西门子6ES7231-7PF22-0XA0参数设置

西门子6ES7231-7PF22-0XA0参数设置

1 引言
      随着国民经济的快速发展，高速列车大大提高了交通运输效率，同时也增加了对安全性的要求，如何在列车高速运行的情况下保证铁路设备的安全问题也变得越发重要。以原有的人工保障体制保证设备的安全，不仅费时费力，而且难以适应发展后的铁路系统的各种客观需要。根据以往我们开发工业监控系统的经验，结合铁路系统的特点，开发了适合铁路系统的微机监测系统，利用其采集大量信号，通过这些信号可以了解设备的运行状况并分析故障产生原因，它在保证铁路列车安全运行、及时发现故障、分析故障及保证铁路维修体制改革实现状态修方面发挥了不可缺少的作用。利用PLC作为微机监测系统的数据采集机可以保其高可靠性要求。

2 需求分析
铁路系统关系到人民生命财产的安全，所以铁道信号微机监测系统必须具备以下特点:
(1) 高可靠性
监测系统在寿命期限内能在恶劣条件下平稳可靠运行，将故障率降至较低;
(2) 抗干扰性强
微机监测系统是暴露在铁路沿线运行的，所处的环境相对恶劣，为了提高数据采集和的可靠性，避免发生错误报警，系统必须具有较强的抗干扰性;
(3) 可扩展性与可维护性
与铁路系统的扩建相对应，监测系统应该易于扩展和维护;
(4) 高性价比
      完成状态检修的微机监测系统作为列车的辅助设备，不应投入太多资金，应该在下操作。
根据系统要求的高可靠性和强抗干扰性，选用PLC作为系统的采集机。系统实现要解决的关键问题就是PLC的资源较少，我们必须经过合理分配，有效利用有限的资源。
      以广深铁路线某站为例，需要采集1024个开关量，128路轨道电压，6路外供电压，40路转辙机电流，768路电缆绝缘值，50路电源屏电压。设计铁道信号微机监测系统时，必须根据铁路系统运行特点和要求，采取一些特殊的技术和方法，建立适用的全面反映铁路系统及设备的宏观运行状态的系统，更有效的管理整个铁路系统的运行。

3 系统构成
3.1 系统总体结构
      总体上看，本论文所要介绍的GSWJ型铁道信号微机监测系统结构可分为三部分:即采集电路—前置部分;下位机—采集机;上位机—监测机三个部分。各部分的作用分析如下:
(1) 采集电路
·对所有被监测量实现保护、隔离，将隔离后的信号转换为标准电压或电流信号;
·下位机(采集机)的控制下，将所有代表被监测参数的标准电压或电流信号，分类依次送至PLC相应的数据采集口。
(2) 下位机(采集机)
依照程序或上位机发出的命令，向采集电路发出相应的控制信号，对电路送至采集口的信号进行，对采集的数据进行相应的综合，并将所采集的数据整理后存入相应的数据缓冲区，完成与上位机数据通讯。根据本站需求，本系统采用OMRON CS1系列PLC作为数据采集机;
(3) 上位机(监测机)
·通讯管理:上、下位机之间各种类型数据通讯的管理;
·数据管理:对采集的各类数据建立数据库，各种参数、图表、曲线的绘制，以及显示、查询和打印各种报警信息。
本系统中，利用Dephi语言编写上位机程序，实现通讯管理和数据管理。

3.2 系统实现的几个关键问题
      从系统的需求分析可以看出，铁道信号微机监测系统需要采集的数据量大，对可靠性和安全性很高，而且需要系统在方式下运作，如何合理配置，使资源得到有效利用是设计重点和难点，下面阐述几个关键问题的解决方法。
(1) 系统采集方式的选择
      铁路系统中，由于监测的信息点多，且各种被监测量要求的采集周期不同，如开关量要求的采集周期为250ms，轨道电压的采集周期为2min，如果采用常规的点对点采集，会大大增加系统成本，所以系统采用分类集中的信号采集方式，将同类信号集中并作相应的保护，经过切换，利用一个A/D口输入。另外，由于本系统是用于广深铁路线上，地处南方多雷击地区，而且电气化的高速铁路本身会产生高达几万伏的冲击电压，因此监测系统必须保证有很强的抗干扰性。系统采用欧姆龙公司的CS1系列PLC作为采集机，同时，对所有被采集的信号都作了隔离和保护。

变频供水即是通过智能型控制器控制变频器的输出频率从而改变施加在水泵电机，三相定子上的交流电的频率，而达到改变水泵电机转速，调节供水流量与扬程的目的。其主要装置为变频器和智能型恒压供水控制器。水泵的传动较简单，不像有些机械设备非要软启动不可，且调速范围较窄。由于出现了风机、泵类专用的变频器，变频供水技术很快得到了大面积的推广。从控制方式上，变频供水也经历了一个从模拟到数字，从单一到多元功能多样化的发展过程。

北京兰利东方科技有限公司早年即致力于变频恒压供水技术的开发，其CPS系列恒压供水控制器，已广泛应用于全国各大中小城市供水系统中。以下兹就CPS系列各种型号特点作些简单介绍，以方便用户选取合理的变频供水解决方案。

1． 　　 CP0A型 为单泵固定变频方式。此种型号专为一台泵即能满足供水要求设计，多用于潜水泵或单泵系统的控制。10A具备消防执行*二压力、水位保护、变频故障报警功能、消防模式下水位报警被屏蔽。必须注意的是，单泵系统中长轴深井泵比同等功率普通泵电流要大，选取变频器时须以深井泵电流为准，并综合考虑电机线缆长度。此单泵固定变频无切换方式具有高度的可靠性。

2． 　　 CPS-20A1型 为单台固定变速泵加2台定速泵阶梯投切方式，并配有附属小泵。此种方式比起传统的采用改变供水机组并列运行的台数或截流措施来合理经济得多。对供水机组来说，服务压力的变化，机组水量可以不同，但额定扬程基本相同，小流量时，参加运行的机泵工作扬程会低于其额定扬程，效率降低，而截流乃是通过改变管道特性曲线的形状来适应管网中流量的变化，如此便在水阀门的两侧产生了一个压差ΔH与当时输水量Q的乘积ΔH·Q便是出水阀门在调节时的能量损失，这一部份损失由电动机向电源索取。20A1这种配置可以很好解决这一问题。必须注意：此种方式中选定的调速泵必须是所有泵中容量较大者，否则容易造成系统压力不稳定。定速泵与变速泵配合工作时效率下降值是有限制的，在一定的Q、H范围内，定速泵与变速泵可以在同一扬程下协调工作。当管网中的压力降低时定速泵以增加的方式与变速泵在同一扬程下工作；在用水量很小的情况下，20A1可自动将主泵关闭，将附属小泵打开，附属小泵为工频工作方式，并可设置停泵压力误差。主泵投切的延时可以人为设定

3． 　 CPS-20B1 为三台可循环软启动控制方式。此方式为多泵变频供水提供了较好的解决方案，每台水泵均可由变频器平滑软启动，无冲击电流。泵可交替投入运行，大大延长了水泵的寿命。多泵循环还可降低工程造价，避**泵变频深度调速。在多泵调速的实际测定中，水泵若由于工况点不在运行效率范围内，可以用改变水泵转速的方法使工况点移动而进入推荐的效率范围，从而提高了整机的运行效率。20B1还提供了小流量的小泵工作方式，且小泵变频、工频可选，在较端压力变化下，建议使用CCPS（即变压变量）控制方式，即补偿功能，可保持较不利点压力稳定。

4． 　 CPS-20C1 功能强大，可控制6台主泵+1台附属小泵，所有泵均可设定为变频或工频工作方式，具备循环软起动、自补偿切换、水泵切换压差设定、六段定时开关机、变量泵定时换泵、内外部补偿、传感器定标、故障自诊断、水位保护、手动调试等功能。不仅如此，20C1的**性还表现在消防方式上，为消防系统供水的解决方案可以选择。在消防模式上，20C1提供了四种方式供用户选择，除基本的执行*二压力设定外，消防泵的工作方式可设定为工频运行，工频巡检；工频运行，变频巡检；变频运行，变频巡检，如此灵活的配置可以解决用户多方面的要求，举个简单例子，如用户既想将消防系统中的稳压泵的变频器适量配置，又不想在平时消防泵巡检时对管网冲击太大，那么变频巡检，工频运行这种模式便很好地解决了这个问题。该模式下您可以用一个小的变频器来拖动一台大的消防泵，这样便可以节约大量用于购买大功率变频器的资金，安全的情况下，变频器与消防泵的功率比可达到1:2，此时，被拖动负载在低频下运行。

总之，了解了CPS各种型号控制器的特点，就可以灵活地配置，较终确定合理的供水方案。当然，优秀的水系统是由多方面购成的，并非都能依靠控制器来解决。例如为了抑制水锤就必须采用减震床、减震阀。系统发生振荡，还需分析管路设计是否合理，是否有气压罐，管路内是否有空气等等。采用电机结合，相互配合的原则，特别是在水泵选型方面，更要充分考虑实际分流情况，如果选型合理，则分流能够充发挥变频节能的优点且系统运行稳定、安全、可靠。

以下为北京某消防变频供水应用实例：

应用实例一：
该楼共计十一层，泵房位于地上一层，为消防专用供水系统。要求平时由稳压泵稳压，一旦火灾发生，消防泵立即工频投入使用，但消防泵的巡检为变频方式以减小冲击。

据此选配：选用CPS-20C1消防专用控制器DB型，变频器选用带转矩限制ACS-600、7.5KW，两台稳压DL泵，7.5KW、扬程53米，两台消防DL泵18.5KW、扬程70米。

运行情况：设定稳压泵稳定压力4.5kg，消防压力6.5kg。因一台稳压泵流量已满足，故设置为两泵交替运行，稳压误差设定为0.1kg，即稳压范围为4.4~4.6kg之间。现场实际运行水压稳定，管网密封性甚好，为进一步节能降耗，打开控制器附属小泵，但小泵负载实际为空载。正常情况下，稳压泵在4.4~4.6kg之间稳压，当压力达到4.6kg时，经过延时，稳压泵停机。随着压力逐渐下降，当低于稳压值时，控制器小泵打开，这样又经延时，虚拟小泵关掉，稳压主泵又开始投入运行，如此循环，消防泵的巡检时间设置为360小时，即每隔15天，7.5KW变频器即拖动18.5KW消防泵低频运转，频率约为20HZ，系统运行情况稳定。


应用实例二：

1． 实例说明
一生活住宅小区，较高楼层为6层，生活消防共用供水系统，该系统共有四台水泵，配置为三大一小。三台主泵均为15KW，一台小泵供水流量供水之用，功率为4KW。压力传感为电阻式远传压力表，量程为1Mpa。

2． 控制器的选型
根据控制器的性能和特点，采用CPS-20C1-S标准型控制器即可。三台主泵采用变频循环软启动，使用控制器的三台主泵控制点。附属小泵因其功率小，可直接用工频启动，起到小流量供水的作用，以节约电能。六层楼的高度，考虑到较高层的压力要求，需设置3kg/cm2的压力值。

3． 控制柜的设计及配线
在选定好控制器的类型之后，则要进行控制柜的设计及具体的配线工作。这一步工作在整个工程系统项目之中非常重要。

在设计之中，主要注意以下几个环节：

A． 确定控制器的端子的使用
在本例中，共使用三台主泵和一台小泵，而且主泵为变频循环软起动控制，小泵为工频直接起动，所以上排端子之中，使用B1R、D1R、B2R、D2R、B3R、D3R和XBR以及报警输出常开端子（Ta，Tc）。在下排端子之中，使用了控制器的运行信号（RUN/STOP），水位信号（LA1、LA2），消防信号（FA），给变频器的控制信号及变频器的故障反馈信号（RUN、EMG、COM、VRC、GND、BG、GND），压力采集信号（SV、P1、GND）。因本例中，不使用压力变送器（使用远传压力表），也不用补偿功能，所以C0、C1、C2、Q1均不用。
控制器与变频器相连接的控制信号共有7个端子，包括控制器输出5个，即变频器的运行信号（RUN），变频器的滑行停止信号（EMG），这两者的公共端（COM），和一对模拟电压输出端子（VRC、GND），用来控制变频器的频率；还有一对输入端子，是由变频器输出，由控制器接收变频器的故障信号（BG、GND）。本例之中，选用富士P9S变频器，与上述7个端子相对应的变频器端子依次为RUN、BX、COM、12、11、30A、30C。具体设计请参考附件的参考设计图。

B． 具体配线及注意事项
在确定系统的配置及控制器的端子使用情况之后，要进行控制柜的具体配线工作。以下就具体接线时应注意的事项进行说明：

a． 控制器的主机和面板之间的通讯线要和电源线分开走线。因为通讯线传输的是弱电控制信号，很容易受外界干扰。电源线的波动较易对弱电产生干扰，轻则干扰控制器的正常运行，重则损坏机器。所以，通讯线和电源线应分开布线。比较好的做法是不要将通讯电缆和控制线电源线捆扎在一起，而是单独走线。

b． 控制器和变频器的控制信号线采用屏蔽线，根据只能将屏蔽线的屏蔽层一端接地的原则，将其在变频器的一端接地。

c． 选用接触器时，对于大功率的系统，请选用带有线圈吸收回路的接触器。对于本例中的小功率系统，较好也在在接触器线圈的两侧装上阻容吸收回路。
4． 参数设定及现场调试
在确定系统的接线工作正确无误后，可进入系统的调试阶段。关于控制器的操作方法和控制器的16项设定参数及其所代表的意义，请参阅控制器的说明书，在此不再赘述。

控制器的调试一般分为以下几个过程：
A． 参数设定
接通电源，断开控制器端子“RUN/STOP”和端子“GND”的连线，使控制器处于停止状态，将控制器的主机上的主机开关设定窗打开，以便进行控制器的水泵及参数的设定。
首先，进行水泵设定。将主机开关设定窗内的键盘锁定开关K3打开，即将小窗口内的黑色开关K3拨到UNLOCK的位置（向上）。现在由键盘操作即可进行水泵及参数设定。用操作面板将参数设定状态调至水泵设定状态，然后将P1、P2、P3及小泵P7设定为开启状态，其余水泵均设定为“OFF”状态。
主泵及小泵的工作方式是通过主机开关设定窗内红色拨码开关K1设定的。当相对应的开关拨到“ON”时（即上方），主泵设定为工频直接起动（或降压起动）。当相对应的开关拨“OFF”时（即下方），主泵设定为变频循环起动控制方式。小泵的设定与主泵的设定方式正好相反，请用户注意（对于小泵，开关拨到“ON”时为变频工作方式，开关拨到“OFF”时为工频工作方式）。我们将K1的1、2、3、及7位均拨到“OFF”状态。至此，水泵的状态就设定好了。

然后进行系统参数设定。将数据设事实上状态调至修改控制器参数的状态。首先进行控制器的传感器调零工作。接好压力表，根据压力表的量程将参数代码03设定好（例如对于1Mpa的表，代码03设定为10.0kg/cm2），代码04调为零。此时系统没有运行，压力表的指针应该指在“零”上，如果不显零，请想办法泄掉系统压力，使压力表指示为零。因为压力表有起始电阻，控制器将显示一个压力值，此时高速代码04（传感器调零）的值，调整到压力显示刚好为零。请注意不要调整过头。

最后依次修改系统的参数：
**压力为3.00kg/cm2（代码01），*二压力（消防压力，代码02）不变，控制器给变频器的模拟控制信号的范围（代码05）调至10V；变频器的输出功率（代码06）为15KW，变频器的加减速时间（代码07）为15秒，频率下限（代码08）为25HZ（后面还要再次调整），定时换泵时间（代码09）为24小时，为了防止控制器频繁启动小泵，将附属小泵停止压力误差（代码11）调至0.6公斤；因系统中不需加补偿，也不需消防泵巡检，所以代码10、12均设定为OFF。

B． 系统的手动运行调试
在参数都设定完成之后，进行手动运行调试（变频运行）。拨动控制柜上的转换开关，使系统处于自动运行状态，断开控制器端了“RUN/STOP”和端子“GND”的连线，使控制呖呖处于停止状态，用手按下减少键（“V”键），持续5秒钟后，系统则进入手动调试状态。此时，控制器面板的下排数字显示左边部分闪烁，并有相应的水泵的编号及其状态。用户可通过“SET/MON”键控制相应水泵的启动及停止（变频运行），并用增加键（“^”键）及减少键（“V”键）控制变频器的运行频率。逐一检查变频器和各台水泵是否能正常运转，以及水泵转动方向是否正确，如果不正确，请调整水泵的转动方向。同时不要试验水泵在工频起动状态下转动方向是否正确。一般情况下，用户可以用以下方法调整：

a． 先调整水泵在变频状态下运行的转动方向，依次检查，如果某台泵转动方向不正确，可以倒换此泵的相序。按下功能键（“FUNC”键）可退出手动运行调试状态。

b． 每台泵在变频状态下运行的转动方向都正确后，再拨动控制柜上的转换开关，将系统转换到手动状态，用工频手动按钮起动水泵。如果泵的转动方向不对，可以倒换总电源进线的相序。然后依次检查每台泵的运转方向，至此，如果控制柜设计及配线正确，泵的转动方向都应该正确。

c． 恢复控制器端子“RUN/STOP”和端子“GND”的连线。
关于控制器的运行状态指示灯所表示的含义，请读者参考控制器的说明书。

C． 下限频率的调整
以上的步骤都完成后，拨动控制柜上的转换开关，将系统转换到自动运行状态，关闭水泵出水总管的阀门，模拟小流量供水状态。此时，系统的流量接近于零。当系统达到稳态，压力恒定在设定值，通过控制器面板观察控制器显示的频率值。此频率值就是系统运行的下限频率。重新设定下限频率值（功能代码08），一般可以设得稍大，例如控制器显示26HZ，可以将功能代码08设为27HZ。

D． 系统的自动运行
当以上的调试工作完成之后，系统便可进入自动运行状态，观察系统运行状况。运行中到达稳态时，如果压力表的指示和控制器的显示不一致，可调整代码03（传感器量程），使二者一致。请注意传感器调零（代码04）一旦调好后就不要再更改了，压力显示不一致时可调整代码03（传感器量程）。至此，所有调试工作都已完成，系统可以进入自动运行状态正常工作了。

当现场调试完成，系统正常运行以后，再将键盘锁定开关拨到LOCK状态（下方），以免数据受到干扰或被人无意修改

系统介绍：

PlantScape®系统是一套既继承了传统DCS的经典要素，又同时融入大量较新科学技术的先进控制系统。在国内外众多水泥厂的广泛应用中得到了普遍的赞誉。此产品在世界各地、各类行业的系统安装总数量已**过7000多套。PlantScape®系统能对新型干法水泥生产线的生料粉磨、烧成窑尾、烧成窑头等若干主要车间，进行平稳、安全、可靠的生产过程自动化控制和管理。

中央控制室部分：

PlantScape®控制系统主要包括三大部分：中央控制部分、现场控制站部分和系统通讯网络部分。现在对这套系统进行详细描述：

在中央控制室设置操作员站，工程师站

● 在监控管理层采用100Bbs的TCP／IP以太网，确保数据用户频繁地对数据进行的大量取用；

● 在现场的实时控制层采用工业实时控制专用的5M冗余令牌网，确保服务器、控制器、远程站之间的数据在0~50ms内地、实时地、确定性地通讯；

● PlantScape®系统还同时提供了一个开放式数据接口ODA的许可证，可用于EXCEL动态数据表格的设计应用、或与第3方数据进行通讯，如：实现PlantScape®系统与EXCEL、QCX、全厂MIS系统的联接，使工厂高级管理人员能及时了解各部门的生产情况，进行宏观调控；

所有的中控室操作员站，都可实现对整个水泥生产线的每个现场控制站的监控与管理。操作员可以通过CRT很方便地读取所需数据，查看工艺流程画面，观察重要控制点的趋势等，对现场进行集中操控，从而达到生产的稳定可靠、节能的目的。

工程师站属性与操作员站属性可凭硬件钥匙和软件密码随时切换。

工程师站的功能：

● *一**的较优秀的树形模块化程序结构，使程序的查找较为轻松，不需停机即可选择控制模块进行在线修改下装；

● *一**的较优秀的树形模块化程序结构，可对每个单台被控设备，单独设置扫描周期，使得一个控制器控制多个现场站，并分别单独进行起停操作与维护成为可能；

● 功能强大，种类丰富全面的功能块库，使功能块编程方便、简洁直观；

● 提供离线编程、组态、调试程序；

● 具备对整个系统的硬件进行监视和故障白诊断的功能；

● 基于全局数据库的系统软件，完美实现系统数据库的实时统一；

● Display Builder、Control Builder软件一体化设计，更便于组态和编程；

● 充分满足工艺过程控制的需求，并代表着今日DCS发展的新趋势。

操作员站的功能：

● 每个操作站互为备用，可监控整个生产流程(对等结构)；

● 动态工艺流程图1000幅；

● 每台操作站动态标签数：大于5000点；

● 趋热曲线，历史曲线记录功能，趋势曲线总数：1000条；

● 趋势曲线扫描周期为1分钟间隔，24小时趋势曲线大于64条；

● 具有生产报告(按每天，每周打印各种数据和图表)、事件报告、报警报告等；

● 流程图中状态更新时间<1.5秒；

● 画面刷新时间<1秒，(包括动态和静态数据)；

● 对于手动操作：从键盘发出命令到过程反馈到流程图上显示<2秒；

● 显示工艺设备的运行状态、流程图参数、趋势图参数、历史数据和事件记录

● 打印过程控制网络参数设**，打印出错、班报表、月报表等；

● 优先级报警，任何报警都可在当前显示屏中显示；

● 在操作组中，人工软操作可通过键盘实现，如：开车，停车重新启动和选择等，还能控制马达启动／停止及单个马达的启动／停止，紧急停车等。