西门子6ES7223-1BM22-0XA8产品型号

西门子6ES7223-1BM22-0XA8产品型号

一、引言 

某生产电容机械的厂家，每套生产线有3台设备，可独立运行。原来用1台PLC进行集中控制，不仅布线不方便，且PLC故障，3台设备都无法运行。为了将风险分散，易于维护和布线。采用艾默生ECBUS网络分散控制系统，每台设备配置1台PLC，PLC之间数据可共享，以实现联锁和集中传到文本显示器中显示。 

系统配置如下：

 
RS485/ECBUS网络

这里重点介绍ECBUS网络的概念、设置和应用，其他与文本和伺服驱动器的通讯不一一叙述。 

二、 ECBUS网络通讯 

1、 ECBUS协议 

ECBUS是Emerson公司开发的一种小型PLC网络。ECBUS在物理层使用RS485，PLC可以通过通讯口1直接接入或者通过通讯口0经过RS232/RS485转换器接入。接入ECBUS的PLC可以自动的互相交换部分D元件和M元件的数值，这使得网络中其它PLC的元件访问，变得如同访问自身元件那样简单方便。ECBUS中，PLC间的数据访问是完全对等的（N：N）。 

单层网络：多32台PLC。

多层网络：每层多支持16台PLC。

2、共享元件地址 

ECBUS交换的D元件和M元件称为共享元件区。M元件共512个，从M1400-M1911，D元件64个，从D7700-7763。一旦PLC使用了ECBUS，这些元件地址被占用，共享区的值会自动的不停的刷新，网络中每台PLC的共享区元件的值保持相等。 

对于每台PLC都可以读共享区元件，但只能对属于自己的可写元件值进行改写。由于共享元件个数是固定的，接入PLC数量越多，每个PLC分配的元件可写个数越少，且元件地址是连续平均分配的。这种对应关系用刷新模式来定义，根据网络上PLC的数量共分5种模式。

3、ECBUS设置 

本应用中ECBUS网络共3台PLC，单层网络，所以选模式4。每台PLC分配的地址如下： 

0#：M1400-M1527，D7700-D7715 
1#：M1528-M1655，D7716-D7731 
2#：M1656-M1783，D7732-D7747 

ECBUS网络设置非常简单，通过系统块进行参数设置。站号的设置从0开始，0号站是网络的启动和设置站点，网络大巡检站数、附件延迟时间、重试次数、模式设置只需对0号站进行设置。

1#、2#号站的站点除了波特率和奇偶校验和0号站一致外,只需设置自己的站号。

4、程序 

为了说明简单，假设每台PLC共享的数据如下： 

0#号站：M0、M1；D0、D1 
1#号站：M2、M3；D2、D3 
2#号站：M4、M5；；D4、D5 

对于每台PLC，无需编通讯程序，只需要将传送给其他PLC的元件值放到自己的共享元件中即可，数据会自动刷新，其他PLC只要读取相应的共享区元件值。 

0#站程序：

1#站程序：

2#站程序：

二、 总结 

1、 利用EC10的串口1，ECBUS网络在不增加任何硬件的情况下，实现简易PLC间链接。 
2、 ECBUS物理层采用RS485，简单方便，只要2根线即可，好用屏蔽双绞线。 
3、 ECBUS窗口设置简单，用户只需做简单的赋值、MOV指令，无需编复杂的通讯程序。 
4、 ECBUS通讯速度大到115.2KBPS，能满足大多数应用场合。 
5、 ECBUS特别适合分散控制系统，比如楼宇自控、产品生产线中

一、原系统分析 

株洲硬质合金厂空调系统共有溴化锂机组两台，其中冷冻水泵2台功率为200KW，采用自耦降压启动。操作工根据负荷情况开1台或2台。单台水泵大输出liuliang为600m3/h，系统全开时为1200m3/h。现水泵运行出口压力为4.5-9kg，小liuliang需求为200m3/h，大liuliang需求为950m3/h。压力波动较大的原因为，冷冻水泵liuliang不能根据负载变化调节，一旦后级工段冷冻水量减少水泵出口压力就会急剧上升。冷冻水在管路里快速循环未充分换热就回水，造成回水温度低。水泵和主机都白白消耗能量。

 
冷冻水管网图

当1#机组开起后，1#liuliang必须满足低liuliang值200 m3/h，如果用户liuliang没有达到低liuliang值时，机组就会停机保护，值班人员必须提前打开旁通阀，使部分冷冻水在机组内循环来保证机组内有200 m3/h以上的liuliang。2#也如此。 

二、改造控制要求： 

分三个阶段完成自动控制，下面以1#空调机组为例详细说明如下： 

·机组冷水出口liuliang不得低于200 m3/h; 
·当1台泵输出压力不能满足要求时，系统提示手动开启另一台泵; 
·选择1#或2#泵为变频运行泵。 
·当需求liuliang为0～300 m3/h时，1#泵定频运行，保证300 m3/h的总liuliang输出，旁通调节阀打开并做PID调节，以保证输出用户所需的liuliang; 
·当需求liuliang为300 m3/h～600 m3/h时，1#泵变频运行并做PID调节，同时旁通阀门全关; 
·当需求liuliang为600 m3/h～900 m3/h时，1#泵定频运行，输出300 m3/h 的liuliang;2#泵工频运行，输出600 m3/h的liuliang;旁通调节阀打开并做PID调节，保证6kg的输出压力; 
·当需求liuliang为900 m3/h～1200 m3/h时，1#泵变频运行，并做PID调节，2#泵工频运行，旁通阀门全关。 

变频系统通过控制柜上选择开关，选择任意一台水泵采用变频控制方式，其他水泵还采用原控制模式。被选择作为变频水泵的机组作为整个系统的调节水泵，来自动调节冷冻水liuliang。在自动控制模式下，利用PLC采集总管压力信号并根据PID运算发出变频器频率给定信号，自动调节电机（水泵）转速使冷冻水压力变化来实现自动控制。还采集输出liuliang送到PLC进行PID计算后再输出4～20mA的电流信号控制旁通阀，来实现恒流的效果。 

同时PLC将现场参数，进出口压力值、变频器频率、电流、电机转速等上传至控制室内的人机界面进行参数显示。在控制室可通过人机界面对给定压力值、下限liuliang值、PID参数、变频泵选择和启动远程控制。远程实现各种操作，极大的方便了系统控制。控制方式本方案在保留原工频系统的基础上与原工频系统之间设置连锁以确保系统工作安全。 

三、设备的配置 

（1）友好的人机界面：由于系统需对每台机组的进口压力、出口压力、出口liuliang、总压力的上限值和下限值，PID参数进行设置，还要对所有的压力、liuliang值进行显示，还有报警信息进行记录。采用Eview的MT506LV人机界面。界面编辑了“主画面”、“控制画面”、“参数设置”、“故障记录”、“压力曲线”、“帮助”六个基本画面。主画面上对采集的压力、liuliang值、变频器的运行频率、电流进行显示，还显示系统当前状态和故障显示，让用户一目了然。 

（2）PLC： 

PLC是设备的大脑，选用的是艾默生网络能源有限公司的新产品EC20系列的PLC及模拟输入模块和模拟输出模块，EC20系列PLC是高性能的通用PLC，内存指令容量达到8k；典型基本指令执行速度0.09 ~0.42μS典型应用指令则为5~280μS支持高达50kHz的高速输入和80kHz 的高速输出；具有丰富的中断功能，有8路输入中断，3个定时，6路高速计数，支持工业标准的Modbus 通讯网络；指令有浮点运算、PID、高速I/O、通讯等20类共243条，具有掉电检测和后备电池保持，可扩展多个模块，扩展模块有数字型、模拟型、温度型的模块。EC20 的编程采用界面友好的窗口软件，支持多种编程方式：梯形图、指令列表、顺序功能图，方便地监控和调试，可在线修改程序。 

（3）PLC的配置 

主模块选用EC20-2012BRA，20点输入12点继电器类型输出。模拟输入模块采用8通道的EC20-8AD，模拟输出采用4通道的EC20-4DA。 

（4）输入输出设备配置 

输入设备有“手动/自动”选择开关，选择变频泵“1#/2#”、系统“启动”“停止”，还采集了工频、变频接触器信号进行互锁和状态显示。 

输出设备有1#泵变频运行、2#泵变频运行、故障和复位继电器。 

（5）模拟输入输出设备配置 

利用EC20-8AD采集了总管压力、旁通阀位置反馈、1#机组出口压力、2#机组出口压力、1#泵出口liuliang、2#泵出口liuliang；用EC20-4DA输出电流信号给定EV2000-4T2000P频率，另一路输出4~20mA的电流信号到旁通阀。 

四．工作原理 

主电路图如下：

系统采用工变频互备，另外可以灵活的选择需变频的电机是1#还是2#由KM3、KM4来完成。 

PLC的I/O接线图如下：

 
点击查看全图

五．程序要点 

EC20的COM0与EVIEW人机界面通过MODBUS协议进行通讯，COM1通讯口与艾默生的EV2000变频器进行自由协议通讯，PLC软件设置：

COM1的自由口协议中的波特率、数据位、停止位、效验位必须与变频器中设置一样才能通讯上。EC20时刻检测着变频器的频率、电流、故障再反映到人机界面上。

系统需恒压、恒流，所以做成双PID对变频器和旁通阀进行控制，控制的压力和liuliang在EVIEW人机界面上进行设置

在现场调试过程中，发现现场的负载在每天下午五点下班时会突变，由于负载500m3/h的liuliang突变成几十的liuliang，这个突变的时间只有两三秒的时间，而旁通阀动作的速度很慢，一个行程38mm需2分钟的时间，这样会造成空调机组保护停机，为了解决这一问题，采用实时时钟定时开度旁通阀，也就是每天在五点之前就给旁通阀一个开度，当设定的时间到达后，系统又恢复PID调节。负载突变的时段设置和旁通阀的开度设置画面如下：

五．结束语 

本系统已完成，已正式投入使用。由于采用艾默生的EC20系列的PLC进行控制，性能稳定，运行可靠，系统结构紧凑，节省能耗，便于维护。变频器的频率在40HZ左右稳定压力，节能率达到48%。因此不但大大的tigao了产品的技术含量和自动化水平，而且还极大地tigao了企业的经济效率，非常具有推广价值。(end)