西门子6ES7231-0HF22-0XA0使用方式

西门子6ES7231-0HF22-0XA0使用方式

　隧道烘箱机是用于玻璃纤维的加热，系统对温度控制的要求比较高，因此系统是采用PID恒温控制。整个系统的工作原理如下：首先原料通过轨道小车运送到隧道，闸门开始关闭，待闸门完全关闭后开始打开阀门用蒸汽进行加热，由于玻璃纤维不可能一次加热成型，因此整个加热过程分15段逐级加热，每一段对温度的要求温度都不一样，为了系统更加可靠，每一段隧道都安装了上、下两个温度传感器，温度传感器把检测到的温度转化为电信号送到温度模块Q64RD，其温度值写到设定好的PLC的数据存储器D当中，PLC把接收到的两个温度进行求平均，把得出的温度平均值与温度设定值比较，并根据设定好的PID参数进行PID运算，后通过Q68DAI模块把PID运算得出的输出控制MV转化为电流信号，用以控制阀门的开度，从而达到恒温控制的目的，因为一共分15段加热，所以整个系统一共有15个PID回路，每个回路的控制原理是一样的。

这样的隧道烘箱机一共有12套，12套隧道烘箱机通过以太网连接成为一个系统，通过以太网能够向上位机高速传输数据，达到上位机对系统进行实时监控的目的。

3．系统配置图

该系统使用了三菱的Q02CPU，智能功能模块Q64RD、Q68DAI，I/O模块QX40、QY40P和通讯模块QJ71E71-100，系统硬件I/O分配图如下图：

该系统的特点是使用的模块很多，要向上位机传输的数据也非常多，12套PLC中每一套PLC就要传输30个温度测量值和15个温度平均值，还有PID参数以及许多开关量和报警信号等等，为了满足大量数据的高速传输，我们采用了100M以太网进行通讯，不但能满足系统对监控的实时性要求，还大大减少了系统配置和布线的麻烦。

4．调试情况和体会

（1）对各个智能功能模块要进行初始化设置，使用实用程序包对各个智能功能模块的参数进行设置，可以免去编写梯形图的麻烦。一共有两项设置：初始化参数设置和自动刷新设置，如下图

（2）对于Q68DAI模块，为8通道模拟量输出，使用时必须要把数模转换允许标志Y0～Y8置“1”才能正常进行数模转换。在智能功能模块参数设置好以后，发现有一个Q64RD模块出错，经检查，原因是自动刷新里设置的数据寄存器D50，在梯形图程序中使用到，产生地址冲突，改正过来后问题得到解决。

还有一些温度模块传送到数据寄存器的温度为0或-2000，为厂方温度传感器接线的错误，接线改正过来以后，问题也得到了解决。

（3）通讯采用以太网，因此必须设置网络参数，设置如下图

在Ooerational setting中设置IP地址，如下图

目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况主要分为如下几类：

　　1．开关量逻辑控制

　　取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机qunkong及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

　　2．工业过程控制

　　在工业生产过程当中，存在一些如温度、压力、liuliang、液位和速度等连续变化的量（即模拟量），PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

　　3．运动控制

　　PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动控制模块，如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

　　4．数据处理

　　PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

　　5．通信及联网

　　PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着工厂自动化网络的发展，现在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

　　1、引言

　　自来水是指通过自来水处理厂净化、消毒后生产出来的符合国家饮用水标准的供人们生活、生产使用的水。它主要通过水厂的取水泵站汲取江河湖泊及地下水，地表水。并经过沉淀、消毒、过滤等工艺流程，后通过配水泵站输送到各个用户。 由自来水厂按照《国家生活饮用水相关卫生标准》处理后，用机泵通过输配水管道供给用户使用。江北水厂所有的PLC均采用三菱AnS系列，完成了逻辑控制、过程控制、PID等多种控制任务。江北水厂所涉及的变频控制采用三菱变频器，它们与PLC配合达到了优控制。上位机采用美国Inbbblution公司的FIX组态软件及国产组态王软件。虽然PLC所使用之阶梯图程式中往往使用到许多继电器、计时器与计数器等名称，但PLC内部并非实体上具有这些硬件，而是以内存与程式编程方式做逻辑控制编辑，并借由输出元件连接外部机械装置做实体控制。因此能大大减少控制器所需之硬件空间。实际上PLC执行阶梯图程式的运作方式是逐行的先将阶梯图程式码以扫描方式读入CPU 中并后执行控制运作。

　　2、江北水厂对控制系统的要求

　　1）、分散性

　　根据江北水厂工艺的特点，分为取水泵站、投矾车间、投氯车间、反应池、平流滤、滤池、清水池、供水泵站等。由于主体设备过于分散因此需要控制系统设计成几个不同功能的分站，通过网络使各个站之间既独立又关联，互不影响地进行各自的控制任务。

　　2）、集中监控

　　为了确保供水水制，操作人员需要在中控室对整个水厂的生产情况了解，并进行集中监控。

　　3）、可靠性、安全性

　　水厂的安全、稳定运行直接关系到千家万户，所以从控制系统的结构设计、软硬件产品质量到控制程序编制等各个环节都必须是高可靠性的。

　　4）、可维护性

　　系统在系统软件、应用软件和硬件方面具有强大的报警和故障自诊断功能，方便工程师对系统故障进行分析和维护。

　　5）、可扩展性

　　系统应采用具有一定标准及应用较为广泛的软硬件产品，并考虑一定的余量，为将来水厂的扩建及系统的变更打下基础。

　　6）、开放性

　　开放性是用户对控制系统的普遍需求。随着计算机和网络技术的发展和应用的普及，人们越来越需要过程控制系统与管理信息系统交互信息，从而实现管理与控制一体化。尽管各控制系统生产厂家在现场控制器模块级还不可能完全开放或通用，但必须要求上位机监控系统具有开放性。

　　3、 控制系统构成

　　1）、 控制系统硬件

　　如图所示，江北水厂根据系统不同功能分为五个PLC站，应用三菱MELSECNET/10网组网通讯，通过A1SJ71UC24-R2与计算机通讯。远程测压点通过无线通讯进行数据传输。根据生产的特点五个PLC站分别为投加分站、平流池分站、滤池分站、反冲分站、主站。所有PLC站均采用三菱AnS系列PLC。

　　PLC首先检查输入端元件所连接之各点开关或传感器状态（1 或0 代表开或关），并将其状态写入内存中对应之位置Xn。步骤二“程式执行”：将阶梯图程式逐行取入CPU 中运算，若程式执行中需要输入接点状态，CPU直接自内存中查询取出。输出线圈之运算结果则存入内存中对应之位置，暂不反应至输出端Yn。步骤三“输出状态更新”：将步骤二中之输出状态更新至PLC输出部接点，并且重回步骤一。 此三步骤称为PLC之扫描周期，而完成所需的时间称为PLC 之反应时间，PLC 输入讯号之时间若小于此反应时间，则有误读的可能性。每次程式执行后与下一次程式执行前，输出与输入状态会被更新一次，因此称此种运作方式为输出输入端“程式结束再生”。

　　A、投加分站以过程控制为主，利用仪表、变频器进行投氯、投矾的回路控制。仪表输出4-20mA标准信号。

　　B、排泥车分站以逻辑控制为主，通过PLC发出的指令，指令通过中间继电器及变频器，对行车的电机及泵等设备进行开停、运行频率变化等控制，以达到运行的高度自动化。

　　C、滤池分站是逻辑控制与过程控制相辅相成，并加入了PID控制。在几个站中滤池分站属于复杂繁烦，我厂有十组滤池，并且都投入运行，三菱PLC完全能达到控制要求。

　　D、反冲分站主要是以逻辑控制为主，当PLC接受到滤池站发出的反冲要求指令时，开始按程序顺序地进行控制。

　　E、主站以逻辑控制为主，其作用主要是加强报警功能，将各分站发生的紧急事故，时间通知值班人员。

　　以上各站中主站CPU选用三菱A2ASCPU-S1，其它各站选用A2ASCPU（I/O点数512，存储容量64K），A/D转换模块选用A1S68AD，D/A转换模块选用A1S68DAI，在网络方面选用了A1SJ71BR11模块组成的同轴电缆总线方式的MELSECNET/10网。此网络的大优点是当一个站由于电源故障或其它故障而脱网时，这个站将被分离，数据链接继续在有效的站间进行，当故障消除时，它自动返回在线状态，重新开始通信。从江北水厂投产运行至今，除了一次被雷电击坏了网络模块以外，还没有因PLC故障导致生产无法正常运行的事件发生。

　　由于篇幅有限，这里主要讲一下PID控制，水厂涉及PID控制回路主要是滤池站，在PID控制回路中要给出一个水位的设定值（SV值），通过PID控制单元将过程值（PV值）与设定值（SV值）对比，并执行PID控制算法，送出适合于执行机构特性的命令值（MV值）。执行机构是由模拟输出控制。实际应用中能满足控制要求，达到V型滤池恒水位控制的要求，我厂PID控制可以分为自动和手动两种方式，自动控制即由PLC进行全自动控制，不需要进行人工干预。手动控制即在上位机上给定一个阀位输出值（MV值），通过PLC对阀位进行控制，手动方式时内部设定点不与测量值校准。

　　编程梯形图软件用三菱公司的GPPW软件，在组网设置方面非常简便，在程序调试方面及在线检测方面已大大优越于老版本的GPPA。

　　在变频器的使用中，我们接触过两款三菱公司的变频器，FR-A044-2.2K 和FR-E540-0.75K，产品均采用以微处理器核心的数字控制技术，在使用过程中都能达到很好的响应能力，具有频率设定检测、负荷选择、电流输入等，共计100多个参数选择。及对变频器过载、CPU故障、电机再生电压过大等多种故障进行监控。相比FR-E540-0.75K调节参数设置方面没有FR- A044-2.2K方便。使用变频器后感觉大的优点是：变速区段全由软件设置，具有柔性控制的特点。

　　系统结构图

　　2）、控制系统监控组态软件

　　江水水厂的人机监控系统由位于中控室的两套FIX6.15组态软件及投加室一套组态王软件构成，组态软件与PLC构成了上、下位机关系。通过专用的I/O dirver将二者结合起来，实现数据采集和监控的任务 。组态软件支持第三方应用程序的运行，具有操作简单、管理方便、安全性、维护性、可移植性、稳定性强的特点。我们还利用FIX通过ODBC SQL实现了与调度室数据传输任务，保证了系统的开发性和可扩展性。FIX提供了报警系统生成、显示、存储报警信息等功能，使下位机PLC的事件实时地显示出来。

　　4、 结束语

　　本系统在江北水厂已稳定运行近四年多，运行结果表明三菱自动化PLC及变频器与组态软件组成的PLC+PC系统能充分满足对水厂控制系统的要求，对水厂的安全运行、tigao供水质量、节能降耗、优化管理等方面起到了至关重要的作用。

水电厂压缩空气系统根据用气设备气压的高低分为低压系统(0.8MPa，供气对象是：调相压水、机械制动、蝶阀及检修密封围带充气、风动工具、拦污栅防冻清污等等)和高压系统（供气对象是：油压装置压力油箱补气、气动高压开关操作等等），它由空压机、储气罐、输气管、测量控制元件等组成，本文仅介绍控制过程相对复杂的有“无载启动及排污电磁阀”的采用水冷式空气压缩机的低压压缩空气装置的s7-200PLC控制系统。

1.压缩空气装置自动控制系统的任务与要求

1.1自动向压缩空气储气罐充气，维持储气罐在规定的压力范围内，即当储气罐气压降到下限压力（例如0.7MPa）时，起动工作空压机，当气压过低(例如0.62MPa)时还要起动备用空压机；当气压储气罐回升到上限压力(例如0.8MPa)时，工作空压机和备用空压机停机，为确保安全，当储气罐的气压过高(0.82MPa)时，一方面使空压机停机，另一方面还发出报警信号；

1.2不论工作空压机还是备用空压机在起动过程中，须自动开起冷却水，并自动延时54秒关闭空压机的“无载启动及排污电磁阀”，在其停机过程中须自动停止供给冷却水并自动开起空压机的“无载启动及排污电磁阀”排除气水分离器中的凝结油水；

1.3不论工作空压机还是备用空压机，如果其运行时间超过25分钟，自动打开“无载启动及排污电磁阀”18秒排除冷凝油水。

2.压缩空气装置自动控制系统硬件配置

系统设置s7-200PLC一台，并可模拟量输入；储气罐设压力传感器；1#、2#空压电动机的电源投入接触器由Q0.0、Q0.3控制；1#、2#空压机“冷却阀”和“无载阀”分别由各自的ZT电磁铁控制，Q0.1、Q0.2、Q0.4、Q0.4置高电位接通其ZT电磁铁的开启线圈，Q0.1、Q0.2、Q0.4、Q0.4置低电位接通其ZT电磁铁的关闭线圈。注意定期切换工作空压机与备用空压机。输入及输出信号与内存地址对应表如下：

序 输入及输出信号 内存地址 序 输出信号

01 压力模拟量输入 AIW0 05 2#空压电动机 Q0.3

02 1#空压电动机 Q0.0 06 2#空压机冷却阀 Q0.4

03 1#空压机冷却阀 Q0.1 07 2#空压机无载阀 Q0.4

04 1#空压机无载阀 Q0.2 08 气压高报警 Q0.6