西门子6ES7222-1HD22-0XA0使用方式

西门子6ES7222-1HD22-0XA0使用方式

1引言

随着科学技术的发展，世界上各大公司相继生产出许多不同类型的可编程控制器，给生活和工业生产的各个领域实现自动控制提供了很多方便，其中西门子LOGO！可编程控制器就是应用起来比较方便的一种，它可以不需要借助其他工具就方便的进行编程，实现逻辑控制、时序等多种编程控制，应用起来方便实用，本系统中用压力传感器作检测件，用压力控制器（CD901）作为压力比较控制中间环节，与西门子可编程控制器（LOGO！）共同组成控制系统。

2应用背景

我公司动力二区由于用水情况的变化，有时需水量大，有时需水量小，供水压力将随用水量大小变化而不断变化的，由于用水量变化很大使管网压力波动非常之大，当用水量小时，即使只开一台水泵管网压力仍可达到0.35Mpa，致使管网憋压造成能源浪费。当用水量大时，又必须开两台甚至三台才能满足工艺要求，这就要求岗位人员时常观察管网压力，并根据情况人工开机停机，这样不仅压力变化较大和调节滞后，而且会浪费能源，还可能造成供水不足影响生产等情况。当厂区内出现火情时，用水突然增加，而且要求压力更高才能满足消防需要，往往是出现火情后，由发现火情人员通知动力值班员，再由动力值班员去泵房开泵增压，由于过程多，不能及时增压，供水不足影响扑救工作，很可能延误时机造成更不利的局面，后果可能不可收拾。

3系统控制方式

3.1手动状态：

该状态时，编程控制系统停止工作，各水泵电机（一次水泵和消防水泵）分别由各自的按钮控制启、停，适合于系统故障或检修时使用。

3.2自动运行：

这种状态即为正常运行方式，各水泵电机（一次水泵和消防水泵）均通过压力检测、压力控制器、编程控制器，根据设定管道压力和编程条件进行水泵电机的自动开启、停机控制，自动增加或减少运行水泵电机量，实现供水管道压力基本稳定的目的，在厂区任何地方发生火情时，可以通过安装在各车间的消防按钮就可以及时开消防水泵增压，而不需要通知动力部门人员，再由他们到泵房增开水泵，不仅在正常生产时实现稳压供水，更能在有消防需要时时间开启消防泵，达到即保障生产又兼顾消防的目的。

4控制功能的实现

正常生产时，3台水泵并联运行，实现恒压供水；有火情时，通过布置在各车间的消防控制按钮，实现立即开启另两台消防泵增压，保证生产、消防两不误。系统中用一台LOGO!编程控制器进行协调，现场压力信号经压力变送器取样，送至压力控制器与设定值进行比较，比较后产生压力信号到变频器，进行调压。若变频器不能满足压力调节，压力控制器产生高低报警信号，给LOGO!编程控制器启、停相应水泵，以保证压力稳定。

5.联机方式：

下面给出系统各部分联机方式，以便大家了解整个系统，联机方式如下图：

图1

6.原理图

图2

7.控制与编程

7.1压力不足增开机情况：

图3

7.2压力高停机情况：因与7.1类似，只是顺序相反，在此就不再给出了。

7.3消防控制优先，只要有消防信号，系统就执行紧急增压功能，不再进行加减机调压。

8.如图1所示，控制编程情况说明如下：

8.1程序设定是按照一定顺序开机或停机的，1#变频机开到大后，如果压力低于设定值，压力控制器就输出低报警给编程控制器，编程控制器按设定好的顺序开机（此处先开2#机，再开3#机），开机后管道增压，并由1#变频机调压，由压力监测器反馈到压力控制器，与设定值进行比较，如果压力在设定值范围内，系统保持现状；如果压力值仍低于设定下限，编程控制器将按编程再开另一台水泵电机，同样由1#变频机调压，此系统正常生产多需要开两台半不到三台就够了；如果此后由于系统用水量降低，使系统管道压力高于设定值上限，编程控制器按设定好的顺序停机（此处先停3#机，再停2#机），管道减压，并由1#变频机调压，由压力监测器反馈到压力控制器，如果压力在设定值范围内，系统保持现状；如果压力值仍高于设定上限，编程控制器将按编程再停另一台水泵电机，同样由1#变频机调压。如此循环往复，保持系统压力相对稳定。

8.2如果编程控制器接到消防指令，将直接开启消防泵，同时不再根据原压力设定进行调节，保持高压大量供水，直到再接到消防停机指令，然后又进入正常压力调节程序。

9.实施：

我们所用的这种编程控制器，编程简单，应用方便，因此实施起来没有太多太多困难，只要根据生产实际中多数时间的用水情况，设定合适的压力控制点和上下限，再根据用水变化程度，设定开停机间隔时间，按一定的逻辑关系实现开停机控制，并实现消防信号优先，就可以达到正常生产时基本恒压供水，消防时快速增压，保障特殊情况用水压力及用水量。施工难点主要是到各车间的消防控制，线路较长，控制点多，为保障正常生产，消防按钮特殊管理，一般情况不允许动。

10.实施效果：

自从完成本项目至今，系统运行良好，由于实现了自动启停稳压控制，大限度的保障了生产，而且，降低了操作工的劳动强度，减少了人为延误，还起到了节约能源的作用，受到使用单位和领导的好评。

1 引 言
传统的十字路口交通控制灯，通常是事先经过交通流量的调查，运用统计的方法将两个方向红绿灯的延时预先设置好，然后实际的变化却是未知的，所以常常出现绿灯方向几乎没有什么车辆，而红灯方向却排着长队等候通过的调度失控。本文据此提出模糊智能交通路口指挥调度控制系统。

2 交通十字路口传感器的设置
在十字路口的四个方向（e、s、w、n）的近端j（斑马线附近）和远端y（距斑马线约100米处）各设置一个传感器，分别统计通过该处的车辆数。如图1所示。

图1 传感器的设置

近端的传感器用于记录绿灯期间通过路口的车辆数（记为x）；远端的传感器用于记录红灯期间进入路口排队等候的车辆数（记为y）。为了简化运算，可以将两个相对的方向（n与s、w与e）的x、y值合并为一组，分别取两个方向之大者。

3 模糊控制器的设计
本模糊控 制系统设计的核心是模糊控制器的设计，设计模糊控制器主要是求取模糊控制表。
3.1 系统分析
确定控制器的输入变量和输出变量以及它们的数值变化范围。输入变量为x、y，输出变量为t。绿灯期间车辆通过路口的速度不超过20公里/小时，则在15秒时间内通过的大车辆数约为15辆。则x的变化范围为0～15。当远端和近端传感器之间距离约为100米时，考虑一般车辆车身长度连同两车辆间距平均5米左右，所以100米内可能停留等待的车辆数多可达到100/5=20辆，于是红灯方向排队等待的车辆数y变化范围为0～20。本系统的输出就是两个方向的红黄绿灯，还有斑马线处人行横道的红绿灯以及按前进方向分得更细的绿灯相互间关系及两个方向的输出关系终归结到对当前绿灯的延时t。根据现场测试，输出变量t的变化范围为15～60。
3.2 模糊化方法的选择与确定
为了实现模糊控制，需要将绿灯时间分为两部分：其一是固定的1o秒作为路口车辆状态参数的采集时间t1；其二是根据两个方向车辆流量变化进行模糊决策的延时t2。绿灯期间车辆通过路口的速度不超过10m/s，则在10s内通过的大车辆数约为l5。以红绿灯转换瞬间为计时起点，记录10s内通过的车辆数作为变量x的论域，取（0-15），并将它分为三个模糊子集：少、中等、多。其从属函数设计如图2所示。

图2 绿灯期间通过路口车辆数（x）从属函数设计

红灯期间排队等候车辆数（y）的模糊化， 输出量模糊分类都采用三角形属函数的设计。
3.3 模糊规则的设计
当两个方向的状态处于同一量级时，如同为多，或同为中等，或同为少时，绿灯的延时t2均取“短”，如表1所示,其目的是保证双方流量相差不多的情况下，尽快地均衡疏散。

表1 模糊规则表

3.4 模糊推理算法与解模糊
从模糊规则得到的结果仍然是模糊量，还要经过模糊推理算法还原为jingque量才能输出。本设计采用当今模糊控制算法的主流算法—简易模糊推理算法。对于每个确定的输入x和y值对应不同的模糊子集，具有不同的从属度。由此而激活的多条模糊规则以取小的策略求出各输出于模糊集的从属度，然后再采用重心法（加权平均法）解模糊，求出t2的jingque值：

式中：μi为确定的x、y输入值所对应的不同模糊子集的从属度；ti为输出各模糊子集所对应的重心值。

4 系统设计
4.1 系统硬件设计
模糊控制器采用三菱的fx2n型plc，通过编程来实现交通调度过程控制。图3所示的模糊控制系统数据采集及a/d转换由模拟量输入模块fx2n-2ad完成，d/a转换由模拟量输出模块fx2n-2da完成。

图3 plc实现模糊控制的硬件连接

其中y10-y12是东西方向红绿灯的控制线路,y13-y15则是南北方向的控制线路,yo-y7则是控制7段显示器的控制线路。
4.2 软件设计
plc编程能力强，可以将模糊化.模糊决策和解模糊方便地用软件来实现，基于交叉路口车辆等待长度的变周期交通模糊控制器模糊判决子程序的算法流程如图4所示。

首先分别读入红绿灯方向检测区中各检测器显示值,计算大车辆数x和y 然后将x和y分别乘以量化因子,求得相应论域元素表征的查找控制表所需的x和y,并根据表4模糊控制规则表查得输出控制量的论域值t 后将其代入公式15+ki×t, 可计算出实际换向后绿灯的时间长度t。

5 运行测试及结果分析
本文设计的基于plc的模糊交通控制系统，在某路口经过了试运行并现场测试，并与传统的定时控制方法进行了比较（见表2所示），比较结果表明：在交通流较小或接近定时配时的预期量时,模糊控制与定时控制方法并无太大差别,而当交通量逐渐增大时,本系统的模糊控制的优势就明显起来,可以有效地减少延误车队长和车辆平均延误时间，其中南北方向和东西方向的平均延误分别较定时控制的减少6.74%和5.32 %。

表2 模糊控制与定时控制方案效果比较对照表

6 结束语
理论与实践证实，应用可编程控制器plc对十字路口交通信号灯进行模糊控制,其控制效果要比定周期方法的控制效果明显，尤其适用在车辆信息量比较大的交叉路口。由于使用plc作为本系统控制器的核心，系统编程简单。操作方便，具有较好的应用推广价值，适合目前我国交通控制与管理的现状。