西门子6ES7222-1BD22-0XA0厂家质保

更新时间：2024-05-08 07:10:00

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详细介绍

西门子6ES7222-1BD22-0XA0厂家质保

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。单台水泵大输出流量为600m3/h，系统全开时为1200m3/h。现水泵运行出口压力为4.5-9kg，小流量需求为200m3/h，大流量需求为950m3/h。压力波动较大的原因为，冷冻水泵流量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#流量必须满足低流量值200 m3/h，如果用户流量没有达到低流量值时，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以上的流量。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：
    机组冷水出口流量不得低于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。
    当需求流量为0～300 m3/h时，1#泵定频运行，保证300 m3/h的总流量输出，旁通调节阀打开并做PID调节，以保证输出用户所需的流量;
    当需求流量为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;
    当需求流量为600 m3/h～900 m3/h时，1#泵定频运行，输出300 m3/h 的流量;2#泵工频运行，输出600 m3/h的流量;旁通调节阀打开并做PID调节，保证6kg的输出压力;
    当需求流量为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，来自动调节冷冻水流量。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。还采集输出流量送到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、下限流量值、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、出口流量、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、流量值进行显示，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、流量值、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#泵出口流量、2#泵出口流量；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：

工作原理主电路

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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：

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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。

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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，控制的压力和流量在EVIEW人机界面上进行设置。

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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的流量突变成几十的流量，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：

六．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%。因此不但大大的提高了产品的技术含量和自动化水平，而且还极大地提高了企业的经济效率，非常具有推广价值。

(1)现场控制单元

现场控制单元一般远离控制中心，安装在靠近现场的地方，其高度模块化结构可以根据过程监测和控制的需要配置成由几个监控点到数百个监控点的规模不等的过程控制单元。

现场控制单元的结构是由许多功能分散的插板（或称卡件）按照一定的逻辑或物理顺序安装在插板箱中，各现场控制单元及其与控制管理级之间采用总线连接，以实现信息交互。

现场控制单元的硬件配置需要完成以下内容：

插件的配置根据系统的要求和控制规模配置主机插件（CPU插件）、电源插件、I/O插件、通信插件等硬件设备；

硬件冗余配置对关键设备进行冗余配置是提高DCS可靠性的一个重要手段，DCS通常可以对主机插件、电源插件、通信插件和网络、关键I/O插件都可以实现冗余配置。

硬件安装不同的DCS，对于各种插件在插件箱中的安装，会在逻辑顺序或物理顺序上有相应的规定。另外，现场控制单元通常分为基本型和扩展型两种，所谓基本型就是各种插件安装在一个插件箱中，但更多的时候时需要可扩展的结构形式，即一个现场控制单元还包括若干数字输入/输出扩展单元，相互间采用总线连成一体。

就本质而言，现场控制单元的结构形式和配置要求与模块化PLC的硬件配置是一致的。

人机交互与人机界面是两个有着紧密联系而又不尽相同的概念。

人机交互与人机界面的关系折叠

人机交互是指人与机器的交互，本质上是人与计算机的交互。或者从更广泛的角度理解：人机交互是指人与含有计算机的机器的交互。具体来说，人机交互用户与含有计算机机器之间的双向通信，以一定的符号和

液晶屏被用作人机界面显示器

动作来实现，如击键，移动鼠标，显示屏幕上的符号/图形等。这个过程包括几个子过程：识别交互对象-理解交互对象-把握对象情态-信息适应与反馈等；而人机界面是指用户与含有计算机的机器系统之间的通信媒体或手段，是人机双向信息交互的支持软件和硬件。这里界面定义为通信的媒体或手段，它的物化体现是有关的支持
软件和硬件，如带有鼠标的图形显示终端等。

交互是人与机-环境作用关系/状况的一种描述。界面是人与机-环境发生交互关系的具体表达形式。交互是实现信息传达的情境刻画，而界面是实现交互的手段。在交互设计子系统中，交互是内容/灵魂，界面是形式/肉体；然而在大的产品设计系统中，交互和界面，都只是解决人机关系的一种手段，不是终目的，其终目的是解决和满足人的需求。

交互设计是从属于产品系统的，是对成功的产品设计的一种强有力的支持与完善。

如果利用系统论的观点，交互设计是从属于产品设计系统的子系统。

宽屏 TFT 显示屏，对角尺寸为 4 英寸、7 英寸、9 英寸、12 英寸、15 英寸、19 英寸和22 英寸（全部 1600 万色），与此前的设备相比显示面积增加高达 40%

集成功能，带有归档、脚本、PDF/Word/Excel 查看器、Internet Explorer、Media Player 和 Web 服务器

可通过 PROFIenergy、HMI 项目或控制器在 0 - 范围内调节显示屏亮度

现代工业设计，7" 及以上型号采用铸铝前端

所有触摸式设备都进行垂直安装

进行选择：提供了 7 个触摸型号和 5 个按键型号

设备发生电源故障时的数据安全和 SIMATIC 人机界面存储卡的数据安全

创新的维护和调试方式，可通过第二个 SD 卡进行（自动备份）

画面刷新时间短，性能*

通过了多种认证（例如，ATEX 2/22 和船舶认证），适用于条件极为恶劣的工业环境

具有众多通信选件：内置 PROFIBUS 和 PROFINET 接口；2 个 PROFINET 接口，带集成交换机，适用于 7 英寸或更大型号； 1 个 PROFINET 接口，支持千兆传输，适用于 15 英寸或更大型号

所有型号都可用作 OPC UA 客户机或用作 OPC DA 服务器

按键操作设备，每个功能键带 LED，具有新的文本输入方法，与手机键盘类似

所有按键都具有 200 万次使用寿命

使用 TIA 博途的 WinCC 工程组态软件进行组态

过程参数显示和修改功能键（只能用于 MP 277 8" 按键式和 MP 277 10 " 按键式）用于直接初始化功能和动作。在功能键上zui多可以同时配置 16 种功能。过程显示：VGA 分辨率（640 x 480 像素）每个各有用于显示元素的 64k 颜色矢量图形（各种线条与平面对象）对象的动态定位以及对象的动态显示/隐藏像素图形显示，趋势图和条形图显示每个趋势区域可显示多达 8 个趋势；带滚动和缩放功能的趋势曲线图，可访问历史记录并灵活选择显示时间段；可通过阅读标尺来确定当前值并在一个表中显示丰富的符号库（SIMATIC HMI 符号库）屏幕对象：滑块、量规、时钟使用计时器进行周期性功能处理用于变量的多种功能发信系统位消息和模拟量消息（限值消息）具有可自由定义的消息级别（如状态/故障消息），用于定义确认响应和显示消息事件利用消息历史数据进行状态和故障消息管理具有非易失性、免维护的信息缓冲器消息窗口和消息行归档消息和过程值各种归档类型：循环归档和序列归档按照标准的 Windows 格式（CSV）。

另外，报文进程 Alarm S，带 SIMATIC S7 和 SIMOTION编程设备功能 STATUS/FORCE-VAR 和 SIMATIC S7 一起使用SIMATIC条形码扫描仪通过 USB 直接连接和分析 SITOP UPSPLC 的显示选项支持 PLC 的操作员命令提示使用 MS Pocket Intern e t Explorer / WinCC flexible 2007或以上版本演示HTML 文档VB脚本，通过运用一些新功能，其中包括与变量（比较运算、循环等）链接，从而具备良好的灵活性帮助文本用于过程图像、报警和日志算术函数极限值监控用于输入和输出的可靠过程控制*性窗口；固定的上半个屏幕区域用于输出与屏幕无关的信息（如重要的过程变量、数据和时间）可以通过如下方法简单地进行维护和组态：可在 SD/多媒体卡（选件）上或通过远程访问 (Sm@rtService) 来备份和恢复（备份/恢复 -> 图像）完整面板内容包含 WinCC flexible 2007 或更高版本的授权密钥）在 PC 上保存和加载（备份/恢复->图像）完整面板（除了授权密钥）通过 Ethern e t/USB/MPI/PROFIBUS DP/Modem/http 下载组态通过 Ethern e t/USB/MPI/PROFIBUS DP/modem/http 上传组态。

在某些情况下，MP 277 可以同时（支持多协议）连接到：SIMATIC S7-200/-300/-400SIMATIC WinAC 软件/插槽型 PLCSIMATIC WinAC MPSIMATIC S5SIMATIC 505与其它 SIMATIC 人机界面系统进行 http 通讯SIMOTIONSINUMERIK（可带有“SINUMERIK HMI 复制授权 WinCC flexible CE”；另外需要“SINUMERIK HMI 工程包 WinCC flexible”用于配置；更多的详细资料见产品目录NC 60)OPC XML server第三方控制器Allen BradleyMitsubishiLG GLOFA GMModiconGE-FanucOmronemecanique Uni-way通过以太网（TCP/IP）到更别 PC

西门子6AV2124-0MC01-0AX0

KTP400 舒适型
4.3 英寸宽屏 TFT 显示屏，分辨率 480 x 272，1600 万色
1 个 PROFINET 接口和 1 个 PROFIBUS 接口
触摸屏和带 4 个触觉功能键的薄膜键盘
TP 177B 触摸式面板 4 寸创新的后续产品
KP400 舒适型
4.3 英寸宽屏 TFT 显示屏，分辨率 480 x 272，1600 万色
1 个 PROFINET 接口和 1 个 PROFIBUS 接口
带 8 个触控功能键的薄膜键盘和系统键盘
操作员面板 OP77B 创新的后续产品
TP700 舒适型
7.0 英寸宽屏 TFT 显示屏，分辨率 800 x 480，1600 万色
1 个 PROFINET 接口（2 个端口，带集成开关）和 1 个 PROFIBUS 接口
触摸屏
TP 177B/TP 277 触摸式面板和多功能面板 MP 177 6 寸创新的后续产品
KP700 舒适型
7.0 英寸宽屏 TFT 显示屏，分辨率 800 x 480，1600 万色
1 个 PROFINET 接口（2 个端口，带集成开关）和 1 个 PROFIBUS 接口
带 24 个功能键的薄膜键盘和系统键盘
OP 177B/OP 277 6 寸操作员面板创新的后续产品
TP900 舒适型
9.0 英寸宽屏 TFT 显示屏，分辨率 800 x 480，1600 万色
1 个 PROFINET 接口（2 个端口，带集成开关）和 1 个 PROFIBUS 接口
触摸屏
Multi Panel MP 277 8" Touch的创新后继产品
KP900 舒适型
9.0 英寸宽屏 TFT 显示屏，分辨率 800 x 480，1600 万色
1 个 PROFINET 接口（2 个端口，带集成开关）和 1 个 PROFIBUS 接口
带 26 个功能键的薄膜键盘和系统键盘
Multi Panel MP 277 8" Key的创新后继产品
TP1200 舒适型
12.1 英寸宽屏 TFT 显示屏，分辨率 1280 x 800，1600 万色
1 个 PROFINET 接口（2 个端口，带集成开关）和 1 个 PROFIBUS 接口
触摸屏
Multi Panel MP 277 10" Touch的创新后继产品
KP1200 舒适型
12.1 英寸宽屏 TFT 显示屏，分辨率 1280 x 800，1600 万色
1 个 PROFINET 接口（2 个端口，带集成开关）和 1 个 PROFIBUS 接口
带 34 个功能键的薄膜键盘和系统键盘
Multi Panel MP 277 10" Key的创新后继产品
TP1500 舒适型
15.4 英寸宽屏 TFT 显示屏，分辨率 1280 x 800，1600 万色
2 个PROFINET 接口（2 个端口带有集成开关 + 支持千兆位的附加接口）和 1 个 PROFIBUS 接口
触摸屏
Multi Panel MP 377 12" Touch的创新后继产品
KP1500 舒适型
15.4 英寸宽屏 TFT 显示屏，分辨率 1280 x 800，1600 万色
2 个PROFINET 接口（2 个端口带有集成开关 + 支持千兆位的附加接口）和 1 个 PROFIBUS 接口
带 36 个功能键的薄膜键盘和系统键盘
Multi Panel MP 377 12" Key的创新后继产品
TP1900 舒适型
18.5 英寸宽屏 TFT 显示屏，分辨率 1366 x 768，1600 万色
2 个PROFINET 接口（2 个端口带有集成开关 + 支持千兆位的附加接口）和 1 个 PROFIBUS 接口
触摸屏
Multi Panel MP 377 15" Touch的创新后继产品
TP2200 舒适型
21.5 英寸宽屏 TFT 显示屏，分辨率 1920 x 1080，1600 万色
2 个PROFINET 接口（2 个端口带有集成开关 + 支持千兆位的附加接口）和 1 个 PROFIBUS 接口
触摸屏
Multi Panel MP 377 19" Touch的创新后继产品

所有设备均具有同样出色的功能，并只使用创新的 HMI 软件 WinCC 进行组态。软件加装在“Totally Integrated Automation Portal”工程平台中。

以下设备型号可用于有特殊要求的环境中：
Comfort PRO Panels 防护等级满足 IP65 和 4X/12 型式要求，可直接在机器上或恶劣环境条件下使用。
Comfort Outdoor 系列面板可用于室内和户外应用：例如用于石油和天然气行业，船舶或冷却技术行业。
Comfort INOX 系列面板用于有更高安全和卫生要求的领域：例如食品和饮料工业，制药行业和精细化学品行业。

外壳

4" 型号是塑料外壳

所有 7" 及以上的设备型号都是铝外壳

安装形式

触摸型设备的安装和运行以横向和竖向形式进行

组态操作界面时，必须选择相应的形式。此外，在 HMI 设备的 Start Center 中切换显示方向。

接口

2 个 PROFINET 接口（例外：KP400 Comfort 和 KTP400 Comfort 仅有 1 个 PROFINET 接口）

在 15" 及以上的设备上有另外的千兆位 PROFINET 接口

1 个 PROFIBUS 接口

USB-2.0 接口：

USB 主机接口（A 型）

- 4" 型号中 1 个

- 7"、9" 和 12" 型号中 2 个

USB 设备接口（迷你 B 型）

- Comfort V1/1.1 设备 1 台

显示屏

1600 万色宽屏格式的高分辨率 TFT 显示屏

超大可视角

亮度可任意调节

操作

按键型设备采用我们熟知的如应用的按键模式来输入文本和数字。

所有可自由组态的功能键均有 LED。

所有按键都有清晰的按压点，由此确保操作安全。

软件

Internet Explorer 用以显示互联网页面

PDF、Excel 和 Word 文档的浏览器

具有归档和脚本功能的 Runtime 软件，SIMATIC 控制器的系统诊断，(f(x), f(t)) 等曲线显示

数据保存

2 个存储卡插槽

插槽用来保存用户数据

用于服务方案的插槽简化了维修时的重新运行操作。自动更新系统卡上的项目数据和设备设置。

电源故障时无一致性。适用于操作设备和插接式 SIMATIC HMI 存储卡（2 GB 及以上）。

控制器

从操作设备上可读取 SIMATIC 控制器的系统诊断，不需要附加编程设备。

下列KP700 Comfort 和 TP700 Comfort 为例介绍了显示屏对角线在 7" 及以上的设备的基本结构。其余型号的外壳尺寸和外壳轮廓可能与插图有所偏差。

下图以 KP700 Comfort 和 TP700 Comfort 为例展示了操作设备的的正视图。

①

带有功能键的显示屏

功能键的数量随着显示屏尺寸而变化

②

键盘/系统按键

③

触摸式显示屏

后视图Comfort V1/1.1 设备

下图以 KP700 Comfort 和 TP700 Comfort 为例展示了 Comfort V1/V1.1 设备的后视图。

①

铭牌专用空白区

②

SD 存储卡的插槽

③

标签条导槽

Comfort V2 设备

下图以 TP1500 Comfort 为例展示了 Comfort V2 设备的后视图。

①

铭牌专用空白区

②

SD 存储卡的插槽

③

用于消除应力的电缆夹紧固件

④

M4 螺纹孔，针对 VESA 100/75 转接板而设计

针对显示屏对角线不小于 15” 的 Comfort V2 设备

侧视图

下图以 Comfort V1 设备的 KP700 Comfort 和 TP700 Comfort 为例展示了操作设备的的侧视图。

①

装配夹的切口

②

接口

③

嵌入式密封件

产品功能及组态：
过程参数的显示和修改
功能键用于直接触发按键操作设备（带有 KTP400）中的功能和操作。在功能键上多可以同时配置 16 种功能。功能键可以用做 PROFIBUS DP输入外设设备或直接用作 PROFINET IO。
过程显示：
矢量图形（各种线条与平面对象）
对象的动态定位以及对象的动态显示/隐藏
全图形显示、绘图和条形图显示
每个趋势区域显示多 8 个趋势；带滚动和缩放功能的趋势曲线图，可访问历史记录并灵活选择显示时间段；可通过阅读标尺来确定当前值并在一个表中显示
综合图形库（SIMATIC HMI 符号库）
图标：滑块、量表、时钟
通过报警时钟进行循环功能处理
用于变量的多种功能
发信系统
离散报警和模拟量报警（限值报警）
具有可自由定义的消息级别（如状态/故障消息），用于定义确认响应和显示消息事件
利用消息历史数据进行状态和故障消息管理
与组态的消息屏幕、消息窗口和消息行
归档消息和过程值（在 CF/SD/多媒体存储卡/USB 闪盘上，或通过以太网在网络驱动器上归档）
各种归档类型：循环归档和序列归档
按照标准的 Windows 格式（CSV）对归档数据进行分类
利用趋势曲线在线评估过程值归档
可以使用标准工具（MS Excel、MS Access）进行外部分析
报警记录和值班记录
打印功能（参见“推荐打印机”）
语言更改
32 种在线语言，32 种组态语言，包括亚洲和西里尔字母字符集。
配方管理
带有附加数据存储器（在 SD/多媒体存储卡/USB 闪盘等上面）
在面板上进行在线 / 离线处理
以标准的 Windows 格式保存配方数据 (CSV)
可利用标准工具（MS Excel、MS Access）进行外部处理
编程器功能 STATUS/FORCE VAR 与 SIMATIC S7 相结合
诊断显示与 SIMATIC S7 相结合可支持快速问题排查
PLC 的屏幕选择允许从 PLC 进行操作员控制
通过 MS Internet Explorer 显示 HTML 文档
VB 脚本，通过执行一些新功能，其中包括与变量接口（比较运算，环通等），从而具备良好的灵活性
过程画面、报警和变量的帮助文本
算术函数
限值监视用于输入和输出的可靠过程控制。
可使用工程软件 SIMATIC WinCC Comfort (TIA Portal) 进行组态。