西门子模块6ES7222-1BD22-0XA0参数设置

西门子模块6ES7222-1BD22-0XA0参数设置

1  引言 
    随着技术的进步，由可编程序控制器(简称PLC)组成的自动控制系统在很多行业和领域都得到了广泛的应用，制冷空调行业也不例外。PLC和工业人机界面(HMI)被大量地 用于冷水机组上，例如在吸收式冷水机组上，OMRON的C200Hα、CS1、CJ1系列PLC就以运算、网络通讯、开放的容易使用的通讯协议等优异的性能获得了企业和 用户的赞同而得到了广泛的使用。它的网络功能让企业能在自己的服务中心足不出户就可以监视在全球各地的用户所使用的机组的运行全部状态和数据，帮助客户解决运行中碰到的问题，提醒客户维护和保养机器，以及帮客户重新恢复机组的控制程序和设定机组运行参数等等。这大大tigao了服务的质量和效率，也为企业节省了大量的开支。但是由于成本的原因，这些系列的PLC无法在其他冷水机组如风冷冷水机组、水冷螺杆机、活塞机等产品上取得应用，为此OMRON推出了另一款机型CPM2AH，这种机器扩充能力强，性能价格比高，非常适合在水冷和风冷冷水机组中使用。
2  控制系统的配置方案
    CPM2AH系列PLC是一款在小机壳内汇聚了先进的功能和优异的表现的产品。其基本单元有20、30、40、60 点四种，包含了数字量输入和高速脉冲输入、继电器输出功能，根据系统开发的需要，可以增加扩展模块，扩展的模块包括开关量输入输出模块，Pt100温度输入模块(TS101/TS102)，电流电压输入模块(AD041)和模拟量输出模块(DA041)。
2.1  通 讯组网功能
(1) 通过Host bbbb连接到计算机系统;
(2) 通过1:1 bbbb与OMRON其他系列的PLC进行通讯;
(3) 通过Compobus/S和Device Net进行远程模块扩展，从而实现集散型控制。这些功能可以很好地满足机组的控制要求。

2.2  配置方案
    满足水冷和风冷冷水机组配置要求的控制系统构成见表1。
    述配置表为一般通用型配置，其中风冷机组中，由于涉及到压力测量，所以模拟量 输入采用电流/电压型输入模块;对于水冷冷水机组，一般考虑2路温度输入，如果需要增 加温度测点，可以将TS101模块换成TS102模块，这样可以将温度输入点增加到4路。每套PLC的CPU 单元上有两个通讯接口，一个供与触摸屏进行连接，另外一个可以连接到远程计算机实现远程监控。
    由于OMRON的PLC产品通用性很强，很多公司的触摸屏都可以和它通讯连接，因此可以根据价格、功能和技术特点来选择相应的触摸屏产品与PLC配套使用。
对于其他有特殊要求，或设计中需要增加模拟量和数字量的情况，还可以酌情增加其 他相应的扩充模块以满足要求。
3  控制系统功能
    控制系统的功能包括:设备运转控制，运行参数监视，能量自动调节，故障报警记录和系统参数设定等功能。
3.1  设备运转控制  
    可以以三种形式启动机组，本地启动、远程信号启动、定时启动，具体为:(1)在远程信号和定时信号都屏蔽的情况下以本地方式启停;(2)在定时屏蔽、远程信号允许的情况下以远程方式启停;(3)定时允许的情况下以定时方式启停。在系统无全局故障情况下，以任何一种方式启动后，辅机设备先开启，然后开启主机。当机组中有多台压缩机时，控制系统将根据压缩机运转的时间来确定开启的压缩机编号,以使得机组中各台压缩机保持相对平均的运行时间。
    停机也有三种形式，与机组的启动方式相对应。停机时，先将压缩机卸载，然后停止运行。但无论在何种启动的模式下，本地停机均拥有高的操作优先权。
3.2  运行参数监视   
    控制系统可以监视机组运行过程中的运行参数和设备运行状态，显示各重要参数的变化趋势曲线。如冷水出口温度、压缩机的负载情况等。
3.3  能量自动调节  
    在机组辅机运转正常，主机启动完成后即进入能量调节过程。可以通过选择冷水入口温度控制或冷水出口温度控制来决定机组是根据入口温度还是出口温度来实现控制。
在入口温度控制或出口温度控制下，比较实际温度和设定温度值，决定机组的上下载。实际温度值大于设定温度值时，机组上载小于设定温度值时，机组下载。可以根据两者间的温差值来决定上下载的周期长短，温差大则上载或下载周期短，温差小则上载或下载周期相应增长，温差在 0.5℃之间可以停止上下载。
3.4  故障报警记录   
    控制系统可以对下列情况进行报警和记录。如果是风冷冷水机组控制系统，则没有冷却水和冷却塔风机的相应报警功能，但会增加融霜和制热运行的故障报警。
(1) 冷水泵故障:冷水泵启动，经过延时时间后，如冷水泵连锁信号仍未到，冷水泵故障报警;
(2) 断流故障:冷水泵或冷却水泵都启动后，水流延时时间到后，水流开关信号未到，水断流报警;
(3) 防冻开关:防冻延时时间到，防冻开关信号未到，防冻报警;
(4) 冷水低温报警:延时时间后，如冷水出口温度小于 3℃，冷水低温报警;
(5) 外部连锁故障:延时时间后，用户外部连锁未到，外部连锁故障。压缩机过载:延时间后，热保信号未到，压机热过载报警;
(6) 高压报警:延时时间后，高压保护未到，压机高压报警;
(7) 低压报警:延时时间后，低压保护未到，压机低压报警。油压报警:延时时间后，油压保护未到，压机油压报警;
(8) 传感器故障:延时时间后，如传感器显示温度值大于200℃，传感器故障报警;
(9) 冷却水泵故障:冷却水泵启动，延时时间后，冷却水泵连锁未到，冷却水泵故障报警;
(10) 冷却塔风机过流:风机启动，延时时间后，过流保护信号未到，风机过流报警。有任何一故障发生，开关量故障输出，系统声光报警。故障排除后，需手动复位。
3.5  系统参数设定  
    控制系统可以对下列参数进行设定:温度修正值，修正传感器采集的实际温度值，默认下修正值为0;水流开关延时时间(默认为3s，小为0.5s);低压延时时间(默认为5s，小0.5s);油压延时时间(默认为50s，小0.5s);关机延时时间(默认为120s);压缩机少运行时间(默认为120s);允许压缩机启动的停机延时时间(默认为 480s，小为300s);冷却塔风机开温度(默认为28℃，小25℃，大30℃);冷却塔风机关温度(默认为23℃，小为20℃，大25℃);冷水入口温度(默认为12℃，小为10℃);冷水出口温度(默认为7℃，小为5℃)。对风冷热泵机组还有强制除霜运行时间，除霜起始条件和结束条件，制热运行参数等。此外系统还可以修改控制器内置时钟，从而有效地通过定时功能实现控制，可以通过设定开关机时间，自动定时开启和关闭机组。可以通过分别设定一周每天的开关机时间，经过与内置的时钟比较自动运行机组。

4  技术特点
    OMRON小型CPM2AH系列PLC具有优异的性能价格比，所组成的控制系统具有如下技术特点:
(1) 稳定的性能 
CPM2AH系列PLC外型小巧结构紧凑，OMRON公司长期积累的生产控制经验和严格的技术标准保证了其可靠稳定的性能，即使在恶劣工业环境下仍然能正常运行。更经过高低温的考验，使得该PLC可以适用在特殊的场合。
(2) 模拟量功能 
CPM2AH使用专用的TS101/TS102温度控制模块，直接连接PT100温度传感器，tisheng温度测量的精度和可靠性。
(3) 通讯功能增强 
CPM2AH提供内置RS-232C端口和RS-422端口。OMRON完全开放的通讯 协议可以方便实现上位机远程监控功能，用户可以随心所欲自己定制开发通讯监控系统。
(4) 高速的程序执行速度
更快的程序指令执行速度，使得控制过程jingque无误。
(5) 很强的扩充能力  
模拟量可以增加到12路;系统支持Device Net协议，具有强大的 扩充能力，通过远程端子，可以扩充到256点，方便组成集散控制系统。命令识别见表2。

5  计算机监控
    CPM2AH系统可以提供RS-232和RS-422通讯接口，用户计算机可以根据实际情况直接与PLC相联，构筑自己的计算机监控系统，也可以通过调制解调器实现远程监控。在通讯协议上，OMRON的PLC产品采用统一开放的通讯协议，便于用户开发自己的监控软件。通讯 协议主要有运行状态控制，存储区读写等功能。通讯协议格式为:
通过使用这些命令，用户可以很好地在计算机上完成对PLC控制系统的监控。
6  结束语
    本套控制系统从2005年初推出后，得到了很多用户的认可。目前已经开始在部分用户投入使用，使用情况表明，本系统运行稳定可靠。尤其是其开放的通讯协议，使得用户可以定制自己的计算机监控系统，这就为用户管理机组的运行提供了方便，受到了用户的好评。

1 引言
近几年随着我国经济建设的快速发展，在能源供应上很多地区都出现电力资源紧缺的状况，因此许多电厂纷纷进行新建或扩建改造。深圳西部电厂原有4台(#1-#4)300MW 机组，为tigao发电能力又续建#5、#6机组(2×300MW)。西部电厂原有两列化学水处理系统，续建工程的化学水处理系统扩建一列100~140m3/h化学除盐系统，其余设备与已有化学水处理系统共用。原有化学水处理系统使用传统的模拟屏方式进行监控，自动化水平不高并且效率很低。续建2台机组后，废除原有化学水处理系统的控制系统，将原有化学水处理系统和扩建的一列化学水处理系统统一采用一套冗余PLC控制系统进行集中控制。

2 化学水处理系统工艺流程
2.1 化学水处理系统流程
原有化学水处理系统流程为:自来水→蓄水池→升压泵→活性炭过滤器→阳离子交换器→除二氧化碳器→中间水箱→中间水泵→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵。通过对现有系统运行状况的现场调查和对水质分析报告分析，自来水中的悬浮物含量较高，严重地污染了活性炭和离子交换树脂。因此，续建工程增加3台高效纤维过滤器对自来水进行深度过滤处理。

续建化学水处理系统流程为:自来水→蓄水池→升压泵→高效纤维过滤器→活性炭过滤器→阳离子交换器→除二氧化碳器→中间水箱→中间水泵→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵。

2.2 续建工程与原有系统的连接及运行方式
原有120t/h出力的一级除盐+混床设备2列，续建工程仅再扩建1列出力为120t/h的同样设备。除盐水泵、再生水泵、压缩空气系统、酸碱再生系统和废液处理系统与原有系统共用。

3台高效过滤器采用并联运行方式，正常工况2台运行，1台备用。高效过滤器不仅对续建工程所需的自来水进行预处理，而且对原有系统的自来水也进行预处理。

2台活性炭过滤器和一级除盐设备构成一个系列，采用串联运行方式，正常工况2列运行，一列备用。其中每系列的2台活性炭过滤器，当水质好时1台运行(去除游离余氯)，1台备用;当进水水质恶化时2台同时运行(去除有机物)。
混床采用并联，正常工况2台运行，1台备用。

3套一级除盐单元与3台混床之间设有切换阀门，受已有系统的限制，仅#1一级除盐设备和#1混床与#2一级除盐设备和#2混床可以同时交叉运行，#1一级除盐设备和#1混床与#3一级除盐设备和#3混床可以同时交叉运行。机组启动时，上述3列设备同时投入运行，满足大的补给水量。

3 系统配置
系统由两台上位计算机和一套冗余PLC系统构成。上位计算机系统采用工业级计算机构成功能强大的监测与控制系统，计算机上安装Inbbblution公司的FIX7.0工业监测与控制系统软件，通过合理的系统设计和系统组态，实现对整个化学水处理工艺流程的动态监视和控制。通过上位计算机系统和强大的工业控制传输网络，实现对整个生产工艺工程的自动化管理和控制。

PLC选用Siemens公司S7400冗余控制器，控制系统采用双机热备冗余方式，通过远程I/O的方式连接现场需要监测与控制的点，远程I/O由EM200通讯处理器和S7300系列I/O模块组成。冗余的主控制站可以保证系统的停机维护时间为零，大限度的减少人对系统的干预。主控制系统热备系统和远程I/O控制站之间采用高性能的冗余Profibus工业总线传输网络，实现信息的可靠、安全、稳定的传输。Profibus是一种高速和便宜的现场总线，它专门设计为自动控制系统和设备级分散的I/O之间进行通信使用，大传输速率可达12Mbps。

上位计算机系统安装CP1613通讯卡，与PLC控制单元之间采用工业以太网传输网络。以太网属，工业以太网已达到高传输安全性和可靠性要求，现已广泛用于程序维护、向MIS和MES系统传递工厂数据、监控、连接人机界面、记录事件和告警。工业以太网具有高传输速率(目前达到100Mbps)、集线器技术的确定性、不需考虑网络的拓扑结构、传输物理介质多样(双绞线、光纤、同轴电缆)、集线器的应用可不考虑网络的扩展等优点。

通过以太网络将上位计算机系统和现场监测与控制点紧密的结合为一个整体，构成一个完整的系统。在这样高速传输网络上，可以很方便的利用PLC系统所特有的功能，实现对整个控制系统的计算机在线远程诊断功能。图1为系统网络结构图。

图1 系统网络结构图

4 控制功能
水处理系统所有控制阀采用就地和远程控制方式，即使在程控系统完全故障的情况下还可以通过就地控制实现手动制水，保证机组锅炉的可靠用水。控制箱上选用3位选择开关，分别为就地开、就地关、远程控制。选择远程控制时，控制阀由操作员在操作站上控制。操作员可以在操作站对控制阀进行状态监视和动作控制，对控制阀的控制可分选择自动和手动方式。在自动方式时控制阀受PLC逻辑程序控制，在手动方式时控制阀由操作员直接在操作界面上点击控制。
一级除盐设备的投运和再生由PLC实现自动控制，也可通过键盘和鼠标在控制室内的操作站上进行远方操作。一级除盐设备的出水导电率超过规定值或周期制水量达规定值时，自动解列并报警，然后自动投入再生程序。混合离子交换器的投运和再生由PLC实现自动控制，或者通过键盘和鼠标进行远方操作。当混合离子交换器出水导电率和二氧化硅超过规定值，或周期制水量达规定值时，自动解列并报警，然后自动投入再生程序。高效过滤器和活性碳过滤器由PLC实现自动控制，也可采用键盘和鼠标在控制室内的操作站上进行远方操作。当其进出口压差超过规定值，或周期制水量达规定值时，自动解列并报警，然后自动投入反洗程序。以上操作以前都由操作人员执行，执行新系统后上述操作都可以不需要操作人员干预。图2示出操作界面。

图2 操作界面

中间水箱水位由PLC实现自动控制(通过调节阳床入口调节阀)，使一级除盐系统投运时中间水箱水位稳定在正常位置。中间水泵启停与中间水位联锁，低液位启泵、高液位停泵，保证中间水泵的安全使用。

阀门、泵等的控制状态显示，自动/手动/就地操作和选择联锁。系统所有liuliang、压力可在操作界面上实时监视，原水liuliang、阴床出口liuliang、混床出口liuliang显示积算并作历史纪录，可分别查看一级除盐、混床再生制水量。

系统控制每列除盐装置的投运、停止和再生程序、自动加酸加碱程序、自动/半自动启动另一列除盐装置程序等。对于顺控设置必要的分步操作、成组操作或单独操作等，并有跳步、中断或旁路等操作功能。系统投运以及活性炭清洗、一级除盐再生和混床再生可由系统自动完成或操作员步延、步进手动干预，在操作站界面上显示各步骤设定时间和剩余时间以及步进、步延指示等。

5 结束语
深圳西部电厂化学水处理系统全部改造完成后于2003年7月正式投运，经过改造后自动化控制水平明显tigao，制水量由原先的平均每小时120m3tisheng到平均每小时140～160m3，完全保证了6台发电机组的用水需要。由于控制水平的tigao，制水过程中产生的废水量明显减少，起到了一定环保节能效果。系统高度的可靠性和直观简易的操作性使得控制中心值班室由原来的2人值班该为1人值班，大大节约了人力成本。该系统建成后运行可靠，生产效率明显tigao，因此受到用户的好评，并经常成为其它电厂同行参观效仿的对象

1 引言
某厂抓矿行车采用绕线式异步电动机转子串接频敏电阻器进行启动和调速，这种继电器-接触器控制方式在实际运行中存在着以下问题:
(1) 行车工作环境恶劣，工作任务繁重，电动机所串频敏电阻器烧损、断裂和接地故障时有发生，造成电动机频繁烧损;
(2) 由于机体震动及导电性粉尘环境，继电器-接触器控制系统的可靠性差、故障率高、维护困难、维护费用高、检修工人疲于维护;
(3) 转子串频敏电阻器调速，机械特性软，负载变化时，运行不平稳，且运行中频敏电阻器长期发热，电能浪费严重;
(4) 各接触器在大电流状态下频繁分断、吸合，造成电网高次谐波污染严重，电网功率因数低。
于是该厂采用了PLC代替了继电器-接触器控制，将变频器代替电动机转子串频敏电阻器的调速方式，改造后，运行效果显著，解决了以上问题。
2 PLC控制的行车变频拖动系统组成
2.1 系统组成
行车的大车、小车、抓斗tisheng、抓斗开闭电机都需独立运行，大车有两台电机同时驱动，小车、抓斗tisheng、抓斗开闭各为一台电机驱动，整个系统有5台电机。为了保证各部分安全运行互不影响，采用了4台变频器拖动，并用4台PLC分别加以控制，系统组成如图1所示:

图1 PLC控制变频拖动系统组成

PLC接收主令控制器的速度控制信号，该信号为数字量控制信号，信号电平为AC220V。这些信号包括:主令控制器发出的正、反转信号、电机过热保护信号、安全限位信号及启动、急停、复位、零锁等信号，全部信号采用汇点式输入。PLC针对这些信号完成系统的逻辑控制功能，并向变频器发出起、停、正、反转及调速等控制信号，使电动机处于所需的工作状态。
变频器接收PLC提供的控制信号，并按设定向电机输出可变频、变压的电源，从而实现电机的调速。操作人员按实际需要通过主令控制器向PLC发出各种控制信号。
tisheng电机在下放重物时，电机反转，由于重力加速度的原因，电机处于再生制动状态，拖动系统的机械能转化为电能，并存储在电压型变频器的滤波电容器的两端，使直流电压不断上升，甚至能够击穿电器绝缘，当电压上升到设定值时，接入泄能电阻来消耗直流电路的这部分能量，保证变频器安全运行。
2.2 变频器与PLC通信
系统采用现场总线方式代替传统的模拟量或开关量方式控制变频器。系统中，小车及tisheng变频器通过选件模块连接至Profibus-DP总线上，综合考虑数据传输的实时性及稳定性，系统选用PPC-3作为数据传输格式，波特率选择387.5kbps。采用总线结构后，系统进一步优化，具体表现如下:
(1) 布线简单
只需1根两芯的屏蔽双绞线，而采用别的方式至少要4根电缆，从而减少了维护工作。
(2) 给定稳定
避免了因信号的漂移、电磁干扰等诸多因素而引起模拟量给定抖动，因此系统速度给定更加可靠。
(3) 速度连续
相对于采用开关量作为速度给定的系统，速度给定由离散量变成了连续量，使得变频器可以接受来自PLC的速度微调指令，以实现抬吊作业平衡。
2.3 备用应急系统
当总线干缆或总线上某点出现损坏时，有可能使系统无法正常工作。因此，系统中设有一套备用的系统，以防止紧急情况下总线不能正常使用，但又不能停止作业的工况。变频器设有两套控制方式，一套采用总线通信，用于正常控制;一套采用开关量控制，用于应急状况。通过PLC切换两套参数，两套参数在手柄档位的速度给定上完全一致，因此从使用角度感觉不出两套参数的切换。
2.4 同步与纠偏
行车在抓斗tisheng抬吊作业时，系统进入自动纠偏模式，以保证吊钩在抬吊时钢丝位置同步。由于机械安装时磨擦阻转矩，机械抱闸的调整不可能完全一致，因此系统不采用动态实时纠偏，而采用一种折衷方案，其工作原理为:首先，系统在PLC中设置2个阈值，阈值1用于启动吊钩的自动纠偏，阈值2用于结束自动纠偏;其次，PLC读入安装在起升卷筒上编码器的数据并实时计算起升高度;再次，PLC比较所读入的2个起升高度，当2个高度之差大于阈值1时，PLC将一个微小的速度偏差量叠加在由手柄确定的基准速度上，当两个高度之差小于阈值2时，取消该偏差量，通过惯性进一步减少起升高差;后，PLC将计算合成后的速度值能过Profibus-DP下载至变频器中，作为抓斗tisheng电机的速度给定。
3 PLC软硬件设计及应用
3.1 PLC的硬件设计
行车大车、小车、抓斗tisheng、抓斗开闭电机分别由不同的PLC控制，大车、小车、tisheng、开闭电机都运行在电动工作状态，变频器及PLC的控制结构及软、硬件实现基本相同。tisheng电机运行状态有电动、反接制动、再生制动等状态，变频器及PLC之间的控制结构较大车、小车复杂。以tisheng电机为例，其PLC的I/O接线如图2所示，变频器接线图如图3所示。
3.2 车的工作过程

图2 PLC系统的I/O接线图

图3 变频器接线图

当行车的驾驶室及横梁拦杆的门关好后，1#、2#安全开关的常闭接点打开，急停开关断开，主令控制器置于零位，此时才能按下启动按钮，接通电源。当主令控制器置于上升档位，电机正转，通过调节速度档位，控制变频器输出不同的电压，达到调节抓斗tisheng电机的转速。当主令控制器置于下降3挡且满负荷时，电机正转，此时电机处于反接制动状态。当主令控制器置于下降2挡且负荷较重时，为强制下降阶段，电机反转，在重力加速度的作用下，电机进入再生制动状态。另外，当电机由稳定高速向低速换档极快时，电机也会进入再生制动状态。当主令控制器置于下降1挡时，电机反转，处于电动状态。运行中，不论何种原因电机停止运转，为防止重物急速下降，保留了原来的三相液压制动器。
在紧急状态下，可按下急停按钮，一方面机械制动器动作，另一方面，将变频器紧急停机控制端EMS接通，变频器停止工作。当抓斗tisheng电机因故障跳闸，热继电器动作，电机过载等动作，在故障排除后，可按下复位按钮，接通变频器复位控制端RST，使变频器恢复到运行状态。
3.3 PLC的软件设计
选用FXON系列PLC，采用摸块式编程，具体模块如下:
(1) 高度换算功能块。用于将格雷码转换成二进制码，二进制码转换成起升高度及起升高度偏差调整;
(2) 变频器开关量控制功能块。用于大车、小车及抓斗起升变频器起动、停止和速度给定的开关量控制;
(3) 变频器的通信控制功能块。用于大车、小车、tisheng电机变频器的启动、停止、速度给定。还用于变频器的控制字与状态字的读取。图4为大车的软件控制流程图，小车、tisheng电机、开闭电机的软件流程图和大车的相似。
3.4 安全保护措施
(1) 配电部分:除设有缺相、过流、短路等保护外，还在行车两侧端梁及平台处设置2只安全开关，只有开关均闭合时，才允许行车运行。在行车上还设有登机请求及应答按钮，用于行车工作中其它工作人员的安全登机。
(2) 变频器部分:选用的ACS600系列变频器具有电机过载、缺相、接地、过流、直流母线过压等保护，抓斗tisheng电机及小车变频器当切换至总线控制方式时具有通信故障监视功能。
(3) 行程开关保护:各机构均设有行程限位保护。单动工况时，小车及抓斗tisheng限位开关各自独立;联动工况时，小车1后限位及小车2前限位作为联动工况允许条件，小车1前限位及小车2后限位做为小车限位，起升1及起升2只要有一个限位动作，则视为起升限位。
(4) 其它保护:所有机构均有零位保护、过流保护。抓斗tisheng机构还有超载保护及超速保护。当超速开关动作时，断开变频器主接触器电源。
4 结束语
PLC控制的变频拖动系统应用到行车，各电机各档速度、加速时间、制动时间都可根据实际工况条件设定，而且十分方便。从运行结果来看，负载变化时，电机速度运行平稳。设备的故障率大幅度降低，电机烧毁明显减少，同时减少了到电网高次谐波的影响。设备检修时排除故障的速度明显加快，设备维护量大大减少。