西门子6ES7214-1AD23-0XB8正规授权

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1　引言

　　可编手里逻辑控制器PLC进入国内工业控制领域己近十年了，早期的PLC由于受硬件的构成及软件环境的局限，其应用范围受到二定的限制。近几年来，随着微电子技术及计算机技术的高速发展，PLC产品高度融合了计算机产业新进的技术与工业自动控制的经典理论，在其功能及性能上指标上得以大大的丰富和完善，从而突破了传统PLC的概念，在中、小型控制领域内极大的扩展了其应用范围。在特定的范围内，高性能价格比己成为新型PLC的突出的特点。
　　A-B公司是国际的工业产品制造厂商，其工业自动化控制产品以其高性能、高可靠性在工业控制领域有着其特定的地位。A-B公司的PLC产品更是该产品领域的佼佼者。本文将通过介绍A-B公司的新型PLC产品在南方某3X125MW机组电厂辅助装置中的实际应用实例，来介绍新型PLC产品的先进功能与性能。

　　2　产品简介

　　美国A-B公司的新型的SLC500/03 PLC系统，是PLC产品领域中较先进的机型之二，除具有常规PLC产品的基本性能外，它还具有以下的独特功能：
　　*强大的输入/输出信号支持能力，I/O接口部分支持960离散点；
　　*丰富简单的集成化指令，处理器指令集71条，简单易学便于系统的应用及推广；
　　*多级工作状态指示显示，便于现场运行人员对系统的工作状态一目了然；
　　*高可靠性的性能设计，确保正常工作条件下，系统的维护量小。

　　3　工艺流程
　　
　　作为电厂工艺流程中二个重要的环节，化学水处理部分在整个电厂的自动控制系统中有着举足轻重的地位。它的工作状态将直接影响整个锅炉系统的安全性与经济性，并影响到整个电厂的工作稳定性与可靠性。化学水电气控制部分的各种控制阀门和联锁开关较多，其中任一环节的工作状态的稳定性和可靠性都将对整个化学水自动控制部分产生相送连的影响。
　　针对这样的实际状况，我们在化学水的控制部分采用了由PLC系统构成的程序控制，选用了A-B公司高性能的PLC产品SLC-500/03，从而完成化学水处理部分的启动、停止、暂停、再启动以及相关电磁阀箱、风机、泵的控制。化学水部分的运行（送水）和再生指令全部自动进行。当某种水处理设备失效后，由检测仪表发出信号，把该设备从制水系统中解列，经过判断，确认具备再生条件时，自动投入再生。再生程序完毕，水质合格后自动把该设备并入到制水系统，恢复送水。
　　选用PLC系统构成了以下几个分系统：
　　*机械过滤器的程序控制系统
　　*一般除盐系统的程序控制系统
　　*混合离子交换器的程序控制系统
　　下面以化学水处理部分一般除盐系统的程序控制为例，介绍其工艺及系统构成。
　　对于电厂的化学水处理部分，除盐系统为系统中重要的一个环节，供往锅炉的水中含有微量的悬浮物、胶体物质和有机物质，它们的存在会直接影响锅炉的使用寿命和传输管道的安全，所以必须作前期的处理。
　　它的处理过程为在化学水处理的过程中，加入特定的化学物质，从而与水中的有害成分发生化学反应，通过沉淀、过滤等方式将这些特质从水中分离出来。PLC系统主要自动控制并完成整个除盐过程的中的阀门的启、停及相关管路中的开、闭等。并联运行固定床两极除盐系统工艺示意图如图1所示：

　　4　实际应用

　　根据上述的化学水一般除盐过程的工艺流程，选用相对应的PLC构成程序控制系统。除盐过程所涉及的开关量信号计有除盐水导电度、阳床钠离子、阳床NaOH等相关的输入、输出点，故选用了SLC500/03中的离散量输入模块1746-IB32计三块，离散量输出模块1746-IB32计二块，继电器输出模块1746-0X08计八块，构成的整个PLC自动控制系统如图2所示。
　　按照上述的程序流程图，通过PLC系统专用的程序软件包进行系统程序的生成，并投入正常的使用。（程序部分较长，略）

　　5　使用效果及经济效益

　　按照常规电厂输助设备控制系统的设计，化学水处理自动控制部分常常采用传统的按钮及继电器组组成。这样构成的系统，早期投入的费用相对较低，但由于所使用的元、器件和设备较多，相互之间的连接线及关系也较繁琐，无法从每二个环节上确定保证每一个独立部分性能的良好发挥和其可靠性，因而从长远运行的角度考虑，后期设备的维护上所发生的费用将远远超过选用PLC构成系统所发生的费用，这里还不包括由于这部分工作的不可靠因素从而造成对整个电厂的正常生产所带来的影响。我们在南方某电厂3*125MW机组化学水处理部分设计中采用了PLC系统构成，由于该产品的优良特性，不仅在极短的工期时间内完成了该程序控制部分的安装与系统调试，而且由于产品的高可靠性，从而使该辅助系统投入运行一年多来，基本处于免维护工作状态，保证了整个运行机组的安全、可靠、稳定的运转，受到业主等多方面的好评。
　　对于中、小型的控制系统，在条件允许的情况下，我们推荐选用新一代的PLC产品

1 前 言

　　码垛机是包装码垛生产线上的重要设备，它对于提高整条线的处理速度起着关键的作用。随着企业集团化，生产规模化，要求码垛机具有较高的处理速度， 1000 袋 /h 的码垛机不再能够满足生产的需要，在这种情况下，一方面需要研制新型的高速码垛机，另一方面需要对传统的码垛机进行高速化改造。
　　在对传统码垛机的改造过程中，需要在无包的情况下，对其过程时间参数进行测量，以便对原码垛机的这些参数有个正确的认识。出于程序保护的原因，往往原有程序是不允许改动的，在这种情况下，只能另外采用一个可编程控制器，通过采集原过程的始末信号来测定过程时间。然而，在无包的情况下，采用这种测量方法测量开关门时间却得不到正确的结果，原因在于在有包的情况下和在无包的情况下运行的过程是不同的，本文将分析这两种过程不同的原因，并提出一种新的测量方法即模拟输入信号测量法。

　　2 高位码垛机开关门时间的物理意义
　　所谓开关门时间是指滑板门从开始开到关至关位所经历的时间，该参数是计算换垛时间的一个非常重要的参数。图 1 表示了与测量开关门时间有关的机械结构简图。
　

　　在有包运行的情况下，当门开至开位时，压板压包到托盘上并随升降台的层降而继续下降，当下位信号点燃时，升降台停止下降且气缸回程，当上位信号点燃时，门关至关位，因而开关门时间包括 4 部分：开门时间、层降时间、程时间和关门时间。然而测量是在无包的情况下进行的，在这种情况下，当门开至开位时，气缸迅速下降，在极短的时间内点燃下位信号而回程，而液压升降台层降需要一个启动时间，不可能在这极短的时间内完成启动动作，导致层降过程无法进行， 因而这时的开关门时间只包括 3 部分：开门时间、回程时间和关门时间，而没有层降时间这一部分，无法再现所测的开关门时间内的真实的运行过程，使我们试图空包测量开关门时间的实验限于困境。
　　3 开关门时间的模拟输入测量原理
　　由上可知，开关门时间空包测量的困难的根源在于气缸的下位信号过早点燃，使得升降台还来不及层降气缸便回程了。在这种情况下，不得不取消这一阻碍再现真实运行过程的输入信号，然后模拟一个这样的信号取而代之，这就存在一个如何模拟的问题。
　　在有包运行的情况下，气缸是在升降台层降一定距离点燃下位信号后才回程的。如果我们能够在有包的情况下测得升降台的层降时间 t，那么在无包运行且取消了下位信号的情况下，当门开至开位时，压板压在托盘上并随升降台下降， 同时启动定时器，当定时器的定时时间为 t 时，便让测量, PLC 发出一个输出信号驱动一个中间继电器，通过让该中间继电器的触点信号模拟气缸下位信号的方法，使得气缸在升降台层降所要求的距离后才回程。这样，在空包运行的情况下， 克服了液压启动的滞后性的限制，实现了真实的运行过程，获 得 了 所 需 要 的开关门时间，具体实现电路，如图 2示。


　　从图 2 可以看出，为了测得开关门时间，由开门信号 Q6.1 驱动中间继电器 KA50,S7–214 测量 PLC 采集 KA50 的触点信号作为计量的起点信号，采集高位码垛机 PLC 有 D11 输入模块的滑板关位信号 10.3 作为计时的终点信号，从而测得开关门时间。在空包运行的情况下，当液压升降台层降时， Q6.2 输出位为 1，中间继电器 KA52 通电，这时，S7 – 214 测量 PLC 的输入信号 10.1 有效，在 10.1 有效所需要的时间后， 给测量 PLC 的输出端 Q 0.1 以输出信号，从而驱动中间继电器 KA51,KA51的触点信号被采集入高位码垛机 PLC 的 D12 输入模块的 11.3端口。在连线时，必须拆除高位码垛机 PLC 的输入模块 D12 上的下位信号线 11.3,这样，便用模拟的输入信号取代了实际的输入信号。当 11.3 有效时，在原程序的控制下，压紧气缸回升，回升到位后，滑板门关闭，达关位时，S7-214 的输入端口 10.3 有效，从 10.2 有效到 10.3 有效所经历的时间，就是所测的开关门时间，具体测量程序，如图 3示。

　　
　　4 结 论
　　介绍了一种时间参量的测量方法即模拟输入测量法，这种测量方法是在高位码垛机高速化改造的实践基础上提出的，测量在空包运行的条件下进行，由于液压启动的滞后性，导致下位信号成为再现有包运行过程的障碍，在这种情况下，取消该输入信号，用模拟信号取而之代，从而测得真实的时间参数

莱钢中小型轧钢生产线于97年建成投产，主要生产圆钢、弹簧扁钢、槽钢和螺纹钢。水冷系统用于棒材温度控制。轧制过程中必须通过成组区主要接收来自冷床的棒材，并通过磁性手将棒材摆放紧凑，成组并输送到剪切辊道（CCL）。 　　
　　该生产线PLC控制系统由ABB公司提供，其成组系统采用ABB MasterPiece 200/1 PLC控制系统，实现了轧制过程中棒材的摆放整齐、定支、运送控制。 　
　　2系统组成 　
　　基础自动化系统采用ABB公司的RMC200轧钢控制系统，它是一个开放型集散控制系统，由一套MP200／1过程站和一套AS520操作员站组成。过程站由一个CPU机架带一个I／O机架组成，CPU机架上安装了CPU模板DSPC172、内存模板DSMB176、16通道的DSAI130、8通道的DSAO120以及32通道的DI／DO模板，通过通讯模板DSCS140连接到MasterBus300总线上，与其它过程站进行通讯，I／O机架由总线扩展模块DSBC172实现总线扩展。 　　
　　操作员站采用HP-UNIX工作站，并通过实时加速器板连接到MasterBus300的冗余接口，通过它操作人员可直接对现场水冷设备进行监控，主要功能有：（1）成组系统的自动/手动的启停（2）棒材支数设定和实时监控（3）事件与报警清单的显示与打印等。成组系统的主要画面有启动画面、设定画面、维护画面、事件画面和报警画面。 　
　　3软件实现 　　
　　包括系统软件和应用软件。 　　
　　1、 系统软件：
　　ABB Master Piece200中央单元是 一高性能32位微处理器。系统软件存储在EPROM模块中，系统软件包括一个实时操作系统和一个ABB Master Piece语言（AMPL）执行器。
　　2、 应用软件
　　应用软件存储在带后备电池的RWM（读/写存储器）中，用ABB Master Piece语言（AMPL）编制，实现了结构化程序设计。工业控制程序往往功能繁多该语言根据工业控制要求，将编程元素设计成一个个图形功能块，称为PC元素。PC元素内有三种结构类元素PCPGM、CONTRM和FUNCM，PCPGM是程序结构的高层，旨在完成一个完整的控制功能，一个PCPGM下允许一个或几个CONTRM，而一个CONTRM下又可包含一个或几个FUNCM，从而使整个程序结构呈阶梯状，实现了结构化设计。 　　
　　另外，在CPU内还有一个实时数据库，它的作用是存储数据和在程序间传递数据。数据库内的元素称为DB元素，这些元素包括过程站所使用的的I／O模板和信号及程序中产生的其它数据信息。
　　4控制功能
　　4.1工艺设备
　　成组区主要接收来自冷床的棒材，通过磁性手将棒材摆放紧凑，成组并输送到剪切辊道（CCL）。 　
　　成组区包括以下设备：
　　拆叠装置(DPAS)、对齐辊道(LIN)：100 个带槽辊
　　成组设备：（1） 磁性成组小车(FT)；（2） 成组输送链(FC)；（3） 磁性手指(MF)；（4） 支撑活板(SFL) 　　
　　提取传输设备：成组移送小车(ET1，ET2，ET3,MET) 　
　　成组区工艺流程图如图2：
　　

　　
　　
　　 4．2 对齐辊道 (LIN)
　　对齐辊道位于冷床的出口侧, 由100 个带槽辊组成，每10个为一组,冷床尾端有一个固定缓冲机械挡板将钢材头部对齐。使用的辊道段由操作员或自动地根据轧制表设定. 由MCC控制正转(反转已取消)。运行状态有间歇或连续运行。间歇周期允许辊道起动条件：冷床起动周期信号延时、延时停止（T2）。
　　4．3 成组和传输区
　　4．3.1 概述
　　在这个区域用相同的设备接收来自冷床的棒材，通过磁性手jingque地将棒材摆放紧凑，成组并传输到辊道。
　　本区包括以下设备：
　　成组设备：
　　（1） 磁性成组小车(FT)；（2） 成组输送链(FC)；（3） 磁性手指(MF)；（4） 支撑活板(SFL)
　　提取传输设备：
　　成组移送小车(ET1...ET10,MET)
　　4．3.2 功能描述
　　4．3．2.1 磁性成组小车 　
　　为保证连续成组，提供两组同样的小车（A和B）。两组小车轮流工作，一组总是停在收集区（上部位置：从冷床接收棒材），而另一组向提取小车上卸钢材，或返回停放位置或一直停放(下部位置). 每个单元通过一齿轮箱由直流电机单独驱动。并配备以下传感器：两个编码器（速度和位置控制）、两个接近开关（用于位置编码器复位 DI5.4/FT_SG1_CHG_A、DI5.5/FT_SG2_CHG_B）、两个接近开关用于冷床卸料(DI5.6/FT_SG3_DISCHG_A、DI5.7/FT_SG4_DISCHG_B)、四个限位开关(电机紧急停止： DI5.8/FT_SG5_CHG_MOV_A、DI5.9/FT_SG6_DISCHG_MOV_A、DI5.12/FT_SG9_CHG_MOV_B、
　　DI5.13/FT_SG10_DISCHG_MOV_B）。
　　4．3．2.2成组输送链
　　成组输送链有三组，每组通过齿轮箱由交流电机驱动。为每部分配备下列传感器：一个脉冲发生器和安装在马达上的过热电偶. 成组输送链和磁性成组小车同步，这样钢材能够按要求的距离放置。成组输送链的检测元件:两个接近开关用于检测钢材在链子上（DI5.14/FC_SG1_LAYERDET、DI5.15/FC_SG2_LAYERDET）、计算机给出速度给定值到变频柜（
　　AO1.1/FC1_IN_SPREF、AO1.2/FC2_IN_SPREF、AO1.3/FC3_IN_SPREF）、同时监视编码器的工作电压（AI1.2/FC1_TACHO_5V、AI1.3/FC2_TACHO_5V、AI1.4/FC3_TACHO_5V）。
　　收集期间传送链与成组小车的运动总是同步的, 当成组完成后, 成组小车和传送链在小于冷床周期时间的短时间内移到提取区。成组小车轮流运行。 每组棒材由N根组成(在OS设定)。 　
　　成组小车从停止位置上升以后, 小车移到适当位置收集该组的根棒材， 在每个冷床周期, 通过限位开关检测到的固定横梁后一齿上的棒材被装入成组小车上, 棒材计数器N1加一，棒材装入小车以后(冷床周期开始后一恰当时间), 如果N14．3．2.3 电磁手
　
　　电磁手用于在成组区抓起棒材且正确地放在成组小车上。提供两套手指“A”和“B”在小车定位时夹持钢材。当两根棒材被同时卸下时，（双齿槽周期）两套手指同时使用，否则用一套。手指到冷床的距离可根据根据产品尺寸进行机械调整。
　　4．3．2．4 支撑活板
　　活板和磁性指有相同的功能, 它们同时应用. 它固定在冷床架上. 配备两套活板(A,B), ,用于在小车定位期间抓起棒材, 它们和磁性指一样以相同的周期工作。
　　检测元件有: 两个接近开关分别检测两套活板的下部位置（ DI5.1/MF_SG1_FLAP1_DWN、DI5.2/MF_SG2_FLAP2_DWN） ，操作员控制(CP3): 活板升/降控制。
　　4．3．2．5 棒材组传输设备
　　该设备分成四部分: 部分包括一个电磁提取小车; 其余部分为提取小车.
　　提取顺序和在辊道上的输送
　　1 后一组成组小车步进信号和提取小车在停止位置(P1): 提取小车上升并磁化.
　　2 小车在收集位置: 成组小车去磁并下降.
　　3 成组小车在下部位置: 成组小车返回等待位置. 一个传感器( 由安装在冷床固定齿上的凸轮装置驱动)检测返回行程. 同时, 小车上升到高(*1)
　　4 提取小车在上部位置, 来自位置变送器和个提取小车传感器的信号并加延时Ts(*2):提取小车向辊道方向前移
　　5 如果辊道正运行或(和)检测到上面有原料, 提取小车停在中间位置(P2)(*3).
　　如果辊道和夹送辊停止并且没有检测到辊道上有原料:提取小车前进至卸料位置P3, P3在辊道中心位置(*4).
　　6 提取小车在位置P3(*3): 提取小车下降.
　　7 组提取小车去磁并降至低位置,所有小车降低, 所有提取小车返回停止位置(P1)，辊道启动。
　　ET1有上、中、下三个位置检测;ET2包括ET2～ET5,只有下部位置检测; ET3包括ET6～ET10,只有下部位置检测. 在水平方向上, 每组小车分别有左右超限检测和上料位置检测开关. 在程序中, ET动作先后有如下七步，循环做矩型运动.ET_LIFTPOSPICKUP；(2)ET_LIFTPOSUNLOAD；(3)ET_POSWAIT；(4)ET_POSCRT；
　　(5)ET_LIFTPOSCRTLVL；(6)ET_LIFTPOSDOWN； (7)ET_POSPARK
　　水平方向运动时，将水平位置给定（0，300，1460）赋给ET_POSREF, 后通过COM_CV01元素的I4ORD1和I4ORD2端通讯到四个小车的传动系统,控制设备动作.
　　4．4 拆叠缓冷系统
　　该系统用于弹簧扁钢. 对弹簧扁钢来说, 只用到60m 的冷床, 扁钢需要缓慢冷却. 因此它们被组成叠状送入冷床. 当进入卸货区域以后, 扁钢被一个接一个卸下. 拆叠缓冷系统的主要设备:
　　（1）拆叠设备(Unstacking)；（2）提升设备(lift)；（3）倾翻设备(tilt)；（4）升降挡板(stop)
　　5应用效果
　　该系统自97年底投运以来，运行可靠、稳定，大大提高了其工作效率，保证了轧钢生产。