西门子模块6ES231-7PC22-0XA0原装代理

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　一、背景：某市轻轨道岔分单开关节型道岔、多开关节型道岔、可扰型道岔三种类型。关节型道岔多在站场和停车场内，每年运行10万次左右，每三分钟完成一次道岔转换。对道岔控制的可靠性、安全性、适时性要求比较高。
　　二、工作环境条件：
　　1、控制柜放于露天，高温、寒冷、多酸雨、盐雾天气，有强烈的电磁场干扰。
　　（1）、温度：-10---+80摄氏度;（2）、湿度：10%---95%。
　　2、技术要求:（1）mtbf=50000；
　　(1)、安全系数as=2.1；（2）、run_time=4.58秒/转；
　　(3)、uence：每隔3分钟转一次。
　　三、系统方案设计：
　　由于安全性、可靠性要求较高，故采用一主一热备份的双cpu抗干扰冗余系统，两路供电回路，三点检测两点有效的检测回路，故障显示采取复示电路。输入输出点数统计如下:
　　di：29点 ai：2点do：18点
　　
　　2、方案论证及确定：
　　a、轻轨道岔控制的特点：
　　输入、输出的点数不多，单开关节型道岔的控制点数在60点以下，多开关节型道岔控制的输入/输出点数也在一百点以下。故选用小型或微型控制器就可以了。
　　（1）由于需与上位中控室、列车运行自动监控系统（atp）、列车驾驶（ato）协同配合动作，并且需经常在线获取技术支持、维修和服务，所以要求网络通讯功能强大。
　　（2）就地控制现场环境恶劣，不设工控机，由于需计算道岔转撤停靠号数（并需把该信号输出给led显示屏）、转撤行程及调速，故需运算能力强、精度高的plc。
　　b、控制器硬件选型：
　　德维森ppcplc属于一种开放型、柔性的pc—based 控制系统；ppc31 – 除了plc功能,同时具有intranet, java,及webserver功能:
　　. ppc31与a-bplc5 具有相同功能与相同指令,编程方便、指令丰富、功能强大；
　　.ppc31亦可执行c/c++程序, java程序；
　　.ppc31可发送e-mail；
　　. ppc31具有webserver功能, 网站,网页尽在ppc31中；
　　利用网际网络,在世界任何地方,透过网络浏览器(webbrowser)。
　　就可与远程的设备或现场沟通。
　　抗干扰能力强，可靠性高；mtbf=57766。
　　c、方案确定：
　　选用四级控制方案，即中央控制室通过enthernet网际网路实现全自动控制；若网际网路出现故障，在现场触摸屏（hmi—got）上输入指令，运行plc控制程序，实现自动转撤，若一个plc出现故障，自动启动另一热备份plc；若双plc都出现故障；可通过操作现场手操箱---继电器硬联锁箱上的按钮实现手动转撤道岔；若整个电气控制回路都出现故障，可通过人工摇臂摇动齿轮箱实现人工转撤道岔。
　　5、技术设计：
　　(1)硬件电路设计：（略）
　　 (2)软件设计：输入、输出点数统计
　　(3)软件编程：参见buterfly。
　　6、安装、调试：
　　a、模拟调试实验：
　　b、联合调试实验及其大纲：
　　c、现场施工、安装调试及其验收报告：
　　7、小结：
　　本控制系统由于既保留了传统的继电器硬接线联锁，又应用了先进的plc冗余控制、触摸屏组态监控及手动控制、网络通信及远程web站点技术支持、维修服务。所以，基于柔性控制的开放的ppc系统比传统的逻辑控制器给用户带来了更安全、更可靠1、引言
弯管机是休闲用品及工艺装饰品生产行业中的重要设备之一，由于产品种类丰富，形状千变万化，相应弯管的形状、尺寸及大小半径各不相同，在以前生产中，主要有液压弯管机、手动弯管机、简易电动弯管机等，这对大批量生产以及产品尺寸的千变万化不相适宜。本文介绍的弯管机是根据实际生产需要，自主开发、研制而成，并已投入实际生产中，产生了显著的效益。
2、系统介绍
该弯管机的控制系统原理图如图1所示，主要由plc、变频器、传感器、人机界面、主副电机等组成。该机的主体部位，由八组滚轮组成，如图2所示，一次可同时生产八根管子，tigao了效率。主电机由变频器控制，通过hmi可调整滚轮的速度；管子弯曲半径由副电机通过涡轮副减速控制滑块下压和上升；弯管长度、半径及滚轮速度、滚压次数为调整参数，在人机界面上可以调整，非常方便，富有人性化，plc内部程序是控制设备自动运行的关键部份。

3、控制模式
该机有手动运行模式和自动运行模式。
3.1手动运行模式
合上电源，在人机界面中选择手动运行模式，该模式为机器的调试或修理等特殊运行模式，分滚轮正转、反转、滑块上升、下降四种状态，分别相互独立操作。
3.2自动运行模式
合上电源，在人机界面中，选择自动运行模式，该模式为正常生产模式。根据需要调整好可调参数（弯管长度、半径、滚轮速度、滚压次数），按启动按钮，立即进行自动运行，变频器接收到频率参数，控制主电机从ohz上升至该频率运行，传至滚轮，同时主副电机根据人机界面的调整参数和plc内部程序运行，传至滚轮及滑块，通过编码器产生信号传至plc，控制滚轮正反转，滑块下降、上升，以生产出合格的产品。
4、工作原理
如图2所示，滑块上升，放好管子，滑块下压到一定高度h，主电机带动滚轮转动，根据管子的长度l，由plc计算出滚轮需转动x圈再反转x圈。根据弯曲半径r的大小，滑块分n次下压，滚轮重复n次循环动作完成产品。
生产时只需调整可调参数：管子长度l、管子弯曲半径r及重复滚压次数n等，由plc内部程序，通过逻辑运算得出h、x等参数，根据主、副电机相对应的编码器所产生的脉冲信号自动控制设备的运行。
程序略。

5、结束语
该设备的成功研制，解决了休闲用品及工艺装饰品的大批量生产和品种多样化的问题，显著地tigao了生产效率。使操作变得更直观，富有人性化。

传统桥式起重机的电力拖动系统采用交流绕线转子异步电动机转子串电阻的方法进行起动和调速，继电—接触器控制，这种控制系统的主要缺点有：
1.1桥式起重机工作环境恶劣，工作任务重，电动机以及所串电阻烧损和断裂故障时有发生。
1.2继电—接触器控制系统可靠性差，操作复杂，故障率高。
1.3转子串电阻调速，机械特性软，负载变化时转速也变化，调速不理想。所串电阻长期发热，电能浪费大，效率低。要从根本上解决这些问题，只有彻底改变传统的控制方式。
近年来，随着计算机技术和电力电子器件的迅猛发展，电气传动和自动控制领域也日新月异。其中，具有代表性的交流变频装置和可编程控制器获得了广泛的应用，为plc控制的变频调速技术在桥式起重机拖动系统中的应用提供了有利条件。
2系统硬件构成
plc控制的桥式起重机变频调速系统框图如图1所示
桥式起重机大车、小车、主钩，副钩电动机都需独立运行，大车为两台电动机同时拖动，所以整个系统有5台电动机，4台变频器传动，并由4台plc分别加以控制。
2.1可编程控制器：完成系统逻辑控制部分
控制电动机的正、反转、调速等控制信号进入plc，plc经处理后，向变频器发出起停、调速等信号，使电动机工作，是系统的核心。
2.2变频器：为电动机提供可变频率的电源，实现电动机的调速。
2.3制动电阻：起重机放下重物时，由于重力加速度的原因电动机将处于再生制动状态，拖动系统的动能要反馈到变频器直流电路中，使直流电压不断上升，甚至达到危险的地步。因此，必须将再生到直流电路里的能量消耗掉，使直流电压保持在允许范围内。制动电阻就是用来消耗这部分能量的。
桥式起重机大车、小车、副钩、主钩电动机工作由各自的plc控制，大车、小车、副钩、主钩电动机都运行在电动状态，控制过程基本相似，变频器与plc之间控制关系在硬件组成以及软件的实现基本相同，而主钩电动机运行状态处于电动、倒拉反接或再生制动状态，变频器与plc之间控制关系在硬件组成以及软件的实现稍有区别。控制小车电动机的变频器与plc控制原理图如图2所示。

图1

图2
3系统软件设计
要实现对变频器的控制，必须对plc进行编程，通过程序实现plc与变频器信息交换的控制。编程的重要依据是系统的工作过程。
3.1桥式起重机小车电动机的工作过程
在驾驶室门及横梁栏杆门关好后，位置开关sqa、sqb、sqc闭合，紧急开关sb2等符合要求的情况下，速度选择开关置于零位，按下起动按钮sb1，接触器km通电吸合，三相电源接通。
当速度选择开关置于正转速度1时，将三相交流电和电动机接通，1档速度起动，速度选择开关置于正转速度2时，2档速度运行，一般桥式起重机正反向均有5档速度，其余与此类似。
速度选择开关置于零位或由于停电，电动机停止运行。为防止因停电、变频器跳闸等使拖动负载快速下降出现危险，仍设置有机械制动装置。
当发生紧急情况时，可立即拉开紧急开关sb2，一方面机械制动将所有电动机制动，另一方面将变频器紧急停机控制端ems接通，变频器将使电动机迅速停车。当电动机过载时，可使热继电器的触点fr接通变频器的外接保护控制端，使变频器停止工作。
位置开关sq1和sq2装在小车两头。当小车行走到终端时，两端各有挡块，撞上位置开关，切断小车电路，小车电动机停车并制动。
变频器因发生故障而跳闸后，当故障已被排除、可以重新起动时，按下复位按钮sb，接通复位控制端rst，使变频器恢复到运行状态。

图3
3.2控制小车电动机的变频器输入控制端的安排
一般桥式起重机有五档速度，所以3个外接开关k3、k4、k5来控制速度信号，达到调节速度的目的(实际可达8档速度)，外接开关状态与速度的对应关系如下表所示。用户可自由设定与每档速度对应的频率大小。

3.3梯形图
小车电动机的梯形图程序如图3所示。
4结束语
利用plc控制的变频调速技术，桥式起重机拖动系统的各档速度、加速时间和制动减速时间都可根据现场情况由变频器设置，调整方便。负载变化时，各档速度基本不变，调速性能好。若是改造原有系统，大小车电动机仍可采用原有的绕线转子异步电动机，将转子绕组引出线短接，去掉电刷和集电环，节省更换电动机的费用。
本文只以小车电动机的控制为例来分析系统的硬件构成和软件设计。其它电动机制控制原理相同，只是电动机工作状态和工作过程稍有区别，只需在此基础上略作修改即可。

在石油化工企业的生产与经营过程中，油品储运是一个不可缺少的重要环节，油品储运是一门综合性的工程科学，涉及面广，不同的企业和部门要求的知识面也有所区别，例如民用油品储运与军用油品储运、矿场石油储运与炼油厂油品储运，虽然它们的基本理论大体相同，但在设备和技术措施上各有特点。同时，油品储运业务非常广泛，例如液态介质（如原油、成品油、渣油等）的存储、计量、核算和管理等工作都是储运业务的重要主成部分，事实证明tigao储运自动化及管理水平对石油化工企业用户减少损耗、降低成本、增加效益具有明显的作用。
1、储运自动化系统的组成
石油化工企业的储运自动化系统分为鹤管装卸车控制及销售管理自动化系统,罐区监控管理系统(含油品在线调合)，有的还包括储运污水处理监控管理系统。储运自动化系统框图见图（1）。其中罐区自动化的水平基本代表了储运系统总体的自动化水平。因为围绕储罐乃至整个罐区的监控与管理，是储运作业中基本的工作内容。我们以plc（可编程序控制器）在罐区监控管理系统中的应用为例，简要介绍plc在储运自动化系统中的应用。

2、plc在罐区监控系统中的应用
plc主要对罐区现场的数据进行采集，并将采集到的数据传至上位机，同时接受上位机发出的指令对罐区现场的执行机构进行控制执行，罐区现场采集的信号种类比较多，包括；开关量（如电磁阀回讯及各类报警信号的输出等）、标准的模拟量信号（如可燃气体报警器等现场各种变送器）、脉冲信号（如刮板、涡轮等liuliang计）数字信号（如质量liuliang计、液位计）等。控制输出信号有开关量、模拟量和pid调节的模拟量等。
plc主要技术指标：
输入指标：所提检测精度，均指系统本身，不包括传感器和变送器。以下相同
(1)数字检测:无附加误差。
兼容带各种通讯协议的数字输出变送器。如钢带液位计、质量liuliang计等。
(2)模拟量检测：精度优于±0.1％。
4—20madc、0—20madc、1—5vdc、0—10vdc输出的变送器。
(3)脉冲量检测：无附加误差。
大计数频率50khz 输入电压5-24vdc
如涡轮、腰轮、齿轮、刮板等liuliang计。
开关状态检测:
均以开关量形式读入，无触点开关容量24v　dc500ma。如阀位及泵开关状态和液位开关、气体报警开关等。
输出指标：
(1)控制信号输出:
无触点开关，容量24v　dc500ma。
(2)4—20madc、1—5vdc、0—10vdc模拟量输出和比率pid调节输出。
用plc进行数据采集一般有两种方法：
一是定时采集，就是按照采样时间，分别采集被控对象的数据，并存入数据区。二是变化采集，即跟踪被采集量，视其变化情况，若变化值超过使用它的精度，则采集，并同时记下采集时间。如果被采集的量变化不大，用变化采集可节省数据区。
在储运罐区系统中，对于现场模拟量信号的采集采用的是定时采集，每500ms为一个采集周期，如图（2）为其中一路模拟量信号的定时采集的梯形图。这里的t0.1为定时器，每500ms把30001通道（要采集数据的通道）的内容存于以40020为指针的数据区中，存后指针加1，指针加1后再判断指针是否超出数据范围，若超，则把00000再赋给指针，既令其再从存储区开始处存数。

对于现场仪表输出的脉冲量，plc当成高速计数输入，用高速计数单元采集，利用plc定时中断功能计算出采集信号的频率。对于现场通过通信传递的数字仪表信号（如液位计或质量liuliang计的数字信号），为了保证系统采集数据与现场测量仪表之间没有精度转换误差，信号可由通讯口连接到plc的ascii模块（即plc专用的语言模块，以串序的方式与现场不同ascii装置沟通），这样数字信号就与其它常规的i/o信号（di、do、ai、ao、fid等）一起，由plc统一采集和控制了，日后构成计算机冗余系统就比较容易了。再就是在采集数据中避免干扰的问题，对于采集的脉冲量，一般采取定时中断的办法执行采集子程序，主要是避免丢失脉冲。若采集的为模拟量，一般可通过程序进行数字滤波，克服干扰。滤波的方法很多，可以求平均值，也可加权平均等等。图（3）为其中一路模拟量信号采用求平均值法进行滤波采集的梯形图，程序中通过5个周期连续采集5次数据，存于40021至40025单元中，然后对5个数据求和并作平均，并以其值作为采集数即为滤波后的值，存于40060单元（余数在40062单元）。

对罐区现场执行机构进行可靠的控制执行和过程监控，特别是罐区每个储罐的收油、付油、循环、注水等重要阀门的控制执行和监控是罐区监控系统中基本、也是重要的工作内容。
采用plc对现场执行元件进行监控有两种方法：一是用“看门狗”（英文称watchingdog）；二是用动作反应检测，这两种方法本质上是相同的，只是，一个是看在给定的时间内动作完成了没有；而另一个不太考虑延时，只看动作执行了没有。两者的逻辑关系并无两样，只是一个用步的正常时间监控，不必读回讯信号，不增加可编程序控制器的i/o点，比较容易实现，图（4）为这种监控的梯形图。

而另一个则要有反馈的回讯信号，要增加i/o点，但可进行实时监控，图（5）为这种监控的梯形图。

罐区储罐的控制阀门因为隔爆的原因采用的是气动阀门，是通过电磁阀对其进行控制的。所以在罐区监控系统中对罐区储罐阀门的监控采用了动作反应检测和“看门狗”检测相结合的方法，在气动阀开启或关闭时，都同时检测气动阀的两点回讯反馈（气动阀的回讯反馈原理请参阅有关说明书，不在这里叙述），通过plc编程，使气动阀的两点回讯形成一定的逻辑关系，使气动阀的控制执行和监控更加可靠，达到零失误。图(6)是采用这种逻辑方式监控一个气动阀的梯形图。其中00001为电磁阀线圈，10002、10003为气动阀回讯反馈动作,00008、00016为回讯报警。

以上都属于开关量检测范畴。如果工作现场有条件的话，plc还可以对模拟量进行监控，办法是冗余，用两个传感器，同时采集两个传感器的信号，对两个测量值进行比较，视其偏差是否在允许的范围内，若超过允许范围，再判断是否处于允许的时间之内，如既超过允许误差范围，又超过允许的超差时间，即说明其中之一必有故障。
在罐区油品调合的处理中，系统采用的是多组份配比调节。plc接受上位机设定的pid系数，使用plc本身的pid指令控制d/a模块的模拟量输出，分别控制主管线liuliang调节器和副管线liuliang调节器，根据预定的调合数学模型和调节方式进行实时计算和控制。在装有质量分析仪表的场合，质量分析仪的信号直接由plc采集，经过运算处理后在线修正调合过程的各组份比率，可确保调合成品的质量。整个调合过程能按照用户所要求的质量和速度进行。
3、结束语
事实证明用plc采集数据和控制执行与用其它采集方式相比，其实时性好，可靠性也高。即使脱离上位机后，plc仍可按照预定的程序执行，tigao了系统的可靠性、安全性，特别是进来新型plc的数据存储区增大后，采集与存储的数据量可以很大。这样庞大的数据存储区可存储大量的数据，加之plc本身的控制的可靠、稳定性，使得plc在储运自动化系统中的应用越来越广泛。