6ES7231-7PB22-0XA8使用方式

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一、前言

在城市集中供热系统中，热力站作为热网系统面对系统热用户后一级调节单元，热力站的控制效果直接决定热用户的采暖效果。太原市热力公司所辖城市热网包含400余座热力站，供热面积覆盖太原市总采暖面积的60%，所有热力站均采用间连型热力换热站。

在间连热网热力站中，二次网供回水压力、温度及liuliang均是影响供热效果的重要因素，而二次网各供参数的调节主要是依靠对二次网循环泵及补水泵的控制。传统的热力站控制中，循环泵与补水泵一般都采用工频泵，系统在设计选型时已经决定了系统二次网的主要参数，但是相对的，系统的适应性、扩展性及各参数的jingque调整均受到极大限制。

太原热力公司自99年起，开始逐步对太原集中供热热网的各个热力站进行自动控制化改造。对于原有的热力站，统一增加自控仪表、PLC及变频设备；对于新建的热力站，在设计时即在工艺系统基础上引入自控设备。自控系统辅助将热力站的控制jingque化，结合热网中控室全网平衡系统及通讯网络系统，进行全网均匀调节，达到较好的控制效果。本文着重介绍自控系统及变频器在热力站控制中的应用。

二、热力站自控系统构成

间连型热力站自控系统按设备类型分，可分为：温度、压力变送器，liuliang计，电动调节阀，循环泵及补水泵；按控制回路分，则可分为：一次网liuliang控制回路、二次网循环控制回路、二次网定压回路。

在热力站自控系统中，一次网liuliang控制回路主要通过调节一次回水调节阀来实现。二次网的调节回路则是通过调节二次网循环泵及补水泵转速来实现。一次网的控制指令主要由热网调度中心根据全网平衡算法下发，而二次网循环泵及补水泵变频器转速则由站内PLC系统依据各热力站所带热网的实际情况计算得出。

热力站自控系统结构如下图。

图1 典型热力站系统结构图

三、系统控制思想

在集中供热工程中由于各用户的建筑面积、暖气片性能及房屋保温质量各不相同，很难确定一组典型的室内温度作为直接被控量，而供、回水的平均温度从整体上反映了各用户暖气片的平均温度，因此一般的供热系统都是根据室外环境温度及不同的供热时段来控制供、回水平均温度的方法来间接控制用户室温。

在太原各热网控制中，由于在进行热力站自控改造的同时，对热网调度系统也进行了调整。目前太原各个热力分公司热网调度中心都加设了全网平衡系统，调度中心通过与个热力站进行通讯，获取热网数据，并根据室外温度情况对全网热力站的供热效果进行均匀调整。

各热力站从控制中心获取对应的二次网供回水平均温度，站内系统将独立控制回路分为二次网供回水平均温度控制回路和一次网liuliang控制回路，根据平均温度的偏差确定一次网liuliang的设定值，然后调节阀门开度使liuliang达到设定值。

站内的控制系统还根据热力站的实际情况对二次网循环泵及补水泵进行调速，

系统根据二次网供、回水平均温度的温差，通过变频器自动调节循环泵的转速，实现对系统总liuliang和温度的调节。使循环水泵按照实际负荷输出功率，减少不必要的电能损失，实现小liuliang大温差的运行模式。通过此举，可以及时地把liuliang、扬程调整到需要的数值上，消除多余的电能消耗，从而达到良好的节能效果。通常热力系统会设计两台变频泵，这不仅是为了系统备用，也是为了防止系统超调。如果负荷不够，则泵的转速加大，达到100％时还不满足要求，则启动第二台泵。同时系统还可以根据运行时间自动切换各循环泵，也提供低水压保护和连锁功能。

控制系统的二网供、回水压力是热网安全运行的重要参数。供水压力过高可能造成热水管道及用户暖气片的破裂；供、回水压力过低，使得部分热用户无法的到足够热量。恒压控制的佳方案是对补水泵进行变频调速控制，但考虑此处对压力的稳定性要求并不高，只要压力不超出某一范围即可，所以也可以采用开关补水控制方案。

四、热力站控制系统的实现

1、一网回路控制：

热力站的一次网回路控制，主要是热负荷控制。通过控制调节一次网回路上的电动调节阀，来调节流过热力站的一次热水的liuliang。在全网控制系统中，全网控制中心根据目前室外温度情况，参考热源的运行情况及各热力站反馈的二次网运行数据，计算出各热力站一次网控制阀门的开度指令或二次网目标控制温度。热力站系统根据全网控制中心下发的指令，调节一次网liuliang调节阀，从而实现全热网的热资源均匀分配。

一次网回路控制中主要的参考对象为热力站一、二次网供回水温度；一网控制的对象为一次网调节阀；控制目的为提供热力站必须的供暖热量。

2、二次网循环泵控制：

热力站系统二次网循环泵是通过变频器来调速。

传统热力站系统循环泵通常采用工频泵，循环泵选定后，热力站二次网的liuliang无法进行调整，从而造成热力站系统无法根据室外温度及实际供热需求来调整，造成热力及电力资源的浪费。而且大功率的工频泵在起停时会对电网造成冲击。

目前，热力系统自控改造中，对15KW以上的循环泵普遍使用变频控制。一般的循环泵均采用压差控制方式，即循环泵的转速受二次网供回水压差调整。压差控制的方式可以通过调节循环泵转速，调节二网liuliang以满足供热需求，从而减少浪费。

在热力站循环泵控制中，我们采用供回水温差结合供回水压差控制的方式。

热力站控制系统根据各系统的实际情况，设定一个供回水压差目标值。设定此供回水压差值以满足二次管网的供暖水循环。在此基础上，热力站PLC系统通过测量二次网供回水温差来对循环泵进行修正。当二网供回水温差偏大时，则需tigao循环泵转速，加大二网liuliang，tigao二网回水温度，改善供热效果；当二网供回水温差过小时，需适当降低循环泵转速，减小二次网的liuliang，实现小liuliang大温差的运行模式。这种调整可以起到节约电能及热能的效果，在大型热网中，这种节能手段就能取得可观的效果。

3、二网定压补水控制：

二次网的补水控制采用的是定压控制，传统热力站中往往采用压力表电节点控制。随着城市集中供热的发展，系统的热负荷越来越大，热力站系统所带的供暖面积都比较大，并且供热网条件不一，二网系统的水力损失较大。严重的水力损失使得二次网的补水系统压力加大，补水频繁。而传统的工频补水泵的频繁起停，容易造成二次管网压力的波动。

在热负荷较大的系统中，我们采用补水泵变频控制，对补水系统进行jingque的微调。当系统失水时，二网压力下降，系统会通过变频器控制补水泵以一定的转速进行补水，补水泵的转速根据当前压力与目标压力的差值均匀调整，从而避免补水泵在启动和停止时对二次网系统的冲击。

4.现场人机界面

　　在现场人机界面上，可以通过操作面板任意调节系统所需的各种运行状态，例如：一、二次网供回水温度及温差，变频器大小运行频率等，并可随时查阅以往运行记录。根据用户要求可将当前参数以画面、曲线、报表的形式在屏幕上显示。

五、热力站自控系统的优点

在热力站中使用变频器及可编程控制器，充分发挥变频器的调速和节能的优点及可编程控制器配置灵活、控制可靠、编程方便的优点，使整个系统的稳定性有了可靠保障。

通过热力站自动控制系统的投运，过去主要依靠人工调节的控制手段得到了彻底改善，热网的运行得到合理控制，失调现象得到了有效地解决，消除了热网中各站冷热不均的现象。按需供热、节能降耗，改变了不合理的小温差大liuliang运行方式，既保证了远端客户的供热需要又避免了近端用户的过热现象直接tigao了热网的供热效果。

一 引言

由于建筑行业的迅猛发展，对于各种型号的砖构件需求量日益加大。用于建筑业的砖构件原材料粘土日益减少，而且土地回生能力很弱，原先制砖对土地支持消耗巨大；并且实心红砖产品型号单一，难以满足各种场合的应用要求。

砌块成型机可采用砂、石、粉煤灰、煤渣、煤矸石、尾矿渣、陶粒、膨胀珍珠岩等工业废料加工成各种新型墙体材料。生产出的砖、空心砌块不用烧结，节约国家土地，煤炭，无污染，能tigao工程速度，减轻楼体重量，空心率高，隔音保暖，冬暖夏凉，抗风化，原来来源丰富，质量好且生产工艺简便，投资少见效快，适应性广，前景广阔等优点。

砖机设备上已经大量使用了电气自动化设备，很多设备都由原先的手动生产发展到全自动生产，不但tigao了设备的技术含量，而且tigao了自动化生产的工作效率。

二、工艺介绍

砌块成型机的工艺主要由四个部分构成：

1）、液压系统：

液压系统的主要功能在于控制模具的模头、模箱的升降。使用液压系统可以有效的平稳加压，避免设备有太大的冲击力。

2）、主机：

主机的整个机架焊接而成，其中模具采用线切割加工工艺制造，保证砌块砖光滑无毛刺，尺寸，对于振动电机，目前行业中部分客户使用普通电机，还有一些客户使用的是变频器来带载电机，有效的tigao了由于频繁起停造成的电机烧毁的情况。tigao了系统的可靠性。

3）、出砖输送带：

出砖部分主要功能是将成品砖送离砌块机。在出砖部分还有扫灰电机，它的主要作用是清理成品砖上的废料，当砖头凉干后就不会有废料粘面而且保持砖头的清洁。

4）、模具

根据客户的不同需求，可以搭配有多种的模具，选用不同的模具可以生产出不同要求的砌块形砖，适合各种场合的应用。

三、技术方案

3.1、方案框图

a)、该技术方案采用HMI＋PLC＋MDI的方式.

b)、目前的砌块成型机PLC的点数是控制在60点即可。采用艾默生EC10系列 60点主

模块，不需要扩展模块，刚好满足客户需求。

c)、变频器该客户选用某品牌的通用型变频器。主要做调速使用。

d）、HMI该客户选用台湾威伦的产品。

e)、触摸屏和PLC进行连接，PLC控制变频器的频率更改和频率设定，PLC和变频器

通讯采用标准的MODBUS协议。该变频器控制生产电机运行频率，以达到调节生

产效率。

3.2、程序设计

此次编程采用顺序功能图（Sequential Function Chart），利用顺序功能图的过程划分和步骤间转换功能。可将程序段进行模块化自由组合。

由于顺序功能图编程具有直观和流程化的特点，分解后的每一步骤和每个转换条件都为相对简单的程序过程，在顺序控制领域应用比较广泛。

经过对工艺的了解可以分为以下几个部分：

本机分两种工作方式：手动、自动。开机前先选择手动方式，手动按钮全部为单键启停按钮，按一下为启动，再按一下为停止或到位开关自停。在人机界面手动画面里有“取消互锁”的触摸键，打开时为灰色，这时互锁制约取消，此时各按钮为点动模式，方便调试机台，各限位开关都调整好时一定要关闭该键以恢复互锁制约。

这对保护机台安全至关重要，关闭时该键为白色。启动油泵后，手动测试压头、模框、

料车、送板、成品、输送动作全部正常后，设定好生产模数、布料次数、进退布料时间，将手动/自动开关置于自动位置，按压自动开始或触摸屏启动键，成型机即按预先设定程序

走下去，直到达到生产模数或按停止结束。

3.3、PLC通讯协议设置

EC10系列PLC主模块提供了两个串行异步通讯端口，分别为PORT0和PORT1。通讯口特性如表所示。

表5-1 EC10系列主模块通讯口特性

3.4、HMI通讯设定

WINVIEW端需要设置好通信口的格式，设置界面如下

触摸屏因其能够实时、形象且生动的显示当前设备的运行信息而在工业上得到广泛的应用。

A）、触摸屏和PLC的连接通过RS232端口进行，PLC的类型选择EMERSON PLC EC20[PDS V2.50].

B）、触摸屏作为主站PLC作为从站，采用MODBUS主从式协议进行通讯，PLC从站地址选择为2，触摸屏主站地址设置为1.

C）、触摸屏和PLC的通讯串口都设置成

波特率：9600 奇偶校验：偶校验

数据位：8 停止位：1

砌块成型机的画面如下：

可以在触摸屏上对砌块成型机的手动、自动状态、liuliang压力、延时进行设置，也可以显示当前的信号状态。

这些窗口均较为生动反映了当前设备的运行信息，通过触摸屏的应用，我们能够实现系统实时监控，并在下一级应用中间将之纳入到设备管理系统监控系统中间去，为设备优化tisheng进一步空间。

3.5、变频器通讯协议设定

变频器采用某品牌的通用型变频器，PLC通过MODBUS协议进行通讯。

变频器频率给定通过PLC给定方式，变频器支持MODBUS协议，可与EC10 PLC组成485网络，PLC采用通讯口1作为和变频器通讯的端口，采用通用的MODBUS RTU主从协议进行通讯，PLC主站设置为1，变频器从站设置为2。

以下为PLC主站设置：

变频器端通信参数设置：

表2-1 变频器通信参数设置

某品牌通讯协议：

变频器是采用一种异步串行的主从MODBUS协议，该通讯协议的数据格式分为RTU（远程终端单元）和ASCII模式两种通讯格式。

和艾默生EC10通讯采用MODBUS RTU方式进行通讯。RTU模式中，每个字节的格式如下：

编码系统：8位二进制，十六进制0～9、A～F每个8位的帧域中，包含两个十六进制字符。

在RTU模式中，帧总是以3.5个字节的传输时间静默，作为开始。RTU的数据格式为：

按照某品牌变频器的通讯说明，通用的变频器的功能码如下：

帧格式为：站号 功能码(03H) 起始地址高位 起始地址低位 数据个数高位 数据个数低位 CRC低位 CRC高位

所以，如果上位机通讯读取变频器频率的协议帧如下：

改写通讯变频器的频率的协议帧如下：

艾默生PLC通讯：

通 讯组帧功能部分，通过字数据传输指令（MOV）可以将数据组成通讯帧，从D302开始到D307结束。艾默生的MODBUS协议自动在通讯帧的后面加了CRC校验，不需要使用者计算CRC校验。

SM135：通讯口1的MODBUS的通讯完成

SM124：串口1空闲标志

SM136：通讯口1的MODBUS的通讯错误

利用标志位进行通讯互锁，MODBUS指令发送数据串，接收数据放入D7970中。

三、总结

通过模块化的编程与PLC双通信口的功能，把一个中型机的功能在小型机上就轻易实现了，实现了砌块成型机工艺要求的全部功能，并降低了客户的成本。