湖南西门子PLC总代理商

　一、概述　　
　　垂直分拣机是现代物流系统的重要组成部分，实现物料同时进行多口多层连续的垂直分拣。自动化、信息化以及方便地系统集成是目前物流行业控制系统发展的趋势。基于以上目的，提供以施耐德电气的小型控制器Twido 为中心整体解决方案。　　
　　通过Twido 控制器内置的以太网通讯口，和上位监控机进行实时的数据交换。同时根据本系统控制工艺的特点，在每层配置分布式I/O 控制模块，通过CANopen 分布式控制总线和Twido 主机进行通讯，构成方便、可靠的分布式I/O 控制系统。　　
　　二、本系统特点　　
　　1、施耐德TWDLCAE40DRF 控制器内置以太网通讯口,可以方便的进行以太网通讯，极高的通讯速度（100/M, 10/M）使PLC 与上位机的数据实时交换变得简单。同时内置的以太网口使PLC 和上位机的硬件配置不需要增加任何的额外成本，经济性能非常优越。　　
　　2、控制系统的模块化结构和标准的接口。应用Twido 的分布式I/O 功能，方便的实现控制系统的模块化、标准化。每层控制选用标准的分布式I/O 单元（基于CANopen 的分布式单元： OTB1C0DM9LP），分布式总线结构使硬件接线和软件编程更加简单、轻松。系统的模块化结构使控制具有强大的扩展能力。　　
　　3、施耐德Twido 可编程控制器的以太网功能和分布式I/O 结构，使系统的标准化成为可能。针对物流控制的特点，垂直分拣机作为整个系统的一个单元，需要预留标准的接口，同上位机监控系统进行实时的数据交换，以及现场检测元件的标准接口。整个系统预留标准的接口，具有极强的兼容性。　　
　　三、系统流程描述　　
　　垂直分拣机功能是实现多口多层连续的物料垂直分拣。通过提升机构不断升高、下降的回转运动。物料在指定的层、口进入分拣机的隔板上。随着隔板的提升、下降动作到达指定的层、口，根据上位计算机或程控器的设定，物料从提升机中送出，进入输送带。整个工艺进入下一个环节。　　
　　分拣机控制系统由上位计算机（或HMI）、Twido 控制器、现场CANopen 总线的分布式I/O 模块、以及变频器、编码器等构成。　　
　　垂直分拣机的控制系统架构图如下：控制流程说明(详见流程图)： 　　
　　(1) 主要工作流程如下：分为进物料和出物料两部分进行平行处理　　
　　(2) 控制数据的设定：根据系统要求，可以通过网络由外部系统的主控单元设定数据，通过以太网传输至Twido 控制器。也可以由上位机软机根据工艺直接进行设定。
　　(3) 控制功能的实现：物料由传送带送至入口处，PLC 采集上位机信息，或根据内部逻辑控制，把物料送入提升机，到达指定位置，同时把该物料和隔板位置进行绑定，随着隔板的运动，PLC 内部同时进行数列移位处理。到达指定出口升起提升机气缸，送物料至出口。　　
　　四、控制要求分析及实现　　
　　1、基于物流行业的特点，要求控制系统实现信息化、模块化以及分布式控制和预留标准接口。施耐德Twido 控制器，通过内置以太网、MODBUS 通讯口以及现场总线的功能方便的实现以上功能。　　
　　2、提升机工作的安全可靠性。本系统高速工作时，低故障率是所有控制的前提，通过不同的安全检测元器件实现本系统的稳定工作。包括：入口、出口物料位置的检测；物料进入提升机位置的检测；提升机内工作气缸位置的检测；以及物料是否完全送出位置的检测。同时配置编码器检测隔板传感器的安全性。　　
　　3、物料和隔板位置的绑定处理：物料从指定入口进入，同时和该隔板进行绑定。利用Twido 的数据寄存器功能可以很方便的实现此功能。　　
　　每个隔板绑定一对应数据移位寄存器，16 只隔板和16 个数据寄存器一一对应，寄存器随着隔板的提升同步进行数列移位。　　
　　　　对应隔板1 的数据寄存器1：
　　　　1 0 0 1 0 1 1
　　　　1 1
　　　　1 1 0 0 0 0 0 　　
　　寄存器1 有16 个位（BIT），预先定义每个位的含义：包括货物的入口信息、指定出口的信息、当前隔板的位置状态信息等。　　
　　例如：入口为2＃入口，对应隔板号5、出口为4＃，对应隔板号10、当前隔板位置为从隔板0＃开始的第5＃位。则对应的数据寄存器值为：当前隔板号：5 提升机工作时，隔板每提升一个位置，数据寄存器的值加1（当前隔板号加1）。当前隔板号等于该货物的出口隔板号（即出口4 对应的隔板位置10）时，货物在该出口输出，同时寄存器清0，表明该隔板目前没有绑定货物。　　
　　Twido 可编程控制器具有停电保持功能，重新上电开机后，系统继续正常工作，不需要手工操作，取出提升机中的货物。大大提高生产效率。　　
　　　　五、系统总结
　　　　垂直分拣机采用施耐德控制系统解决方案，Twido 程控器内置了以太网通讯口、MODBUS 通讯口，同时具有分布式I/O 总线功能，实现了分拣机控制系统信息化、模块化以及分布式控制和预留标准接口的要求。经济上也更合理。施耐德系列产品良好的兼容性，以及产品优异的性能使控制变得更加简易、高效和稳定。　二、 概述
　　随着工业自动化技术的飞速发展，电力系统的进一步深入改革，电厂对辅控网系统自动化程度的不断提高 。在火力发电厂的辅机系统的设计中，一般是根据辅控设备的功能，按“水”、“灰”、“煤”三个系统设立了独立的集中监控网。但为了保证设备优质高效的运行、提高劳动生产率、提高运行人员整体素质，满足减员增效的要求，取消一般的“水”、“灰”、“煤”三个独立的监控网，只构建一个电厂集中辅控网的新思路，并把辅控网数据并入SIS系统中。
　　三、 工程描述
　　大唐红河电厂辅控网包括江边取水、生水石灰预处理、次氯酸钠、锅炉补给水、工业废水、凝结水精处理、炉内加药、含煤废水、输煤、燃油泵房、制氢、气力除灰、电除尘一共十三个子系统，全部使用 PLC系统。辅控网对PLC有较高要求，主要有以下几个特点：
　　1、由于电厂控制水平要求高，所以根据工艺段的重要级别，大部分子系统选用 PLC双机热备系统；
　　2、在满足工艺、控制要求的前提下，提高性能价格比，对点数不太多的子系统选用了CPU11303双机热备系统;
　　3、为保证电源的可靠性，子系统选用了冗余电源；
　　4、对I/O模块的选型，设计进行了优化；
　　 在开远大唐红河电厂辅控网中，我们充分利用了 PLC强大的功能，很好解决了控制系统中存在的问题和难点。在通讯上，我们使用工业以太网，用TCP/IP协议加光纤远距离传输，构建百/千兆网络。NOE通讯模块至交换机采用双绞线，厂区内各系统到辅控网基本上没超过2公里，所以用多模光纤；江边取水系统距离较远，所以用单模光纤，网络速度好，信息传输方法机制合理，所以实时性相当强。网络结构图如（图一）所示：
　　

　　
　　 图一
　　四、 PLC介绍
　　 PLC模块采用现代大规模集成电路技术，经过严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，所以具有很高的可靠性。 PLC还带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。而且可以在Concept中编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护，使整个系统有极高的可靠性。所有模块都可以带电拔插，无需停止系统，减少工作量，维护方便。LED状态指示器，直观地显示CPU及其I/O模板通道状态，为快速检修故障提供了极大方便。
　　 PLC的配套齐全、功能完善、适用性强，江边取水、凝结水精处理等重要系统采用双机热备、冗余电源、冗余远程I/O、再加上双以太网，确保系统安全连续运行。尤其是先进的双机热备系统，组态简单，操作方便。通过两套配置完全相同的模块，形成主备的形式。在正常状态下，主机CPU负责处理程序运行，进行I/O通讯，通过热备模块更新备用机CPU的状态及数据，备用机则监视主机的运行状态。当主机发生故障时，备用机马上进行切换，变成主机接替故障机的处理工作，而且切换时间短，不会超过PLC的一个扫描周期，所以不会影响逻辑运行。
　　五、 工程实例
　　1、 工艺描述
　　云南大唐红河电厂水源地江边取水系统处于离主厂房17公里外的南盘江畔，一共分囤船取水、沉沙池、澄清池和二级泵房四个子站。江边取水系统由囤船三台取水泵将南盘江水抽到沉沙池进行泥沙沉淀，再自流到澄清池，加如凝聚剂助凝剂进一步沉淀杂质，再由生压泵打到山顶水池蓄水，自流到电厂作为电厂补给水源。流程如（图二）所示
　　

　　
　　2、 控制方式
　　江边取水系统操作运行分别设有“远程自动”、“远程手动”、“就地手动”三种工作模式。“远程自动”模式为正常的主要运行方式，根据系统满足自动顺序运行的条件，在操作员站上操作完成整个工艺流程。在程序编写中注意自动顺序执行期间，出现任何故障或运行人员中断信号，都能使正在运行的程序中断并回到安全状态，使程序中断的故障或运行人员的指令都将在画面实时显示。“远程手动”模式为运行人员在画面上点操一个被控对象。在远方手动模式下，系统提供了丰富帮助操作指导和反馈信息，指引操作人员的操作，以防止误操作。“就地手动”模式是运行人员通过就地控制箱操作被控对象，就地操作与远方程控操作之间有相互连锁。
　　3、系统配置
　　控制系统采用耐德电气 PLC系列，整个系统开关量输出192点、开关量输入252点、模拟量输出8点、模拟量输入93点。设计时在需要的点数上还留有15%的余量。本系统模块数量如下（表一）
　　
　　

　　
　　系统配置采用140 CPU 434 12控制器，双机热备、冗余电源、冗余I/O通信、双以太网，各子站通过同轴电缆通信。开关量控制信号用24V直流电源，开关量反馈用48V直流电源（防止压降），模拟量用都24V直流电源，4～20mA信号，分辨率采用4095。系统电源UPS为3KVA，实际整套系统只用到30%的容量。
　　系统配置图如（图三）所示
　　

　　
　　 4、编程软件
　　本系统的编程软件使用施耐德电气Concept2.6软件，运行在bbbbbbs 2000系统下。上位监控软件用Wonderware 公司Intouch9.5，与系列PLC完美的结合在一起。Concept2.6编程软件完成对硬件组态、子站和地址的分配，编写整个系统程序的控制逻辑。Concept编程软件采用的IEC61131-3 编程语言，通俗易懂、直观简单，强大的编程环境基本可以满足一切工业逻辑要求。尤其是Concept DFB块功能，可以自己编写一些基本功能块，比如泵、阀等的数据转换，在编程时直接调用，大大提高工作效率，也使程序看上去简洁明了。程序中要对阀门监视的信号有开到位、关到位、过扭矩、超时、远方／就地切换等，泵有运行，故障、远方／就地切换等，实现了数据准确采集和工程量转换。有些调节阀需进行PID操作，PID操作由程序中的PID功能块完成，还能完成手动／自动的无扰切换功能。
　　六、 应用总结
　　 施耐德电气 PLC具有强大处理能力的大型控制系统，可以满足大部分离散和过程控制的经济和灵活的硬件控制平台，极高的性价比也是在同等PLC中屈指可数的。云南大唐红河电厂辅机全部采用 PLC，各系统运行情况十分理想。其优异性能、稳定可靠的运行电厂辅机设备提供了优异的技术保障，也给运行、维护人员提供很大的便利。