6ES7223-1HF22-0XA8介绍说明

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可编程讨算机控制器（PCC ）是一种集标准PLC 、数控系统和工业控制计算机的性能特点于一体的智能控制器，它有较广泛的工业自动化应用前景。本文展示了PCC 智能控制器在物料输送自动化方面的应用实例。

由贝加莱（B&R）公司和安博（ABUS）公司合作开发的首套全自动控制轻型标准组合起重机系统在中国工业领域的应用已获成功。该系统的先进技术和方便可靠的使用功能已获得用户十分满意的评价。本文将通过一个实例，作详细介绍

系统的硬件设备

首先，该起重机系统采用了贝加莱（B&R）公司的PCC工业智能控制器和安博（ABUS ）公司的轻型起重机标准组件系统HB 作为其硬件设备。这是因为人们满足了以下的基本要求，并具有一般意义上的应用前景。

l 、模块化和标淮化

B&R PCC 智能控制器，采用了模块化硬件，使它成为开放式的和具有灵活扩展性能的自动控制系统。它拥有大量的硬件模块，如数字量／模拟量模块，电源模块，CPU 模块，定位模块，接口模块，内存模块等等。它还拥有众多的*级模块，如数控模块，温控模块，网络模块等这使得理B&R PCC 智能控制器不仅在工业制造过程的自动控制方面有着广泛的应用，同时也能直接与传统的起重设备相组合，使其同时具备相应的手动、电动和全自动控制的功能。

作为物料输送设备硬件的ABUS HB 系统，是一个轻型起重机标准组件系统，它采用了模块化的标准组件，可以根据工艺流程的需要，由各个标准组件组合成各类轻型起重机，如单轨式、双轨式、三轨式、单梁式、双梁式起重机（压题图为ABUS HB 轻型起重机标准组件系统，上图为双轨起重机，下图为双梁起重机）可满足各种各样厂房内平面或线性物料输送的需要。由该系统构造的各类组合起重机的结构也是开放式的，可以根据工艺和物流要求增减和改变起重机的设置。这使得该系统比通常的由H 型轨／工字轨构成的轻型起重机具有更好的灵活性。它在输送控制方面，可以根据实际需要，分别或者同时采用手电门控制和全自动控制。

2 、开放性和兼容性

工业设备的开放性和兼容性要求加工设备和物料输送设备以及控制系统都必须能够适时扩展，增补、修改其已有的功能，兼容和学习新的功能（不论是空间上的还是时间上的）以便满足其产品不断更新换代进而适应市场变化的要求。比如B&R PCC 作为智能控制器，软件上就具备分时多任务操作系统。其开发、编程语言众多，如高级语言（C ）、梯形图、指令表等，并有许多功能函数模块可供调用。它可以采用多种方式（例如CAN , PROFIBUS , ETHERNET 方式为网络协议建立现场层、控制层和管理层）实现真正的自动化网络。它除了能实现PCC 系列产品间的自由扩展和互联外，还能方便地实现与其它品牌控制器的互联。

由于ABUS HB 标准组合起重机采用的是一种柔性悬挂系统，其组合起重机的轨道和横梁都为标准的Ω型钢，起重机的悬挂部件和行走机构都为组合模块，整个起重机系统可以根据物流需要，重新组合、更换、增减和改变。因此，它具有很好的开放性，以及兼容其他同类组合系统的特性。

应用实例

1 ．物料输送过程描述

某轻型起重机的作用是，以一定的顺序，在规定的时间里，连续的将工件送入特定位置上的若干处理池内，进行加工处理（图1 ）。工件的移动是三维空间上的位置移动。根据加工工艺的要求，马达1 , 3 和4 同时具备手电门手动控制／全自动控制功能，马达2 只需具备手电门手动控制功能。．控制模式

(1) 手动控制模式

手动控制模式是通过常规的手电门地面操作来完成的。手电门直接连接在起重机机身上，其按键可控制起重机的前后，左右运行以及起吊工件上下的运行。起重机每个马达都具有快慢双速调节速度功能。手电门上还有急停按键。

(2) 自动控制模式

自动控制模式由PCC 控制系统来实现，其系统的用户接口包括：

·按键开关（自动和手动的转换开关）
·急停按键
·LCD 显示器
·8 个带灯按键


用户可以通过带灯按键和LCD 显示器输入若干套控制参数（本例共为10 个站），其中需首先给定：

处理池号i，即容器的编号（i﹦1 , 2 ，… … ，10 表示结束）
时间Ti ，即起重机运行的时间（j﹦1，2 ，… …，表示起重机不同动作的时间）

3 ．用户接口设置

用户接口的设置，是PCC 控制系统根据工艺流程的要求应首先考虑的，如本实例中，设T1﹦工件吊下的时间；T2﹦工件在池中的停留时问；T3﹦工件到下一池站的时间，则根据加工工艺要求，将用户接口设置综述如下表

翻开崭新的合作篇章

多年来中心锅炉站的正常运行见证了贝加莱系统的可靠性和有效性。至2005年，用户决定对港口货物装卸区的控制系统实施现代化改造，基于历史项目的成功合作，再一次选择了贝加莱工业自动化公司作为其自动化方案提供商。该套方案主要针对港口货物装卸区进行集中控制。港口货物装卸区包括二台翻车机，堆高机，和一台带走廊和平台的运输系统，组成高科技的集成系统。同时还装备了一个防结冰装置，排序装置，移动式的起重机和其他的装载设备。该集成系统掌控各类物资的运送如煤，矿石，和铸铁。

本地控制中心

在过程控制系统的开发阶段，明确货物装卸过程中使用的五大机型：

翻车机1号：带振动器和门的仓库，进料器，装载搬运设备，移动式搬运，保险磁铁，进口和出口通风，料浆池和料浆泵。

翻车机2号

主要运输系统：伺服驱动，油站，搬运软启动钮，保险磁铁，料浆池和料浆泵

码头运输系统

除冰：在冬天为货物除冰，20台货车出除冰

每个区域本地都配备**过10条贝加莱PCC系统的连接，各类I/O模块，和贝加莱的Power Panel操作员站。中心调度室配备了*PCC系统，19寸的PC和42寸的等离子显示。本地的PCC和*PCC连接的拓扑结构为星型。网络分支的长度范围达300-1300米，中心站的PCC通过RS 232接口和PC做连接。

所有的生产数据通过PCC采集后传输到*PCC，然后再传送给PC。然后分别在不同的分支作显示。

*PCC系统负责，开始，停止，保护，调度负载路线。本地PCC系统则依次控制各生产线区域。操作员站可监视和控制所有的本地设备和货物装卸。

PC上运行的都是SUSE LINUX 10.0 和 STAR SA系统，由PROM.SOFT公司研发。

前景展望

当新系统在运转时，陈旧，笨拙而且不可靠的继电器箱被摒弃了。在控制上可靠性和效率的提高，因而保了运转的有效和安全。

贝加莱设备历经恶劣环境（灰尘环境和年复一年的货物装卸环境）的考验有力地证实了贝加莱设备的高可靠性

⑴采用有触点电器组成控制电路，功能单一，结构复杂，故障，无法满足柴油机起动过程的优化控制，与现代的科技发展水平不相适应。

⑵操纵人员必须通过观察判断柴油机起动成功与否来控制起动过程。 为此，起动时操作人员必须通过柴油机的声音、转速及机油压力等来判断其起动情况，并通过起动按钮控制起动电动机的工作状态，如果控制不当，可能造成柴油机起动失败，或因起动电机工作时间过长，蓄电池过放而无法继续起动，这就要求操作人员具备较高的素质和丰富的经验。

⑶向气缸内喷油过早。 在柴油机转速较低时，喷油压力亦较低，喷油器的喷油质量很差，燃油不能与空气充分混合，拖延点火转速，从而导致起动能耗高，排烟量大，甚至爆燃。

⑷在柴油机已经发火后，蓄电池继续向起动电机供电，造成蓄电池过放，影响蓄电池的寿命。

⑸如果柴油机不能正常点火，长时间按住起动按钮，将造成起动接触器烧损、蓄电池亏电等故障。

因此，对柴油机的起动过程进行优化控制是十分必要的。

2 应用于机车控制的优越性

可编程计算机控制器(Programmable Computer Controller) 是以微处理器为核心的通用工业自动控制装置，它完全可以取代继电器逻辑控制装置，不仅能方便地处理开关量和模拟量，还能实现自动定时、计数和算术运算处理等功能。PCC 配有大容量的存贮器，通过软件编程代替常规的继电器逻辑控制功能，可使控制系统智能化，并具有体积小、重量轻、速度快、可靠性高和易调试等特点。 同时还能适应高低温、冲击振动、电磁干扰、电源波动等较恶劣的工作环境。 奥地利贝加莱公司生产的B&R2000PCC 系列产品是在电源、功能、安全操作方面达到国际水平的产品。

2. 1 基于PCC 的机车柴油机起动优化控制

针对目前柴油机起动过程中的缺陷和不足，可以将其起动过程按时间展开，进行编程控制，以PCC 为核心组成控制系统，实现起动过程的检测和智能控制。

柴油机的起过程大致可分为四个阶段，即准备、柴油机被驱动转动、发火和建立油压后稳定运转。准备阶段主要是预供机油和燃油1 东风4C 型机车采用45～60s 延时控制燃油泵和机油泵运转，以实现起动前预先向机油系统供油。 根据起动过程的不同阶段，对现有柴油机起动过程中存在的问题，可逐步优化解决。

2. 2 起动接触器(QC) 的控制

在柴油机起动过程中，起动接触器(QC) 得电与否，应取决于柴油机管路内的油压状况。 理想情况下，应取机油压力和燃油压力作为控制信号，这样在**起动时，如果因油泵、管路或其它部分出现故障，致使机油和燃油压力达不到要求的范围，将不会使起动接触器闭合起动柴油机。 而目前在起动过程中，按下起动按钮1QA 起动机油泵开始工作，并经45～60s 延时后，主要靠人为观测机油压力表和燃油压表判断压力是否满足要求，并确定是否停止起动。从某种程度上讲，可以说现有的起动控制逻辑是基于在45～60s的延时时间内，油压一定会建立起来这种设下，对起动接触器QC 进行控制的。 由于机油系统和燃油系统的状态差别较大，建立起机油和燃油压力的时间亦不相同，因此，上述设不符合实际，无法保证控制的精确性。 为此，可采用压力传感器测量机油和燃油压力，并将有关信号通过模拟通道输入到PCC 相应的模块中，由PCC 根据设定的压力范围进行判断，并控制QC 的动作。

2. 3 起动电机(QD) 的优化控制

柴油机起动成功与否，关键在于柴油机是否点火，作为起动的终止应受控于柴油机发火转速，如果因为某种原因不能正常起动，则应自动停止起动，以减少蓄电池的放电量和避免起动接触器(QC) 烧死。 正常情况下，东风4 型系列机车柴油机起动时，点火转速在150 r/ min 左右，较低稳定转速为430 r/ min。如果采取转速传感器测出柴油机的转速，并将转速信号输入到PCC 中，由PCC 根据柴油机转速控制QC 的通/断，即控制蓄电池向起动电机供电;一方面可节省蓄电池的电能，有利于延长蓄电池的寿命;另一方面，电动机由驱动转动变为柴油机的负载，可降低柴油机起动的转速冲击。

2. 4 对电磁联锁DLS 的供电控制

在柴油机起动过程中，如果在低转速阶段过早的向气缸内喷油将产生许多不良后果，一方面由于压缩终点的温度和压力较低，另一方面由于喷压力低，燃油雾化不良，不能与空气充分混合形成可燃混合气，使得喷入的燃油不能完全燃烧，甚至根本不燃烧;同时，还会降低燃烧室内的温度，从而造成起动困难，甚至爆燃。 因此，对起动接触器及调速器内DLS 电磁联锁线圈根据柴油机的起动转速单独进行供电控制是十分必要的。 这样，可在柴油机转速达到发火转速后，再拉动喷油泵供油齿条，从而达到在适当的时刻开始向气缸内喷油的目的。

鉴于当柴油机由起动电机(QD) 拖动运转的转速达到点火转速时向气缸内喷油较有利于柴油机点火，故DLS 线圈通电与否应取决于柴油机拖动转速。 不同的柴油机或同一柴油机在不同的工作环境和状态下，其点火转速是不同的。 而影响点火转速的因素主要有气缸内的温度和压力、氧气含量及燃油的雾化状态等，影响气缸内温度的主要因素为油水温度，夏季柴油机油水温度高，所以容易起动;反之，柴油机冬季则起动困难，所以可在检测油水温度的前提下，对DLS 电磁联锁线圈进行优化控制。

3 柴油机起动PCC 控制器的逻辑设计及流程

3. 1 控制电路

由上述分析可知，在柴油机起动时，可以通过对柴油机转速、机油压力、燃油压力、及油水温度的检测，由PCC 对到的信号进行快速运算、处理和智能判断，确定合理的点火转速，并对起动接触器、DLS 线圈等进行实时控制

前言：包钢炼铁厂综合料场皮带传送系统采用132KW两台电机（一主一从）进行传动。原有系统采用接触器启动。传送皮带长度大约在500米左右。正常情况下直接启动对系统没有影响，但是当发生送料过程中有意外故障而造成停机时，系统检修结束后要求再启动时，就会出现启动非常困难，造成接触器过热烧毁甚至发生因过电流造成相间短路的现象。若采用一般常用的降压软启动方式，由于启动力矩与电压的平方成正比，因此根本无法实现重载启动。为此，我们采用艾默生公司的EV3000系列高转矩、高精度变频器作为电机控制核心，配合EC20系列PLC实现两台变频器的主从控制，实现两台电机同频率或负荷平衡运转。

1、变频控制系统

1.1系统参数：

皮带电机为132KW，电流245A，四较，转速1480 R/MIN
设计采用EV3000-4T132G（高性能）系列变频器。 配合EC20系列PLC及模拟量组合模块5AM（四模入、一模出），通过PLC作PID闭环控制。其中主变频器的给定采用数字量设定或模拟量设定均可，将主变频器的输出频率作为PID的给定量，将从变频器的输出频率作为PID反馈环节，PID输出量作为从变频器的给定值，从而实现主、从变频器的频率一致运行。具体原理参见附图一至五

1.2变频参数设置

主变频：

F0.02=4 V/F控制 F0.03=0 数字设定，由面板给出
F0.04=50 主机给定 F0.05=1 端子控制
F0.10=60S加速时间 F0.11=20 减速时间

由于现场不具备电机调谐运行（接手无法打开），因此控制方式采用V/F控制，电机参数F1.00-1.08按电机实际参数设置。

F2.09=1 停机方式为自由停车
F6.08=0 AO1输出信号为实际运行频率
F6.09=3 AO2输出信号为实际运行电流
F6.12=20%AO2信号输出偏置为20%

具体原因是：由于AO2信号送入楼上控制站计算机室，控制站PLC要求信号为4-20MA。因此，当变频器输出电流信号为4MA时，对应实际电流为0；即将4MA/20MA=20% ，输出偏置即位20%。

从变频：

F0.02=4 V/F控制 F0.03=5 模拟设定，由PLC给出
F0.05=1 端子控制
F0.10=60S加速时间 F0.11=20 减速时间
F2.09=1 停机方式为自由停车
F6.08=0 AO1输出信号为实际运行频率
F6.09=3 AO2输出信号为实际运行电流
F6.12=20%AO2信号输出偏置为20%

2、PLC控制系统

2.1 PLC硬件配置

由主机EC20-1410BRA、模拟量组合EC20-5AM (四入一出)构成。其中输入的一通道为主变频器的实际运行频率；二通道为从变频器的实际运行频率，输入信号均为4-20MA；输出为从变频器的给定值，信号为0-10V。

2.2变频控制PID程序

LD SM1
TO 0 400 16#1 15AM模块初始化
LD SM1
TO 0 600 16#3311 1 输入1、2通道为电流信号3、4通道关闭。
LD SM1
TO 0 650 16#0 1 输出通道为0-10V信号
LD SM1
TO 0 500 16#1 1 通道设置更改允许
LD SM1
TO 0 800 16#1 1 输入通道设置更改确认
LD SM1
TO 0 801 16#1 1 输出通道设置更改确认
LD SM0
FROM 0 100 D100 1 读通道1数值（主变频运行频率）
LD SM0
FROM 0 101 D101 1 读通道2数值（从变频运行频率）
LD SM0
MOV D101 D21 通道2数值作为PID反馈值。
LD SM0
TO 0 0 D22 1 PID输出信号从输出通道输出（作为从变频给定）
LD SM0
CALL PID_EXE 调用PID执行程序
LD SM0
CALL PID_SET 调用PID设置程序

PID子程序

LD SM0
PID D20 D21 D0 D22 //子程序的PID指令生成公式PID S1 S2 S3 D
LD SM0
MOV D100 D20 //设定目标值
MOV 10 D0 //采样时间(Ts) 范围为1～32767(ms)但比运算的时间数值无法执行
MOV 33 D1 //动作方向
MOV 0 D2 //滤波时间常数
MOV 1000 D3//比例增益(Kp) MOV 1 D4 //积分时间TI MS
MOV 0 D5 //微分增益(KD) MOV 0 D6 //微分时间
MOV 0 D15 //输入变化量MOV 0 D16 //输入变化量
MOV 2000 D17 //输出上限设MOV 0 D18 //输出下限设

2.3实际参数调整设置

最后经多次修改和调试，确定比例系数为10，积分时间为100毫秒，微分时间为零。经过运行发现能够满足现场的生产工艺，主、从皮带平稳启动。

3、连锁控制

连锁控制主要实现如下功能：

一、 启动时主、从变频器一起启动，一起停止。
二、 任何一台变频器故障，则另外一台变频器立即停止。

连锁控制的实现通过中间继电器（设计院设计，可以通过PLC实现）

4、实际运行情况：

经过2个月左右的运行发现，系统能够运行非常稳定，皮带启动电流为120A左右，主、从变频器启动频率完全一致，启动电流主变频器略大于从变频器，启动平稳可靠，完**够满足生产要求。 EV3000变频器设置面板具有中文显示功能，而且参数设置非常简单，便于现场的维护；该系列变频器在过载能力方面非常的强。由于变频器在初期调试时，皮带电机的抱闸没有打开，且减速机的油泵电机没有启动，当时的过载电流几乎达到450A，在大电流限幅下运行了十几秒，变频器没有发生任何故障