西门子6ES7214-1BD23-0XB8规格参数

供应商
浔之漫智控技术-西门子PLC代理商
认证
手机号
15221406036
经理
聂航
所在地
上海市松江区石湖荡镇塔汇路755弄29号1幢一层A区213室
更新时间
2024-05-08 07:10

详细介绍

1 引言
通常,水电站先通过变送器把电压、电流、功率因数、频率、有功功率、无功功率等交流量信号转换为模拟量信号,然后再连接到plc的模入模件,由plc完成数据采集。对于一组pt、ct信号,如果按照这种方式,监控系统至少需配置6块变送器,占用10个plc模入模件通道。现在,只需要一台交流采样装置就能够同时采集上述的交流量信号,但是通常交流采样装置只有一个通讯输出端口,无法输出模拟量。如果plc能够与交流采样装置直接通讯,那么上面的问题就迎刃而解。下面以罗克韦尔自动化公司生产的1746-bas-t(以下简称bas-t)模件为例,详细介绍了plc通讯模件在水电厂监控系统中的实际应用。

2 bas-t模件软硬件介绍
2.1 bas-t模件硬件介绍
罗克韦尔自动化公司生产的bas-t模件是用于slc500系列plc的一种高性能的通讯模件。bas-t模件具有两个可编程的串口,支持rs-232、rs-422、rs-485通讯。它可以通过1746i/o背板与一个slc500cpu通讯或者通过它自带的dh485端口与dh485网络通讯。在bas-t模件内部有24kb电保持ram,还可以选用8kb或32kkb的非电保持内存模块。bas-t模件具有八个led灯用来指示其工作状态。bas-t模件的外观如图1。led灯定义如图2。

图1 bas-t模件外观

图2 bas-t模件指示灯定义

2.2 bas-t模件通讯端口特性
(1) prt1:电隔离端口
可与用户设备通讯,同时也是模件的编程端口。支持rs-232、rs-422、rs-485方式通讯,可选波特率300~19200bps。
(2) prt2:电隔离端口
可与用户设备通讯或者以abdf1规约与modem通讯。支持rs-232、rs-422、rs-485方式通讯,可选波特率300~19200bps。(注意:当prt2采用abdf1规约通讯时,dh485端口通讯会被禁止。)
(3) dh485:非电隔离端口
与dh485网络连接,但不能直接接入dh485网络,必须通过1747-aic模块才能接入dh485网络。
2.3 bas-t模件的编辑软件
罗克韦尔自动化公司为bas-t模件提供了一套basic开发软件——1747-pbase,该软件工作于ms-dos环境下,可以用来配置bas-t模件,还可以编译、上传、下载basic程序。

3 bas-t模件在实际工程中的应用
在湖北燕子桥水电站监控系统中,机组lcu采用了slc500系列plc,并安装了bas-t模件,外部安装了一台珠海派诺公司生产的型号为pmac9900的交流采样装置采集机组的三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数等交流量信号。bas-t模件与pmac9900装置进行通讯,读取pmac9900装置测量的交流量信号。
3.1 硬件连接
(1)pmac9900装置采用了标准的modbus通讯规约,支持rs-485通讯接口。首先设置pmac9900的通讯参数如下:
波特率:9600bps
站地址:1
(2)将bas-t模件的prt1作为编程端口,prt2作为设备通讯口,通过rs-485方式连接交流采样装置,dh485端口未使用。通过bas-t模件上的跳线设置通讯参数如下:
prt1:rs-232方式,默认的通讯参数。
prt2:rs-485方式,ascii通讯口。
(3) 将bas-t模件和pmac9900装置按照图3所示方式连接。

图3 设备连接

3.2 bas-t模件软件编程
(1)bas-t模件采用专用的basic语言,basic语言首先使用“push”命令设置参数,然后通过“call”命令执行操作。具体格式如下:
push x https://设置指令的参数
call y https://执行代号为y的指令
(2) 在ms-dos环境下运行pbase.exe,编辑并编译完成后的程序如下:
0 rem btran v1.03 ,c:abbasic9900.bdl,01-03-04,01:36pm
https://软件编译信息
10 mode(prt2,19200,n,8,1,n,r)
https://设定通讯端口和通讯参数
20 push 1
30 call 37
https://清除prt2的bbbbb buffer
40 push 3
50 call 120
https://清除slc的m0 file和m1 file(注1)
60 push 4
70 push 1
80 push 0
90 push 0
100 push 1
110 call 23
https://将slc的m0 file中存储的数据通过prt2发送出去
120 pop sok
https://输出call 23指令执行的结果
130 push 2
140 push 65
150 push 0
160 push 1
170 push 0
180 push 0
190 push 1
200 call 22
https://将通过prt2接受到的数据传输到slc的m1 file中
210 pop rok
https://输出call 22指令执行的结果
220 push 1
230 call 37
240 goto 240
https://实现程序自动循环执行(注2)
>>eof<<
https://程序结束符
注1:m0 file和m1 file是cpu与bas-t模件进行数据交换的数据存储文件。
注2:bas-t模件通过特定的语言格式实现模件程序的自动循环执行,使bas-t模件能够不断的读取pmac9900装置的数据。
(3)用1747-cp3通讯电缆连接bas-t模件的prt1和编程电脑的串口1,通过pbase软件将上面编译好的程序下载到bas-t模件。

3.3 plc软件编程
(1) 硬件配置
bas-t模件读取pmac9900装置数据时发出的信文长度为8字节,需要占用4个字寄存器;pmac9900装置正常返回数据的信文长度为65字节,需要占用33个字寄存器;加上bas-t模件对信文字数的统计占用1个字寄存器,所以m0length和m1length均设为34个字(该长度只需大于实际信文长度即可)。在plc编程软件rslogix500中按图4所示方式配置bas-t模件。

前言:内蒙古美好食品有限公司是一家食品生产企业(馍片烤制),其油炉加热系统是用炉膛热风来加热油温的,通过油温烤制馍片。油炉实际和一台普通热水锅炉工作原理相似,通过引风、鼓风、炉排的连锁控制以实现风道出口温度恒定,用热风加热油温。由于原系统采用继电接触器控制,各电机之间均是工频运转,通过一个温度显示报警仪表,来控制鼓风的运转;引风则一直运转,炉排通过滑差电机来调速,基本是人工设定一转速后不再改变。由于该系统在恒温度控制方面的精度非常差,且电能浪费现象非常严重,煤的燃烧也很不充分,因此,我们做出如下改造设计。
1、变频恒温控制系统
1.1系统参数:
引风电机为11kw,鼓风2.2kw,炉排为1.5kw
设计采用ev2000-4t0110p(通用型)系列变频器,鼓风采用sk-4t0022g(矢量型,因为考虑到变频器体积较小,价格相差不多的情况下选择),炉排sk-4t0015g。具体系统主电路结构图及原理图如下:

 

控制原理:将现场热电偶信号(e型)送至温度变送仪表,除显示温度外,还将温度信号转换成4-20ma,送入ec20plc(ec20-4ad)模拟量输入端,经过plc进行处理。ec20plc模拟量输出端将pid计算出的给定信号分三路模拟量输出到三台变频器的给定。为保证鼓风、引风保证炉膛基本负压的前提,因此具体变频器参数设置:
引风:
f0.00=4 cci模拟给定 f0.03=1 端子运行命令通道
f0.04=4 运转方向设定 f0.05=4 大输出频率50hz
f0.07=4 大输出电压380v f0.08=1 机型选择p(风机专用)
f0.14=1 v/f曲线设定 f2.01=30 启动频率30hz
f2.08=0 停机方式(减速停机) fh.00=4 电机极数4
鼓风:
01=20低转速 02=50hz高转速 03=5 04=10(加减速) 05=aiau给定设置 06=5a 电机电流 16=4-20电流输入(ma)
41=fd 线性u/f控制
炉排:
01=5.0低转速 02=40hz高转速 03=5 04=5(加减速) 05=aiau给定设置 06=3a 电机电流 16=4-20电流输入(ma)
41=fd 线性u/f控制
1.2变频器的设置基本遵循如下原则:
鼓引风变频器控制风机,其机械特性属于平方转矩负载,因此其v/f曲线采用2次方曲线。同时,引风机的惯性比较大,因此其降速时间要求比较大,这是由于降速过程中变频器处于回馈制动状态,回馈能量将会造成直流侧母线电压过高而停机,因此,必须增长降速时间。同时,停机也要求软停车,能够延长风机的机械寿命。鼓风设置同引风差别不大,除了功率外几乎一致。但考虑为保持炉膛基本负压,必须将鼓风的升速时间要低于引风,而降速时间要快于引风。
炉排传动属于机械负载,因此炉排的控制方式为v/f基本控制或采用开环矢量控制,其低速时提供的转矩比较大,能够满足重载启动的要求,另外,系统要求的加减速时间都比较短,在5秒以内。
当检测点温度到达设定温度后,为保证温度稳定时间比较长,且要节约能源、降低损耗,因此引风、鼓风、炉排的低运转速度分别设置为:30hz、20hz、5hz。
2、plc硬件应用及软件编制
2.1:硬件配置
由主机ec20-1410bra、模拟量输入ec20-4ad、模拟量输出ec20-4da组成。其中给定采用一块百特公司的数字给定表,可以人为设置给定值(4-20ma信号,在表上以百分数表示),给定信号送入ec20-4ad模拟量输入模块中,作为pid给定信号。另外安装一块温度数显表,该表除显示温度外,还将e型热电偶检测温度信号变送输出4-20ma信号,送入ec20-4ad输入模块作为pid反馈信号。pid控制程序是通过ec20编程软件controlstar中调用固有pid控制子程序来实现出口温度pid恒定控制的。
2.2:连锁控制
连锁控制主要实现如下功能:
一、启动先启动引风、后启动鼓风,一般引风启动后3秒左右鼓风才能启动。
二、停车先停鼓风,鼓风不停,引风认为不能停车;引风发生变频故障,则鼓风立即停止。
三、故障报警、运行、停止指示通过plc实现。
四、炉排不参与引风及鼓风连锁。
2.3:变频控制及温度pid程序
一、变频器接触器得、失电由plc控制
二、变频器的启动、停止信号由plc连锁控制。
三、变频器的给定信号,由pid计算出的输出信号通过模拟量输出ec20-4da,以电流信号(4-20ma)的方式输出到变频器的电流给定端(cci、gnd)
四、pid控制由plc应用软件通过编程的方式实现。具体过程比较简单,在controlstar软件中的pid命令向导一步步完成,主要设置个别参数即可。具体pid编程语言如下:
ld sm0
pid d20 d21 d0 d22(pid调用)
ld sm0
mov d50 d20 https://设定目标值
mov 10 d0 https://采样时间(ts) 范围为1~32767(ms)但比运算周 期短的时间数值无法执行
mov 33 d1 https://动作方向
mov 0 d2 https://输入滤波常数(α)范围0~99[﹪],为0没有输入滤波
mov 2000 d3 https://比例增益(kp)范围1~32767[﹪]
mov 10 d4 https://积分时间(ti)范围0~32767(×100ms),为0时作为∞处理(无积分)
mov 0 d5 https://微分增益(kd)范围0~100[﹪],为0时无微分增益
mov 0 d6 https://微分时间(td)范围0~32767(×10ms),为0时无微分处理
mov 0 d15 https://输入变化量(增侧)报警设定值0~32767
mov 0 d16 https://输入变化量(减侧)报警设定值0~32767
mov 2000 d17 https://输出上限设定值-32768~32767
mov 0 d18 https://输出下限设定值-32768~32767
主程序给定部分如下:
ld sm0
call pid_exe(调用pid)
ld sm0
call pid_set(pid参数设定)
ld x14 (系统自动运行)
to 0 1 d22 1 (将d22 中内容写入模块0中的个单元中,即模拟量输出值,引风给定)
to 0 2 d22 1
to 0 3 d22 1
to 0 0 16#0 1
ld sm1
to 1 0 16#1313 1(设置模拟量输入信号方式,即1、3通道关闭,2、4为电流信号)
ld sm0
from 1 10 d21 1
ld sm1
to 1 36 16#1111 1
ld sm1
to 1 14 16#1111 1
ld sm0
from 1 12 d50 1
其中特别需要说明的是from和to指令。这两条指令主要用于模拟量处理,它的使用不同于西门子公司的直接寻址方式(piw或pqw),而是用to(写入)和from(读出)指令。对于模拟量模块,通过这两条指令来进行设置和参数的读出。比如to1 14 16#1111 1 。 其中个1是指和cpu连接的第二个模块(个是0);14是指其信息存储器中的第14个存储单元;16#1111是指16进制1111;后的1是指写入的单元数为1(只占用14单元一个,后面的单元不再写)
2.4:实际参数设置
后经多次修改和调试,确定比例系数为20,积分时间为1-3秒,微分时间为零。经过运行发现能够满足现场的生产工艺,达到炉膛温度(实际为出口管道采集温度)恒定控制的要求。
3、实际运行情况:
经过2个月左右的运行发现,系统能够运行非常稳定,能够维持出口风道温度在286-288摄氏度左右,满足了现场生产的要求。经过基本测算,节电率能够达到25%-35%左右;而节煤量几乎达到了35%以上,得到了客户非常高的评价。经过节约资金量估算,经过半年左右即可收回全部设备投入资金。这对这次改造,我们认为在锅炉燃烧系统中的变频及plc改造前景非常大,特别是艾默生公司变频器及plc产品优异的性能、坚实耐用和高可靠性、高精度的新技术核心,会为我们的节能技术改造提供坚实的后盾!


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