湖北省西门子模块代理商

1 故障现象
我公司1000t/d水泥熟料生产线，采用集散控制，其生料制备系统由1台PLC控制。由于生料磨房距离中央控制室较远，为了降低成本，在生料磨房就地设立远程I/O站，与中央控制室PLC主机进行通讯。通讯电缆采用屏蔽双绞线。1993年4月投入使用。从2002年5月13日到6月6日，PLC数十次显示与远程I/O站通讯故障跳停，复位重开正常，而且跳停时间无规律，短15min，长超过10h，一班跳停四五次。由于采用中央控制室集中开机，造成无法正常生产，从6月6日到13日，生料制备系统全部设备采用现场开机，PLC进行监视维持生产，但PLC故障依旧。
2 查找原因
为了消除该故障，除了I/O插件未更换外，我厂先后采取了更换通讯插件、中央单元插件、定时插件、机箱、电源、程序等措施，将PLC及远程I/O站通讯插件更换一遍，仍然没有效果。测量PLC及远程I/O站接地电阻0.1Ω，接地良好。从而可以断定通讯故障是由外部电磁干扰引起的。为了找到真正的干扰源，派专人在远程I/O站蹲点观察。听到与远程I/O站控制柜相邻的增湿塔控制柜里有“噼噼啪啪”响声时，PLC显示与远程I/O站通讯故障跳停。经反复确认响声为3个交流220V通用中间继电器频繁动作所致。这3个中间继电器由3个带电接点温度表控制(测量增湿塔入口气体温度、出口气体温度及电除尘器入口气体温度)，当实际温度在电接点温度设定值附近波动时，导致电接点接触时开时闭，中间继电器线圈供电不稳定，使继电器频繁动作，发出响声。将这3个交流220V通用中间继电器拔掉后，故障消失。从电路上看，这3个交流220V通用中间继电器与I/O信号无任何联系。可见，故障是由交流220V通用中间继电器电磁干扰引起的。

3 原因分析
电磁继电器是由线圈、铁芯、磁轭、衔铁、触点等构成。线圈的电感和分布电容较大。当继电器得电时，线圈就有电流通过，线圈周围就会产生磁场，当线圈电流通路被切断时，线圈周围磁场突然消失。这种突变磁场就会在线圈中感应出瞬态浪涌电压。当继电器不断得电、失电、再得电，频繁动作时，磁场就会快速瞬变，从而在线圈周围感应出脉冲电压串；另一方面，在触点吸合或断开瞬间，触点间也会产生电弧，造成触点间燃弧、熄灭、再燃弧，从而形成陡峭的瞬间快速脉冲电压串。无论是线圈中突变磁场干扰，还是电弧群干扰，都具有很强的干扰性，都会通过电源线干扰远程I/O站与PLC通讯的正常工作，导致PLC逻辑判断出错。我们模拟电接点接触不好的情况，即通过对交流220V通用中间继电器颤抖供电，用示波器观察远程I/O站220V、24V、12V、5V电源波形，与正常时对比，发现叠加了不少高次谐波，说明产生了干扰电磁波。从上面的分析可知，继电器的电磁干扰主要来自线圈中快速突变磁场感应的脉冲电压串和触点间通断产生的电弧群。
4 解决办法
为了抑制继电器的电磁干扰，我们先后采取对远程I/O站220V、24V、12V、5V电源加电容滤波、π型滤波等措施，均无效。将0.22μF电容与220Ω电阻串联组成RC阻尼电路，在继电器的线圈两端并联后，继电器无论如何频繁动作，都不出现通讯故障。可见，RC阻尼电路对继电器的电磁干扰有很好的扼制作用。

0 引 言
    可编程逻辑控制器(PLC)以其编程简单方便、控制稳定可靠、功能强大等优点通常作为控制器广泛应用于现代工业控制领域。触摸屏作为人机交互界面在一定程度上减少PLC的外部I／O点的使用以及减轻系统外部按钮开关的连线复杂程度，同时也提高了运行维护的方便性。随着工业现场对控制设备小型化、易操作化、智能化的要求的不断提高，基于PLC和触摸屏的交流变频调速系统的应用前景将非常广阔。本文采用三菱PLC(Fx2N－64MR)、海泰克触摸屏(PWS6AOOT)、伦茨变频器和外部按钮实现两台三相异步电机的交流变频调速实验系统设计。实际运行结果表明，该系统运行稳定可靠，控制性能良好。

1 控制系统要求
    本套系统要求能够实现两台三相异步电动机的如下状态的控制：正转；反转；停止；点动；加速；减速。要求可以由触摸屏或外部按钮实现上述功能，两种开关量输入方式互为冗余备用，以提高控制系统的可靠性。另外，对于各种开关量状态及硬件不正常状态需要指示灯显示。

2 控制系统硬件设计

控制系统硬件结构主要包括：可编程控制模块、控制指令输入模块、D／A转换模块、变频器调节模块。

2．1 模块功能
2．1．1 可编程控制模块
    该模块是整个控制系统控制的核心处理器，是触摸屏指令和按钮开关指令的执行中枢和变频器指令触发元件。
2．1．2 控制指令输入模块
    该模块就是给PLC加载控制指令以实现相应的输出操作。这里指令输入可由触摸屏按键实现，也可以由外部开关按钮实现，两种指令输入方式互为备用。为避免由按钮开关指令实现众多指令会导致接线复杂情况出现，可以对重要的开关量实现冗余备用，非重要开关量仅由触摸屏按键实现。
2．1．3 D／A模块
    D／A是将PLC输出的数字量转换成模拟电压量以实现变频调速的目的。此系统采用的FX2N－2DA模块，该模块有两路模拟量输出以实现对两台变频器的控制。
2．1．4 变频器调节模块
    变频器可根据PLC加载在其输入控制端子的指令执行相应的调节，能够执行三相异步电动机的各种工作状态。
2．2 模块通信
    PC机通过专用电缆与PLC模块和触摸屏模块进行通信连接，编制调试程序完毕可以直接下载到触摸屏和PLC各自程序存储器。PLC模块与触摸屏之间由专用电缆连接，触摸屏按键指令可以由通信电缆加载到控制程序以执行相应的操作。另外，外部按钮指令直接加载在PLC输入端以实现相应的指令操作。PLC与D／A模块由扩展电缆连接，将PLC输出数字量转换成对应的两路电压信号加载到变频器输入端子以实现调速控制。

3 控制系统软件设计
3．1 PLC程序设计
3．1．1 输入、输出地址分配
    根据控制系统要求，确定开关量输入、输出数量并对PLC分别地址分配。 
    X00～X04、X10～X14分别分配给电动机1、2的开关量输入端子(包括正转、反转、点动、停止)和变频器故障输入端子。
    Y00～Y04、Y10～Y14分别分配给电动机1、2的开关量输出指示(包括正转、反转、点动、停止)和触摸屏故障指示。
    Y20～Y22、Y30～Y32分别连接两台变频器的E1、E2和28控制端子。其中，E1端子功能为高电平时激活固定给定转速；E2端子控制旋转方向；28端子控制电机启动和停止。
    M00～M05、M10～X15分别分配给触摸屏的1、2按键指令的PLC写入地址(包括正转、反转、点动、加速、减速、停止)。
    此外，寄存器D1、D2分别为存储两台电机的D／A待转换数值，寄存器M8000监视PLC运行状态。
3．1．2 程序流程设计
    PLC程序采用三菱FXGP－WIN－E编程软件实现，程序采用模块化、功能化结构，便于扩展应用，

3．2 触摸屏程序设计
    本系统的触摸屏人机交互界面的开发平台，采用海泰克触摸屏的Hitech ADP编程软件实现。该软件类似于组态软件，采用图形化的编程方法，只需将相关元件拖到预先定义的画面上，根据需要设置相关参数、合理配置PLC写入地址即可完成操作。
    Hitech ADP编程软件对编程PC机要求不高，利用触摸屏自带RS 232串口或者USB接口通信，将设计完成后的人机交互界面下载到触摸屏。对于两台电动机分别设计了正转、反转、点动、加速、减速、停止以及速度显示控键，可由相应的控键实现对电机运转状态的控制和监控。触摸屏上电后自动进入所设计的画面，操作人员可以根据需要直接通过人机交互的方式，对下位机PLC进行控制。

4 结 语
    基于可编程控制器和触摸屏的三相异步电机的交流变频调速系统充分利用了PLC强大的逻辑处理功能和人机界面的良好的交互性，避免传统的继电器一接触器控制电路的复杂接线，降低了对运行人员的技术要求；同时对重要开关输入量实现触摸屏按键和外部按钮冗余备用模式，提高了系统的可靠性，为现场操作人员对运行过程的实时监控和维护带来了方便。同时，本系统作为专业实验室综合试验系统的子系统之一，将理论与实际相结合，对学生掌握新技术新理念，提高动手能力，有很好的指导意义和现实意义。

1 引言 
    电源监控是铁路信号的重要的监控系统。在此之前信号的电源监控系统基本上是采用单片机作为信号采集系统的核心。单片机监控系统一方面存在采集速度慢、界面不友好、操作不方便等技术局限，另一方面由于其中的电源模块部分的监控相对独立，对电源系统带来了诸多不便，比如维护困难、界面显示繁琐等。基于以上原因本项目配套开发了基于台达PLC作为信号采集核心、台达HMI触摸屏作为操作和监视界面的电源监控系统。监控子系统与电源模块通过工业总线网络互连实现整合的经济实用、技术先进的铁路信号的电源监控系统。 
2 硬软件系统设计 
2.1硬件体系设计

系统规模：44个数字量输入；1个数字量输出；6个电源模块；39路模拟量输入。

 控制系统配置如下：触摸屏：DOPA75CSTD；PLC：DVP16EH00T＋1个DVP04AD-H＋3个DVP16HM11N；电源模块通讯卡1块；分时采集电路卡1块。 
触摸屏主要是用来显示采集数据、报警、报警上下限设定、采集数据显示微调、报警数据显示、历史趋势图显示等。PLC主要是采集数据并计算，由于考虑系统对模拟量采集的速度要求不是很高，为了节省成本，系统中使用了1 个DVP04AD-H对39路模拟量进行了分时采集，为了实现这个功能我们与厂家共同实验开发了一个电子开关电路，对39路模拟量分了十组、每组4路，通过输出不同的组别进行采集。电源通讯卡主要负责把6块电源模块的数据汇总并且通过RS484接口以MODBUS协议与PLC通讯，使PLC采集得到6块电源模块的数据，为实现这个功能我们公司的电源研发部门做了大量的工作，终使PLC与电源模块的通讯卡实现了通讯，电源模块的信息得到了采集。 
2.2软件体系设计 
    （1）系统功能设计：44个数字量采集显示，故障判断；6个电源模块的数据采集显示、显示电源模块的工作状态并判断报警；39路模拟量显示、并判断上下限报警；显示报警画面、报警信息、当前报警、报警频次；报警上下限设定；数据微调功能，并且显示微调值；历史趋势图显示；不同画面开启权限设定； 以上有必要说明的是数据微调功能，由于现场的一次测量元件测量会有误差，而且此误差是固定的，短时间内是不变的，所以在程序当中增加这部分功能，使终显示出来的数值是消除误差之后的值； 
    （2）系统结构设计分为HMI人机对话界面部分和PLC现场监控部分。

  PLC监控部分主要包括：电源模块通讯；分时采集40路模拟量，每次采集4路；对采集的模拟量根据量程进行计算得出显示值，显示电源模块的工作状态并判断报警；微调值计算，显示值微调，并做负值消除；故障和报警；数字量采集显示，故障判断； 
3 工程调试 
    调试分时采集功能时需要注意分时采集的时间，过大会影响整体数据采集的时间，过小会造成采集数据混乱，另外需要在两次采集数据之间加一段间隔时间，避免两组数据的重叠。对采集的模拟量根据量程进行计算得出显示值。微调值计算，显示值微调，并做负值消除；注意微调时可能会出现负值情况，所以要考虑负值的消除。电源模块通讯注意电源通讯时的通讯协议一定要在通讯卡中设置好，包括站号设定，另外注意地址对应。故障和报警；因为报警点共有79个，很繁琐，需要思路清晰。 
4结束语 
    基于中达电通公司提供的解决方案的典型案例整合了两种不同种类的产品，体现出单一技术平台在集成工程中的一体化特点。