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说明：

在当前过程中可能发生这样的事件，它需要的响应时间要快于当前程序执行周期所能提供的时间， 还可能发生这样的事件，它的持续时间短的不足以在当前的程序执行周期内被识别出来，因此，在 S7-300 控制器以及以下模块中编辑了过程报警。

过程报警能力，满足事件要求而被实时调用。
过程报警类似于中断。
本文为 S7-300 CPU 提供过程报警指南。

概要:
如果在程序执行过程中触发报警事件，操作系统会调用 OB 40，来中断当前程序执行或者是中断低优先级的程序块处理。OB 40 的临时堆栈数据可以更加的一个或多个报警触发事件（可置位多个状态位）， 这些临时堆栈数据可以在报警 OB 块中通过用户程序评估。
如果在 CPU 中没有报警组织块 OB 40 存在，当报警事件触发时，CPU 会进入停机模式。报警组织块有一个固定的优先级设置 16。

在不同模块中的过程报警触发事件：

模拟量模块：可以用过程报警监视模拟量输入模块中的某个值。当模拟量的值低于下限或高于上限的时候, 过程报警可以被组态为在此时触发。有关各个模拟量输入模块的更多信息，请参见手册 "Programmable Logic Controller S7-300 Module Data" (可编程逻辑控制器 S7-300 模板规范)第4章，条目号 8859629。 

数字量模块：具有过程报警能力的数字量输入模板可以监视单独的位状态。过程报警可以在以下事件发生时触发：该位出现下降沿或者上升沿。有关各个数字量输入模块的更多信息，请参见手册 "Programmable Logic Controller S7-300 Module Data" (可编程逻辑控制器 S7-300 模板规范)第3章，条目号 8859629。    

功能模块：具有过程报警能力的功能模块能够执行大量不同的任务，可以为不同的事件配置过程报警，下面通过 FM350-1 计数器模块的例子来说明。
在下列情况下，FM 350-1 都会触发 CPU 中的过程报警：达到比较值、超过上限/低于下限、计数器过零。有关 FM 350-1 模块的更多信息，请参见手册 "FM 350-1 Function Module" (FM 350-1 功能模块)，条目号 1086726。其它功能模块的详细信息，请参见具体模块的相关文档。
 
警告：
许多功能模板需要的参数软件，这些软件随功能模板一起提供，并有专门的文档。只能 STEP7 和这类软件一起使用才能组态过程报警事件触发。

SIMATIC S7-300 中的报警 OB ：
在 SIMATIC S7-300 CPU 中，报警组织块 OB 40 提供了临时堆栈数据。可以通过临时堆栈数据指示出发生报警事件的通道/位。当在 CPU 块文件夹中创建新的报警组织块 OB40 时可以在 STEP7 中找到它的描述  （单击鼠标右键 >插入新对象 >组织块 > OB 40），选择创建的 OB 40  按下“F1”，打开了 STEP7 中的帮助信息，如果已经有一个警报 OB 40 存在，则可以直接选择它然后按下 F1 ,打开的就是关于警报 OB 40 的帮助文档。

有关区域数据具体模块评估的更多信息，请参见手册 "Programmable Logic Controller S7-300 Module Data" (可编程逻辑控制器 S7-300 模板规范)第 3 章 (Digital Modules) 和第 4 章 (Analog Modules)，条目号 8859629。 

在 CPU 318-2 DP 中可以使用两个警报 OB (40 和 41)。有关 CPU 318-2 DP 的更多信息，请参见手册 "Programmable Logic Controller S7-300 CPU Data, CPU 312 IFM to CPU 318-2 DP" (可编程逻辑控制器 S7-300 CPU 数据，CPU 312 IFM 到 CPU 318-2 DP)，条目号 8860591。

在所有 S7-400 CPU 中共有八个警报 OB 可用。可以在条目号 23659324 中找到关于 S7-400 CPU 过程警报的更多信息。

组态过程报警:
可以在硬件配置中，为具有警报能力的模块在其属性中组态过程警报。

有关计算 S7-400 的警报响应时间的示例，请参见手册 "S7-300 CPU 31xC and CPU 31x, Technical Data" (S7-300 CPU 31xC 和 CPU 31x，技术数据)第5.5 节，条目号 ID 12996906。

组态过程报警模块:
可以通过系统功能 SFC 55 (WR_PARM), SFC 56 (WR_DPARM) 和 SFC57 (PARM_MOD) 在程序循环执行过程中组态具备过程报警能力的模块。有关如何用系统功能组态相关数据记录的信息，请参见手册 "Programmable Logic Controller S7-300 Module Data" (可编程逻辑控制器 S7-300 模块数据),条目号 8859629。

有关不同 SFC 的信息，请参见 S7 在线帮助以及手册 "System Software for S7-300/400 System and Standard Functions" (S7-300/400 系统的系统软件和标准功能)章节7.1，条目号 1214574。

警告：
系统功能 SFC 55, SFC56 和 SFC 57 不能在 PROFINET IO 中应用。

注释：
一些数字量模块 （例如 6ES7321-7BH0X  或 6ES7321-7RD00)） 需要 6个字节的长度来写数据记录 DS1。 在 SFC 55 的 "RECORD" 参数增加了 2 到 6 字节的 ANY 类型数据。附加的两个字节的值必须为零。

1.引言
    变频调速技术在我国水泥行业的应用日趋广泛。在生产工艺需要调速的许多环节，如回转窑、单冷机、喂料机、配料系统、风机、水泵等，以交流变频调速取代调压调速、滑差调速以及直流调速己成为一种必然趋势。在水泥粉磨工艺中，环磨机入磨物料粒度的大小，对其台时产量影响较大，预破碎工艺作为提高磨机台时产量、降低粉磨电耗的重要途径，引起了许多水泥企业的重视。水泥生产工艺决定了水泥立窑放料每次持续2～3分钟，但几乎所有水泥企业中破碎机处于工频恒速运行状态，24小时连续运转，造成电能的巨大浪费，并影响电机和破碎机的使用寿命。另一方面，由于破碎机具有相当大的惯性，不易频繁启停，所以即使使用变频器也难以解决系统制动时产生的泵升电压引起保护电路动作，使系统无法正常工作的问题。
    针对系统的以上特点，本文设计了破碎机变频拖动PLC控制系统，利用变频器实现破碎机的变频调速和软启动，利用再生能量回馈单元克服破碎机制动过程中产生的过高的泵升电压，利用PLC实现系统的逻辑闭环控制，使破碎机的工作与立窑放料同步，实现间歇运行，从而在改善工艺控制质量的同时，大限度地节约了电能，降低了生产成本。现场调试和运行结果表明，系统运行可靠，节电率可达60%以上。
2粉磨工艺流程
    水泥粉磨工艺流程如图1所示。熟料出窑后由提升机送入熟料库，熟料、混合材、石膏按重量配比后进入皮带机，出皮带机的物料先入磨前提升机，再输送到回转筛。回转筛筛余粗料入立  筛下的细料则入水泥磨。成品从旋风式选粉机细粉出口入成品库。立窑每放料一次，由窑口处的远红外测料仪检测到放料信号后，启动链式输送机输送物料，每次持续2～3分钟，然后间隔2～3分钟，开始下一次放料和产料。改造前熟料破碎机由工频电源直接供电，在立窑不放料时，则处于空转状态（空转率达50%），浪费大量能源。再者，由于破碎机运行速度过高，即使在放料时，也存在严重能源浪费。因而对其进行变频改造能够产生巨大的经济效益。
3系统硬件设计及工作原理
    本系统主要由变频器、可编程控制器PLC、能量回馈装置和远红外测料仪组成。现分别介绍如下：
   （1）变频器。水泥熟料破碎机属于大惯性、近似的恒转矩负载，对变频系
统有特殊要求。保留原交流电机，选用FRN37G9S-4CE型恒转矩负载专用通用变频器，它具有转矩矢量控制、转差补偿、电压AVR自整定以及负载转矩自适应等一系列先进功能，在无速度传感器的开环运行条件下，采用磁通矢量控制和电机参数自动测试等功能后，其调速性能达到甚至高于直流调速系统性能。变频器接线原理如图2所示，所有动作都由PLC控制。J10为能量回馈单元内部继电器，当能量回馈单元出现故障时，J10断开，使主频器THR端子OFF，可瞬间封锁U，V，W输出，经PLC（J5＝on）产生系统故障连锁和报警（2）可编程控制器PLC。可编程PLC因其性能可靠、操作方便、程序修改简单及适应恶劣工作环境等特点而深受水泥行业科技人员和维护人员的青睐。本系统选用富士公司的FLEX-PC NB0-P14型PLC，完成系统的逻辑控制及手动/自动、工频/变频转换和故障知切换等功能，控制灵活方便。图3是其输入输出外部接线图。当远红外测料仪检测到窑口出料信号，继电器J4吸合，经PLC延时30s后输出Y10＝on，启动变频器开始运行，破碎机开始工作。根据现场工况的需要，将变频运行给定频设为43Hz。当立窑放料完毕，继电器J4失电，PLC延时30s后输出Y10＝Off，变频器按设定的制动时间减速停车。当遇到设备故障或特殊情况需要停车时，可按下停止按钮TA1，PLC输出Y11=off，此时破碎机运行于自由停车状态，并在减速到零后，输出Y12＝off，断开变频器。
    另外，系统设有工频/变频运行切换开关K4以及手动/自动运切换开关K5。
    在一般情况下系统要求变频运行，K4置于“变频”位置，X2=on，PLC输出Y12=on，系统进入变频准备状态；如果变频器故障，可将K4置于“工频”位置，X2=off，PLC输出Y12=off，破碎机工频运行，可继续使用。K5用于决定破碎机的工作状态是连续恒频运行还是根据水泥窑送料信号断续调频工作。当K5置于“手动运行”位置，PLC忽的工作状态是连续恒频运行还是根据水泥窑送料信号断续调频工作。当K5置于“手动运行”位置，PLC忽视继电器J4的状态，仅根据启动和停止按钮QA1和TA1的动作控制破碎机的启制动运行；反之，当K5置于“自动运行”位置，则PLC根据有无“送料信号”经延时滤波后控制破碎机的起制动运行。
（3）再生能量回馈装置。由于水泥立窑放料是间歇运行状态，而且破碎机属大惯性负载，因而存在着调速装置制动时产生的再生能量的处理问题。通常的处理方法是将再生能量通过设置在变频器直流回路中的制动电阻放电以热的形式消耗掉，以达到系统制动的目的。这就存在着电阻器放置的问题以及在制动时间长或需要连续制动运行的场合，电阻温升的限制。而能量回馈单元可进行连续的再生制动。我们选用了富士公司的RHR系列能量回馈装置，相对电阻制动方式，本装置可大大节省空间，安装场所的自由度大，而且制动产生的热量也大幅度减低。  图4表示变频器和能量回馈装置的连接方式。主回路部分，由晶体管桥、限流电抗器组成。能量回馈装置和变频器的直流回路连接。电动机电动运行时，由变频器内部的整流二极管从电网侧提供电能；电动机再生发电运行时，在变频器直流侧面产生较高的泵升电压，当泵升电压高于610V，二极管导通，通过能量回馈装置将再生能量回馈到电网侧，变频器直流侧电压被限制在610V以下。晶体管桥、电网是同步进行通断的。限流电抗器2ACR的作用是限制回馈电流，平衡压差。晶体管开通时，限流电抗器的作用下，装置以有源逆变方式将再生能量送回电网。“TA”为紧急停车按钮，为设备故障或需要紧急停车时备用。
4.PLC的程序设计
    PLC软件采用梯形图语言，实现各种逻辑控制、变频器起制动控制及手动/自动、工频/变频转换和故障自切换等功能。程序框图如图5所示。
5.运行结果
    上述系统已于1998年8月在山东省某水泥厂投入实际运行。系统根据送料信号自动实现启制动运行，破碎机运行速度连续可调。电机可以实现频繁软启动，基本无启动电流冲击，启动力矩足够。系统在变频运行条件下，若变频器突然故障，则自动切换至“工频”状态继续运行，同时发出声光报警信号（内部可选）。根据现场工况需要，将有放料信号时变频运行给定频率设为43Hz，系统运行电流为27A，运行电压280V，改造后的系统平均每年耗电5.7万度。根据现场记录，系统在改造前工作频率为工频50Hz，运行电流为32A，运行电压400V，平均每年耗电19.42万度。改造后的节电率为70.6%。该系统的突出优点如下：
   （1）利用变频调速技术改造了水泥熟料破碎机的拖动系统，满足了破机
的低速、间歇运行特点，保证了工艺控制质量，节能效果明显，并有利于延长破碎机和电机的使用寿命。
   （2）利用能量回馈控制技术克服破碎机大惯性引起的泵升电压，有效保
证了变频器的安全运行。系统除了变频器和能量回馈装置所具有的20余种保护功能和故障自诊断功能外，还增设了电机过热、控制回路保护及报警。
   （3）利用可编程控制器PLC实现了各种逻辑控制、变频器起制动自动制
及手动/自动、工频/变频转换和故障自切换等功能，使系统控制灵活方便，功能齐全