3#和4#机组各用l台加药计量泵，当其中1台出现故障时切换到备用泵。在该系统中通过检测pH值来控制炉水中磷酸盐的加入量，pH值要求控制在914～9.78，当其中1台机组的pH值低于9.4时，启动相应机组的加药泵。此时，磷酸盐加药箱内的磷酸盐溶液经过管道（管道上的阀门都为手动阀，正常时为打开状态）被泵入相应机组的除氧器出水管加药点。若3#机组的加药计量泵出现故障，则打开备用泵与其相连管道上的阀门，备用泵接替3#机组的加药计量泵，为3#机组的炉水加药；4#机组亦然。由于炉水中加入了适当的磷酸盐及氢氧化钠，可提高炉水的缓冲性能，并有利于维持炉水pH值的稳定性，从而防止锅炉水冷壁的结垢和腐蚀。

　　该系统将炉水水样经过减温减压装置引入磷酸表及pH表探头进行测量，经过模拟量转换，再经控制系统PID运算后控制变频器输出，控制加药泵转速，从而实时控制炉水的加药量，使炉水的磷酸根浓度与pH较好地保持在合格的范围内。图2给出其控制流程图。该控制分为调节器、执行器、被控对象及变送器4部分。其中，调节器由S7-200 PLC和相应控制软件组成；执行器由变频器、电机和计量泵组成；被控对象为炉水；变送器采用分析仪表，即pH表。

图2 控制流程图

　　3.1 控制流程

　　图3给出3#机组的炉水加药控制系统。该系统从在线分析仪表（磷酸根表、pH表）中提取4～20mA信号，根据运行工艺参数和确定的数学模型进行窗口式PID复合运算，中间结果送变频器，控制加药泵加药量以实现加药的自动闭环调节。

图3 3#机组炉水加药控制系统

　　3.2 控制系统组成

　　该控制系统选用上位机软件WinCC+西门子PLC的组合方案。PLC系统通过PorfiBus总线方式与上位机WinCC连接。如图4所示。其中上位监控部分由工业计算机（WinCC）来完成。监控工作人员可通过CRT实时监控系统的运行状况.设定或修改系统的运行参数，同时通过CRT远程软件控制系统运行。上位工控机进行数据处理和管理，并与MIS系统等联网。上位机可对控制器进行组态，组态范围包括控制器的网络地址和时间、选择控制算法、设定算法参数、设定控制量的设定点、选择算法中输入量及输出量的通道等。下位控制部分由安装在现场的一套可编程控制器（PLC）来完成。它是自动加药控制系统的核心，用于采集相应的水质数据。由于化学加药系统具有纯滞后性质，会导致控制作用不及时，引起系统产生超调或振荡，而利用计算机可方便实现滞后补偿。采用改进的数字PID控制算法和模糊控制算法，使控制器利用输出控制信号调节现场的交流变频器，进而控制电机的转速，以调节加药泵。电气部分的控制方式设计为远程和本地两种，以实现手动/半自动/自动三种功能，后两种功能由上位机切换。

图4 控制系统组成

5 用modrw指令实现plc对变频器的通讯控制

    modrw指令是dvp系列plc提供的modbus数据读写指令，此指令适于dvp全系列plc。因此可以利用低端的es主机完成与变频器的通讯控制，实现控制系统的佳性价比配合。本通讯实例就以es系列plc控制vfd-m变频器，以实现多段速的调速操作。

    modrw指令格式为：modrw s1 s2 s3 s n。s1为联机装置的地址，与变频器通讯时即为参数p88的设置值。s2为通讯功能码，此指令支持三个功能码，即h03(读取多笔命令)、h06(单笔数据写入命令)、h10(多笔数据写入命令)。s3为欲读写的通讯从机的地址。s为欲读写的数据的存储地址。n是欲读写的数据长度，es系列plc当为ascii 模式时此值设定范围是k1-k8，当为rtu模式时为k1-k16。

    本通讯实例是利用plc对变频器进行多段速调速控制，以实现一个单轴定位操作。其实现过程是这样的，自动动作开始时，plc以通讯的方式让变频器带动电机高速运转，用plc的高速计数器接收机械运转的位置信息，然后通过对位置信息的判断，实现在接近设定位置时变频器带动电机减速运动，直到后位置到达时停止，以实现定位功能。实现此功能的plc程序主要分三个部分，其一是高速计数程序及比较输出，其二是根据高速计数器的比较输出准备待通讯的数据，其三就是通讯程序。部分不是本文讨论范围，第二部分和第三部分的例子程序见图2、图3。

图2 待通讯数据写入程序

图3 通讯程序

6 用easy plc　bbbb功能实现plc与变频器的通讯

    台达的plc bbbb功能是以modbus通讯协议为基础来进行数据读写，其特点是进行数据读写时不需要特殊应用指令，只需用mov指令进行数据交换。eh/eh2/sv plc作主站时支持m1353=on，可启动32台bbbb功能及超过16笔读写功能；sa/sx/sc主机仅支持16台bbbb功能及16笔读写功能。但能控制16台主机的能力就足以应付大多简单控制系统。用plc实现 bbbb功能时同样需要让主从设备的通讯口的通讯格式设置一致，所设置的方法同前文所述。

    进行plc bbbb读写从站数据时，作为主站的plc其它需要设置的项目如表5所示。

表5 plc bbbb时需设置的寄存器

    知道上述这些需要设置的数据，就可以编写plc与从机间实现bbbb功能的程序了。本例以sa plc作主机控制vfd-m变频器实现上例所述之多段速控制功能。例子程序如图4、图5所示，变频器的设置及通讯线的连接和上例相同。图4为待通讯数据的写入，与上例一样，通过对高速计数器接收的位置信息的比较结果，写入相应数据，以调节变频器的输出频率和动作。图5为bbbb 相关程序，其中m1351 on是启动bbbb为自动模式，m1350 on为bbbb功能开始。

图4 bbbb时待写入数据准备程序

图5 bbbb通讯程序

7 结束语

    从两个通讯实例可以看出，台达的plc和变频器间实现高性能的通讯控制非常简单容易，且性价比极高，值得推广应用。但需要注意的是由于rs485口是半双工工作模式，因此当程序中有多条通讯程序段时，一定不能出现两个或以上的通讯程序同时被执行的情况。

相信很多投影工程商的朋友在安装实施投影显示工程时，都预见这样的问题，投影机投影计算机信号时出现颜色失真、文字图标重影、拖尾等现象，造成种情况的主要原因有：（一）VGA线缆太长，一般VGA线缆传输距离都在0—30米远左右；（二）工程所选用的VGA线缆质量太差，目前市面上用于传输计算机信号的线缆有3+4vga、3+6vga、75-2vga几种线缆，各个厂家生产出来的产品质量差异也很大，从线径的粗细就能够能明显的看出来；（三）接点过多，有的投影工程当中VGA线缆经过多个环节的转接，如经过中控、分配器、选择器、矩阵等，难免对VGA的高频信号产生消耗，再加上VGA接头本身焊接不够规范或带有毛刺，这样就很容易出现图像重影、拖尾。
造成以上问题的原因我想很多工程商多关心的就是将问题尽快解决，让工程顺利的完成验收、回收项目款，做为多年从事大屏幕投影显示周边产品的解决方案提供商北京易控创新科技发展有限公司来说，始终关注该行业的动态发展，推出了两款VGAYC150、VGAYC50长线驱动器，它是解决采用VGA线传输电脑视频信号的长距离传输的，解决由于视频VGA线过长、线材质量差、接点过多等原因造成的输出端设备（如投影机、等离子显示器、液晶显示器等）显示颜色失真，图象、文字重影或拖尾等现象。由于VGA信号经过长的电缆传输会衰减，尤其是高频部分，因此在电缆的起始端，采用高频补偿加重处理，带宽高达300MHz高宽带运放电路对VGA信号进行高频提升。无级RGB三色分别进行高频补偿，和亮度补偿。有意放大线路上被衰减的信号，使得整个信号频段完全恢复原样，从而消除拖尾现象。使VGA信号传输距离达到0米至200米的传输距离，完全能满足各种长距离的VGA信号传输。联系电话：010-62170949/ 胡先生
0－50米拖尾重影解决方案:

0－150米拖尾重影解决方案:

1 引言 

我国高炉喷煤技术的应用始于二十世纪六十年代。高炉喷吹煤粉是从高炉风口向炉内直接喷吹磨细了的无烟煤粉或烟煤粉或二者的混合煤粉，以替代焦炭起提供热量和还原剂的作用，从而降低焦化，降低生铁成本；同时，喷煤可调剂炉工艺热制度及改善高炉炉缸的工作台状态。 

2 喷煤工艺 

在珠海项目中，在工艺技术人员的配合下，作者将大型高炉工艺进行优化、简化，降低投资成本；高炉喷吹煤粉工艺系统主要由原煤贮运、煤粉制备、煤粉输送、煤粉喷吹、干燥气体制备和供气动力系统组成，工艺流程如图1所示，如果是直接喷吹工艺，则无煤矿粉输送部分。

 
图1 高炉喷煤系统工艺流程图

3 系统设计 

3.1 系统设计原则 

（1）系统硬件设备（包括系统软件）和控制应用软件满足高炉喷煤的各种工艺控制要求，并保证与世界控制系统发展趋势相一致，能够更新升级换代，以保证近十余年连续稳定运行； 
（2）实现新一代电仪一体化，数据通讯网络及人机操作接口一体化； 
（3）操作监视集中化，主工艺线（制粉、喷吹）上的设备均采用HMI（CRT操作站）操作，使电仪系统人机界面统一化、共享化； 
（4）控制应用软件具有可靠性、稳定性及可操作性，并便于维护和扩展； 
（5）选用的产品操作简易，人机界面汉化，用户友好，系统软件通用，设备成熟可靠，有业绩和应用实例。 

3.2 系统硬件及设备设计 

3.2.1 控制系统硬件及设备设计概要 

随着自动化技术的不断发展和计算机技术的飞速进步，的自动化控制概念也发生了巨大的变化。在传统的自动化解决方案中，自动化控制实际上是由各种独立的、分离的技术和不同厂家的产品来搭配起来的，比如一个大型工厂经常是由过程控制系统、可编程控制器、上位监控计算机、SCADA系统和人机界面产品共同进行控制。为了把所有这些产品组合在一起，需要采用各种类型和不同厂商的接口软件和硬件来连接、配置和调试。 

全集成自动化思想就是用一种系统完成原来由多种系统搭配起来才能完成的所有功能。应用这种解决方案，可以大大简化系统的结构，减少了大量接口部件，应用全集成自动化可以克服上位机和工业控制器之间，连续控制和逻辑控制之间，集中与分散之间的界限。同时，全集成自动化解决方案还可以为所有的自动化应用提供统一的技术环境，这主要包括：（1）统一的数据管理；（2）统一的通信；（3）统一的组态和编程软件；（4）便于链接的通用网络。 

基于这种环境，各种各样不同的技术可以在一个用户接口下，集成在一个有全局数据库的总体平台中，这样系统之间的接口费用大大降低，备品备件的品种和数量也大大减少。同时技术人员可以在一个平台下对所有应用进行组态、编程和监控，可以大大提高监控水平，减少非计划停车时间。也是由于应用一个组态平台，培训和工程变得简单，费用也大大降低。 

根据系统需求，西门子S7-300系列PLC系统能满足工程的工艺要求。设备结构形式符合世界自动化控制系统的发展，可实现电仪一体化操作。网络采用以太网总线结构。数据通讯网络系统的开放、系统人机接口电仪一体化、资源共享、系统软件稳定可靠，并有利于系统的维护和扩展。人机界面汉化，操作实用简便。西门子的全集成自动化思想集中体现在可同时实现PLC 和DCS的解决方案。本系统硬件与网络选用西门子全集成自动化产品。 

3.2.2 网络系统方案 

本工程的基础自动化控制系统在工艺上分成3个控制子系统：煤粉制备系统2套和煤粉喷吹系统1套。3个系统之间的通讯用西门子的数据网络通讯技术（工业以太网）实现。系统的各类电源采用在UPS电源基础上的集中供配制，实用并便于维护管理。系统网络层分两级：（1）标准以太网服务器控制方式，方便地实现远程操作和网络扩展；（2）现场总线实现现场与系统的统一。 

3.2.3 PLC（I/O）接口信号 

PLC的输入采用光隔离模块，输出采用继电器模块。用PLC驱动信号的直流电源驱动仪用（I/O）信号和RTD信号，将PLC与仪表直接相连，完成仪表信号直接进PLC。其中：模拟量（I/0）信号为4-20mA、RTD直接用PLC的温度检测进机。 

3.2.4 煤粉制备系统硬件及设备设计 

煤粉制备系统配有两套机组，分为A系列和B系列,为3座高炉煤粉喷吹制备煤粉。煤粉制备系统主要工艺过程如下：原煤仓煤块经过其出口插板阀进入电子称重式给煤机，根据设定的制粉量，向磨煤机供煤。原煤被磨辊碾磨的同时，被吸入磨煤机的干燥气干燥。升温炉送出的干燥气出口温度220～300℃，把较细的煤粉带入位于磨煤机上部的分离器。分离器把不合格的煤纷返回到磨盘上再次碾磨，细度合格的煤粉随干燥气经输送管进入布袋收尘器被收集，再经锁气器进入煤粉仓。 

煤粉制备系统主要工艺装置和设备如下：原煤仓：A系列、B系列各一个；给煤机：A系列、B系列各一台，每台配有电子称、给料皮带速度变频器和闸板阀；磨煤机：A系列、B系列各配有一台型中速辊式磨煤机；热风炉烟气引风机：A系列、B系列各一台；烟气升温炉：A系列、B系列各配有一台烟气升温炉；增压风机：A系列、B系列各一台；袋式收粉器：A系列、B系列各一套；主排风机：A系列、B系列各一台；煤粉仓。 

上述设备和各控制点由二台PLC采集与控制。 

3.2.5 煤粉喷吹系统硬件及设备设计 

煤粉喷吹系统主要工艺过程如下：在一个塔式结构的喷煤车间内装有三套喷吹系统，分别向3座高炉喷吹煤粉。喷吹系统包括了一个煤粉仓和每个喷吹系统的两个喷吹罐。煤粉制备车间制成的煤粉经布袋收粉器后，经锁气器进入煤粉仓。从煤粉仓(PCSB)送出的煤粉交替地加入各个喷吹罐，然后通过喷吹罐主管和分配器用气力将煤粉送进高炉风口。 

喷吹罐自动进行加料和充压等，轮流连续不断地向高炉喷吹煤粉。喷吹罐的轮换程序是从喷吹罐1H1到喷吹罐1H2，然后再返回到1H1。当一个喷吹罐到达低位重量值时，控制系统将自动启动另一个喷吹罐。被启动的喷吹罐必须在正在喷吹的罐到达小重量设定值之前已经装好煤粉，充好压，处在等待喷吹状态。小重量设定值信号同时也在线设定在下一个罐上，以便能达到平稳地转换。 

每个喷吹罐底部到流化锥体能帮助煤流稳定地沿着主管到分给各风口的分配器。 

煤粉喷吹系统主要工艺装置和设备如下：喷吹罐装煤阀门控制；喷吹罐放散阀控制；充压控制；流化调节控制；二次风调节控制；管道防堵集中控制。 

上述控制点由三台PLC采集与控制。 

3.3 系统与应用软件设计 

（1）硬件及操作系统要求 

SIEMENS PLC相关设备(如上配置，CPU全部采用SIEMENS 315-2DP); 
工控机（研华P4/256M DDR/40G/19″纯屏显示器） 
操作系统bbbbbbS 2000 

（2）开发工具 

SIEMENS STEP 7 V5.2;WINCC 5.1;SIMATIC NET V6.1 

（3）应用软件 

按工程中工艺要求编制相应的控制软件，主要实现以下功能： 

● 制粉电气控制系统：设备连锁控制；给煤磨煤控制；升温炉燃烧控制；升温炉送风控制热烟气引风控制；收粉控制；磨煤机入口负压控制；磨煤机出口温度控制；工艺参数测量监视；操作数据设定；数据整理及传送；设备状态监视。 

● 喷吹电气控制系统：喷吹罐自动加料控制；喷吹罐自动换罐控制；喷吹罐自动放散控制；喷吹罐加压控制；氮气温度和压力控制；工艺参数测量测量监视；设备安全连锁控制；数据整理及传送；设备状态监控；生产报表。 

4 结束语 

珠海粤裕丰项目中采用西门子CPU315-2DP的五台PLC及西门子交换机、网卡等采用Profibus协议进行网络通信，使用光纤传输技术，提高抗电磁干扰能力和满足高速、远距离传输数据；截止目前为止该项目系统稳定性、工作效率、可靠性及可操作性等方面,取得了良好的经济效果。(end)