6ES7231-0HF22-0XA0规格说明

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1 引言

    随着国民经济的发展，对电力系统、电厂的要求越来越高。对于水电厂来说，装备一套结构合理、功能完善、可靠性高的现地控制单元，是水电厂tigao安全生产水平，实现“无人值班”的重要环节。
　　
    2 原有设备问题分析

    2.1 原有现地单元

    原有现地控制单元包含一面盘柜，柜内安装了modicon984-145型plc，参见图1。该plc属于凑型的plc，基本的控制和数据采集功能都可以实现;与一体化工控机以及上位机采用了mb+网方式通信，该plc仅具有一个rs-233口，协议固定为modbus，规约只能是modbus从站。

图1 原有盘柜布置图

　
　
    2.2 原系统存在问题

    （1） 整个电站的通信采用一个mb+网，当通信线路一个地方发生故障可能会影响整个电站的运行，对电厂的安全运行形成隐患;
    （2） 对外通信扩展不方便，许多外部设备的信息无法采集到plc中去;
    （3） 随着外部控制设备的更新改造，所需测控点数增加，原有配置已无法满足要求;
    （4） 当地显示界面即一体化工控机故障率比较高;
    （5） 备品备件订货越来越困难。
    为此需对现地控制单元进行更新改造。
　　
    3 技改方案分析

    结合水电厂现场改造的经验，提出如下三个现地控制单元改造方案以供比选。

    （1） 全部更新

    把原有设备全部更新，改用 plc。全部更新，原有设备要全部报废，这样改造的成本较高，同时现场配线、安装等工作量都较大，改造周期较长。

    （2） 扩展di/do新屏

    扩展一面屏，增加开关量输入和输出点数，plc仍采用modicon984，和上位机通信仍需采用mb+方式。由于仅仅是对原有系统进行扩充，增加了相关的点数，整个系统的功能特点以及可靠性等并没有过tigao，这种方案改造的意义不大。

    （3） 扩展plc新屏

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    原有屏柜保持，新扩展一面屏柜，采用 plc， plc与原有plc采用mb+网进行通信;与上位机通信方式改用以太网通信，即plc直接上以太网，在新增屏柜上安装一台通信管理机。

    在充分利用原有设备的基础上，增加了一套 plc，数据处理能力得到很大的tigao， plc具有无与伦比的网络连接能力，特别是应用于modbus　plus网络的站间通讯（peer cop）技术，其快速、准确、可靠的性能充分满足功能要求，在新盘柜和旧盘柜之间即采用mb+网进行通迅，高速mb+网络的通讯功能也得到了充分的利用，上位机的通迅改用了以太网方式，tigao了速度和可靠性，同时改造过程中工作量也增加的不是很多，具有可行性。
　　
    4 系统设计 

    系统配置方案如图2所示。在该方案中，原有modicon984 plc配置以及盘柜布置和外部接线不作任何更改;增加了一套盘柜，盘柜内安装了一套 plc，plc配置有140cpu 11303s，增加了开入模件、开出模件、模入模件、以太网通信模件。这就弥补配置点数不足的问题，同时解决了与上位机通信的问题。

图2 原配盘柜与扩展盘柜

    原配置modicon984 plc和新增 plc都具数据采集功能，都配有相应的数据采集模件，两套plc共同完成现地控制单元的数据采集功能;modicon984 plc采集到的所有数据通过mb+网络，采用peer cop方式送到 plc中去， plc对所有的数据进行处理，即数据处理功能全部由 plc完成，这就充分利用了 plc高速的数据处理功能。

    4.2 控制和调节功能

    modicon984 plc和新增 plc都配有开关量输出模件，即都具有控制和调节功能;modicon984 plc中的开出点，既可以由modicon984 cpu控制也可以由 plc控制，两者是‘或’的关系; plc通过mb+网络，采用peer cop方式把开出点信息送到modicon984 plc中去，同时modicon984 plc也编有程序，可以实现对开出点的控制，这主要是用来实现对辅机或自启动流程的控制。
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    4.3 人机界面

    在新增盘柜，装有触摸屏，触摸屏与 plc通迅，这样可以实现所有数据的实时动态显示，同时可以下发相关的控制令给 plc， plc接受到控制命令后进行解释执行。

    4.4 对外通信

    在新增盘柜，安装有以太网通信模件和通信管理机，以太网通信模件用来和上位机系统通信。通信管理机主要是把现场辅助设备的运行信息进行采集，同时把采集到的数据信息送到 cpu里，其自身具有八个rs-232串口，这样整个现地控制单元的外部通信功能大大增强。

    4.5 系统结构主要特点

    （1） 原有modicon984 plc相当于一个智能i/o，自身可以运行plc程序，这样一些流程就保持不变，而这些控制功能又不受所扩展盘的影响;而对 plc来说，可以把modicon984 plc当一个扩展i/o来处理，它可以处理modicon984 plc所有的开关量、模拟量等;
    （2） modicon984 plc和新增 plc采用peer cop方式，通过高速mb+网络进行通信，实践证明，通信快速、准确、可靠。
　　
    5 软件的功能和实现

    5.1 modicon984 plc程序功能设计

    （1） 编写简单的程序，以实现 plc和modicon984 plc可以同时控制modicon984 plc的开出点.
    （2） 把开关量、模拟量进行处理，送到指定的寄存器，以便通过peer cop方式一齐传输到 plc;
    （3） 简单的辅机流程和自启动流程
    由于原配置modicon984cpu不支持concept编程，所以仍需用modsoft组态软件来编写。

    5.2  plc程序功能设计

    （1） 发电机组的开停机流程、功率自动调节流程等;
    （2） 对所有采集到数据进行处理分析;
    （3） 接受上位机和触摸屏所发的控制命令并解释执行。
    编程软件采用了组态软件concept2.6，该软件支持梯形图（ld）、功能块图（fbd）、结构化文本（st）等多plc编程语言，能保证系统的各类控制功能的需求。
　　
    6 结束语

    本现地控制单元改造方案，在结构、技术路线、实现方法上都有所创新，该系统的结构设计合理，技术路线和实现方法完全可行;改造实施简单，大大减少了安装、配线的工作量，改造工程实施完成几个月来，运行非常稳定，达到了预期的目标，该方案的成功应用为国内老电厂lcu的技术改造提供了典型范例，对tigao发电厂的自动化的水平有重要的现实意义。

 1．概述

    我国经济增长快、建筑规模大、建房数量多，人均耕地少，土地资源十分宝贵。城乡建设的迅猛发展需要大量的墙体材料，而传统墙体材料－－实心黏土砖需要大量占地取土，这样就形成了强列的矛盾。随着国家对新型墙体材料使用推广政策的落实，各地淘汰实心黏土砖强制力度的加大，墙体材料市场面临空前挑战。新型墙体材料生产设备不断推出，砌块成型机就是其中一种。
　　
    2．工艺简述

    砌块成型机使用的原料，可以是砂、石、水泥，也可以是粉煤灰、各种矿渣等。搅拌机按照配方，把物料搅拌均匀，湿度适合，通过输送带把干硬混凝土送到成型机料斗。成型机就可以工作了。布料小车前进布料，同时托台振动，物料到了模具中，布料小车后退，上模头下压，同时上模头的振动器振动，时间到，停止振动，延时，模具上升，模头上升，送板机前进送板，把成品的砌块送出，送板机后退，模具下降，布料小车开始前进布料，开始第二个循环。
　　
    3．硬件配置

    输入点主要包括：操作开关、行程开关、接近开关等。
    输出点主要包括：振动电机、液压电机、液压电磁阀等
    选用高品质的kinco-k3系列plc和eview文本屏。
    cpu模块：kinco-k306-24ar 一台
    16点输入输出模块：kinco-k323-16dr 二台
    文本屏:md204l v4 一台
　　
    4．软件设计

    包括两部分：plc程序和文本屏程序。
    plc程序可以实现手动和自动。尤其自动，连锁、互锁严密，保证了成型机安全、可靠、稳定运行。
    文本屏程序有许多画面，主要用来设定参数、监测状态、报警显示。
    通讯协议选用kinco plc协议，通讯线是2对3，3对2，5对5。

    5．小结

    kinco-k3系列plc选用的元器件质量好，运算速度快，编程方便，满足成型机这种工作强度大，启动频率高，现场工作环境恶劣场合。某机械厂使用kinco-k3的plc完成了多套成型机控制系统。

1 前言
　　
    烧结矿作为高炉冶炼的主要原料，其质量直接影响高炉生产。安钢360m2烧结机于2005年6月投产以来，运行一直很平稳，该系统主要向安钢2200m3高炉提供优质烧结矿。该系统自动化控制系统采用先进的网络结构和plc软硬件设备，并应用先进的烧结工艺优化控制软件技术，实现烧结生产过程自动控制、监控及管理，为安钢烧结生产走向大型化迈出了一大步。

2 自动控制系统构成
　　
    自动控制系统实现对整个烧结机生产设备的联锁控制，实时数据的采集与分析，过程与设备状态的监控与报警，过程趋势数据的采集与处理，报表打印，画面显示。完成了生产设备的基础自动化及过程计算机控制。各个plc站、上位监控机、工程师站之间采用双环路光纤配置的tcp/ip工业以太网连接，构成了烧结生产的综合监控网络。

    根据烧结工艺对自动化系统的要求，360m2烧结机计算机自动控制系统采用施耐德 140 系列plc（cpu模板：140 cpu 53414a；通讯模板：140 crp 93200，140 cra 93200，140 noe77101；输入模板：140 dai75300，140 ati03000，140 ari03010，140 aci03000；输出模板：140 dra84000，140 aco02000）可实现配混系统、烧冷系统、成品整粒系统、主抽风系统、主粉尘系统及电除尘卸灰系统的逻辑顺序控制，对主抽风机、点火炉等生产工艺的数据采集处理及回路控制。系统网络配置简图如图1。

    系统由5台plc、3个工程师站和10个监控站组成。基础控制层采用 140 系列plc，plc主站与分站之间采用远程i/o方式扩展。各plc站通过网络通讯模板、交换机、tcp/ip工业以太网与工程师站或监控站可进行通讯，传输速率为100m pbs，传送介质为超五类屏蔽双绞线。系统具强大的数字量、模拟量及回路处理功能，具备模板化、体系结构可扩展的特点，包括cpu、i/o模板、i/o接口、通讯模板、电源和底板等。监控系统（hmi）采用inbbblution公司的ifix3.5监控软件，实现生产过程工艺流程及各参数的采集显示、报警、回路控制画面，历史数据存储及趋势图，报表等监控功能。操作系统为bbbbbbs 2000，编程软件采用concept2.6，它支持5种iec标准语言，系统提供了派生功能块（dfb），并可在concept2.6应用程序中反复调用，如果一些特定的算法或逻辑控制需要改变，只需修改dfb功能块即可。

3　系统功能　　

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3．1电气控制
　　
    根据工艺要求和现场实际情况，系统从整体上分为机旁操作和计算机联锁运行。机旁操作是指操作人员在现场操作箱上进行设备的启动、停止及设备运转速度设定。当一台设备于机旁操作状态时，不再参与系统的其它联锁。计算机联锁运行是指处于自动运行的所有设备每一时刻都参入各自联锁条件，如运行安全联锁、工艺参数联锁、启动或停止顺序联锁等，有效地防止因下游设备故障而引起上游皮带堆料。以配混系统为例，阐述控制原理。如简图2。

图2

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    在圆盘配料系统中，给料量主要由圆盘的转速决定，并且与圆盘的转速成线性比例关系。处于机旁手动操作方式时，操作工可手动调节操作箱上电位器来控制变频器频率，从而控制圆盘给料机的转速。处于自动运行方式时，中控室操作工可从上位监控机设定liuliang给plc，同时电子皮带秤测出一个实际liuliang信号反馈回plc参加pid运算，后，得到一控制量，通过mb+网控制变频器，从而控制圆盘给料机的转速。达到控制物料liuliang的目的。配1、配2、混1等皮带机自动控制程序上做了严格的连锁控制，避免了下游设备故障停机引起上游皮带堆料问题。

3．2仪表控制　　
　　
（1） 信号的采集与处理
　　
    利用concept 2.6软件特有功能，针对不同的模拟量输入信号和不同参数需要，分别编制了工程量转换、偏差、上下限报警等各种信号处理的dfb，在控制程序中可直接调用这些功能块。实现了混合料矿槽料位测量及上下限料位报警，煤气liuliang、空气liuliang的累计及瞬时显示，煤气与空气压力测量，低压煤气切断，负压测量与显示，烧结料层厚度检测。实现了主抽风机入口liuliang检测，进口废气负压、温度测量，高压电动机的轴承、定子温度测量及风机轴承、温度、振动的测量及超限报警和停车等。
　　
（2） 点火炉温度控制
　　
    点火炉燃烧控制是烧结工艺的重要环节，该系统可分为点火liuliang控制和点火温度控制两种方式。liuliang控制为操作员在上位监控机设定量值，给pid调节器的sp端，反馈信号给pid调节器的pv端，然后经pid运算后输出一开度信号来确定调节阀的开度。点火温度控制为操作员在上位监控机设定一温度值，经pid调节程序输出一煤气liuliang值，终达到调整煤气liuliang的目的。

4 系统特点
　　
    （1） 故障报警及自动生成报表。当出现故障时，监控画面将以警示色提醒用户，以便操作工及时处理。系统能实时地将历史数据记录在上位机中，对数据的查询、统计和打印很方便。
    （2） plc电源模板冗余，并采用ups供电，保证了系统的安全性和稳定性，有效地减少故障停机时间。
    （3） 上位机进行系统的监控和管理，并提供良好的人机界面，实现分布处理与集中管理一体化，而且系统故障率低，可靠性高，操作简便，控制功能和精度满足生产工艺要求。