西门子模块6ES7222-1HF22-0XA8参数设置

西门子模块6ES7222-1HF22-0XA8参数设置

1 引言
在焦碳生产工艺过程中，需要将气煤、肥煤、焦煤、瘦煤四种煤按一定比例配成混合煤，然后送入焦炉进行高温炼焦。配比的准确性以及配料系统的可靠性将直接影响焦碳产品的质量。因此，通过tigao焦化配煤系统的可靠性、稳定性、准确性来tigao焦碳的质量具有非常重要的社会效益和经济效益。
目前，武钢焦化厂备煤车间担负着公司燃煤接卸、炼焦和输送的工作。原配煤设备共配置了14套，经过多年使用，已老化严重，该设备有如下缺陷:
系统调节精度差，影响配煤比的精度;主要附件电子秤可靠性差，且易损坏;
抗干扰能力差;电子秤标定复杂，工作量大;调速性能差，设备运行可靠性差，现场维护工作量大;岗位工人的劳动强度大，环境差，无自动配料功能。
因此，必须对配煤系统进行改进:用核子秤进行计量，设置上位机进行配料自动控制，建立配料模型，统计打印，下位机采用PLC进行电机、皮带顺序控制、料流计量、圆盘速度的控制。圆盘给媒机采用变频器驱动控制，确保系统配煤误差<2%。|
2 系统结构
在系统中我们将采用PLC可编程控制器加上核子秤配料系统，并在系统结构上采用主皮带配料方式(一条龙配料方式)，这样新的配料系统可不加小皮带，使该项目投资及用户日后的维护量达到小、少。该配煤系统可分为物料计量、微机操作、控制、变频调速四大部分。
2.1 控制系统组成
PLC可编程控制器采用MODICON公司的产品，它的CPU模块为CPU11303、电源模块CPS11400、8通道模入模块ACI03000、4通道模出模块14ACO02000、开关量输入模块 DDI35300、继电器模块DRA84000、高速计数模块DRO84000，编程软件采用MODSOFT软件。 上位机为IPC研华工控机(包括显示器、打印机)，采用FIX组态软件编程。电机的变频器为日本安川G5A40111A。工作流程图如图1所示;控制系统原理图如图2所示。
2.2 上位机功能
上位机采用先进可靠的研华工控机作为管理机，工艺流程动画显示美观大方，友好的操作界面简单易学，其功能如下:

图1 工作流程图

图2 控制系统原理图

⑴ 各种配煤操作界面、数据显示及打印管理，用户可方便的在上位机上进行各种数据的修改操作，运行数据的图形显示及打印各种报表;
⑵ 通过网卡与控制部分的配料模块和开关量控制模块相联，能够下载计量、控制、系统参数，以及核子秤命令、精度测试命令等，同时能够上传各模块当前状态和参数。
2.3 控制系统功能
控制部分是由开关量控制模块和配料控制模块组成，核子秤内部控制模块之间的信号传输采用差分频率信号传输技术，具有极强的抗干扰能力和远传能力，从而保证了系统信道的可靠性和准确性，在反馈控制上采用新型的人工智能PID调节算法，无振荡，无超调。各模块功能如下:
⑴ 开关量输入模块
该模块能实现系统总liuliang、配比、水分的选择，各种皮带启停信号的输入和配料模块启停信号输出，控制信号及大屏显示接口，连锁及配料控制和上位机的通讯，并留有备用选择器。
⑵ 配料控制模块
配料控制模块能实现信号的采集、计算并与给定liuliang比较将误差量按照控制算法进行计算，转换成4~20mA模拟量信号，发送给变频调速器，调节电机转速从而改变当前下料量，确保精度。
从控制方案实施可见:新配料系统在上位机系统出现故障时，系统除打印报表功能无法实现外，其它控制部分均能正常工作，对整个配料系统无影响。由于在设计时将控制分散到控制模块而将管理集中在工控上位机中，因此系统不仅保证了高可靠性的控制功能，而且又具有良好的用户界面和管理功能，在硬件设计中考虑了配料控制模块的可维护性，用户只需要较少的微机及控制理论知识、维护经验，就能及时方便地确保整个自动配煤系统连续可靠的运行。
2.4 报警功能
当系统各测量单元出现故障时，工艺流程主画面将以警示色提醒用户，按下相关键后，可由CRT显示故障代码;当系统出现空仓或圆盘给料机堵料而无法下料时，工艺流程画面也以警示色提醒用户，同时出现声音报警，提醒用户及时处理。
2.5 其他功能
能对变频器进行自动/手动切换及机旁自动/手动选择。
3 控制原理
3.1 配比控制
由于给煤量的大小取决于多种工艺参数和检测结果，所以给煤任务来自于上位机的配比计算，计算机采用配比数学摸型，它是根据配煤总量和各种煤所占的比例，及所含有的水份等参数，结合配比专家知识和现场经验，计算各种煤的liuliang设定值，作为进行指导和校正的手段。这里可输入各种煤的成份，检验结果等信息，制定配煤方案，下达配煤命令。
3.2 自动调节过程
它是通过取消小皮带，并在集料皮带下直接安装核子秤，可实时取得各种给煤liuliang反馈值的电压信号(0~30mV)，经变送器放大，并转换为4~20mA的电流信号，送至可编程控制器的A/D转换接口，经采样后，与上位机设定的各种配煤给定值进行比较，然后进行调节运算，其控制量经D/A转换接口送至变频调速器，以此来改变变频器的输出值，从而改变圆盘给煤机的转速，调整给煤量，使之与设定值相等，完成自动配煤过程，下煤量设定值的大小决定了圆盘转速，圆盘转速与下煤量成正比。
3.3 控制规则
(1) 若控制误差的值太大，则增加输出量，加强控制作用，实现快速跟踪调节;
(2) 若控制误差及其变化率均在允许范围内，则输出量不变，维持原控制作用;
(3) 若控制误差与其变化率的符号相反(如控制误差为正，而其值却在减少)，且误差变化率相对于误差较小，则要加强控制作用;
(4) 若控制误差与其变化率的符号相反，且误差变化率相对较大，则加入“微分控制”;
(5) 若控制误差与其变化率符号相反，且二者值相近时，维持原有控制;
(6) 若控制误差与其变化率符号相同，误差增大趋势，则采用“比例、积分、微分”控制，增强控制作用。
4 系统实现的功能
4.1 PLC实现的功能
实现各配煤机的启动和停止;电机、皮带的顺序控制;配煤liuliang的瞬时、累计liuliang的计量;圆盘速度的自动控制,实现配料自动控制。
4.2 上位机功能
它能与PLC之间实现数据、信号传输通讯;每个圆盘下煤量设置;每台秤的称量值显示;配煤称量系统画面监视;圆盘运行情况监视;故障显示及报警;可作为PLC的编程器使用;根据配料模型实现配比自动计算功能;历史趋势显示,可查看任意时间段的生产数据曲线,分析生产情况;生产报表;从动态数据库中提取数据,生成各种报表,进行打印。
5 核子秤计量部分
根据焦化厂备煤车间现有的配煤计量设备PDS-7微机电子皮带秤已使用十多年，存在着设备老化，可靠性差等若干问题，直接影响着配煤比的精度。因此，这里应采用目前国际上比较流行的核子皮带秤，核子皮带秤与传统的电子皮带秤相比具有许多优点，其中主要的是不受皮带磨损、张力、振动、跑偏、冲击等因素影响，能长期稳定可靠地工作，值得一提的是它可在高温、多尘、强电磁干扰、强腐蚀等恶劣环境下可靠运行。

5.1 核子皮带秤工作原理简介
核子皮带秤的工作原理如图3所示，放射源在上方稳定地放射出g射线，在支架构成的平面内呈扇形照射至输送机上，输送机上的物料吸收一部分g射线，其余的射线照射至g射线探测器上，因射源发出的g射线为一常数，因此探测器探测出的g射线的多少，可反映出输送机上物料的多少，由此再根据相关的计算公式便可计算出某一时刻输送机输送物料的liuliang。
此方案的特点是核子秤的测量信号没有经过运算处理直接送入PLC系统，PLC系统需将核子秤的测量信号0~5V，或者是频率信号加以转换，然后进行相应的运算处理，才能得出秤重值，它的主要优点是省掉了二次仪表，降低了费用。

图3 核子皮带秤的工作原理图

5.2 技术要求及防护要求
(1) 秤体采用不锈钢体，秤体的安装对皮带传输装置的运转水平不生产任何影响，不改变其结构;
(2) 每台核子秤的每次配煤精度优于1%;
(3) 本系统一机带14台核子秤的硬件配置方式，必须满足多物料、多品种配煤工艺，提供料选、配比等人机对话，自动切换等功能。具有统计配煤量、报表、打印、校准、故障诊断等功能;
(4) 工控机必须设有专用接地极且接地电阻<4W。
6 结束语
本系统实现了14台圆盘配煤机的启停、联锁保护、称量及调节的自动控制，实现配煤生产自动化。控制方式采用自动和手动操作两重方式，在自动方式下，各配煤回路的设定及控制，配煤的在线更改等都由计算机自动完成;在手动方式下，根据核子秤测量的值手动调节圆盘转速，进行配煤控制、人工启停设备，在这两种方式下，都设有主要设备紧急停运按钮。通过改变变频器输入信号方式，可方便地进行手动/自动切换，切换冲击小，生产进行顺利。
该系统在实际生产中取得良好的经济和社会效益，能够满足各项经济技术指标，满足控制精度要求，具有广阔的应用前景

中断程序属于优先级别较高的，所以在运用中也相应的较为常用。欧姆龙PLC初学者难免会遇到诸多难题，这里讲解下欧姆龙PLC中断程序的编写，本文以欧姆龙CP1E PLC为例，希望能帮助初学者解决初学欧姆龙PLC中断程序编写的小难题。

首先，我们需要打开欧姆龙软件CX-Programmer，建立新项目，单击文件里的新建选项或者单击新建按钮即可。

单击新建后弹出菜单，根据你现有的PLC进行选择，我们在这里选择的是欧姆龙PLC CP1E NA系列，记住需要正确选择你需要编程的PLC，不然无法通讯的。





选择好PLC型号后进入编程界面，这时候我们需要的是开启中断，所以我们要单击设置进入设置界面，进入设计界面后选择内置输入设置，在菜单下面有中断输入，选择我们需要开启的中断选项，将“普通”下拉改为”中断“，根据你自身需要进行选择。


设置完毕后关闭设置菜单，进入编程界面，右键单击程序选择插入新的梯形图，程序名称可以自行更改，在任务类型里选择中断任务，根据你自己所需要的选择，我们在设置里面开启的是中断任务2，所以在这里选择的任务类型为中断任务2选择完毕后在进入主程序编写，根据你自己所需要的进行中断条件编写，中断程序编写指令要注意了，根据你自己所选的中断任务进行编写，欧姆龙PLC CP1E系列大支持6路中断程序，我们以中断任务二为例，MSKS指令需要使用两次，一个是中断任务选择，一个是选择中断开启标示（上升沿或者是下降沿），个中断指令MSKS  102  #0000表示开启中断任务2，MSKS 102 #0001表示屏蔽中断任务2；第二个中断指令MSKS 112 #0000表示上升沿开启中断，MSKS 112 #0001表示下降沿开启中断。

接下来，连接PLC，单击PLC，选择在线工作弹出确认菜单，选择“是”，连接PLC，再单击PLC选择传送到PLC，将程序导入PLC中，导入完成后将PLC断电10S左右再启动，一定要断电10S后再上电启动，不然可能会出现错误。
后，需要仿真模拟的话单击模拟，选择在线模拟即可。

供水规模为50万m3/d，投资金额近2百万，是为解决宝安区中西部片区供水水源不足而新建的应急工程。该泵站有3套机组，均为异步电动机，其中2套作为工作机组，1套作为备用机组。总装机2000kW，设计liuliang5.79m3/s，设计扬程16.4m。电气主接线为10kv供电系统专线。电气及自动化控制系统按3套工作机组设计，全微机控制，实现无人值班，少人值守。
泵站的控制系统采用施耐德Modicon TSX Premium系列PLC为控制核心。Modicon TSX Premium系列PLC适用于大、中型控制系统，具有强大的浮点运算能力。配套的编程软件PL7Pro可以用指令表、梯形图，结构化文本等语言编程，允许用户创建自己的功能块(DFB)和图形的运行画面。控制柜上采用专门面向PLC的MT500系列触摸屏人机界面，配套编程软件为Eas Builder500。上位机操作系统采用微软的bbbbbbs 2000 Professional，应用软件为国产的组态王6.5。控制系统主要分两部分:机组部分和公用部分。本文主要介绍机组部分。
2 系统方案
系统方案如图1所示。机组高压柜和电容馈线柜中装有ALSTOM智能保护装置，可将I/O参数通过MODBUS总线传输到PLC中。机组和辅助设备的各状态接点和控制接点接到PLC上。数据经过PLC处理后，通过串口通信送到触摸屏显示，通过以太网传输给上位机。现阶段，工作人员通过触摸屏实现开停机组、开停辅助设备和开关蝶阀的操作。

图1 泵站机组控制系统图

3 系统的主要功能和具体实现
为便于介绍，下文以1#泵机组为例。根据泵站控制的工艺要求和系统特点，本控制系统主要实现报警、机组启停、机组辅助设备及蝶阀控制、数据处理和通讯等功能。
3.1 报警功能
高压柜和电容馈线柜出现事故和故障、辅助设备出现故障的时候，PLC有专门的输出接点指示。同时，触摸屏上弹出事故和故障报警界面，等待工作人员处理。高压柜、风机等设备的事故作用于停机。
3.2 机组启停
工作人员在触摸屏上按了开机或停机键以后，PLC将自动完成开停机过程。当有事故发生时，PLC完成事故停机过程。机组启停流程如图2和图3。

图2 泵开机流程

图3 泵正常停机和事故停机流程
3.3 机组辅助设备及蝶阀控制
机组辅助设备主要包括电机风机和稀油泵，蝶阀包括进口蝶阀和出口蝶阀。在机组启停流程图中可以看出，机组启停的流程包含了对机组辅助设备及蝶阀的控制。此处另设的控制程序，为针对单个设备的手动控制，便于机组控制系统的安装与调试。
3.4 数据处理功能
根据系统需要，PLC处理的模拟量包括泵组进口压力和出口压力、电机定子温度和油水温度。前者的采样周期较短，为20ms;后者采样周期较长，为0.5s。本文为数据处理自己定义了一个功能块(DFB)，输入信号包括功能块复位(EBOOL型)、模拟量通道地址(WORD型)、采样次数(WORD型，本文定为10次)、采样周期脉冲(EBOOL型，由定时器实现)，输出信号为模拟量信号在通讯输出缓冲区中的地址。数据处理程序不是简单的求平均值，而是先将数据依次赋值给功能块的公用变量，然后将10次的采集结果求和，减去大值和小值后再平均。功能块的输出值即为处理后的模拟量值，其对应的地址即为该值在输出缓冲区中的地址，便于触摸屏采集和显示。

3.5 通讯功能
现阶段，本系统的通讯主要包括两部分:与触摸屏的串口通讯;与智能保护装置的MODBUS总线通讯。
触摸屏MT500是专门针对PLC的人机界面，其集成了包括施耐德、西门子、三菱等几十种PLC的串口通讯程序，与PLC的通讯只需要进行简单的组态操作即可实现。本文在EasyBuilder500中将触摸屏系统参数中的PLC类型设置为bbbEMECANIQUE UnibbbWay，即施耐德PLC。通讯参数包括:RS－485、波特率9600、数据位8、无校验位、停止位1。PLC上也进行同样的设置。然后触摸屏在编制界面时，将控制信号和显示信息的地址填写为PLC输出缓冲区中对应的地址，即实现了通讯。
MODBUS通讯协议是施耐德公司设计的一种用于工业控制的主从结构式串口通讯协议，可用于实现简单的主从结构式网络监控。该协议具有两种传输模式:RTU模式和ASC模式。本文采用的是RTU模式，其报文格式如表1所示。

表1 MODBUS协议RTU模式报文格式

它没有起始位和停止位，而是以至少3.5个字符间隔时间(T1－T2－T3－T4)标志开始和结束。信息帧由地址域、功能域和CRC校验域构成，所有字符位由16进制数组成。本系统中PLC为主站，高压柜为从站1，电容馈线柜为从站2。PLC以轮巡的方式访问从站，读取数据。PLC通过MODBUS访问从站的指令为READ_VAR，参数包括网络号、从站地址号、数据类型、数据首地址、数据个数、接收缓冲区地址和大小等。由于CRC校验是以Byte型数据为基础，而PL7 Pro编程软件绝大多数指令不支持Byte型数据，因此本文在执行CRC校验前设有专门的子程序将Byte型消息段转化为高8位为16进制数00的WORD型数据段。本文的CRC检验子程序流程如图4所示。