西门子6ES7223-1PM22-0XA8产品规格

西门子6es7223-1pm22-0xa8产品规格

　0 引言

　　本文介绍了西门子s7-200 plc 以及上位机监控软件“kingview6.52”实现的带式输送机传输监控系统，实现对带式输送机运输过程的监控及数据处理。详细阐述了系统的控制要求、硬件组成以及上位机监控，系统结构简单、实时性好。

　　1 控制要求

　　本系统是根据煤矿现场要求设计的，主要分为2种控制形式：①简单控制，该部分实现输送机电机的启动、停止，对于各种保护不做要求;②保护控制，具有跑偏、撕裂、急停、温度、堆煤、烟雾、速度等保护功能。整个系统实现逆煤流启动、顺煤流停止的远程集中控制。

　　(1)实现系统集中监控，实时监控设备状态和运行参数，并显示数据曲线;

　　(2)控制方式分集控自动/集控手动/就地，3种方式可转换。正常运行时，使用集控自动方式，设备按工艺要求的顺序和流程由上位机自动启停;集控手动时，可在控制面板上操作各设备，无闭锁和联动关系;就地时，在现场按钮盒操作;

　　(3)启动设备前由集控台发预告信号，预告3s后，若现场均满足集控自动启动条件，设备按顺序自动启动。现场可用停车钮停止启动过程;

　　(4)现场信号箱设起/停车按钮，现场可随时停车。若设备由集控启动，控制系统接到现场停车信号后，可作急停处理，实施故障停车操作;

　　(5)按“技术规定”带式输送机装设拉线开关、跑偏保护、低速保护等，这些信号均接入集控系统，参加设备的紧急停车和闭锁停车;

　　(6)对设备故障和工艺参数的异常实时报警，并由指示灯提示。一般故障只报警，现场非正常停车或严重故障时，故障设备及其上游设备紧急停车，下游设备顺煤流延时闭锁停车。2 台设备电动机的接线图相同，如图1 所示。

　　2 系统的硬件组成

　　plc 控制系统由1 台siemenss7-200plc 作为控制中心，控制所有数字和模拟i/o模块。设备状态通过数字输入模块(di)读入，数字输出模块(do)用于设备控制，电动机的温升经红外测温传感器变为4~20 ma的电流通过模拟量输入模块(ai)读入。

　　选用224xp 的cpu 模块, em221 型数字量输入模块， pc/ppi 编程/通讯电缆， zyjx-3电动机(附传送带)，irtp 300l 型的红外温度传感器来测量温度，lj12a3-4-z/by型的接近开关来测量转速，ss-168p型的烟雾报警器来检测输送带上的烟雾信号，拉线开关用行程开关(西门子3rg4041-6jboo)，用微动开关来检测输送带的跑偏、撕裂、堆煤等故障。plc的接线图如图2 所示。

3 上位机plc与组态王通信

　　根据生产要求，系统各部分主要分为2 种控制形式：简单控制、保护控制。整个系统实现逆煤流开车、顺煤流停车的远程集中控制。plc与组态王数据通信如图3 所示。

　　传感器的状态显示直观： 绿色灯表示正常，红色表示有故障。可以通过界面设定温度和速度的上限值，同时还可以实时地显示温度和速度的值，当前值超过上限值时，温度报警指示和速度报警指示变为红色。带式输送机由按钮控制顺序起停。

　　4 结语

　　当系统运行时，首先进入组态王的登陆界面，输入用户名和密码就可以进入系统的主界面。该系统实现了组态王对整个煤矿输送带集控系统的实时监控。用2台设备电机模拟了多台流程设备电动机的顺序控制，实现了逆煤流开机和顺煤流关机。用对电动机的温升控制模拟了对模拟量的控制。了解更多plc技术、资讯、分析报告文章，请点击查看https://plc.jlck.cn/2011年plc企业“爆”团，新鲜技术全接触。

离心式压缩机是一种利用叶轮的高速旋转将气体在压缩腔内进行压缩，使压缩气体具有一定压力的设备。它具有容量大、体积小、结构简单、运行平稳、供气均匀等特点，是冶金、机械制造、矿山、电力、纺织、石化、轻纺等工业企业的关键设备之一，在生产过程中起着非常重要的作用。

　　某厂一台离心式压缩机仍采用常规模拟仪表控制系统，控制系统通用性差，控制电器多其监控系统和保护系统技术水平低下，整机抗干扰能力差，系统的故障率高，已发生多起误停车事故，严重影响了工厂的安全生产，扰乱了正常的生产秩序。

　　1控制系统的总体设计

　　1.1控制系统的组成

　　从离心式压缩机工作原理来看，要保证其正常运行必须保证电机、润滑、冷却等多个系统的安全正常运行，因此可以把整个控制系统划分为压力控制、电机控制、润滑油控制、冷却水控制、各种保护控制和监测控制等六大子控制系统，其中，压力控制子系统主要用于调节进出口气体的压力和liuliang，是实现压缩机正常工作的主体系统;冷却水控制子系统采用专用的控制设备实现，提供恒定压力的冷却水。

　　1.2控制系统总体设计

　　plc具有抗干扰能力强、安装调试方便、功能完善、组合灵活等特点，已成为现代工业过程控制的有效解决方案之一。根据离心式压缩机控制系统的要求，完全可以采用plc替代原有的控制系统。为实现方便快捷的自动控制，采用上位机与下位机配合控制，上位机用工业控制组态软件实现对离心式压缩机的工作运行状态进行在线监测和控制，下位机则选用日本三菱公司生产的fx2n系列plc 实现其控制功能。

　　考虑到离心式压缩机控制系统参数较多，其中有32个开关量信号和24路模拟量信号。模拟量信号可选用模拟量输入模块fx2n-4ad和输出模块fx2n-4da，传感器的信号不需要转换电路进行转换，就可以直接接到模拟量模块。经综合计算输入输出信号点数，选用fx2n-128mr的plc 作为控制基本单元，具体配置见图1所示。

　　下位机程序采用三菱p l c 编程软件gx-developer进行程序开发，可以实现在线或离线梯形图编辑、故障诊断显示和监控，还可以完成串行通信接口参数设定以及一些算法功能。plc与上位机的连接用一根专用电缆，采用fx2n-422-b d通讯模块实现工业控制组态软件与上位机的通信，上位机主要承担监察管理功能，同时兼备部分控制功能，如发出运行，停止命令等。

　　2各控制子系统的设计

　　2.1润滑油控制子系统设计

　　润滑油系统在整个离心式压缩机控制系统中占有非常重要的作用，是设备实现正常工作的基本保证。离心式压缩机的润滑油控制系统由油泵、油箱、加热器、油冷却器、检测油温的传感器和与各供油点相连接的管路等多个部分组成。润滑系统中的检测参数有轴承温度检测、油箱温度检测和油压检测等。其中滑动轴承处的油温必须严格控制，以利于形成压力油膜;当油箱中的油温低于要求时则电加热器开始工作，使油温能达到系统所需温度，油温过高则立即停止加热。当油温高于57 ℃时，系统发出声光警报，当油温高于6 3 ℃时，系统自动跳机。图2 为油温低于15℃时发出报警的梯形图。

　　2.2电机控制子系统设计

　　主电机控制系统回路有电机电流、电机轴瓦温度、电机轴位移等模拟量输入。为保护离心式压缩机正常启动和停止，设置了离心式压缩机的启动条件和停止条件。考虑到压缩机由于油温、油压、气温、冷却水水压等因素的限制要求，会出现紧急停机的现象。因此，只有满足正常启动条件，主电机才可以启动，当电机达到额定转速后，再将压缩机的liuliang、压力逐渐调至所需的工况条件，投入正常运行状态。

　　当机组发生如转子的径向振幅达到或超过停机限值;润滑系统油压过低或密封系统气压过低时以事故联锁停机。停机时，机组旁通阀快速开启，同时主排气路上的止逆阀强制关闭。

2.3保护控制子系统

　　离心式压缩机系统的主要保护环节有轴位移、电机轴瓦温度(主电机)、各段进气温度、出口气体温度、出口气体压力、出口气体liuliang、轴承温度、各段振动等，这些参数通过设置在各个位置的传感器将采集到的模拟量信号输入plc的模拟量单元中，p l c进行判断系统是否异常，当参数值达到规定限值时，就发出声光讯号报警甚至跳机，使离心式压缩机在运行时能合理地处理发生的相关问题。

　　2.4压力liuliang控制系统设计

　　离心式压缩机根据后续生产环节用气的需要，通过调节段入口处的入口导叶打开程度控制气体liuliang和压力。当压缩机进口liuliang与出口压力不匹配，气体部分回流或全部回流必然导致气体压力波动、温度增加，造成压缩机轴向出现低频大振幅周期性气流震荡。就是通常所说的“喘振”现象，喘振使压缩机的性能恶化，气流参数(压力、liuliang)产生大幅波动，噪声和震动加剧，严重时足以损坏压缩机。离心式压缩机的防喘振控制采用可变极限liuliang法进行控制，它按照压缩机的喘振曲线，使之在任何一种转速下都有一个不同的liuliang来控制压缩机，以保证不发生喘振，由于对任何转速的liuliang都工作在低于喘振极限位置，因此消耗能量较少，比较节能。图3是防喘振控制的部分梯形图。

　　2.5plc 与上位机的连接

　　plc 与上位机的通讯是采用串行传输方式，由于传输距离较远，采用以平衡方式传输的rs-422接口标准进行通信，即双端发送和双端接收，根据两条传输线之间的电位差值来决定逻辑状态。离心式压缩机的工作运行状态采用m c g s工控组态软件进行在线监测和控制。m c g s工控组态软件具有延续性强、扩充性好、封装性好(易学易用)、通用性、强大的数据处理功能和方便的报警设置等特点，根据离心式压缩机工作的实际情况，利用mc g s 工控组态软件提供的plc、开放式的数据库和画面制作工具，在组态环境中完成离心式压缩机的动画设计、流程控制、报警组态、报表设计、设备连接等组态工作，就完成了一整套基于mcgs的离心式压缩机监控系统。压缩机运行时，通过运行环境实现动画显示、实时报表输出显示等，实现在线监控。图4 所示为控制动画界面。

　　3.结论

　　利用p l c 结合m c g s组态软件对离心式压缩机监控系统进行改造后，完善了该压缩机安全保护措施，实现了压缩机运行状态的实时监控，大大改善了控制性能，降低了系统的运行噪声，减轻了维护工作量。目前该系统运行平稳，节能效果明显。

　　0 引言

　　本测试系统是式断路器生产流水线上对产品进行自动检验测试的试验设备。它以可编程序控制器(plc)作为控制核心，触摸屏为操作和显示单元，控制智能交-直变频电源产生可调的实际电压接入断路器二次接线，对各型号框架断路器的电操机构、闭合电磁铁、分励脱扣器、欠压脱扣器按出厂检验细则进行自动测试，并判别测试结果是否符合产品技术指标要求。采用该测试系统可有效改善框架断路器产品检验工作的规范性，tigao特性检测工作效率和测试结果的准确性，加强对产品生产过程和检验过程的管理。

　　1 系统总体方案

　　本测试系统适用hsw1 系列hsw1-1000 /2000 /3200 /4000、hsw6 系列hsw6- 固定式/抽屉式框架断路器( 三极/四极) 特性测试。根据产品生产的需要，整个特性测试系统拟分成6 个工位。

　　系统基本原理如图1 所示。

　　其中，触摸屏主要用于实现管理和人机交互功能，完成试验产品及用户管理、试验参数设置、试验启停控制、试验过程的实时监控等工作;plc接收触摸屏的控制参数及控制命令，控制产生试验所需的可调交-直流电压，提供给被测断路器的二次回路;同时，对试验过程进行实时控制，采集试验数据，并将采集的实时试验数据和终试验结果显示在触摸屏上。

　　
图1 特性测试系统基本原理示意图。

　　特性测试系统的单工位总体结构如图2 所示。整个系统可分为可调电压装置、工装夹具和控制系统3个主要部分，各部分的基本原理、结构和功能分别简述如下。

　　
图2 断路器特性检测系统结构。

　　1. 1 可调电压装置

　　对框架断路器产品进行二次回路特性试验，必须根据产品型号及试验项目的不同，给断路器二次回路提供不同的实际电压信号。本系统采用智能程控变频电源的电压调节方案，通过plc与程控电源间通信，控制智能程控电源输出相应的电压。

　　根据断路器二次回路所需电源功率要求( 见表1)和测试流程要求，选用的一路250 v 8 a 直流变频电源，可调电压范围为0 ～250 v;二路交流变频电源，参数为2 kva，可调电压范围为0 ～500 v，大电流4 a。其中，一台交流电源2kva欠压脱扣器使用;另一台交流电源2 kva 和直流电源供电动操作机构、合闸电磁铁、分励脱扣器切换使用，如图3 所示。

　　表1 二次回路对电源要求

　　
图3 测试电源接线图。

　　通过rs - 485 接口，plc可以与交、直流电源进行通信，监测电源电压、电流及工作状态，控制电源的开机、关机;调节电源的输出电压和电流;设置电压上升/下降的步长。

　　1. 2 工装夹具

　　根据具体框架二次接线的不同，断路器二次回路设计专门夹具(二次接线相同的框架系列共用一套夹具)。由于hsw1 和hsw6系列特性测试涉及到的二次回路端子数量与排列一致，只需更换二次回路的夹具体，就能实现对各规格断路器进行检测。工装夹具采用气动辅助、手工装夹方式;同时，二次回路的其他信号则直接与控制系统(plc)相连。

　　1. 3 控制系统

　　控制系统主要由触摸屏和plc 2 部分组成。

　　整个检测系统的实时控制和数据采集主要由plc实现。系统采用的dvp60es200r 具有2 个rs -485 接口，1 个rs -232 接口。其中，2 个rs -485接口分别用于与智能交流电源和智能直流电源通信，实时获得二次元件的电源电压，便于控制系统对二次电源进行监控。系统中的各类开关量均与plc的数字i /o 模块相连，通过数字i /o 模块，plc分别实现工件到位检测、二次夹具到位检测、被测断路器二次元件动作控制、二次电源类型选择等实时控制功能，并且实时监测(通过二次接线)被测断路器的状态和一些保护限位开关的状态。

　　操作界面选用dop-b07s200 触摸屏，plc 和触摸屏之间采用串口(rs - 232)进行通信，触摸屏同时预留与上位机进行通信的以太网接口。操作人员通过触摸屏，实现系统管理和人机交互。

　　除了试品用户管理及试验结果的显示和输出之外，试验程序的主要功能是根据试品的类型、人机交互地设置试验方式和试验参数，然后将设定值转换为相关的控制参数和控制命令，通过通信接口传送给plc;同时，触摸屏也将通过通信接口接收plc采集到的实时试验数据并显示，以对试验过程进行实时监控。触摸屏与plc 之间的数据通信周期设置在100 ～ 200 ms 之间。

　　2控制软件及试验流程

　　触摸屏为上位机，负责整个系统的管理调度，plc则根据触摸屏提供的控制命令和控制参数，对试验过程进行实时控制和数据采集，并把采集的数据反馈给触摸屏，以给出控制软件的总体思路及试验流程。

　　2. 1 控制主程序流程

　　触摸屏上运行的控制主程序流程如图4 所示。其主要功能包括用户管理(用户登录/注销机制)、产品管理(产品编号等信息)、试验参数和试验模式设置、系统自检(检查试验参数的设置、被测工件的状态以及工件的装夹等是否正常)、试验过程的启动与监控、输出测试结果等。

　　
图4 控制主程序流程

　　2. 2 试验项目与测试流程

　　本系统主要用于框架断路器二次回路在不同电压条件下动作可靠性的测试。根据相关标准和产品实际情况，系统主要完成以下几个试验项目:

　　(1) 1. 1ue，0. 85ue的测试。电动操作机构、闭合电磁铁、分励脱扣器、欠压脱扣器各测试5次，各器件工作应正常;若单项不合格，则显示不合格项并报警。

　　(2) 0. 7ue的测试。只针对分励脱扣器进行，测试5 次，断路器应能可靠动作。

　(3) 欠压脱扣器瞬时测试。施加0. 35ue欠压线圈，应不能吸合，从0. 35ue上升至0.85ue前，欠压线圈应能吸合，并显示吸合时的电压;断路器从0. 85ue下降，在(0. 7 ～ 0.35)ue范围内应可靠断开，并显示断开时的电压;电压应在约30 s时间内从额定控制电源电压降至0 v。

　　(4) 欠压脱扣器延时测试。在断路器合闸状态下，欠压线圈施加的电压从0. 85ue迅速下降至0，保持50%延时时间，之后迅速上升至ue，断路器应不动作;欠压线圈施加的电压从ue迅速下降至0，多保持120%延时时间，在此时间范围内断路器应动作，并测量延时断开时间。

　　根据测试项目要求，测试流程共分3 个循环，如图5 ～ 图7 所示。

　　
图5 循环全自动测试流程。

　　
图6 第二循环全自动测试流程。

　　
图7 第三循环全自动测试流程。

　　系统设置4 种测试模式:全自动( 一次自动完成所选择的所有试验项目)、单步自动( 单个流程只进行一次循环)、每五步自动(完成单个流程的五次循环)和手动。随着所选试验项目和试验模式的不同，具体的测试流程会有所区别，如图8所示。

　　
图8 测试流程界面。

　　3 结语

　　式断路器二次回路特性测试系统既可以单独进行自动检测工作，又可与自动输送流水线结合，实现产品全自动检测。检测系统已在出厂检验、产品制造部门成功投入使用，为hsw1系列智能型式断路器产品出厂检验提供了可靠的质量保障，同时也tigao了生产效率，降低了工人的劳动强度。系统不但可以满足智能型式断路器测试的要求，还可为产品的设计和性能改进、分析提供有力的科学依据，故该系统具有较好的推广价值和应用前景。