西门子模块6ES7341-1AH02-0AE0型号规格

西门子模块6ES7341-1AH02-0AE0型号规格

在传统的水塔／水箱供水的基础上，加入了PLC及液压变送器等器件．利用PLC和组态软件来实现水塔水位的控制．提供了一种实用的水塔水位控制方案。
控制系统组成
1．系统的工作原理
    水位闭环调节原理是：通过在水塔中的三个液压变送器，将水位值变换为4～20 mA电流信号进入PLC，把该信号和PLC中的设定值的程序进行比较，并执行较后程序，通过水泵的开关对水塔中的水位进行自动控制。当PLC出现故障时，还有一套手动控制来进行对水塔水位控制。手动控制采用交流接触器。
    当上水箱液位低于Y3时，M1、M2同时工作，F2打开。液位上升至Y2时，M2停止，F2关闭，M1继续工作。液位上升至Y1时，M1也停止。打开F1手阀使上水箱放水，液位下降。当液位又低于Y1时M1起动工作，如F1开度较大下水量大于上水量，使液位继续下降至Y2时，M2启动工作同时F2打开，使上水量大幅上升，保持液位。Y0为下水箱缺水报警开关，当下水箱液位低于Y0时意味着水泵进水口缺水，此时应自动切断电源并报警。
2．PLC的选择
   由于该系统为中型PLC自动控制系统，要求PLC能够提供可编程逻辑分析和PID功能，故选用中达公司生产的台达DVP14ES00R可编程逻辑控制器。台达DVP14ES00R具有标准的输入、输出及通信单元，可用于较为恶劣的环境中。主要配件有*处理器CPU，电源单元PSE，I/O单元。包括数字输入板IDPG、数字输出板ODPG、附属单元。
3．供水的控制方
    从整个流程中可以看到两套控制方式：①由一台可编程序控制器来控制两台水泵的自动运行。②由交流接触器来控制两台水泵的手动运行。当换项开关KKl打到手动时，按下起动按钮SBl，1#泵起动运行向水塔注水，由于设置了顺序开启和逆序关闭，在1#泵没有开起的情况下，2#泵不能起动运行，而在两个水泵同时运行时，2#泵在没有停止的情况下，1#泵不能够停止。现在1#泵运行的时候，按下起动按钮SB2，2#泵起动运行向水塔注水。此时，控制台上的水位灯，由水塔中的液位变送器将水位变换为4~20mA电流信号输入到PLC中，经IDPG将其转换为数字信号。该信号与水位给定值进行比较，由PLC输出一个控制信号经ODPG转换控制信号点亮此时水塔水位所在的水位灯。当换项开关KK1打到自动时，系统将根据水塔中水位的情况，通过在水塔中的液位变送器送出的4～20 mA电流信号由PLC接受并对其于给定值进行比较，执行事先编译好的程序。程序流程是：在水塔中无水时，1#、2#泵同时开起，对水塔进行注水；水位到达低水位时，控制台上的低水位灯点亮；水位到达中水位时，2#泵停止，1#泵继续运行，中水位灯点亮；水位到达高水位时，1#、2#泵都停止，高水位灯点亮。而当下水箱水位到达报警水位的时候，报警器开始报警，并切断1#、2#泵的运行。
系统各种功能的实现
1．水位显示及报警功能
为了及时观测到水塔中的水位，特别在控制台上安装了4盏水位显示灯，并将它们与PLC连接，根据变送器给PLC的信号，由PLC输出信号开启这4盏水位灯来显示当前水塔水位的情况。其中一盏灯是报，在下水箱缺水的时候进行报警，提醒工作人员前来处理。
2．手动/自动功能
为了系统能正常运行，设置两套手动/自动运行方式。手动方式是利用继电器-接触器控制，可以在环境比较恶劣的条件下继续工作，自动方式是利用PLC来控制。
3．组态软件功能
在这里利用组态软件的数据的功能，对水塔的水位进行实时监控，通过实际的数字和图表反映出现在的水位状况  0 引言
在现代化生产设备控制中有大量的开关量、数字量、脉冲量及模拟量，采用传统的继电器或分立的电子线路来作为自动控制装置，存在系统结构复杂、功耗大、可靠性差等诸多缺点。而采用PLC来实行这些控制不仅能克服以上缺点，可实现逻辑控制、过程控制、位置控制等，且体积小，使用维护方便。笔者就我厂2台绕线式电动机转子串电阻起动的继电器控制系统，应用PLC控制手段来实现其逻辑顺序控制功能和系统集中控制做如下介绍。
1 控制对象和要求
主机设备主要?条原料输送机，其中1号皮带输送机为l台功率是55kW的鼠笼式异步电动机拖动，采用自接起动控制方式；2号皮带输送机为2台功率为155kW绕线式异步电动机拖动，采用转子串电阻调速起动控制方式。
   物料流程为：原料库底给料机给料→2号皮带输送机→1号皮带输送机→均化库因1号皮带输送机距离较长，工况条件较差，而且经常在重载状况下起动。机械人员要求皮带起动加速度小于0．3m／s2，所以系统必须要有较大的起动力矩和很好的起动特性来满足这一工况条件。原有电气控制采用绕线式电动机转子串电阻的起动调速方式，根据起动特性曲线要求将电阻通过计算后分成8段不同的阻值，并联到8个接触器上，再将这8个接触器通过二进制逻辑编码组成16级电动机顺序起动调速控制电路来完成皮带输送机整个起动过程。由于早期逻辑顺序控制电路一般采用继电器来实现，从而造成整个控制电路接线非常复杂，触点多，故障。因此，利用PLC替代原有继电器控制电路，不但可以解决以上问题，还可以将1号皮带输送机及给料机进行集中控制，减少二次接线和投资费用，改造简单。
2 PLC程序设计与编程
2．1 编写程序
由主电路图(略)和二进制编码图(略)，可进行电动机的起动程序设计。根据物料流程，可将1号皮带输送机、给料机起动／停止以及皮带跑偏、撕裂和拉绳开关等开／停机控制和事故保护停机信号、联锁信号一并出PLC程序自动完成控制，图1为PLC控制系统外部接线图。工作原理如下：开机状况：系统在联锁状态下按下起动按钮，预告响铃30s后1号输送机起动，经15s延时起动2号输送机的1号电动机，延时2s起动2号电动机，经56s完成2号输送机整个起动过程，最后起动给料机。停机状况：与开机顺序相反。当按下停止按钮后，先停给料机，再自由停2号输送机，经120s延时停1号输送机。
2．2 PLC的选型
通过计算，控制系统外部输入点数(bbbbb)为11点，控制输出点数(OUTPUT)o 17点。因我厂OMRON系列PLC应用较普遍，因此选用OMRON系列C60P—CDR—AE型，共bbbbb 24V DC 7mA 32点；OUTPUT 2VDC／250VAC 2A 28点；该机型能满足系统控制要求，具有较好的性价比。
2．3 程序编程调试与程序存贮
在PLC处于PROGRAM(编程)状态下，将设计好的梯形图用OMRON编程器PR015逐条指令写到PLC存贮器中。在输入指令过程中，可按SRCH键来检查输入程序指令是否有错并进行修改，直到完成。
经检查程序无误后，可进行程序调试和系统模拟试运行。断开所有主回路电源开关后，合上控制电源开关、PLC电源开关，按下起动信号按钮，逐—检查PLC输入输出程序执行情况，达到设计要求后可将程序固化*保存。
3 应用情况
系统经试车运行获得较好效果，其控制线路简单，动作可靠，故障率大大减少(几乎无故障)，克服了过去的继电器控制时故障频繁、动作不可靠以及接线麻烦等缺点。这说明在开关量控制、顺序控制的改造中PLC只有很大优势，有很高的性价比。

1.人工操作存在调节滞后，整个系统稳定性差，自动化程度低，使得溢水管经常排水造成资源浪费；
2.水泵定速运行，不仅造成电能的浪费，而且由于泵长期高速运行，易使轴承损坏，影响泵的使用寿命，且备用水泵出现过锈死的现象；
3.每年夏天用水高峰时段水压不能得到保，当出现了突发性电网故障时，由于水量不足给住户生活造成不便；
为了提供恒压供水，因而对生活小区供水系统进行改造就显得非常重要。
二、系统要求：
1.原供水系统
原供水系统采用两台（一台备用）７.５KW电机控制水塔水位，通过改变阀门的大小的方法调节流量和压力，以达到调节水压供水，系统中电机采用硬启动，且供水中只有一种压力。
2.改造后供水系统要求
(2)水泵工作时可由变频运行转换为工频运行，也可由工频运行转换为变频运行，工频运行与变频运行之间有连锁控制。
(3)当电机由变频运行切换至工频电网运行和由工频电网切换到变频器电动运行时，必须有一定的延时，进行速度稳定后接触器才自动合闸，以防止操作过电压和电机高速产生的感应电势损坏电力电子器件。
(4) 具有自动、稳定、节能、经济等。

三、改造方案确定及系统的构成
1.改造方案
(1)根据系统节能、经济的要求选用三台10KW电机控制三台水泵进行供水。其中一台备用，当用水高峰时两台水泵运行以满足水压要求，用水低峰时一台水泵运行，实现节能目的。
(2)选用PLC、变频器、压力传感器、时控开关作为控制单元，实现出水管网压力的自动化控制，水泵之间的自动切换和阀门的自动开关等，大幅度提高设备的自动化水平和可靠度。
2.系统构成
变频器是调速核心设备，其主要作用是通过改变输出电源频率而对电机，水泵实现无级调速，达到随用水量变化而自动调节电机、水泵转速，使管网保持恒压的目的。另外，系统通过软硬件实现过压过流过热等较齐全的保护功能，以及对电机实施热启动，每台水泵均具有变频，手动等操作功能。从而，根据用水所需的压力来调节电机速度控制压力，达到节能的目的
四、系统改造
1.元件选型
(1)时控开关选用LT311A型时控开关。它为单片机可编程时间控制器，具有24个可预置的时间程序，按顺序设置可组成12对定时开关。其中1～8程序组成4对定时开关为**路输出，9～16程序组成4对定时开关为*二路输出，17～24程序组成4对定时开关为*三路输出，若将三路输出合并为一路使用，可实现每天12次开12次关的定时控制
(2)压力传感器选用PS4型压力传感器，该传感器具有开关量与模拟量输出功能，传感器的测量范围为0.3~0.8Mpa，外形引脚如图四所示。其开关量输出可通过压力预置，当检测到的压力达到预置压力时开关闭合。
(3) PLC选型：根据系统输入输出点数选择。时控开关有三个时控输出信号，再加上启动、停止，手动控制三台电机及六个电磁阀等共计有22个输入点，22个输出点；另整个系统对PLC没有特殊功能指令要求，因此可选择经济小型的FXON-60MR型PLC。
(4)根据电机的功率选择变频器：电机功率为10KW，可选本三菱公司的FR-A540-10KW变频器，其变频器本身具有制动功能，可不用外接制动元件。
2.全系统控制
(1)时间压力匹配控制
①时控开关时间设定：0:00~5:00,11:00~14:00,21:00~24:00为1~6组时间程序，由**路输出；5:00~8:00,14:00~17:00为8~11组时间程序，由*二路输出；8:00~11:00,17:00~21:00为17~20组时间程序由*三路输出。然后接于PLC输入端的X10、X11、X12端子。
②压力设置分别为0.38MPa、0.5MPa、0.47MPa、0.52MPa、0.48MPa、0.53MPa、0.42MPa，其实现可通过PLC输出的开关量信号来控制变频器2端子输入电压大小以达到实现的目的
③变频器在某一时段给定压力后，与压力传感器检测到的压力信号反馈到变频器的4端子进行比较，可随时调整变频器输出频率，以达到实际压力与给定压力相等，从而实现了变频器的PID控制。
(2)变频运行与工频运行的转切换
当电机的变频供电频率上升到工频运行时，则PLC控制继电器断开变频器的供电，直接由电网进行供电，当供水管压力还达不到要求时，*二台电机变频启动运行。根据现场实测情况有如下特点：当压力达到0.5Mpa时变频器输出频率为工频，此时要求将变频运行切换成电网供电运行。其实现是将压力传感器设定值为50Hz，通过传感器开关量的输出来控制PLC，实现电机变频与电网运行的切换。
5)变频器程序设置如下：
Pr79=2；(操作模式选择外部操作模式)
Pr128=20；(PID控制动作选择负反馈)
Pr129=300%；(PID比例范围)
Pr130=180s；(PID积分时间)
Pr134=3s；(PID微分时间)
Pr1=10Hz；(下限频率)
Pr2=50Hz；(上限频率)
Pr904=0mA;0Hz；(传感器输出校正)
Pr905=16mA;50Hz；(传感器输出校正)
五、结束语：
采用该PLC控制的恒压变频供水系统肯定能保证小区用户的用水，同时很大程度上降低了维修的劳动强度和延长了设备的使用寿命，实现了真正的自动控制，不仅可解决了现供水系统存在的问题，而且节能效果显著。因此，从节能和改善用户的生活条件上有着重大的价值。

本文介绍了PLC软冗余在电气保护中的应用，系统提高了控制的可靠性，给发电机组的安全、经济运行提供**，同时实现减员增效的目的。 

 1 引言

     此系统的作用是当机组在启停和运行过程中发生危机设备和人身安全的故障是，自动采用保护和联锁，防止事故的产生和避免事故扩大，从而保证机组的正常启停和安全运行。通过对设备工作状态和机组运行参数的严密监视，发生异常十，即使发出警报信号，必要时自动启动或者切除某些设备或者系统，使机组维持原负荷运行或减负荷运行。

     一般旧的系统使用中只有手动操作方式，难以实现远程监控，给操作人员带来一定的麻烦与危险，也造成出现报警或危险等情况不能及时处理的现象。升压站多为人工抄表，事故报警信号不能远传必须有人值守，而且发生报警后，由于数据信号较多，很难及时、准确的判断出事故的原因，影响事故的处理速度。当发生重大事故而危及机组设备时不能停止机组（或一部分）运行，使事故进一步扩大，造成严重后果，所以急需使用PLC对升压站进行改造。

      而由于系统的饿要求的高可靠性，必须使用冗余系统，而使用西门子S7-400的硬冗余回较大的提高成本。本系统选用西门子S7-300使用软冗余来达到目的，同时降。

2 控制系统构成

     软冗余系统由A和B两套PLC控制系统组成。开始时，A系统为主，B系统为备用，当主系统A中的任何一个组件出错，控制任务会自动切换到备用系统B当中执行，这时，B系统为主，A系统为备用，这种切换过程是包括电源、CPU、通讯电缆和IM153接口模块的整体切换。系统运行过程中，即使没有任何组件出错，操作人员也可以通过设定控制字，实现手动的主备系统切换，这种手动切换过程，对于控制系统的软硬件调整，更换，扩容非常有用，即Altering Gon-figuration and Application Programin RUN Mode。

     根据保护系统所需的输入输出点数、节点容量、系统功能要求，使用两个西门子CPU315-2DP做软冗余CPU，使用CP5611连接上位机与PLC，上位机使用WINCC做HMI人机界面。

      两快CPU之间需要使用CP342-5进行实时的数据交换，通过ET200M扩展从站。特别应当注意的是软冗余系统应当使用有源总线模板的导轨及有源总线模板。

      网络结构中也包括了4条链路：

      用于上位机编程和监控的MPI链路；  

      A站和与ET200从站master LinePROFIBUS链路；

      B站与ET200从站Reserve LinePROFIBUS链路；

      A站与B站之间进行数据同步的Synchronization Line PROFIBUS链路。

      3 软冗余程序的编写

      软冗余程序需要西门子提供的软冗余软件包及STEP7。在A站的BLock中插入OB1（主循环程序块）、OB35（定时中断组织块）、OB100（暖启动调用程序块）、OB80（在主系统与备用系统切换时间**时时，调用该块）、OB82（DP-Slave ET200站上的IM153-2模块出错报警，调用该功能块）、OB83（DP从站的接口模块与主站链接断开或链接重新建立时调用该块）、OB85（程序运行出错或DP从站链接失败调用该块）、OB86（主从站通讯出错调用该块）、OB87（通讯失败调用该块）、OB122（外围设备访问出错调用该块）、OB121等组织块，并对其中的OB100、OB35、OB86进行编程。

      首先，用户需要在初始化程序中（OB100）定义冗余部分的数据区，该数据区可以包括：一个过程映象区（procese image area），一个定时器区（IEC timer area），一个计数器区（IEC counter area），位地址区（memory ad-dress area），和一个数据块区（datablock area），S7-300同步的较大数据量为8KBytes。

      使用的是OB35的默认属性，即每100ms中断触发一次，可以根据实际的需要在CPU属性中修改中断的时间间隔。在OB35里调用FB101S‘WR_ZYK’功能块,FB101块中封装了冗余功能的程序段,实现冗余功能.调用FB101时,你可以在线的读出RETURN_VAL参数的数值,如果为0,说明冗余链接正常.如果为8015说明数据同步的链接不成功,原因是CP342-5之间的FDL链接建立的不正确或物理链接不通,或是FC100的VERB_ID参数与NETPRO中的链接ID号不一致.当执行‘SWR_START’程序块时,系统分配这些数据区,不能使用S7的定时器和计数器.

     OB35中的程序段也可以在OBI中实现,知识比使用中断的方式,而使用助循环的方式.除去冗余段外的程序大致如下:  CALL FB M101,DB5

 DB_WORK_NO:=DB1

 CALL_POSITON:=TRUE

 RETURN_VAL:=MW6

 EXT_INFO:=MW8

 上段程序中调用了HB101,使用了数据块OB5.

 UDB5.DBX9.1

 SPB MNEXT

 上段程序可以在DB5中得到控制字(OBW10)和状态字DBW8的信息.分析状态字中的信息,如果当前站为备用系统,则跳过冗余程序段.

 在SPB MNEXT 与跳至的MNEXT程序块之间加入实际需要的逻辑块,此处的逻辑块就属于冗余程序段.

 4 系统的功能 

 结构简单可靠、组件式插接，便于安装维护。

 双电源供电，双CPU冗余，确保稳定工作。

 上位机监控，具有报表打印、报警查询、状态监视、保护连锁实验记录等多种功能。

 5 结束语 

     系统结构合理、易扩展、可靠性高、能对所有输入输出点进行状态记录，实现保护连锁、动作记录数据管理、状态监视、系统组态等功能。对于提高机组自动化水平，减轻运行人员负担，增加机组的可靠性具有重大意义。