西门子模块6ES7221-1EF22-0XA0技术支持
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一 引言
可编程序控制器PLC因其技术指标先进、质量优、环境适应能力强、可靠性好；有完善的输入输出功能模块，系统能灵活处理模拟量、数字量和开关量；而且具有完善的软件系统，以实现过程检测、执行、控制、报警以及图形画面显示打印等功能。基于此,选用了OMRON公司CPM2A可编程序控制器实现了无锡海得鲁公司的矫直控制系统。
二 矫直机控制系统原理
根据工艺要求、设计的控制原理框图如下：
放卷机将铝管在矫直机牵引下自然放卷，通过一排双曲轮将弯曲的铝管矫直。将旋转编码器安装在传送带上，用于检测铝管传送速度，随铝管的运动而转动，其转动产生的脉冲送入PLC中，经过PLC的计算处理而得到切料的长度，当切料长度改变时，其编码器所测得的速度与输入数据进行比较，比较结果送入变频器中从而通过改变矫直电机的速度来达到改变切料长度。MPT显示、调整矫直速度、调整切料长度、显示已切根数。
三 硬件设计
根据控制要求，系统要求控制5个电磁阀开关，7个到位接近开关，5个控制按钮和2个指示灯，共控制16个I/O输入，7个I/O输出和一个模拟输出，共25个I/O控制点。采集参数为编码器对铝管运行速度的脉冲采样，输出参数为调速频率。考虑性价比，选择了OMRON公司的CPM2A-PLC扩展一个CPM1A-MADO2单元。控制设备和具体I/O对照如表1所示：
表1 矫直机控制系统I/0表
类型 序号 名称 地址 设备名称
DO 1 YA1 10CH00 左夹紧油缸夹紧电磁阀
2 YA2 10CH01 左夹紧油缸打开电磁阀
3 YA3 10CH02 右夹紧油缸夹紧电磁阀
4 YA4 10CH03 右夹紧油缸打开电磁阀
5 YA5 10CH04 切断油缸电磁阀
6 HE5 10CH06 系统准备好
7 HE6 10CH07 系统报警
DI 8 LS02 1CH00 左夹紧油缸夹紧到位接近开关
9 LS03 1CH01 左夹紧油缸夹紧到位接近开关
10 LS04 1CH02 右夹紧油缸夹紧到位接近开关
11 LS05 1CH03 右夹紧油缸打开到位接近开关
12 LS06 1CH04 切断油缸上位到位接近开关
13 LS07 1CH05 剪刀下切到位接近开关
14 LS08 1CH06 安全门关到位安全开关
15 SB7 1CH07 调速+按钮
16 SB8 1CH08 调速-按钮
17 SB9 1CH09 系统复位按钮
18 SB10 1CH10 暂停按钮
19 SB11 1CH11 计数清零按钮
20 SB12 2CH00 急停按钮
21 SB13 2CH01 手/自动切换
22 LS01 0CH00 旋转编码器A相
23 LS01 0CH01 旋转编码器B相
24 LS01 0CH02 旋转编码器C相
AO 25 13CH00 调速
四 软件设计
程序采用OMRON公司的CX-Programmer软件编写，程序设计上有如下特点：在程序中，利用标志位来表示不同的现场情况和程序的状态，增加了程序的可靠性和灵活性。模块化的程序设计，整个程序由不同的子程序构成，各子模块独立完成各自的功能互不干扰，因而程序结构清晰，便于修改。再就是定时器的使用，利用不同的定时器来设置不同设备的延时时间，可以灵活地根据控制要求进行延时时间的设定。主程序主要由程序初始化、计数清零、系统复位、增减变频、切长脉冲转换、速度、切料、暂停急停安全门八个子程序和一个切料中断子程序构成。下面介绍编码器高速计数程序设计及切料动作程序设计。
编码器旋转一周有1024个脉冲，其旋转半径为32.6mm，进行速度计数时，一个脉冲所走过的路径是0.2mm，为了保证其脉冲数为整数必须要进行数据处理。把DM5寄存区中放立即数5用来与DM0中的切料长度数据做双字节乘法放到DM15寄存区里。便得到切料长度所对应的脉冲整数。然后再用这个脉冲数与CM11中的脉冲比较表进行比较，当两者相等时，便可以驱动改变切长。切料脉冲转换程序流程如图2所示：
OMRON PLC网络类型较多，功能齐全，可以适用各种层次工业自动化网络的不同需要。如图1所示为OMRON公司的PLC网络系统的结构体系示意图。
图1 OMRON公司的PLC网络
OMRON的PLC网络结构体系大体分为三个层次：信息层、控制层和器件层。信息层是高层，负责系统的管理与决策，除了Ethemet网外，HOST bbbb网也可算在其中，因为HOST bbbb网主要用于计算机对PLC的管理和监控。控制层是中间层，负责生产过程的监控、协调和优化，该层的网络有SYSMAC NET、SYSMAC bbbb、Controller bbbb和PLC bbbb网。器件层是低层，为现场总线网，直接面对现场器件和设备，负责现场信号的采集及执行元件的驱动，有CompoBus/D、CompoBus/S和Remote I/O网。
Ethernet属于大型网，它的信息处理功能很强，支持FINS通信、TCP/IP和UDP/IP的Socket（接驳）服务、FTP服务。HOST bbbb网是OMRON推出较早、使用较广的一种网。上位计算机使用HOST通信协议与PLC通信，可以对网中的各台PLC进行管理与监控。
SYSMAC NET网属于大型网，是光纤环网，主要是实现有大容量数据链接和节点间信息通信。它适用于地理范围广、控制区域大的场合，是一种大型集散控制的网络。SYSMAC bbbb网属于中型网，采用总线结构，适用于中规模集散控制的网络。Controller bbbb网（控制器网）是 SYSMAC bbbb网的简化，相比而言，规模要小一些，但实现简单。PLC bbbb网的主要功能是各台PLC建立数据链接（容量较小），实现数据信息共享，它适用于控制范围较大，需要多台PLC参与控制且控制环节相互关联的场合。
CompoBus/D是一种开放、多主控的器件网，开放性是其特色。它采用了美国AB公司制定的DeviceNet通信规约，只要符合DeviceNet标准，就可以接入其中。其主要功能有远程开关量和远程模拟量的I/O控制及信息通信。这是一种较为理想的控制功能齐全、配置灵活、实现方便的控制网络。CompoBus/S也为器件网，是一种高速ON/OFF现场控制总线，使用CompoBus/S专用通信协议。CompoBus/S的功能虽不及CompoBus/D，但它实现简单，通信速度更快，主要功能有远程开关量的I/O控制。Remote I/O网实际上是PLC I/O点的远程扩展，适用于工业自动化的现场控制。
Controller bbbb网推出时间较晚，只有新型号PLC（如C200H、CV、CS1、CQM1H等）才能入网，随着Controller bbbb网的不断发展和完善，其功能已覆盖了控制层其它三种网络。
目前，在信息层、控制层和器件层这三个网络层次上，OMRON主推Etherne
1 概述
在石油加工工业中，大型旋转机组是装置设备的重要组成部分，如催化裂化装置的主风机、气压机组、烟气轮机及汽轮机组等。这些机组功率大，运行条件苛刻，控制系统复杂，是化工生产中的关键设备。因此，对这些设备在突发事故中的保护是至关重要的。现在各大石油化工企业普遍采用的是专用ESD紧急停车系统，系统结构复杂，成本高（上百万元）。针对上述情况，沈阳石蜡化工有限公司80x104 t/a 重油催化裂化气压机组的联锁-自保系统采用了PLC 进行系统构建，其在随后的生产过程中表现稳定，动作可靠，多次在事故状态下对机组及生产装置实行了自我保护，杜绝了恶性事故的扩大和蔓延，取得了显著的效果。
2 工艺设备及主要联锁参数
在催化裂化装置中，从沉降器出来的油气经分馏塔分馏后得到粗汽油、柴油和富气，富气从分馏塔顶出来经气压机压缩后送到稳定塔，与粗汽油在稳定塔内充分互溶，得到稳定汽油。在这部分流程中，气压机是关键的设备，它的运行是否平稳直接影响着整个流程。如果气压机受到损坏，会对单位的经济效益产生极大的影响。因此，对气压机组的保护是至关重要的。该厂80x104 t/a重油催化裂化气压机组采用的是电机-气压机-汽轮机三机组，在装置开工时采用汽轮机启动机组，达到额定转速（6000转）后开启电动机，采用双动力三机组的形式，主要是为了增加机组运行的可靠性。机组的主要联锁参数包括气压机轴位移超标停车、汽轮机轴位移超标停车、润滑油压力低停车、密封油压力低停车、汽轮机入口蒸汽流量低停车、汽轮机背压低停车、机组转速超标停车、手动紧急停车、供电跳闸停车等，这些量都是开关量输入，其中任意一项或多项出现，都要求PLC能迅速切断汽轮机入口蒸汽速关阀和电机电源，同时关闭气压机入口阀，打开放火炬阀，以保证气压机及装置的安全。
3 方案的确定
自保-联锁系统是指将影响装置安全和设备安全的重要参数，如温度、压力、流量、温度等引入ESD（紧急停车系统）系统，由ESD监测，并以显著的声光形式进行报警，达到联锁条件时自动实行联锁保护，保障设备和装置的安全，并打印出故障原因及时间，以利于事故分析。随着微电子技术的发展，PLC产品在功能和性能指标上都得到了极大地丰富和完善，并以受到用户的欢迎。因此，从满足工艺生产需求出发，考虑到安全性、可靠性、经济性、可扩展性等因素，采用了OMRON公司生产的CPM2AH ?0CDR-A型PLC，并选用了OMRON公司的CX-Programmer软件。
4 系统构成
4.1 硬件构成（如图1所示）
其中CPM2AH自带I/O接口，可以接36点输入，24点输出，输出形式是继电器，并且通过RS232C串口与PC机1通讯。PC机1位于气压机控制室内，使用的是bbbbbbs2000操作系统，通过CX-Programmer软件与PLC通讯，实现组态、监控及事故记录功能。由于我厂采用分散控制、集中管理，因此要求在主控室也可以直接看到气压机的自保联锁状态。因此，利用微软的bbbbbbs2000的终端服务功能，在主控室设置了PC机2，将气压机控制室内的PC机1作为终端服务端，主控室内的PC机2作为终端客户端，两台PC机因为距离较远，采取光纤以太网连接，在主控室内的PC机2上，可通过终端服务功能运行位于气压机控制室内PC机1上的CX-Programmer软件，对PLC进行监控及各种操作。输入、输出定义见下表：
4.2 软件设计
根据工艺要求，自保联锁的逻辑图如下：
其中，润滑油压力及密封油压力低停车采取三取二逻辑，汽轮机入口蒸汽流量及汽轮机背压采取二取二逻辑，以减少由于现场仪表失灵造成的自保误动情况。为满足不同的工况需要，特别设置了手动紧急停车按钮，放在操作台的隐蔽位置，供工艺人员使用。每一项自保条件动作，PC机都会按时间顺序记录下来，供事后分析。PLC系统的软件设计是依据上述逻辑关系，以梯形图方式编写后写入PLC中。在PC机中，可实现在线组态、监控，对输入、输出点可以强制状态，以满足调试、维护需要。
5 结语
本系统投入生产后，运行良好，可靠性高，而且程序简洁，维护方便，保证了装置的长周期运行，为工厂取得了可观的经济效益，将在今后的生产实践中，逐步考虑采用双PLC或三PLC冗
可编程控制器PLC在燃气轮发电站已经得到了广泛应用，它利用内部存储的控制程序软件以及外部的输入数据和操作指令，经过逻辑和算术运算，向控制装置发送指令，完成对燃气轮发电机组和各辅助设备的控制、调节。
PLC可以对燃气轮发电机组的发动机转速、排气温度、负载以及发动机各系统的参数、状态进行控制和调节。例如，在滑油系统中，就可完成对压力、温度、液位等参数和滑油加热器、滑油冷动器、交直流滑油泵等状态的控制。本文只介绍对Taurus60燃气轮机滑油系统温度、压力控制的部分应用。
1、Taurus60燃气轮机的滑油系统介绍
Taurus60燃气轮滑油为燃气轮机轴承、发电机轴承和齿轮箱轴承提供润滑油，同时也为压气机可变导流叶片作动器、燃料作动器和放气活门作动器提供增压滑油，控制上述作动器的位置。
滑油系统中温度传感器RTD和压力传感器TP380的安装位置见图1。
2、PLC对滑油温度的控制
PLC控制原理：Taurus60燃气轮机利用温度传感器RTD来控测滑油系统温度，并将其转换为相应的电信号经输入模块的光耦合、A/D转换，转换成数字信号，存储在内部存储器中，PLC扫描内部应用程序，读取数据，进行算术、逻辑运算，结果经输出模块转换输出控制执行机构动作，来达到上述控制目的。
PLC控制目标:对Taurus60燃气轮机滑油温度的控制主要目的如下：①在机组停机时，启动或停止滑油箱加热器；②在运行中若滑油系统温度过高，启动报警回路、停车回路，或发出声光报警或使燃气轮机紧急停车；③控制滑油系统的三个滑油散热器冷却风扇的启动、停止和转速，从而控制滑油系统的滑油温度，使其保持在规定的范围内。
Taurus60燃气轮机组滑油温度传感器RTD共有两个，分别为滑油箱RTD(RT390)和滑油管RTD(RT380)。滑油箱RTD安装在滑油箱内，感受滑油箱滑油温度，当滑油箱滑油温度低于设定值(65℉)(18℃)时，PLC命令滑油箱加热器启动，给滑油加热；当滑油箱滑油温度达到设定值70℉(21℃)时，PLC命令滑油加热器停止运行。滑油管RTD安装在主滑油管上，感受系统滑油温度，当系统温度高于设定值160℉(71℃)时，启动报警回路报警；当系统温度再升高超过设定值165℉(74℃)时，启动燃气轮机紧急停车回路，燃气轮机停止运行。
PLC还可控制滑油散热器的工作，当系统温度高于设定值100℉(38℃)时，PLC命令1#、2#滑油散热器冷却风扇启动，给系统散热；当系统温度低于设定值90℉(32℃)时，PLC命令1#、2#滑油散热器冷却风扇停止工作。1#、2#滑油散热器风扇的工作是由PLC根据系统温度控制风扇变频器的输出，从而实现滑油冷却风扇的平稳调速，因此滑油温度的调节十分jingque；当滑油温度超过140℉(60℃)启动3#散热器风扇，它是由继电器控制的。
PLC控制过程：
限于篇幅，我们仅以滑油温度高引起Taurus60滑油系统报警、停车以及3#滑油冷却器风扇的启动、停止为例来探讨一下PLC是如何实现对滑油温度的控制的。
PLC是使用梯形语言进行控制的。
(1)滑油温度高引起报警、停车的控制程序当滑油管温度高于160℉(71℃)将会出现滑油温度高报警，从而引起维护人员的注意；当滑油温度高于160℉(74℃)将会出现滑油温度高停车，以确保设备的安全。
(2)3#滑油冷却风扇启动/停止控制程序
当滑油管温度高于100℉(38℃)或低于90(32℃)，滑油冷却风扇开启或停止命令使能。具体的说，当高于100℉(38℃)或低于90℉(32℃)时滑油冷动风扇启动(或停止)命令通过输出模块输入.
当滑油温度超过140℉(60℃)后，3#冷却风扇启动定时器控制电路回路动作(如图4)这时继电器K280-3线圈通电(或断电)其常开接点闭合(或断开)，接触器K4983线圈通电(或断电)，其常开接点闭合(或断开)接通(或断开)3#滑油冷却风扇。
3、滑油压力控制
PLC控制原理：滑油压力是通过滑油压力传感器TP380(以下简称TP380)、输入输出模块、PLC的运算等来实现的。TP380感受0～690kPa范围内变化的滑油压力，将其转换为4～20mA的电流信号，输入输出模块将电流信号转换为供PLC识别的数字信号，PLC经过运算，将结果存储在标示为LUBEPRESS的地单元中，供程序调用。
PLC控制目标Taurus60燃气机共有三套滑油泵，即主滑油泵、交流滑油泵、直流滑油泵。主滑油泵由燃气轮机驱动，提供燃气轮机、发电机的润滑滑油和控制作动器动作的增压滑油；交流滑油泵用于给燃气轮机、发电机提供运转前和动转后润滑，而且当主滑油压力低于设定值时紧急启动，以确保燃气轮机的正常运转；直流滑油泵作为交流滑油泵的备用泵，当交流滑油泵故障或燃气轮机发电站全站失电时，确保燃气轮机的润滑。
当燃气轮机启动循环开始后，PLC首先对直流滑油泵进行试验，当直流泵P903压力达到4PSI，PLC使得P903断电停转并启动交流滑油泵BP321工作，如果压力达到6PSI，PLC允许燃气轮机运转，PLC启动前润滑定时器开始计时，燃气轮机必须以大于6PIS的压力进行运转前润滑30秒，滑油压力低于41PIS则PLC给出低滑油压力报警，若滑油压力低于25PSI，则启动不锁定快速停车。在燃气轮机稳定运转条件下，滑油压力的调节是由滑油压力温度控制组件完成的，但PLC始终监控着系统滑油压力的变化，并在不同状态下完成低滑油压力报警、启动交流滑油泵、启动不锁定快速停车等工作。当燃气机停止运行时，PLC检查直流泵工作，30秒计时器开始时允许滑油压力降至3PSI，定时器工作结束，重新接通交流滑油泵，运转后润滑开始。这些都是由PLC预先设定的控制程序完成。
PLC根据燃气轮机不同的运行停车情况，编制了五种不同的运转后润滑方案供启用。
PLC控制过程：
这里我们只介绍滑油系统的压力计算和直流泵启动的命令程序。
(1)滑油压力输入数据计算。
(2)直流滑油泵
启动命令使能直流滑油泵是作为交流滑油泵的备用泵，当交流泵或者TP380故障时，直流滑油启动。
4、结束语
PLC对滑油系统控制是十分完备的，它的控制内容、项目也是十分复杂的。它不但能控制、显示滑油系统中的压力、温度，它还能设置压力、温度的极限值，一旦系统超越了这个极限值，可以给出报警信号或停止系统运行，确保设备安全；它还可以控制滑油箱加热器的工作，控制油箱液位的高低，并给出报警信号等。限于篇幅，我们只能摘取其一小部分，做一简单介绍，希望能对大型复杂设备的滑油系统的控制有一定的借鉴价值。
