6ES7253-1AA22-0XA0供应现货
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1前言
随着我国经济的高速发展，用电量的日益增加，配电的安全可靠性日益重要。配电网络由配电变压器、配线柜及配电线路构成，配电变压器的安全可靠决定了配电网运行的安全可靠。由于配电变压器分布分散，干扰大，配电变压器之间通讯比较困难，用常规的自动化监测手段难以实现大量配电变压器参数的集中监测。当配电变压器出现故障或者遭到人为破坏的时候，例如出现超负荷运行等情况时，无法及时反映到监控中心，容易造成巨大的损失。本文所述的配电变压器智能化远程监控系统为解决上述问题提供了一套可行的方案。
2系统功能
1. 保护监测功能：变压器电流差动保护、变压器差流速断保护、变压器过流后备保护、过电压保护、电流测量、电压测量、温度测量、功率因数测量、谐波测量。
2. 异常报警功能：遇有报警事件（断路、短路、过载、过热、欠压、停电等）发生时，在本地进行相应的处理，并通过DP模块发送报警信息到配有DP主站卡的中心管理计算机。中心管理计算机收到报警信息后，主动弹出警告窗口，告诉用户哪个监测点发生了报警类型以及解决措施，并提供报警数据。
3. 自保护功能：系统具有自检测和数据掉电保护功能。
3方案设计
和利时公司的HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC具有良好的扩展性能、较高的性价比、良好的抗干扰性和丰富的指令。该方案采用HOLLiAS-LEC G3系列PLC进行数据采集和处理，如图1：
图1 配电变压器智能化远程监控系统
配电变压器智能化远程监控系统的每个DP从站对本地的配电变压器进行实时测量，包括电流、电压的过载情况，并对设备的运行参数进行在线检测，主要包括温度、压力的工作状态。然后通过DP从站通讯模块把数据传输到监控室的中心管理计算机上，完成整个系统的监控功能。DP从站包括一个CPU模块LM3107、1个4通道的模拟量采集模块LM3310、1个16路开关量输入模块LM3212、1个8路开关量输出模块LM3222和1个DP从站通讯模块LM3401。
每个DP从站通过Profibus-DP总线实现和DP主站之间的通讯。对于配电变压器工作状态的相关数据，模拟量由LM3310采集得到，开关量由LM3107和LM3212直接得到，在CPU模块LM3107里对采集到的数据进行相应的处理，作出各种保护措施，由LM3222输出开关量，然后LM3107将需要传送的模拟量和开关量通过DP通讯模块LM3401实时传输给DP主站。
4方案优势
本文提出的解决方案有以下的优势：
1. 采用HOLLiAS-LEC G3 PLC检测配电变压器工作状态的相关数据，具有抗干扰性强、维护方便的优点。
2. HOLLiAS-LEC G3 PLC具有很强的通讯能力，对数据传输的实时性提供了保证。中心管理计算机通过Profibus-DP总线把每个配电变压器的相关数据进行汇总，并不断刷新实时数据库。
3. 当配电变压器发生故障时，中央监控室能时间发现故障，并提供故障分析报告，指出故障原因，提出故障处理意见。
5结束语
该方案已经成功应用于北京地铁1,2号线的配电系统中，运行效果良好。调度人员可以对配电网中全部的配电变压器进行远程监控，监视配电变压器的实时状态参数。该系统不仅tigao了工作人员的效率，对于tigao整个配电网的安全可靠性也起到了重要的作用。HOLLiAS-LEC G3 PLC很好的抗干扰性和强大的通信功能保证了配电网的安全，从而大大tigao了配电网的自动化水平，增强了配电网及地铁运行的安全性与可靠性。
·采用位置控制指令(DRVA)，大致阐述FX1S控制步进电机的方法。由于水平有限，本实例采用非述语论述，请勿引用。
·FX系列PLC单元能同时输出两组100KHZ脉冲，是低成本控制伺服与步进电机的较好选择！
·PLS+，PLS-为步进驱动器的脉冲信号端子，DIR+，DIR-为步进驱动器的方向信号端子。
·所谓位置控制(DRVA),就是指定要走到距离原点的位置，原点位置数据存放于32位寄存器D8140里。当机械位于我们设定的原点位置时用程序把D8140的值清零，也就确定了原点的位置。
·实例动作方式：X0闭合动作到A点停止，X1闭合动作到B点停止，接线图与动作位置示例如左图(距离用脉冲数表示)。
·程序如下图：(此程序只为说明用，实用需改善。)
·说明：
·在原点时将D8140的值清零(本程序中没有做此功能)
·32位寄存器D8140是存放Y0的输出脉冲数，正转时增加，反转时减少。当正转动作到A点时，D8140的值是3000。此时闭合X1，机械反转动作到B点，也就是-3000的位置。D8140的值就是-3000。
·当机械从A点向B点动作过程中，X1断开(如在C点断开)则D8140的值就是200，此时再闭合X0，机械正转动作到A点停止。
·当机械停在A点时，再闭合X0，因为机械已经在距离原点3000的位置上，故而机械没有动作！
·把程序中的位置指令(DRVA)换成相对位置指令(DRVI)：
·当机械在B点时(假设此时D8140的值是-3000)闭合X0，则机械正转3000个脉冲停止，也就是停在了原点。D8140的值为0
·当机械在B点时(假设此时D8140的值是-3000)闭合X1，则机械反转3000个脉冲停止，也就是停在了左边距离B点3000的位置(图中未画出)，D8140的值为-6000。
·一般两相步进电机驱动器端子示意图：
·FREE+，FREE-：脱机信号，步进电机的没有脉冲信号输入时具有自锁功能，也就是锁住转子不动。而当有脱机信号时解除自锁功能，转子处于自由状态并且不响应步进脉冲。
·V+，GND：为驱动器直流电源端子，也有交流供电类型。
·A+，A-，B+，B-分别接步进电机的两相线圈。
一、引言
本文介绍了由中小型PLC组成的控制系统在广东南海市第二水厂自控项目的应用。南海市第二水厂设计总规模为日供水100万m3,首期工程为日供水25万m3，于1997年4月建成投产，二期25万m3/d工程即将建成投产，自控项目主要对一期自控工程进行改造和二期自控工程建设，并为后续扩建预留接口。
二、生产工艺
本系统应用水厂的生产过程如图一示：
主要分为以下几个工艺过程：
（1）取水 通过多台大型离心泵将江河地表水抽入净水厂。
（2）药剂的制备与投加 按工艺要求制备合适的混凝剂，并投入混凝剂及氯气，达到混凝和消毒的目的。
（3）混凝 包括混合与絮凝，即地表水投入混凝剂后进行反应，并排出反应后沉淀的污泥。
（4）平流沉淀 与混凝剂反应后的水低速流过平流沉淀池，以便悬浮颗粒沉淀，并排出沉淀的污泥。
（5）过滤 沉淀水通过颗粒介质（石英砂）以去除其中悬浮杂质使水澄清，并定时反冲洗石英砂。
（6）送水 通过多台大型离心泵将自来水以一定的压力和liuliang送入城市管网。
三、控制方案
由于自来水生产工艺主要具有以下特点：（1）各生产工艺段相对独立，单体设备多。（2）采集的数据量大，整个系统共有数字量输入、输出超过3000路，模拟量输入、输出超过1000路，且工艺参数种类多，包括压力、liuliang、温度、差压、液位、电流、电压、功率等，但上下游相关联的生产参数少。（3）自来水生产具有连续性、性和不间断性。（4）各工艺段距离远，设备分散，组网相对复杂。根据以上特点，本系统选用OMRON的中小型PLC对各工艺段生产设备分散控制，利用OMRON Protocol和Controller bbbb组成网络，在各工艺段控制室和中控室设置上位机，构建人机界面进行生产管理和对生产数据进行后续处理。全厂控制网络如图二示。
在取水及送水工艺段上，主要设备由多台大型的离心水泵和10KV高压直配电机组成，每一电机由相应的高压配电柜控制，因此为每一面高压配电柜选用一台Sepam2000(施耐德生产，专用于配电柜控制的小型PLC)进行数据采集和控制，每一泵阀在现场选用一台OMRON CPM2A用于数据采集和控制，通过RS422接口连成网络，由控制室的OMRON C200HG中型PLC利用OMRON Protocol协议与它们通讯，对其读写数据和进行统一调度，这样可以节省大量的数据采集电缆，而且当某台PLC发生故障时可以方便断开其维修而不影响其它设备的正常生产。对于沉淀池排泥车的控制，由于排泥车在长达近百米的沉淀池上前后移动，因此其控制所用小型PLC利用电台与控制室间的C200HG通过RS232接口进行1：N通讯，电台型号为MDS-SCADA-24810，为直接数字调制解调电台，工作频率范围在2.4G~2.4835GHz，支持标准的异步通讯协议，工作稳定可靠，协议同样采用OMRON Protocol，软件用OMRON-CX-Protocol编制。二期滤池选用多个小型PLC（OMRON CQM1H）分散控制，可以较好地解决因控制设备故障造成全部滤池停产而影响安全供水的问题。整个Controller bbbb网络由中继器分成两段，主要是为了满足Controller bbbb对通讯距离的要求，同时可适应以后扩展的需要。系统中生产工艺所要求的全部参数都由PLC采集和控制，上位机只是人机界面和对生产数据进行后续处理，大大地tigao了系统的可靠性。本控制方案全部选用中小型PLC，对主要的生产设备分散控制，同时利用网络将它们紧密联结，实现集中管理，降低了故障风险，tigao了可靠性，是一种经济可行的方案。
四、相关中小型PLC介绍
1、OMRON C200HG 其具有速度快、功能强、编程方便和运行可靠的特点，大I/O点数达1184点，程序容量15.2K,指令执行时间为0.15μS~0.6μS,可支持各种通讯单元。
2、OMRON CQM1H 适用于分散控制的紧凑型PLC，I/O点数为512点，程序容量为7.2K,支持各种内装板和Controller bbbb单元。
3、OMRON CPM2A 是为满足10~60点I/O的系统控制操作而设计，能满足单体设备高效控制要求，有效地代替继电器控制器和传感器控制器。
4、Controller bbbb 是OMRON提供的一种工厂自动化网络。它可以在合适的PLC和各种微型计算机之间方便地、灵活地发送和接收大容量数据包，支持能共享数据的数据链接和在需要时发送和接收数据的信息服务，网络采用屏蔽双绞线电缆或光纤连接，大传输距离随波特率而变，在采用两层中继器的情况下，波特率在500kbit/s时，传输距离可达3Km，大支持62个节点。Controller bbbb网络是一种使用令牌总线通信的网络，这种总线型拓扑结构具有大的灵活性，易于扩充和维护，满足系统可扩展性的需求。由于采用了分布式控制技术，可确保Controller bbbb网络不会因某个站点故障而崩溃，tigao了系统的稳定性。
5、OMRON Protocol 利用OMRON的通讯板，与连接在RS232或RS422/485的各种通用组件（如各种牌子型号的PLC、现场仪表等）进行数据发送、接收的程序，通过通讯协议支持软件（OMRON-CX- Protocol）让用户自由编制，以PMCR指令就能够实行的原始通讯协议。
五、程序结构
本系统全部设备的控制都由PLC来完成，程序利用OMRON-CX-Programmer软件编制，在上位机上通过Controller bbbb网络或串行口传送至PLC的CPU单元。在各工艺段及单体设备其控制程序亦相对独立，部分相同的工艺采用子程序模式。对于部分要求较高精度的工艺参数的控制，则利用PLC的PID指令进行闭环控制，已能满足生产要求。因此程序结构比较简单，调试和维修方便。下面用水泵的开停和滤池的自动操作两个工序作说明。
1、水泵的开停控制流程 水泵的启动和停止由操作人员在上位机发送指令，由PLC一步化完成操作。程序结构图如图三示。
2、滤池自动控制流程 过滤由多格滤池共同完成，对于每一格滤池，其工艺过程基本相同，包括正常过滤和反冲洗状态，因此采用子程序的控制模式，程序结构图如图四示。
六、结束语
本项目是由工业计算机和中小型PLC组成的集散型控制系统，利用了PLC抗干扰能力强、组网方便、适用于工业现场的持点，在上位机能实现对全厂生产设备的控制和工艺参数的设置、调整与监测，满足大型自来水厂自动控制的要求。整个方案安全可靠、经济实用，易于编程、操作及维修，在广东南海第二水厂得到良好的应用。
可编程序控制器PLC是一种适于工业现场控制的技术平台。
PLC综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术，使用面向过程、面向用户的简单编程语言控制工程网版权所有，用户可通过软件设计，实现各种复杂的逻辑控制。PLC具有较好的实时刷新功能，可以产生一定频率的脉冲信号，而且PLC具有大功率的晶体管输出接口，能够满足步进电机绕组的电压和电流要求。因此，本系统采用可编程控制器(PLC)为控制核心，步进电动机为执行元件、传感器为检测元件的新型系统，实现对温升的检测，系统的结构如图1所示。
图1 系统结构图
当有火车驶来时，传感器将检测到的速度脉冲信号送入PLC接口X0，PLC根据这个脉冲信号计算出相应的火车速度，并输出一个相应的速度脉冲信号给步进电机驱动器，驱动器控制步进电机，使其驱动热像仪做半圆周运动，当热象仪速度与火车速度相同或相近时，对火车车轮进行跟踪拍照，从而确定车轮轴温。红外探测器沿铁轨进行布置;热像仪安放在离车轨距离约1m的架子上。
用于步进电机的角位移与输入脉冲的个数成正比;转速与脉冲频率成正比;转向与脉冲分配到步进电机的各相绕组的相序有关。因此利用PLC可产生一定周期的控制脉冲，使移位寄存器移位，产生相应时序，通过环形分配器使输出继电器按时序接通驱动步进电机并由计数器控制脉冲个数，使步进电机按一定速度，转动一定的角度。根据功能要求，综合考虑步进电机的性能，选择两相混合步进电动机2S42Q-03848控制工程网版权所有，步距角，相电流1.2A，保持力矩0.32Nm，用于驱动热象仪;步进电机驱动器选用2M412，电源电压DC为18V~36V，它根据PLC的控制指令对电机实现脉冲和方向控制。PLC对电机的控制有两种方式，一种是脉冲+方向控制(Y0、Y2输出脉冲、Y1、Y3输出方向)，一种是正反向脉冲输出(Y0输出CW脉冲，Yl输出CCW脉冲)，我们采用种方法。
3 控制系统的实现
在本系统中，如何使PLC根据脉冲宽度计算出火车的相应速度是十分关键的。我们选用台达PLC DVP16EH00T，共8点输入(X0~X7)，8点输出(YO~Y7)，控制步进电机的工作状态和转速;除具有一般逻辑控制与运算功能、PLSY脉冲直接输出等外，更重要的是它的SPD脉冲速度侦测功能，可以方便的用来测量车速。
SPD的控制格式:
当控制信号为ON时，D1计算由X0所输入的高速脉波，40ms之后自动停止计算，结果被存于D0中，40ms计时完毕时，D1内容被清除为0，当控制信号再度为ON时，D1重新接受计数。SPD指令主要目的在求出回转速度的比例值，而测得之D0的结果与回转速度成比例，由下列公式求得电机转速[2]。
式中: N:转速;
n:旋转设备转一圈所产生的脉波数;
图2 系统控制接线图
表1 系统中各I/O功能表
4 系统软件设计
步进电机工作都要经过加速→高速→减速→低速→停止的过程，它的脉冲频率特性如图3示。其中0a段为加速阶段
CONTROL ENGINEERING China版权所有
由0加速到f1;ab段为高速(匀速)运行阶段;bc段为减速运行阶段，由f1减速到f2;cd段为低速运行阶段，直至到d点停止。
图3 脉冲频率特性
PLSR指令为附加减速功能的脉冲输出指令，通过设定脉冲输出的大频率值，全部脉冲输出的总脉冲数和加减速的时间，来控制步进电机的速率及转向。该指令的加减速的变速段数固定为10段控制工程网版权所有，输出时以每次增加S1/10的频率开始输出脉冲，每个频率输出脉冲的时间都是固定S3/9。图4是根据电气控制原理控制工程网版权所有，结合PLC的程序设计方法和生产工艺要求www.cechina.cn，设计的控制软件程序流程图。
图4 运行时序图
5 结束语
本文针对火车车轮轴温检测，设计的基于可编程控制器和步进电机的控制系统，实现了对火车车轮轴承的自动拍照控制工程网版权所有，具有控制简单、运行稳定可靠、开发周期短等优点CONTROL ENGINEERING China版权所有，是一种切实可行的步进电机控制方案。
