6ES7231-7PC22-0XA0库存优势

6ES7231-7PC22-0XA0库存优势

PLC在汽轮机ETS中的应用

1 引言

汽轮机危急跳闸系统（ets）是汽轮机保护较重要的一环，它是汽轮机电跳闸的出口，其运行安全与否直接影响到汽轮机的安全运行。ets监测汽轮机的一些重要参数，如：润滑油压力、凝汽器真空、汽机转速、转子振动、轴向位移等，当这些参数越**，输出跳闸信号到跳闸电磁阀，跳闸电磁阀卸掉保安系统的保安油，使汽轮机的主汽阀和调节阀迅速关闭，完成汽轮机跳闸的功能，使汽轮机紧急停机，处于安全状态，以避免发生严重的后果。

过去的汽轮机危急跳闸系统是由继电器、触发器等独立电气元件组成简单的逻辑回路，由分离电子元件组成电子线路板接收模拟量输入（转速）等来实现系统控制功能，其特点是：线路复杂、体积庞大，功能有限;可靠性低，常出现“拒动”或“误动”;稳定性和灵活性差，较不利于系统维护工作。因此，必须对其进行改造。

以耒阳电厂为例， 在2号机组（200 mw）dcs改造过程中，对的汽轮机危急跳闸系统也进行了改造，淘汰了以往的危急跳闸联锁保护柜，采用了以可编程逻辑控制器（plc）为核心的ets。此次ets改造是由笔者负责安装、编程、调试的，现在介绍plc在汽轮机ets中的应用情况。

2 系统组成

耒阳电厂的2号机组（200mw）的ets系统是以可编程逻辑控制器plc为核心的控制柜、执行机构、声光报警和一次、二次外围元件组成，系统装置如图1所示。ets控制柜里主要有双plc、报警继电器、跳闸继电器、保护投切盘等。每一路输入、输出通道都有与之相对应的指示灯，可以检查某一通道的动作情况。且系统具有在线试验功能。

图1 ets系统装置图

借助dcs系统的强大功能，使ets系统的人机界面成为dcs系统的一个子系统。可以方便地对整个ets系统进行直观的状态监视分析，对系统状态和众多过程量设置声光报警。并且把汽轮机跳闸的首出原因送进了事故追忆系统（soe），可以方便的查找汽轮机跳闸原因。这样丰富和完善了对ets系统的检修、维护手段，提高了自动化水平。

ets选用了西门子公司的s7系列plc，选用了电源模块、cpu模块、di模块和do模块。由plc的*处理单元cpu完成所有输入信号的逻辑处理和输出信号的逻辑控制。由于系统对该装置的可靠性要求特别高，即保证在任何可能发生的紧急情况下，都能准确无误地使汽轮机组停机，所以该套装置设置为双plc运行方式。由于双plc是并列运行，互不干扰，并具有“或”的关系，不需要在线热切换，所以不存在切换扰动的问题。若其中任意一套发生故障，另一套可编程控制器还是正常运行，此时，汽机运行的保护功能仍是完整的。这种双plc控制方案比通常所讲的双冗余控制方案的可靠性更高一些。

3 程序设计

输入信号要求设定并组合，如三选二（确保误停机现象）、四选二（适用于需要在线试验的情况），编程过程中可编程逻辑控制器的特点尽较大可能的发挥。通过编写功能“子程序”、“中断”程序等，达到控制功能完整，运行快捷的目的。传统控制方式中某一功能的触点的可靠性受器件的限制，而改用可编程控制器后，该功能的触点就变成控制器的一个内在虚拟的，它的使用完全可以根据需求来确定。

控制系统广泛存在于化工、石油、造纸、制糖、制药等工业部门，从控制的角度来说，其过程的纯滞后时间与主导时间常数之比往往**过0.5，是大纯滞后过程。在设计控制系统时，需要对过程进行系统辨识，建立对象的数学模型。本文以中药提取罐作为控制对象、以s7-200 plc作为控制器和辨识器硬件，对中药提取温度控制对象进行系统辨识，建立其数学模型。

2 阶跃响应法

在经典的控制系统分析与设计中，通常采用传递函数来描述系统的动态特性。系统辨识就是要建立系统的传递函数。经典的传递函数辨识方法可以分为时域法和频域法两种。传递函数辨识的时域方法又包括阶跃响应法、脉冲响应法和矩形脉冲响应法等，其中以跃响应法较为常用。阶跃响应法利用阶跃响应曲线对系统传递函数进行辨识，阶跃响应曲线即输入量作阶跃变化时，系统输出的变化曲线。利用阶跃响应曲线来确定传递函数的方法很多，常用的有近似法、半对数法、切线法、两点法和面积法等。两点法中较古老也是较**的方法是küpfmüller方法，一阶惯性环节加纯滞后环节传递函数的模型参数k、t、τ可以直接从阶跃响应曲线上求得。

3 s7-200 plc

s7-200 plc是西门子公司开发的小型化的plc，它的用户程序中可以包括位逻辑、计数器、定时器、复杂数学运算以及与其它智能模块通讯等的指令，对于8个以下闭环的小型控制系统，它也能提供较具价格竞争力的解决方案。step 7icro/win软件中包含了一个pid整定控制面板，它能够以图形的方式来监视pid回路，用于启动自整定序列，取消自整定序列，还可以将推荐整定值或者设计的整定值应用到实际控制中去。本文利用step 7icro/win软件中的pid整定控制面板来输出阶跃信号，采集对象的阶跃响应信号并绘制阶跃响应曲线。

4 中药提取罐温度控制数学模型的建立

4.1温度控制对象的传递函数

温度控制系统的实质是控制温度对象的热能吸收和或释放（本系统是通过蒸汽加热溶媒从药材中提取，可忽略化学反应及其可能的放热或吸热效应），由热能工程学以及传热学可知，温度对热能传递而言是一个大滞后量。忽略工业生产中的一些次要因素，设计控制系统时，可采用一阶惯性环节加纯滞后环节作为控制模型

PC和PLC自由口通信在数码显示中的应用

3.2 上位机监控内容

上位机软件的开发平台选择vb 6.0作为bbbbbbs环境下的一种可视化编程工具，vb6.0在开发监控系统方面有着界面友好、编程方便等*特优势。根据上位机控制任务，用vb 6.0软件做的监控界面如图2所示。

我们通过运行上位机plc程序和vb程序，实现对数码显示的控制，并通过自由口通信，促使数码灯颜色改变，从而plc控制信号反映在基于vb的监控画面上。对于监控界面图，信号灯亮与不亮的颜色会发生变化。当信号灯亮时，对应的文本框显示1；当信号灯不亮时，对应文本框显示0。

4 pc机与s7-200系列plc通信设计

4.1 pc机与s7-200系列plc通信原理

上下位机之间的通信，可通过使用plc开发商提供的系统协议和网络适配器来实现，但由于其通信协议不公开，因此还必须使用plc开发商提供的上位机组态软件，并采用支持相应协议的外设。可以说这种方式是plc开发商为自己的产品量身定做的，因此难以满足不同用户的需求。

上下位机之间的通信，也可以使用专业的工控组态软件，如组态王、intouch、wincc等，来实现上下位机之间的通信。这些组态软件以其功能强大、界面友好、开发简洁等优点目前在计算机监控领域已经得到了广泛的应用，但其成本较高，而且在小型系统中使用不够灵活。

而自由通信接口协议，可由用户自定义通信协议，不需要增加投资，并且具有与外围设备通信方便、易于微机控制软件开发等特点，特别适合于小规模的计算机控制系统。

s7-200系列plc的通信端口主要有两种通信模式：ppi模式和自由口模式。ppi通信协议是西门子公司专门为s7-200系列plc开发的一种通信协议，一般不对外开放。而自由口模式则是对用户完全开放的。在自由口模式下通信协议是由用户定义的。在自由口模式下pc机与plc之间是主从关系，pc机始终处于主导地位，计算机通过串行口发送指令到plc的通信端口，plc通过rcv接收指令信息，然后对指令进行译码。译码后再调用相应的子程序实现pc机发出的指令要求并通过xmt指令返回指令执行的状态信息。

PC和PLC自由口通信在数码显示中的应用

1 引言

随着可编程控制器（plc）技术的迅速发展，plc以其通用性强、可靠性高、抗干扰能力强、控制系统结构简单、编程方便及易于使用等优点，在我国各个厂业控制领域中得到了越来越广泛的应用，在计算机控制系统中占有着重要的地位，为实现工业生产过程自动化、改善控制系统品质、提高企业经济效益起着积极的作用。

西门子公司生产的s7-200系列小型plc，以其功能强大，使用稳定且性价比高而在中国市场上占有很重要的地位，深得用户的喜爱。其内部集成的通信接口为用户提供了强大的通信功能，根据不同的协议通过接口使得plc可与不同的设备进行通信并组成网络，实现数据传送及控制等功能。s7-200系列plc支持多种通信协议，其中包括西门子产品之间所使用的ppi协议，用于多机之间通信的mpi协议，和变频器之间通信的uss协议，以及用户可以白行开发的白由口协议。尤其是自由口协议，它为用户在使用时，提供了很多方便之处。

2 系统硬件配置

本系统主要上位机、下位机、打印机和电气控制柜等组成。系统采用一台x86兼容电脑作为上位机，其配置如下：操作系统是bbbbbbs xp专业版；处理器是英特尔celeron 2.40ghz;内存是ddr400 1g；硬盘是希捷80g；显示器：三星纯平17英寸；光驱是三星cd-rom。系统还采用s7-200系列plc作为下位机，*处理单元为西门子公司推的plc采用s7-200系列cpu226，该cpu在本机体中集成了2个rs-485通讯口，其性价比高，能满足本系统的所有要求。

考虑到上位机的串行通信协议为rs-232标准，而西门子s7-200plc的串行通信协议为rs-485标准，因此可以采用具有rs-232／rs485转换功能的pc／ppi电缆将其连接起来，便可实现上下位机之间的串行通信的协议转换，其硬件连接如图1所示。

3 系统控制任务

3.1 上位机控制任务

（1）控制要求描述：a、b、c、d、e、f、g、h是组成0到9数字的八组数码信号灯，数码显示plc控制的任务是首先八组数码信号灯依次亮，每组灯只亮一次，亮后熄灭，接着下一组亮，如此循环直至八组灯亮完，然后依次显示由八组数码信号灯组成的0到9数字，显示9后，八组数码信号灯依次亮，循环下去