西门子模块6ES7231-0HC22-0XA8诚信交易
西门子模块6ES7231-0HC22-0XA8诚信交易
1、前言
随着我国经济的高速发展，用电量的日益增加，配电的安全可靠性日益重要。配电网络由配电变压器、配线柜及配电线路构成，配电变压器的安全可靠决定了配电网运行的安全可靠。由于配电变压器分布分散，干扰大，配电变压器之间通讯比较困难，用常规的自动化监测手段难以实现大量配电变压器参数的集中监测。当配电变压器出现故障或者遭到人为破坏的时候，例如出现超负荷运行等情况时，无法及时反映到监控中心，容易造成巨大的损失。本文所述的配电变压器智能化远程监控系统为解决上述问题提供了一套可行的方案。
2、系统功能
1. 保护监测功能：变压器电流差动保护、变压器差流速断保护、变压器过流后备保护、过电压保护、电流测量、电压测量、温度测量、功率因数测量、谐波测量。
2. 异常报警功能：遇有报警事件（断路、短路、过载、过热、欠压、停电等）发生时，在本地进行相应的处理，并通过DP模块发送报警信息到配有DP主站卡的中心管理计算机。中心管理计算机收到报警信息后，主动弹出警告窗口，告诉用户哪个监测点发生了报警类型以及解决措施，并提供报警数据。
3. 自保护功能：系统具有自检测和数据掉电保护功能。
3、方案设计
和利时公司的HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC具有良好的扩展性能、较高的性价比、良好的抗干扰性和丰富的指令。该方案采用HOLLiAS-LEC G3系列PLC进行数据采集和处理，如图1：
图1 配电变压器智能化远程监控系统
抚顺乙烯化工有限公司空分装置空压机防喘振控制系统原来采用FOXBORO盘前二次表来实现，并采用继电器实现其相关联锁逻辑功能，实现手段不仅落后，维护工作量大，而且还经常出现原因不明的意外停车，防喘振控制系统运行也不理想。因无SOE功能（顺序事件记录）无法查明误动作原因，为装置生产运行造成许多隐患。现在公司采用美国GE-Fanuc的90-30双机热备型PLC来实现空压机的防喘振功能和机组联锁保护，使用日本Digital公司的GP-470触摸屏来实现监视和操作功能，不仅操作直观方便、停车原因明确，也使空压机的防喘振系统设计更加完善，机组运行更加平稳。
空压机工艺简介
抚顺乙烯空分装置采用法国空气液化公司的专利，该装置以空气为原料，经过过滤、压缩、净化、精馏、蒸发等工序，后分离出产品氧气和产品氮气。吸入的原料空气经过滤后除去灰尘和杂质，过滤后的空气由空气压缩机K601进行压缩，加压后送往下游净化岗位。空压机K601系离心式压缩机，由电机带动，分两级压缩，两级分置于电机两侧即K601A和K601B。空压机K601设计流量为31500 Nm3/h，功率为3200kw，转速为1450rpm，由法国苏尔寿（SULZER）公司制造。
喘振现象的产生
压缩机在工作过程中，当入叶轮的气体流量小于机组该工况下的小流量（即喘振流量）限时，管网气体会倒流至压缩机，当压缩机的出口压力大于管网压力时，压缩机又开始排出气体，气流会在系统中产生周期性的振荡，具体体现在机组连同它的外围管道一起会作周期性大幅度的振动，这种现象工程上称之为喘振。
喘振是离心式压缩机的固有特性，当发生喘振时需采取措施降低出口压力或增大入口流量，尽量降低喘振时间。为了确保压缩机稳定可靠地工作，防止用量波动发生喘振，该装置设计了防喘振放空阀，当下游工艺设备空气用量减少或压缩机出现喘振时，可由放空阀减量放空来平衡。
防喘振方案的实施
离心机防喘振控制常采用以下两种方法：
定极限流量法：就是使压缩机的流量始终保持大于某一定值流量，从而避免进入喘振区运行。此法通常用于恒速运行的离心机且一般流量调节器的给定值应大于额定喘振点流量的7%～10%，此法优点是控制简单，缺点是当机组变速运行且处于低负荷情况时，防喘振控制投用过早，造成能耗加大。
变极限流量法：在变速运行的压缩机中，随着不同工况（压缩比、出口压力或转速），极限喘振流量是个变数。变极限流量法是采用随动防喘振流量控制系统在压缩机的不同工况下沿喘振曲线（实际上是沿防喘振操作曲线）自动改变防喘振流量调节器的给定值，使防喘振调节器沿喘振曲线右侧安全控制线（防喘振操作线）工作，这样既安全又节能。
本装置防喘振控制采用变极限流量法，变极限流量系统喘振曲线的数学模型可以从离心机流量－压力特性曲线、气体动力学方程及压缩机入口流量计算公式导出，此喘振曲线在h(入口流量仪表的差压)－P2/P1(压缩机的压缩比)坐标上是一条直线参见图1中M1 -M2罩毕
h/P1=V×P2/P1+K
式中：h—气压机入口流量差压变送器量程的百分数；
P1—气压机入口压力（绝）变送器量程的百分数；
P2－压机出口压力（绝）变送器量程的百分数；
V—常数,直线M1 -M2盏男甭剩
k—常数，直线B的截距。
变极限流量法防喘振操作线绘制确定（图1中B线）方法为根据压缩机制造厂提供的如图2气体压缩机特性曲线上的M1,M2点（喘振限曲线上的任意两个临界工况点）数据折算成与流量差压变送器及压力变送器的刻度值相对应的h(或h/P1)和P2(或P2/P1)的相对值（%），在图1的坐标上确定对应于M1,M2的M1’和M2’点，连接M1’和M2’就可画出压缩机的喘振限直线A。然后再作A线的平行线B。A,B线的间距△Q为流量刻度7%～10%。对应的△h按具体机组设计数据计算
△h%＝△Q%×（2 Q%+△Q%）
式中：△h%－A,B线的间距，取差压变送器量程的百分数；
△Q%—节器给定值与喘振点之间的间距，一般取喘振点流量值的7%～10%；
Q%—振点的流量差压变送器的相对百分数；
图1中A线就是压缩机的理论喘振限直线；B线就是压缩机的随动防喘振安全操作线。
如果压缩机的特性曲线换算到图1上不是一条直线A，而是一条不规则的曲线时，可沿此曲线绘制近似的平行线作为安全操作线B来使用。
图1：离心式气体压缩机喘振限直线及随动防喘振控制操作线示意图
1、系统概述
CARGOPRO系统主要有四个相对独立的子系统组成，包括：液位遥测系统、阀门遥控系统、独立高位及高高位报警系统和大舱进水报警系统，能对全船的货控系统进行监测及报警，是全船电气系统的重要组成部分。该系统有大量数字量和模拟量的测量点，且这些测量点种类多，分布广，因此对系统的安全性，可靠性及通信能力有较高的要求。我们采用GE Fanuc 90-30、VersaMax Micro等系列的PLC作为系统的控制单元，VersaMax Remote I/O作为远程站进行信号采集，Genius Bus、Mod Bus、Profibus等通用总线协议作为内部通信协议，并通过TCP/IP网络协议与工控软件iFix通信，实现人机对话。
2、系统解决方案
整套CARGOPRO系统的系统图如图1所示：
图1 CARGOPRO系统图
2.1 液位遥测系统
液位遥测系统采用分散采集，集中控制的设计理念，对相应舱室的液位，液货舱的温度以及四角吃水等进行检测与报警。由于所需采集的信号分布广，数量与种类多，因此所有的信号都通过安装在各个采集箱中的GE VersaMax Remote I/O模块进行采集，保证所采集信号的准确性。GE VersaMax Remote I/O模块通过GE的Genius Bus总线协议与安装在货控台的PLC主站通信，将所采集的信号发送到PLC的CPU模块。CPU经过运算将控制信号经Genius Bus发送到GE VersaMax Remote I/O模块，实现远程控制。
上位机部分包括一台工控机、一台交换机以及打印机和软件。工控机通过TCP/IP协议与PLC主站通信，实现监控软件HMI/SCADA iFix与PLC之间的信息交换。操作者通过iFix软件可以实现对所有测量点的实时监测以及对报警信息的处理。
2.2 独立高位及高高位报警系统
该系统通过采集独立的报警信号，对液货舱、污水舱、压载水舱等舱室的高液位及高高液位信号进行报警。采用独立的VersaMax Micro系列PLC作为控制器，QuickPanel View系列的触摸屏作为HMI，构成了一个相对独立的控制系统，实现相应报警信号的显示和控制。
作为HMI的触摸屏与PLC控制器之间通过Mod Bus总线协议通信，所有报警信号的显示以及操作员对系统的操作在一个触摸屏上完全实现，使得整个系统极为精简。
2.3 大舱进水报警系统
系统利用压力式液位测量原理，将压力信号转换成4-20mA电流信号，送至货控台上的VersaMax Micro系列PLC控制站，PLC控制站与QuickPanel View系列的触摸屏通过TCP/IP通信，实现报警信号的现实与控制。整套系统可以实现独立的液位显示，报警显示及控制。
2.4 阀门遥控系统
阀门遥控系统由货控台GE Fanuc 90-30系列PLC控制主站、电磁阀 Remote I/O PLC采集控制站、阀门遥控专用工控机、液压动力泵站、电磁阀箱（包括应急阀块）、液动阀门、手摇泵、应急手摇泵组成。阀门遥控装置采用电—液型驱动装置来控制电磁阀的动作以达到遥控操纵货油及压载舱管路阀门的打开和关闭。阀门的开闭操作及阀位指示都在货控台上阀门遥控专用显示屏上。
在货控台的 PLC 控制主站处可对液动遥控阀进行开关操作。开关阀的开关指示，红色指示阀门关闭，绿色指示为阀门打开;开度阀具有开度指示及控制。电磁阀箱 PLC 控制站通过 Genius Bus与货控台 PLC 主站连接，根据货控台 PLC控制站的操作要求，控制相应的电磁阀，通过电磁阀的瞬间通电换向并锁位功能，控制油路进出方向，达到开关阀门的目的;所有遥控阀的阀位指示及开度控制信号均送到电磁阀箱 PLC 控制站，通过 Genius Bus发送至货控台 PLC 控制站接收。
上位机部分包括一台工控机、一台交换机以及打印机和软件。工控机通过 TCP/IP 协议与 PLC 主站通信，实现监控软件 HMI/SCADA iFix 与 PLC 之间的信息交换，实现阀门的控制及状态的显示及报警历史记录与查询。
3、系统特点
采用GE的PLC作为控制和信号采集模块，大限度保证了系统运行的稳定性和安全性; 分散采集，集中控制的设计，使得各种信号的采集与控制准确、方便；兼容多种通用的总线协议，如：Genius Bus，Mod Bus，ProfiBus等，大大扩展了系统的适用范围；先进的模块化打包设计，使得各子系统之间相对独立，可以单独运行，同时各子系统之间也可以无缝连接，协调工作，能满足根据客户的特殊需要，实现个性化的组合；多种人机界面，如：IPC、触摸屏、MIMIC板等，确保了操作人员能方便，快捷地获取信息并实现控制。
4、结束语
CARGOPRO系统具有极高的安全行和稳定性，人机界面友好，通信稳定，且目前已在多艘船上得到了应用，并通过了多家船级社的船检。
半精镗专用镗床是应用于加工汽车连杆的专用设备，汽车连杆是发动机的重要组成部件，它直接影响到发动机及汽车的性能指标。如果机床电控系统采用继电接触器控制，由于使用了大量的机械触点，导致设备的响应速度慢、可靠性差、故障率高、接线复杂、不便于调整和维修，加工产品的质量无法得到可靠保证。可编程序控制器具有通用性好、抗干扰能力强、等特点，运用其控制逻辑的软件设计功能可在很大程度上改善机床电控系统的柔性；同时，其可靠性得到明显增强，具有很好的社会和经济效益。
2 半精镗专用机床的组成及加工工艺过程
半精镗专用机床是由左/右滑台、左／右动力头、工件定位夹具、液压站、左／右主轴电动机等组成。左／右滑台及工件的夹紧和放松动作都由液压提供动力。汽车连杆的加工要求精度高。在加工时，要一面两销定位，同时装卡两个工件，使两个工一件一起加工。其自动加工工艺过程如下：
（1）在机床的初始状态（左／右滑台停在原位、左／右主轴停转）时，同时装卡两个工件，人工认销后，启动机床并开始夹紧两工件。
（2）当工件夹紧到位，且压力继电器动作时，开始自动拔销。
（3）拔销完毕，右动力头在右滑台的带动下快速前进（下称快进），同时右主轴启动。
（4）当右滑块快进到位时，压迫液压行程调速阀，自动转为工进速度，开始对工件右面的两个大孔和两个小孔进行加工。工进速度行进到终点,4孔同时倒角。
（5）倒角延时完毕，右滑台快退回原位自停，同时右主轴停转。
（6）左动力头在左滑台的带动下快进，同时左主轴启动。
（7）当左滑台快进到位时，压迫液压行程调速阀，自动转为工进速度，开始对工件左面的两个大孔和两个小孔进行加工。工进速度行进到终点，4孔同时倒角。
（8）撞死铁且保压达到压力后，左滑台快退回原位自停，同时左主轴停转。（9）接着进行自动插销的操作，当插销到位时自动开始放松工件。
（10）工件放松到位时，人工取下工件，一次加工过程结束。此时，机床处于初始状态。欲进行下一次加工，要重复上述过程。自动加工工艺过程可用图1的流程图表示。
3 设备的控制要求
（1）该机床按要求设有手动和自动两种控制方式。加工工件是在自动方式下进行的，两个动力头位置的调整、插销／拔销等操作，有时需用手动方式。
（2）机床必须处于初始状态时，自动方式才可以启动。所以，设置机床的初始状态显示，给操作人员提示。
（3）为了有效地防止误操作，在启动自动运行方式时，必须同时按住两个按钮才能启动，在手动夹紧工作时，也需同时按住两个按钮才有效。
（4）在自动运行过程中，若误按其他按钮时不应影响程序的正常执行。
（5）启动自动运行时，处于插销状态下不能启动右滑台前进，必须在拔销后才能启动。
（6）当自动方式结束一个循环且对两件连杆加工完后，机床应处于初始状态。
4 PLC的I/O分配
半精镗专用机床选用PLC的机型是FP1系列40点主控单元，该机24个输人点，16个输出点。具体I/O分配如表1所示。
5 各工步时电磁阀的状态
各工步时电磁阀的状态如表2,所示。表中电磁阀的状态用“＋”和“（＋）”来表示，“＋”表示线圈接通，“（＋）”表示线圈接通后保持接通状态。
6 各压力继电器的状态
SPO：从工件夹紧到位开始的全部加工过程中一直保压，其触点动作，当放松工件时，触点复位。SP1：右工进达到一定压力时其触点动作，右快退时触点复位。SP2：左工进达到一定压力时其触点动作，左快退时触点复位复位。
7 半精镗专用机床PLC控制程序
图2是半精镗专用机床的PLC控制梯形图，控制程序是根据工艺过程、控制要求和流程图编制而成的。对此控制程序现作几点说明：
（1）机床的自动运行方式必须在初始状态下才能启动，机床在原位时，右滑台原限位开关ST4、左滑台原限位开关ST6、插销到位限位开关ST7、工件放松到位限位开关ST8被压，X112,X14X15,X16开接点接通，R3线圈接通，原位指示灯亮。这时把方式选择开关打到自动挡，XO常开点接通，R4内部继电器线圈接通，R4的常开接点闭合，为下一步夹紧作好准备。
（2）夹紧夹紧是整个加工过程的步，如确定机床在原位，把选择开关拨到自动档，按下自动方式启动按钮SB7,SB8,X7,X8的常开接点闭合，Y7、Y9,YB线圈接通，驱动夹紧电磁阀（1）YV5线圈、夹紧电磁阀（2）YV7线圈、夹紧电磁阀（3）YV9线圈接通，把要加工的两工件夹紧。如把方式选择开关拨到手动，按下手动夹紧工件操作按钮SB1、手动夹紧工件操作按钮SB2，即可实现工件夹紧的手动操作。
（3）拔销夹紧之后要拔销才能进行加工。在自动方式下，R4常开接点接通，RZ是用来记忆总加工状态的内部继电器，在没有进行加工之前，R2内部继电器的常闭点处于接通状态，由于夹紧过程已完成，工件夹紧压力继电器SPO、工件夹紧到位限位开关STl动作，XB、XF常开点闭合，YE输出继电器线圈接通，开始拔销，拔销到位后，插销到位限位开关ST7动作，X10常闭点断开，拔销完成。加工前的准备工作就完成了。 （4）拔销到位后，插销到位限位开关ST7动作，X10常开点闭合，快进YVl线圈接通，右滑台快进，接着主轴启动。
（5）为防止左右滑台不能同时快进，在左滑台快进逻辑行串人X12的常开点，只有右滑台在原位位时，限位开关ST4才动作，X12的常开点才能闭合，左滑台才能快进。
8 半精镗专用机床电控系统安装时应注意以下几个问题
（1）为防止来自电源线的干扰，电源线使用双绞线，每根导线截面应在1.25mm2以上，电源通过1:1的隔离变压器供给PLC，降低电噪声。另外为了防止电压过高损坏PLC,电源输人端加上压敏电阻。
（2）PLC输人线路与动力线路不能位于同一线槽或电线管内，三相动力线路束在一起走线，并且使两部分尽可能相互垂直走线，输人线也可采用屏蔽线，以防动力线路干扰输入线路。
（3）为防止过热,PLC不许安装在变压器等发热元件的正上方，在元器件留有适当空隙，以便散热，并且在配电箱上安装风扇降热。
9 结语
采用PLC对专用镗床进行电气控制是一种行之有效的技术进步手段。实践证明，它降低了专用镗床电控系统的故障率，大大提高了其工作的可靠性，改善了其控制性能，提高了机床的加工精度，与此同时，在一定程度上降低了设备能耗。在实际使用中，效果良好
