6ES7231-7PC22-0XA0技术介绍

更新时间：2024-05-08 07:10:00

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6ES7231-7PC22-0XA0技术介绍

1、引言
    水处理是长期以来倍受关注的领域之一，它是改善居民生活环境、tigao人民健康水平的重要手段。旋转流管式膜微滤水处理装置是一种新的水处理工艺，它采用OMRONPLC对整个工艺流程进行控制，采用Inbbblution公司的FIX6.1组态软件对整个工艺流程进行动态实时显示，实现了对liuliang和压力瞬时值的数据采集、显示及曲线记录，以及各种事故的报警控制等功能。
    2、系统工艺流程及控制要求
    (1)工艺流程
    旋转流管式膜微滤水处理工艺流程如图1所示，被控系统有两套净化装置，这两套净化装置不允许同时工作，当一套处于净化状态时，另一套应处于反冲状态或备用状态。净化时，进水加压泵M1工作；反冲时，反冲加压泵M2工作。不论是在净化状态还是在反冲状态，均有相应的仪表对liuliang和压力信号进行检测和记录。
    (2)系统的控制要求
    根据工艺流程，对所设计的控制系统提出以下要求：
    ①将开关SA打到微机控制状态，在微机控制界面上起动Ⅰ套净化装置，由接触器KM1控制进水加压泵M1（由变频器控制）工作，同时电磁阀YVX11及YV112、YV113、YV114（后三个阀由KM1通过中间继电器KA1控制）打开，控制Ⅰ套的净化工作。
    ②Ⅰ套进行净化工作时，通过压力表PIT1、PIT2，liuliang计FIT1、FIT2、FIT5对其管道中的压力与liuliang进行监测。当liuliang计FIT5所检测到的liuliang值小于某一给定的liuliang值时，说明Ⅰ套的净化装置由于杂质堵塞而效率过低，此时应使Ⅰ套停止净化，加压泵M1停止工作，电磁阀YVX11、YV112、YV113、YV114关闭；进行Ⅰ套反冲洗，由KM2控制的反冲泵M2工作，电磁阀YVX21、YV122和YV123打开（反冲工作一段时间后自动停止）；Ⅰ套反冲洗的同时，起动Ⅱ套净化装置进行净化。
    ③Ⅱ套装置净化时，由接触器KM1控制的进水加压泵M1（由变频器控制）工作，同时电磁阀YVX11及YV212、YV213、YV214（后三个阀由KM1通过中间继电器KA3控制）打开，同时通过压力表PIT3、PIT4，liuliang计FIT3、FIT4、FIT5对其管道中的压力和liuliang进行监测，当liuliang计FIT5所检测到的liuliang值小于某一给定的liuliang值时，说明Ⅱ套的净化装置由于杂质堵塞而效率过低，此时应使Ⅱ套停止净化，加压泵M1停止工作，电磁阀YVX11及YV212、YV213、YV214关闭；进行Ⅱ套反冲，由KM2控制的反冲泵M2工作，电磁阀YVX21、YV222和YV223打开（反冲工作一段时间后自动停止）；Ⅱ套反冲洗的同时，起动Ⅰ套净化装置进行净化，如此反复循环。
    ④Ⅰ套和Ⅱ套装置在工作的过程中可通过微机界面上的停止按钮随时可以停止工作，Ⅰ套和Ⅱ套装置也可以单独地进行反冲。
    ⑤进水加压泵M1通过模拟量输出模块对变频器进行变频调速。
    ⑥当M1、M2过载或变频器故障时，进行声、光报警，以提示操作人员进行处理。
    ⑦变频器故障时可给PLC提供相应的控制信号。
    ⑧必要时，可将电磁阀YVX15打开，使净化装置断水。
    ⑨考虑到电动机的惯性，系统停止工作时，先停止水泵，短暂延时后再关闭阀门。

   图1旋转流管式膜微滤水处理工艺流程图
3、控制系统的设计
    (1)控制系统的结构
    根据工艺要求，考虑到系统中处理的主要是开关量信号，所以采用PLC来实现对整个系统的控制；采用组态软件对系统进行显示和监控。
    (2)PLC系统设计
    本系统采用OMRONC200HE系列的PLC，从系统的输入/输出点数考虑，PLC系统构成如图2所示。

图2PLC控制系统结构
    PLC控制系统中包括：8槽CPU底板（C200HW-BCO81-V1）一块，通过内置的总线将各模块连接在系统中；电源模块（PA204）一块；CPU（CPU42-E）一块；16点开关量输入模块（ID212）一块；16点开关量输出模块（OC225）一块；8路模拟量输入模块（AD003）两块，分别对Ⅰ套和Ⅱ套净化装置的压力和liuliang进行采集；8路模拟量输出模块（DA004）一块，对变频器进行控制，从而对进水加压泵进行控制。
    编程软件采用OMRON公司SYSMAC-CPT通用软件包，它可对C200HE系列及其它系列进行编程。SYSMAC-CPT是基于bbbbbbs环境下的编程软件，将它装入上位计算机中，用RS-232通信线和PLC连接，采用梯形图直接对PLC编程和监控，编制的程序可在PLC和计算机之间相互传送或存储在磁盘上。
    (3)上位机监控组态软件
    本系统采用美国Inbbblution公司的FIX6.1工业控制组态软件，通过RS-232串行通讯口使PC机与C200HE系列的PLC进行通讯。
    通过FIX组态软件可以对工艺过程进行实时监控。FIX组态软件是以块为基础的，不同类型的块可以定义多种不同的节点，每个节点承担了一定的控制功能，在整个水处理的工作过程中，要用到模拟数值输入/输出块、数字数值输入/输出块、计算块等。上位机对电磁阀的控制就必须通过数字数值输出块来进行，每个阀门的控制对应了相应的数字输出节点。因此，上位机不仅能接受来自PLC的控制信号并以动画的形式进行显示，而且还能够通过通讯端口向PLC发出控制命令，对现场进行控制。通过模拟块，上位机通过通讯端口可以从PLC上读取来自控制现场的仪表所采集到的压力和liuliang的实时数据，再经过计算块的转换，在上位机上将数值实时地显示出来，并对系统出现的故障能及时报警。旋转流管式膜微滤监控界面如图3所示，数据的实时曲线和历史曲线如图4所示。

图3旋转流管式膜微滤监控系统界面

图4数据的实时采集曲线
    4、结语
    旋转流管式膜微滤是一种新的污水处理工艺，采用本文所设计的控制方案对其进行自动控制，各项指标均达到工艺要求，取得了较好的控制效果。目前，控制系统已调试完毕并投运，运行情况良好。

发电站的空间存在极强的电磁场，发电机的电压高达数千，电流高达数百安甚至数千安，开关站的输出电压高达数十干伏或数百千伏。由于现场条件的限制(例如老设备的改造)，有时上百米长的强电电缆和FLc的信号电缆不能有效的分隔开，甚至只能敷设在同一电缆沟内。高电压、大电流接通和断开时产生的强电干扰可能会在PLc输入线上产生很强的感应电压和感应电流，足以使PLC输入端的光电锅台器中的发光二极管发光，使光电耦台器的抗干扰作用失效，导致PLC产生误动作。如某水电站中的PLC在站内无发电机运行时工作正常，发电机起动运行后经常出现误动作，可以观察到在没有输入信号时PLC输入点的发光二极管有时也会闪动。
干扰信号除了经PLC的输入端侵入PLC外，也可能经PLC的电源侵入PLC。
与一般的工业环境不同，发电站的继电器控制系统中的继电器和执行机构(如断路器、接触器和电磁阀等)使用的是直流220V电源，在设计PLC的输出电路时，应充分考虑这一特点。

2抗干扰的隔离措施
    PLc内部用光电锅台器、输出模块中的小型继电器和光电可控硅等器件来实现对外部开关量信号的隔离，PLc的模拟量I／0模块一般也采取了光电锅台的隔离措施。这些器件除了能减少或消除外部干扰对系统的影响外，还可以保护CPU模块，使之免受从外部窜入PLC的高电压的危害，因此一般没有必要在PLc外部再设置干扰隔离器件。
    如果PLc输入端的光电耦合器不能有效地抵抗干扰，可以用小型继电器来隔离发电站中用长线引入PLC输入端的开关量信号。光电耦合器中发光二极管的工作电流仅数毫安，而小型继电器的线圈吸合电压为数十毫安，强电干扰信号通过电磁感应产生的能量一般不可能使隔离用的继电器吸合。有的系统需要使用外部信号的多对触点，例如一对触点用来给PLC提供输入信号，一对触点用来给上位计算机提供开关量信号，一对触点用于指示灯，使用继电器转接输入信号既能提供多对触点，又实现了对强电干扰信号的隔离。PLC来自开关柜内的输入信号和距开关柜不远的输入信号一般没有必要用继电器来隔离。
    为了tigao抗干扰能力，PLc的外部信号、PLC和计算机之间的串行通信线路也可以用光纤或带光电耦合器的通信接口来隔离，在要求防火、防爆的环境更适于采用这种方法。
3对电源的处理
    电源是干扰进PLc的主要途径之一，电源干扰主要是通过供电线路的阻抗耦合产生的，各种大功率用电、发电设备是主要的干扰源。
    如果PLC使用交流电源，在干扰较强或对可靠性要求很高的场合，可以在PLc的交流电源输入端加接带屏蔽层的隔离变压器和低通滤波器(见图1)，隔离变压器可以抑制窜入的外来干扰，tigao抗高频共模干扰能力，屏蔽层应可靠地接地。

图1电源的抗干扰措施确
    低通滤波器可以吸收掉电源中的大部分“毛刺”，图中的Ll和12用来抑制高频差模电压，L3和L4是用等长的导线反向绕在同一磁环上的，50Hz的工频电流在磁环中产生的磁通互相抵消，磁环不会饱和。两根线中的共模干扰电流在磁环中产生的磁通是迭加的，共模干扰被L3和L4阻挡。图中的Cl和C2用来滤除共模干扰电压，c3用来滤除差模干扰电压。R是压敏电阻，其击穿电压略高于电源正常工作时的高电压，平常相当于开路。遇尖峰干扰脉冲时被击穿，干扰电压被压敏电阻钳位，后者的端电压等于其击穿电压。
    高频干扰信号不是通过变压器的绕组耦合，而是通过初级、次级绕组之间的分布电容传递的。在初级、次级绕组之间加绕屏蔽层，并将它和铁芯一起接地，可以减少绕组间的分布电容，tigao抗高频干扰的能力。
    也可以直接选用电源滤波器产品，如北京中石公司的电源滤波器具有良好的共模滤波、差模滤波性能和高频干扰抑制性能，能有效抑制线与线之间和线与地之间的干扰，其产品可用于交流单相，三相电源和直流电源。
    在电力系统中，如果使用220v的直流电源(蓄电池)给PLC供电，可以显著地减少来自交流电源的干扰，在交流电源消失时，也能保证FLC的正常工作。某些PLC(如三菱公司的FX系列PLC)的电源输入端内有一个直接对220v交流电源整流的二极管整流桥，整流滤波后的直流电压送给PLc内的开关电源。开关电源的输入电压范围很宽，这种PLc也可以使用220v直流电源。使用交流电源时，整流桥的每只二极管只承受一半的负载电流，使用直流电源时，有2只二极管承受全部负载电流。考虑到PLc的电源输入电流很小，在设计时整流二极管一般都留有较大的裕量，这种PLc如使用直流220v电源电压不会有什么问题。经过长期的工业运行，证明上述方案是可行的。
4 PLC输出端的可靠性措施
继电器输出模块的触点工作电压范围宽，导通压降小，与晶体管型和双向可控硅型模块相比，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，但是动作速度较慢。系统输出量变化不是很频繁时，一般选用继电器型输出模块。PLc输出模块内的小型继电器的触点很小，断弧能力很差，不能直接用于发电站的DC220v电路中，必须用PLc驱动外部继电器，用外部继电器的触点驱动DC220v的负载。
    断开直流电路要求较大的继电器触点，接通同一直流电路可用较小的触点。选择外接的继电器时，应仔细分析是用PLc来控制接通还是断开外部回路。例如水电站中用得较多的DC220v电磁阀内部有与其线圈串联的限位开关常闭触点，电磁阀线圈通电，阀芯动作后，是用阀内部的触点来断开电路的。在这种情况下，可以选用触点较小的小型继电器来转接PLc的输出信号。

5安装与布线的注意事项
    开关量信号(如按钮、限位开关、接近开关等提供的信号)一般对信号电缆无严格的要求，可选用一般的电缆，信号传输距离较远时，可选用屏蔽电缆。模拟信号和高速信号线(如脉冲传感器、计数码盘等提供的信号)应选择屏蔽电缆。通信电缆要求可靠性高，有的通信电缆的信号频率很高(如上兆赫)，一般应选用PLc生产厂家提供的专用电缆，在要求不高或信号频率较低时，也可以选用带屏蔽的双绞线电缆。
    PLc应远离强干扰源。如大功率可控硅装置、高频焊机和大型动力设备等。PLc不能与高压电器安装在同一个开关柜内，在柜内PLc应远离动力线(二者之间的距离应大于200mm)。与PLC装在同一个开关柜内的电感性元件，如继电器、接触器的线圈，应并联Rc消弧电路。
    PLC的I／0线与大功率线应分开走线，如必须要在同一线槽中布线，信号线应使用屏蔽电缆。交流线与直流线应分别使用不同的电缆，开关量、模拟量I／0线应分开敷设，后者应采用屏蔽线。不同类型的线应分别装入不同的电缆管或电缆槽中，并使其有尽可能大的空间距离。
    如果模拟量输人／输出信号距离PLC较远，应采用4—20mA或0.10mA的电流传输方式，而不是易受干扰的电压传输方式。
    传送模拟信号的屏蔽线，其屏蔽层应一端接地，为了泄放高频干扰，数字信号线的屏蔽层应并联电位均衡线，其电阻应小于屏蔽层电阻的1／10，并将屏蔽层两端接地。如果无法设置电位均衡线，或只考虑抑制低频干扰时，也可以一端接地。不同的信号线好不用同一个插接件转接，如必须用同一个插接件，要用备用端子或地线端子将它们分隔开。以减少相互干扰。
6结束语
    我们在水电站微机综合自动化控制系统中广泛使用了PLc，由于采用了上述的可

PLC程序好的评价标准是实践。看程序能否达到预期的目的。但这还不够。因为能达到目的的程序还有好与不好之分。到底什么样的程序才算好的程序呢？大体有如下几个方面：

1、正确性
PLC的程序一定要正确，并要经过实际工作验证，证明其能够正确工作。这是对PLC程序的根本的要求，若这一点做不到，其它的再好也没有用。
要使程序正确，一定要准确的使用指令，正确的使用内部器件。准确的使用指令与准确理解指令相联系，为此对指令含义和使用条件一定要弄清楚。必要时，可编些小程序对一些不清楚的指令作些测试。
同一指令，由于PLC的出厂批次不同或是PLC的系列型号的不同，一些指令细节有可能不一样，应仔细查阅编程手册。
内部器件正确使用也是重要的。如有的PLC有掉电保护，有的PLC没有。一定要做到该掉电保护的一定要用掉电保护的器件，反之则不能用。
要准确的使用指令，正确使用内部器件，使所编的程序能正确要作，这是对PLC程序根本的要求。
2、可靠性
程序不仅要正确，还要可靠。可靠反映着PLC程序的稳定性，这也是对PLC程序的基本要求。
有的PLC程序，在正常的工作条件下或合法操作时能正确工作，而出现非正常工作条件（如临时停电，又很快再通电）或进行非法操作（如一些按钮不按顺序按，或同时按若干按钮）后，程序就不能正常工作了。这种程序，就不大可靠，或说不稳定，就是不好的程序。
好的PLC程序对非正常工作条件出现，能予以识别，并能使其与正常条件衔接，可使程序适应于多种情况。好的PLC程序对非法操作能予以拒绝，且不留下“痕迹”。只接受合法操作。
联锁是拒绝非法操作常用的手段，继电电路常用这个方法，PLC也可继承这个方法。
3、简短性
使PLC程序尽可能简短，也是应追求的目标。
简短的程序可以节省用户存储区；多数情况下也可节省执行时间，tigao对输入的响应速度，还可tigao程序的可读性。
程序是否简短，一般可用程序所用的指令条数衡量，用的条数少，程序自然就简短。
要想程序简短，从大的方面讲，要优化程序结构，用流程控制指令简化程序，从小的方面讲还要用功能强的指令取代功能单一的指令，以及注意指令的安排顺序等。
4、省时性
程序简短可以节省程序运行时间，但简短与省时并不完全是一回事。因为运行程序时间虽与程序所拥有指令条数有关，而且还与所使用的是什么指令有关。PLC指令不同，执行的时间也不同。而且，有的指令，在逻辑条件ON时执行与在OFF时执行其时间也不同。另外，由于使用了流程控制指令，在程序中，不是所有指令都要执行等。所以，运行程序的时间计算是较复杂的。但要求其平均时间少，大时间也不太长是必要的。这样可tigaoPLC的响应速度。
省时的关键是用好流程控制指令。按情况确定一些必须执行的指令，作必备部分，其余的可依程序进行，有选择地执行，或作些分时工作的设计，避免大时间太长等。
5、可读性
要求所设计的程序可读性要好。这不仅便于程序设计者加深对程序的理解，便地调试，而且，还要便于别人读懂你的程序，便于使用者维护。必要时，也可使程序推广。
要使程序可读性好，所设计的程序就要尽可能清晰。要注意层次，实现模块化，以至于用面向对象的方法进行设计。要多用一些标准的设计。
再就是I/O分配要有规律性，便于记忆与理解。必要时，还要做一些注释工作。内部器件的使用也要讲规律性，不要随便地拿来就用。
可读性在程序设计开始时就要注意。这不易完全做到。因为在程序调试的过程中，指令的增减，内部器件的使用变化，可能使原较清晰的程序，变的有些乱。所以在设计时就对调试增减留有一定的余地，然后调试完毕后再做一下整理，这样所设计的程序具有更高的质量。
6、易改性
要使程序易改，也就是要便于修改。
PLC的特点之一就是方便，可灵活地适用于各种情况。其办法就是靠修改或重新设计程序。
重新设计程序用于改变PLC工艺的用途要求的情况，不仅程序重编，而且I/O也要重新分配。多数情况下不需要重编程序，作一些修改就可以了。这就要求程序具有易性，便于修改。
易改也就是弹性，要求只要作很少的改动，即可达到改变参数或理改动作的目的。
在设计PLC程序的过程中，能够满足以上6方面的要求的就能称的上是一个好程序了

提醒：初学者不必在意本文归纳的做法，以程序易读、规范为目标，完成功能要求即可。
1、可以用“字”的时候尽量避免用“双字”，可以用整数时，尽量避免用实数。
2、优先使用富余的（硬件连接以外的）IB、IW、ID、QB、QW、QD，其次是M，S；
3、尽量避免数据类型转换，不得不用时，尽量用AC存放中间变量，减少转换次数。或者编程时先预留出存储空间，比如：用VW2存整数时，VW0空出不用，就可以直接以VD0的形式来进行访问VW2中的数据；
4、减少非必要网络扫描，把可以设条件执行的网络（特别是AIW、AQW），归类到子程序中作条件调用（例如定时中断）；
5、用XOR指令实现任意位取反（这指令略有难度，调试中更需要认真对位，编程时建议用二进制数）；
6、在保证工艺要求前提下，适当减小发生中断的频率；
7、子程序应该尽量减少条件判断的次数，规格化子程序进出口参数，从而减少代码冗余。
8、对于有重复性、耗时的任务，应采用分周期处理；其中包括：把初始化工作分摊到多个周期完成。令多个PID回路的采样时间略有差别，以避免在同一周期内产生多个中断调用，让扫描周期更均匀稳定。
9、对于输入数据较少的子程序调用，可以先判断输入数据是否有变化，如果没有变化（比较方法可参考48楼），可以直接跳过子程序，从而减少扫描周期。
10、尽量把在V区的位变量安排在V511.7内，把使用频率高的VB/VW/VD变量，安排在V4095内，可以缩短程序扫描周期。
11、SM0.0若和其它信号串联，只增加程序大小和执行时间，没有别的作用（如果网络已经满足了左侧必须的触点，没必要再串接SM0.0）；
12、没必要共享信号时，放置在同一网络里的多条指令，会产生额外的进出栈操作（具体可以转成STL来分析），而且如果不是逻辑要求，应避免横向串联，这样至少可以减少一个“与”指令。好处仅仅是放在一个网络里，感觉紧凑一点。
13、合理使用立即IO指令（尽量减少使用）节约PLC处理立即指令的转换时间。
14、计算中尽量使用计算结果存储器，而不用过渡存储器。