西门子6ES222-1HD22-0XA0原装代理

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1化和网络化
目前的PLC已经**出了逻辑控制功能这一范畴。随着半导体技术、大规模集成电路技术和通讯技术的发展，以前的PLC只做单机控制，现在很多大型的PLC和传统的PLC融合，不仅能处理逻辑，还能做过程控制，也能实现数据采集等功能。因此，今后的PLC将会向大型分布式、网络化、化的方向发展。
2运动控制和分散控制
PLC较初是从逻辑控制发展到过程控制，这是传统的PLC控制方式。现在，PLC正在走向运动控制和以工业总线技术为基础的分散控制，运动控制和分散控制是PLC技术发展的主要方向。
3编程软件的“易用性”
如今大量用户针对不同的控制系统厂商使用不同的软件套件，譬如PLC、HMI、Drive、Servo等。将来用户只用一个软件套件或软件框架，其主要优势是能够一次性处理所有的变量和参数化，不需要进行复杂的映射或协调工作。用户可以一次性定义相关变量，然后可以同时在PLC、HMI和Drive中应用该参数。这种“易用性”的概念还要考虑到工程技术人员的经验丰富程度，经验不太丰富的技术人员可以利用bbbbbbs鼠标操作和运行预先定义好的功能块轻松完成编程。而经验丰富和受过良好教育的技术人员如果希望详细优化解决方案，可以利用C语言或BASIC语言等来编写应用程序。
4开放性
PLC制造商已经开始关注到基于工业制技术所带来的强大冲击。在高端应用方面，很难进一步区分PLC控制系统和工业制系统之间的差异，因为这两者均采用了同样类型的微处理器和内存芯片。工业PC的控制系统，除了在灵活性方比传统PLC具有截然不同的优势外，还具有能够缩短系统投放到市场的周期，降低系统投资费用，提高从工厂底层到企业办公自动化的数据信息流动效率等优点。可以相信，PLC技术将继续向开放式控制系统方向发展。
5总结
PLC从工业领域已经扩展到商业、农业、民用、智能建筑等领域。PLC不仅可以用于代替继电器控制的开关量逻辑控制，也可以用于模拟量闭环过程控制、数据处理、通信联网和运动控制等场合。在国民经济的快速发展过程中起着越来越重要的作用。随着微处理器、网络通信、人机界面技术的迅速发展，工业自动化技术日新月异，未来PLC将朝着集成化、网络化、智能化、开放化、易用性的方向发展。PLC技术虽然面临着来自其他自动化控制系统的挑战，但同时也在吸收它们的优点，互相融合，不断创新，在今后的国民经济各领域将得到更广泛运用。

国内环境问题频发，国家和各级**对环境保护重视程度不断提高，中国污水处理行业正快速增长，污水处理总量逐年增加，城镇污水处理能力不断提高，城镇污水处理率不断提高。然而，中国污水处理能力远远落后于用水规模的迅猛扩张，该行业处于发展的初级阶段，有蓄势待发之势。

目前对于水处理行业的需求来分析，PLC类控制器的性能和特点较能满足该行业的需求。在污水处理和供水方面，尽管控制点数很多，但主要还是数据采集和顺序控制，对安全要求不高，也很少需要冗余配置，控制要求比较简单，因此PLC应用相对较多。PLC是供水系统的主要控制系统，中型PLC在本行业的应用中占据着主导地位，在一些规模较大的项目中使用了大型PLC，供水设备上使用了更多的小型PLC。

2013年**行业受到国家对基础设施投资的刺激，应用规模增长了10%。在**行业，中型PLC的应用比例逐步提高，主要是亿维大型城市的污水处理厂和**水厂已经基本建成，行业开始向二三线转移，中小水厂越来越多，因此中型PLC的应用有所增加。在污水处理行业应用较多的厂商以罗克韦尔、欧姆龙、施耐德、亿维、和利时等。

党的明确提出要走集约、智能、绿色、低碳的新型城镇化道路。十八届三中全会通过的《**关于全面深化改革若干重大问题的决定》确立了生态文明制度建设在全面深化改革总体部署中的地位，同时提出要建立吸引社会资本投入生态环境保护的市场化机制，推行环境污染第三方治理。环保正成为新型城镇化的重要主题，而新型城镇化的推进也为环保产业带来商机。城镇化是未来增长较主要的潜力之一，新型城镇化的目的是提高人们的生活质量，因此需要加大基础设施改造和城市建设，这与环保产业息息相关。污水处理、地下管网建设等城市基础工程都将是未来城镇化建设的重点。从整个产业链来看，环境监测、污水处理、中水利用、污泥处理、场地修复等方面都将受视。

为了推动我国节能环保产业的发展，2013年8月，印发《关于加快发展节能环保产业的意见》，提出节能环保产业产值年均增速15%以上，到2015年，节能环保产业总产值达到4.5万亿元。更为重要的是，该《意见》还提出将节能环保产业打造成为拉动经济增长、促进结构调整的成员。

近年，作为环保行业重要支柱的污水处理行业在我国蓬勃发展，污水处理厂建设、运营、管理等方面技术得到较大改进。其中，自动化控制系统作为运营管理的重要组成部分也越来越得视。伴随着行业监管的加强、人工成本的大幅度上升和企业自身盈利的需要，污水处理自动化、信息化及智能化技术的发展空间被打开。

污水按来源可划分为：生活污水和工业污水。从生活污水市场空间来分析，随着我国社会经济的发展，城镇化进程的加速以及生活水平提高，生活污水排放量日益增多。2003年-2012年，我国生活污水排放量由247.6亿吨增长到462.7亿吨，十年间，生活污水排放量逐年增加，年复合增长率为7.19%。随着我国城镇化进程加快，城镇化率每提高1个百分点，将会有一千多**进入城镇居住和生活，按目前年人均生活污水排放量平均值65吨计算，将每年至少带来6.5亿吨的污水排放量，市场空间巨大。

根据国家环保部环境规划院、国家信息中心发布的《2008-2020年中国环境经济形势分析与预测》，在处理水平正常提高的情况下，中国“十二五”和“十三五”期间的废水治理投入(含治理投资和运行费用)将分别达到10583亿元和13922亿元;而在既定控制目标下，“十二五”和“十三五”期间中国废水治理投入将分别达到12781亿元和15603亿元。

从工业污水市场角度来分析，目前，中国的工业废水排放仍未得到有效控制，近年来比较严重的污染事件几乎都与工业废水未达标排放有关。随着监管力度的加大，污水处理市场空间将进一步打开，2013-2015年间，造纸、纺织、石化、化工、有色及钢铁6个行业的废水处理投资需求预计将达到1178亿元。根据《节能减排“十二五”规划》，“十二五”期间将大力推进重点行业污水处理设施建设，造纸、纺织、食品加工、农副产品加工、化工、石化等行业分别新增污水日处理能力300万吨、60万吨、60万吨、600万吨、200万吨、300万吨。

污水处理属于**范畴，由于目前公益性大于盈利性，然而，随着政策法规的完善和国内环保产业的发展，污水处理行业的产业化和市场化，作为朝阳产业，该行业的发展前景十分广阔。PLC作为污水处理厂自动化的核心构件，市场对其需求也将不言而喻。

 目前，在我国冶金行业中，大多数三相电弧冶炼电炉是靠人工凋整电弧电流进行控制的。由于电弧炉的非线性、大滞后、强耦合、时变及随机干扰较强等难点，以及工人的经验不同，冶炼的效果分散性很大，导致产品质量下降，在冶炼的不同阶段，控制效果很难一致，系统容易振荡，增加电极消耗，严重时会引起断电现象，不能保证三相电流的平衡输入，产品质量不稳定，或者采用的控制器为BOOL型控制模式，输出为通断信号，电极的升降速度为恒值，不能根据电弧电流的变化趋势调整电极的升降速度，容易引起系统振荡，使**调增大，调节过程加长，影响产品质量，增加能耗，导致电极上下频繁动作，容易引起断电现象，并缩短传动机构的使用寿命。为了解决以上问题，应用自适应控制理论，采用可编程控制器(PLC)为核心控制部件，实现了电弧炉电极升降的自动准确控制，有效地减少了电极短路、断弧和振荡现象。

1 电弧炉电极自动系统控制策略
1．1 电弧炉的冶炼过程工艺特点
    电弧炉的冶炼过程为间歇式操作，每炉次主要分为引弧加料期和熔化期。前者的特点是电弧不稳定，电流波动较大，易发生断弧、过电流跳闸和断电极事故；后者的特点是弧温较低，炉料比电阻较高，电极弧光埋在未熔化的炉料中，电流随冶炼的进行逐渐趋于平稳，如果控制的三相电极非平衡满负荷送电，可能使炉料不能迅速熔化而延长冶炼时问，增大功耗。
1．2 控制方案
    依据经典控制理论，只有建立了被控对象的数学模型，再按照系统工艺所要求的静态指标和动态指标设计校正环节的参数，才能满足工艺要求。但由于电弧炉具有多变量、非线性、大滞后、强耦合、数学模型参数的不确定性和系统工作点的剧烈变化等特点，其实质是一个多输入、多输出、非线性、强耦合的对象，显然经典控制对此无能为力，甚至用现代控制理论也不能精确地解决问题，因为系统的特征所决定的数学模型难以建立，因此难以实现对被控量的精确控制。通过对电弧炉在冶炼过程中特点的了解，以及对被控对象特性的分析得知，电极调节系统是一个位置控制系统，调节对象是弧长，但由于弧长没有合适的检测设备，只能通过检测电弧炉主电路的电弧电流间接地反映弧长的大小，也就是通过控制电流来控制弧长。
    当控制对象的特性或参数随着环境的变化或运行时间的加长而大幅度变化时，常规的反馈控制难以完成优良的控制，而采用自适应控制的控制方案比较合理。由电弧炉的功率特性曲线得知，不同的电弧电流对应相同的电弧功率，当弧流**过较有利的调节电流时，输入炉内的功率并未因电流的增加而增大，反而线路的电耗增大，效率降低。在熔炼时，将某一熔炼过程中较有利的调节电流作为电弧电流的额定值，再用自适应控制来调整相关参数。
    具体方法如下：当系统开始运行时，首先是点弧程序。其控制思路是：合高压开关，冶炼开始，三相电极自动下降，在任一相电极接触到导电炉料时，该相电极自动停止下降，直至另一电极起弧后**相电极自动起弧，这时系统自动转入熔炼程序，点弧程序结束。把电弧炉电流值的大小分为5个控制区，

  横坐标表示电弧电流值，纵坐标表示PLC的输出控制信号(-10～10 V)，在工区电弧电流远远小于弧流额定值，PLC输出的控制电压为Umin，电极以较大的设定速度下降，该区也称为下降饱和速度区。在Ⅱ区电弧电流小于弧流额定值，电极以速度线性减小下降，改变该区的宽度就可以改变直线的斜率，也就调节了灵敏度，该区也称为电极下降速度调节区。在Ⅲ区电弧电流等于或近似等于弧流额定值，PLC输出的控制电压为0，电极保持静止不动，该区也称为非调节区或死区。在Ⅳ区电弧电流大于弧流额定值，电极以速度线性增加上升，改变该区的宽度就可以改变直线的斜率，也就调节了灵敏度，该区也称为电极上升速度调节区。在V区电弧电流远远大于弧流额定值，PLC输出的控制电压为Umax，电极以较大的设定速度上升，该区也称为上升饱和速度区。在非调节区与相邻两区的边界点，PLC输出的控制电压为±Up，Up为液压伺服阀功率放大板的输入门槛电压值，0～Up的电压不能使液压阀有任何动作。
    在上述调节期间如果出现弧光窜动、电流振荡，甚至短路或断弧时，再按照一定的程序去调整死区宽度，调整灵敏度和饱和临界值，这样反复几次，直到较佳参数为止。
    对输入PLC的信号进行处理后，输出可调的速度控制信号以控制电极动作，使每相电极都能依据流过自身的电流而以相应的速度上升、下降或停止，在保证系统稳定性的同时，又提高了系统的快速性，使电炉的冶炼电流始终处于较佳状态。

2 工艺实践
    由该控制策略组建的自适应控制系统已在某钢厂调试通过，并能可靠正常运行。运行结果表明，该系统控制精度高，可靠性高，动态响应速度快，弧流控制稳定。提高了电极升降调节的快速性，可以保电极平稳调节。
2．1 系统硬件  主要部分简介如下：
    PLC选用西门子公司的S7-300 PLC作控制器。用于向上和上位机通讯，接受上位机的命令，并将工业现场的工况如实向上位机传送。将弧流、弧压数值、限位开关、继电器、电弧炉变压器的各种保护电磁阀的状态、断路器的分合闸等信息送给工控机。向下接受各种模拟量和开关量信号。同时控制三相伺服阀、液压缸系统和各种现场设备。
    上位机选用工业控制计算机，通过工控软件WINCC实现与下位机的对话，通过现场总线Profibus网对系统进行实时监控。
    电流采集单元：由于电弧炉变压器的二次侧电流高达数万安培，因此将电流互感器安装在一次侧。电流单元的采集板将到的相电流转换成0～5 A的信号，再转换成4～20 mA的电流信号，接到PLC的AI模块中。同时将电压互感器检测到的信号，一方面给显示电路，一方面给PLC的AI模块。
    伺服阀、液压缸系统是电极升降控制系统的执行装置，由电液伺服阀、液压缸、背压阀、换向阀等组成。该系统的液压力为9 MPa

   PLC控制系统设计的一般步骤与传统的继电器——接触器控制系统的设计相比较，组件的选择代替了原来的器件选择，程序设计代替了原来的逻辑电路设计。
（1）根据工艺流程分析控制要求，明确控制任务，拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据。工艺流程的特点和要求是开发PLC控制系统的主要依据，所以必须详细分析、认真研究，从而明确控制任务和范围。如需要完成的动作（动作时顺、动作条件，相关的保护和联锁等）和应具备的操作方式（手动、自动、连续、单周期，单步等）。
（2）确定所需的用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、传感器等）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等），估算PLC的I/O点数；分析控制对象与PLC之间的信号关系，信号性质，根据控制要求的复杂程度，控制精度估算PLC的用户存储器容量。
（3）选择PLC。PLC是控制系统的核心部件，正确选择PLC对于保证整个控制系统的各项技术、经济指标起着重要的作用，PLC的选择包括机型的选择、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块的选择等。选择PLC的依据是输入输出形式与点数，控制方式与速度、控制精度与分辨率，用户程序容量。
（4）分配、定义PLC的I/O点，绘制I/O连接图。根据选用的PLC所给定的元件地址范围（如输入、输出、辅助继电器、定时器、计数器。数据区等），对控制系统使用的每一个输入、输出信号及内部元件定义**的信号名和地址，在程序设计中使用哪些内部元件，执行什么功能格都要做到清晰，无误。
（5）PLC控制程序设计。包括设计梯形图、编写语句表、绘制控制系统流程图。控制程序是控制整个系统工作的软件，是保证系统工作正常，安全。可靠的关键，因此，控制程序的设计必须经过反复测试。修改，直到满足要求为止。
（6）控制柜（台）设计和现场施工。在进行控制程序设计的同时，可进行硬件配备工作，主要包括强电设备的安装、控制柜（台）的设计与制作、可编程序控制器的安装、输入输出的连接等。在设计继电器控制系统时，必须在控制线路设计完成后，才能进行控制柜（台）设计和现场施工。可见，采用PLC控制系统，可以使软件设计与硬件配备工作平行进行，缩短工程周期。如果需要的话，尚需设计操作台、电气柜、模拟显示盘和非标准电器元部件。
（7）试运行、验收、交付使用，并编制控制系统的技术文件。编制控制系统的技术文件包括说明书、设计说明书和使用说明书、电器图及电器元件明细表等。
传统的电器图，一般包括电器原理图、电器布置图及电器安装图。在PLC控制系统中，这一部分图可以统称为“硬件图”。它在传统电器图的基础上增加了PLC部分，因此在电器原理图中应增加PLC的I/O连接图。此外，在PLC控制系统的电器图中还应包括程序图（梯形图），可以称它为“软件图”。向用户提供“软件图”，可便于用户发展或工艺进时修改程序，并有利于用户在维修时分析和排除故障。根据具体任务，上述内容可适当调整。