西门子模块6ES7222-1HF22-0XA8参数选型

西门子模块6ES7222-1HF22-0XA8参数选型

　旋转编码器是一种光电式旋转测量装置，它将被测的角位移直接转换成数字信号(高速脉冲信号)。因此可将旋转编码器的输出脉冲信号直接输入给PLC，利用PLC的高速计数器对其脉冲信号进行计数,欧姆龙触摸屏，以获得测量结果。
　　不同型号的旋转编码器，其输出脉冲的相数也不同，有的旋转编码器输出A、B、Z三相脉冲，有的只有A、B相两相，简单的只有A相。

　　如图所示是输出两相脉冲的旋转编码器与FX2N系列PLC的连接示意图。
　　编码器有4条引线，其中2条是脉冲输出线，1条是COM端线，1条是电源线。
　　编码器的电源可以是外接电源，也可直接使用PLC的DC24V电源。电源“-”端要与编码器的COM端连接，“+ ”与编码器的电源端连接。
　　编码器的COM端与PLC输入COM端连接，A、B两相脉冲输出线直接与PLC的输入端连接，连接时要注意PLC输入的响应时间。有的旋转编码器还有一条屏蔽线，使用时要将屏蔽线接地。

　　说明：本文以三菱FX2N系列PLC与欧姆龙E6B2-CWZ6C型旋转编码器为例，介绍编码器与PLC的硬件接线方式。对于其他系列以及使用高速计数模块时，接线方法要参考该手册说明。而接到某端子对应的计数器号，需要参考《三菱FX编程手册》中关于高速计数器的说明。

1. 引言
        随着工业技术的发展越来越快，工业中对中央空调控制精度的要求也越来越高，现在很多工业生产过程都对温度有较高要求，但是中央空调系统是一个参数时变、纯滞后、大惯性的非线性系统，其控制过程与环境条件及空调系统本身的诸多因素密切相关，许多参数是难以计算和测量的，很难建立jingque的数学模型。模块化空调机组是由多台空调组合而成的并联中央空调系统，控制系统采用多台PLC通讯联网处理。当实际环境多变时，传统控制方式对水温的控制效果并不理想。

        近来提出的模糊控制可不必jingque了解对象情况，且具有动态响应好，上升时间快，超调小的优点，随着PLC技术的不断发展，各PLC厂家推出了适于各类过程控制的智能专用模块，应用模糊控制技术合理调节模块化空调的能量，达到良好的温度控制效果和响应速度。

2. 组建PLC网络

        现有三台风冷热泵螺杆机组，编号分别为机组A、机组B和机组C，还有4台水泵，其中3用1备，每台机组对应一台水泵，如果在运行过程中任意一台水泵发生故障，备用水泵自动投入工作。

        本PLC网络采用4个CO-TRUST公司的可编程控制器，其中1＃PLC、2＃PLC、3＃PLC均为CPU226L，4＃PLC为CPU224+。1＃PLC、2＃PLC和3＃PLC分别控制机组A、机组B和机组C，4＃PLC控制4台水泵。4个PLC相互串接到一条总线上，构成线型网络拓扑结构，见下图。

PLC网络连接示意图

        三台风冷热泵机组的进水口和出水口分别并联在两条总管路上，构成总进水口和总出水口，在总出水口处各放三个温度传感器，三个温度传感器信号分别送至1＃PLC、2＃PLC、3＃PLC的温度采集模块。

3. 模糊控制实现
模糊控制原理如下图：
 

       针对机组只有一个控制量即机组出水温度，系统采用二维模糊控制。设模糊变量为：E(温差)，EC(温差变化率)，U(输出增量)。输入输出变量语言可以表达为：负大(NB)，负中(NM)，负小(NS)，零(ZO)，正小(PS)，正中(PM)，正大(PB)。系统中温差基本论域为E其范围为[-3，+3]，温差变化率EC其范围为[-0.5，+0.5]，输出增量U其范围定为[-3，+3]，jingque量均可划分为12个等级。

根据过程控制的实际经验得到一系列推理语言规则，写成如下形式：
IF E = (NB) and EC = (NB) then U = (PB)
即温度偏差E为负大且偏差变化率EC为负大，则输出控制增量U应为正大，快速减少负偏差，使其趋近于给定值。
IF E = (NM) and EC = (NM) then U = (PM)
即温度偏差E为负中且偏差变化率EC为负中，则输出控制增量U应为正中，逐渐减少负偏差，使其趋近于给定值。
IF E = (NS) and EC = (NS) then U = (PS)
即温度偏差E为负小且偏差变化率EC为负小，则输出控制增量U应为正小，慢慢减少负偏差，使其趋近于给定值，避免出现超调现象。
IF E = (PS) and EC = (PS) then U = (NS)
即温度偏差E为正小且偏差变化率EC为正小，则输出控制增量U应为负小，慢慢减少正偏差，使其趋近于给定值，避免出现超调现象。
IF E = (PM) and EC = (PM) then U = (NM)
即温度偏差E为正中且偏差变化率EC为正中，则输出控制增量U应为负中，逐渐减少正偏差，使其趋近于给定值。
IF E = (PB) and EC = (PB) then U = (NB)
即温度偏差E为正大且偏差变化率EC为正大，则输出控制增量U应为负大，以快速减少正偏差，使其趋近于给定值。

通过对这样的一系列的语句的归纳总结形成以下的模糊控制规则表：

各模糊子集的隶属函数选择三角分布方式，根据模糊控制规则表和各模糊子集的赋值表即可计算出每个模糊关系R，然后合成总模糊关系，再根据模糊推理合成规则，得到控制增量模糊集U，再按隶属函数中位数方法得到相应的控制增量u，即得到模糊控制表。
 
4.网络通讯指令的使用
 
        PLC之间的通讯采用NETW/NETR（网络写/网络读）指令，在这里把1＃PLC设置为主站，其它PLC均设置为从站，主PLC通过采样周期和控制周期检测水温变化，通过PLC根据计算得到的水温偏差与水温偏差变化率查询模糊控制控制表，获得相应控制量，对3台机组的能量进行控制，同时还需考虑3台机组的能量输出基本相当。
 
        主站中还需要定时向各从站读/写数据，读取一些状态信息，如机组的高、低压力、风机和压缩机的状态、机组故障等信息；向各从站写一些控制命令，如开、关机、强制融霜等命令，全部控制都在主触摸屏上完成。

5.应用效果
        通过对现场水温的监控，在采用模糊控制方法后，机组水温控制精度达到用户工艺要求，用户非常满意，而且响应速度很快，超调小，具体水温曲线见下图。
6. 结束语 
       不依靠专用控制模块通过应用PLC的编程软件开发模糊控制程序，并应用在风冷模块化空调机组的水温控制上，实测数据证明模糊控制在实际应用中得到了良好的控制效果。而且模糊控制程序作为整个PLC控制程序的一个子程序，包括数据的读取、模糊推理和控制信号输出，这样模糊控制程序易实现模块化和标准化，与PID控制相比，限制条件少，不受系统硬件限制，适应范围也大大提高，具有较大的实用价值。

　琅琊山抽水蓄能电站位于滁州市西南郊的琅琊山麓，是由奥地利政府出口信贷支持的重大项目和安徽省"861"重点建设项目。整个电站枢纽部分由上水库、输水系统、地下厂房、下水库和地面开关站5部分。电站建成后，将在电网中发挥调峰填谷、调频调相和紧急事故备用等重要作用，将改善安徽省及华东电网的火电机组运行条件，提高电网运行的安全可靠性和经济性，经济效益和社会效益都十分显着。ABB PLC 强大的旗舰PLC产品，其设计理念允许简单的一个模块就能提供宽范围的性能水平、功能和可扩充性，而其他大多数竞争产品为了实现相似的功能则需要多种模块或产品。

　　琅琊山水电站公用及通风空调设备采用多层式控制，主控工作站设1台公用设备上位机，各个子系统设就地控制单元，在主控及网络失效的情况下，就地控制单元仍能独立完成其系统内设备的监测和控制功能。

　　各就地控制子系统采用PLC为控制系统，对于PLC要求有较高的性价比。PLC主要是指数字运算操作电子系统的可编程逻辑控制器，用于控制机械的生产过程。也是公共有限公司、电源线车等的名称缩写。PLC = Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。

　　早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,PLC），它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，这种装置称作可编程控制器，简称PC.但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC,plc自1966年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国，日本，德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。

　　系统网络结构见下图：

　　公用设备主控工作站负责协调合管理公用设备就地各子系统的工作，记录和计算运行信息，并把经过处理的数据存入数据库中，同时完成公用及通风空调设备的远方监测和远方控制功能。各子系统站分别为：厂内渗漏排水泵系统、低压空压机系统、消防泵和雨淋阀控制系统、通风空调系统，AC31 50系列PLC系统负责对各子站进行控制。其中，通风空调系统分为主厂房、副厂房、安装场副厂房以及出线竖井几个远程控制站，每个远程控制站又分别由几套远程I/O进行分散控制，远程I/O选用50系列Modbus远程扩展模块，不仅提高了系统的性价比，而且能够保证系统的稳定运行。每套PLC子站都采用MODBUS协议与公用设备上位机进行通信，子站与主控工作站的距离长为1380米。整套系统利用了AC31系列PLC的优势，实现了优化的控制。

　　系统投入运行后完全达到用户要求，整个系统设计合理、操作简单、安全可靠，并且一直运转良好，得到了用户的好评。