西门子模块6ES7223-1PM22-0XA8当天发货

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对环境的保护不仅仅是指合理地开发利用资源、节约能源，还包括对于已造成的、不可避免的污染的重新利用。过去，我们对于城市污水的处理都是采用泵恒速交流电动机拖动，工人要在现场经常调节挡板或阀门的开度大小，控制出水量。这样增大了工人的劳动强度，而且有大量的电能浪费在水泵阀门阻力的损失上。随着技术的革新，现在我们利用变频器调节电动机转速，取代人工调节，既减轻工人劳动强度，又对提高污水处理能力和效率具有重要意义。

芬兰瓦萨公司的vacon变频器就已被非常广泛地应用于污水处理行业中。该变频器内置RS-485接口、MODBUS通讯协议，通过扩展板可以接入符合国际标准的PROFIBUS DP现场总线控制系统，满足日后组网要求。大多数污水处理厂的系统采用“工控机+PLC+变频器”的控制方式，其中PLC采用西门子S7-300的居多，应该说这种方法已经成为非常经典的解决方案了。



那么如何解决MODBUS协议与PROFIBUS总线的联网呢？北京金鼎旺公司生产的MODBUS转PROFIBUS转换器正是这两种不同协议通讯的桥梁。金鼎旺的转换器在不改变原有设备协议的前提下，一端连接MODBUS从站，另一端连接PROFIBUS主站，实现数据的透明传输。另外，它采用九针插头的接线方式、35mm标准导轨安装、24VDC供电、波特率自适应、不需编程，用户根据实际要求即可完成配置。这充分说明了该转换器的通用性，符合绝大多数工业现场的应用要求。



通过金鼎旺协议转换器实现“工控机+PLC+变频器”的控制方式，免去了繁琐的人工操作，降低了安全隐患因素，并使系统始终处于节能状态运行，延长了设备使用寿命，减少了维修的麻烦，更好地适应了生产需要。而且也使芬兰瓦萨公司vacon变频器较大化地发挥了其内部控制功能，可以很方便地与其他控制系统实现闭环自动控制。
目前，北京金鼎旺的MODBUS、RS485、RS232转RPFOBUS协议转换器也被更多地应用于国内其他工业领域，如食品饮料、冶金、化工等。该转换器已成为众多主流仪表、扫描仪、称重仪等设备与PROFIBUS DP总线联网的桥梁，得到了广大用户的信赖和认可。

当选择自动功能时，所有控制、报警均由PLC完成。系统原理图如图1所示。

    2 系统软件

    为方便调试和编程，系统控制器采用模块化编程，主要由手动运行模块、自动运行模块和故障诊断与报警模块组成。

    （1）手动运行模块

    当系统处于手动运行时，PLC只接收各电路保护信号和各传感器信号，并由此判断各工作水泵的运行状态，在出现故障的情况下，输出报警信号。水泵的起、停和切换由人工通过面板上的按钮和开关来实现。

    （2）自动运行模块

    自动运行模块包括系统的初始化、开机命令的检测、数据采集子程序、控制量运算子程序、置初值子程序、电机控制子程序等。自动运行模块流程图如图2所示。其中：数据采集子程序完成对主水管压力的数据采集。

    控制量运算子程序完成变频器控制量的计算和控制量的输出，其中控制量的计算按PID控制规律进行。

    电机控制子程序完成对3台水泵的运行和停止控制。由于变频器的输出频率与水泵的运转速度直接相关，用水量大时，变频器输出频率升高，水泵的运转速度大；用水量小时，频率降低，水泵的运转速度小。因此程序根据变频器的输出频率的大小就可以判断和控制水泵的工作状态。当频率上升到50Hz（即水泵全速运转）时仍不能满足供水需要时，则PLC自动将**台泵切换到工频运行；第2台泵由变频器供入运行，如果第2台泵电机达到满转速时仍不能满足供水要求，则PLC自动将第2台泵切换到工频运行，第3台泵由变频器供入运行，依此规律逐个投入运行；当2台泵都处于工频全速运行方式，第3台泵处于变频运行工作方式时，如果此时用水量减小，变频器输出频率下降，当频率到达一定的下限Fmin（设定变频器频率下限）时，供水量仍大于用水量，则系统自动将第三台泵停止运行。同样，第三台泵停机后，如果此时供水量还大于用水量，则系统自动将第二台泵停止运行，依此类推。电机控制子程序功能图如图3所示。

    （3）故障诊断和报警输出模块

    变频器具有短路、过载等保护功能，当变频器所驱动的水泵电机发生短路、过载等故障时，变频器将自动切断一次供电回路，进入保护状态并输出报警信号。系统把各故障点相应的接触器、断路器等元件的辅助触点接到PLC，PLC扫描输入这些触点的状态，并通过PLC程序将这些状态存放在数据存储区，再结合控制程序和设备预置状态进行逻辑分析，判断设备或元件是否出了故障，如果发生故障，则切断该泵的接触器，然后对变频器复位，再将备用水泵的接触器接通，启动变频器运行备用泵，同时输出该泵故障报警信号。如电机故障指示灯亮等。

    3 结语

    变频调速恒压供水系统具有节能、安全、高品质的供水质量等优点。采用PLC作为控制器，硬件结构简单，，系统实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求。另外，S7-200（CPU224XPCN）PLC基本单元提供二个RS-485接口，一个与触摸屏或文本显示器（系统参数显示、设定、系统运行软控制设备）等设备通讯控制，另一个可以与楼宇监控中心进行通讯，实现无人远程控制。   

  某住宅区由于自来水管网的水压较低，自来水通常不能到达住宅的较高楼层。传统的供水方式利用蓄水池蓄水，用水泵再次将水送至楼顶的高位水箱，再供应给用户。蓄水池中的水一般是由**自来水管网供给，这样，有压力的水进入水池后变成了零压力，造成大量的能源白白浪费，这种供水方式不可避免通过蓄水池和高位水箱造成二次污染，影响居民的身体健康。但是为保证小区的供水正常，我们利用PLC，配以稳流罐、负压器和不同功能的传感器等，根据网管的压力，通过变频器控制水泵的转速，使水管中的压力始终保持在合适的范围。这种变频恒压供水系统直接取代水塔、高位水箱及传统的气压罐供水装置。不对**供水管网产生负压，适用于一切需要增高水压、恒定流量的给水系统。另外水泵耗电功率与电机转速的三次方成正比关系，所以水泵调速运行的节能效果非常明显，平均耗电量较通常供水方式节省40％。结合使用可编程序控制器，可实现循环变频，电机软启动，具有短路保护、过流保护功能，工作稳定可靠，大大延长了设备的使用寿命。

    1 系统设计

    （1）原理

    系统采用2～3台水泵并联运行方式，压力传感器将主水管网水压变换为电信号，经模拟量输入模块输入PLC，PLC根据给定的压力设定值与实际检测值进行PID运算，输出控制信号经模拟量输出模块至变频器，调节水泵电机的供电电压和频率。当用水量较小时，一台泵在变频器的控制下稳定运行，当用水量大到水泵全速运行也不能保管网的压力稳定时，PLC给定的压力下限信号与变频器的高速信号同时被PLC检测到，PLC自动将原工作在变频状态下的泵投入到工频运行，以保持压力的连续性，同时将下一台备用泵用变频器起动后投入运行，以加大管网的供水量保证压力稳定。若2台泵运转仍不能满足压力的要求，则依次将变频工作状态下的泵投入到工频运行，再将一台备用泵投入变频运行。当用水量减少时，首先表现为变频器已工作在较低速信号有效，这时压力上限信号如仍出现，PLC首先将较先工频运行的泵停掉，以减少供水量。当上述2个信号仍存在时，PLC再停掉第2台工频运行的电机，直到较后一台泵用变频器恒压供水。

    所有水泵电机从停止到启动及从启动到停止都由变频器来控制，实现带载软启动，避免了启动大电流给水泵电机带来冲击，相对延长了电机的使用寿命。同时，系统供水采用变频泵循环方式，以“先开先关”的顺序关泵，工作泵与备用泵不固定，这样，既保证供水系统有备用泵，又保证系统泵有相同的运行时间，有效地防止因为备用泵长期不用发生锈死现象，提高了设备的综合利用率，降低了维护费用。

    （2）系统硬件

    系统选用了西门子公司的S7-200（CPU224XPCN）PLC，主要检测元件有水位检测、执行继电器状态等，共计14个输入信号。执行部件有电机、变频调速器、声光报警器等，共10个输出点。模拟量有压力检测、变频器运行频率检测和压力比对检测，共2个输入、1个输出量。PLC主要完成现场的数据采集、转换、存储、报警、控制变频器完成压力调节等功能。水泵分别由变频器软起动，旁路工频运行，进行恒压控制，变频器的起动、停止分为使用触摸屏或文本显示器等设备软控制和PLC自动控制。控制面板上设有一个手动/自动转换开关，PLC对该开关的状态实时检测，当选择手动功能时，PLC只进行检测报警，由人工通过面板上的按钮和开关进行水泵的工频起、停。

    温度开关：采用国产**监控温度；

    风机与检修门开关联锁：采用行程开关控制检修门与风机启停联锁；

    变频器：采用MITSUBISHI控制风机变频调整起动。

    六 控制系统软件设计

    根据硬件组合进行的软件程序设计,先做好各种保护.如超温,门装置检测,变频器故障等.对于控温控湿*供风而言.主要设计难度在于后的温湿度控制与PID调节的参数设定.编写程序时,主要考虑湿度**的控制方法.因为在对空气进的同时会产生降温效果,此时必需在后再进行升温处理使之达到控制要求.相对于湿度控制来说,温度方面控制属于比较容易控制的一种.

    七 控制系统关键技术说明

    纵观现时工业控制涉及到反馈方面的大都采用PID调节.*供风控制也不例外,但它有别于一般炉温控制与恒压供水方面的PID调节.主要原因是与之相比较空气调节的响应速度较慢所产生的滞后性持别**.另外全新风回风的还要考虑到室外温湿度对整个系统稳定性的影响.在对PID进行设定时往往需要靠牺牲从动态进入稳态的时间,使之变长来达到减少系统的振荡.解决此类问题可以采用PID与比较进入两级调节.利用PID调节迅速使系统向目标值靠拢.进入比较宽度调节后使用比较指令进入修正调节.但此做法使得程序编写时相对复杂.比较宽度设定要难以把握.实际使用过程中视乎现场环境气候进行合适选择控制方式.

    八 结束语

    控温控湿是一个复杂的物理变化过程,两个物理量既独立又有着相互影响的一方面.对于一些对温湿度要求较高的场合还需在硬件上进行改进.以便能够在程序设计方面进行控制.从而达到环境要求.

根据上图所示的整个系统方案的控制实现原理，我们把此方案的主控制单元分为上、下位机结构，并由PCM-3499来完成与上位机的协同和终端设备的控制工作。

上位机主要负责人机交互、文件读取与解析、部分传感器信号的处理;

下位机主要负责输出控制信号、协同工作以及部分传感器信号的处理。

三、基于PCM-3499的纺织控制器的技术实现

（一）、通讯信道

PCM-3499板载10/100高速以太网接口，4个串口，16C550兼容UART ，COM1 为9线RS-232，COM2为9 线，COM3 RS-232 或者RS-485 可选，COM4是3线的RS-232 口（TTL和RS232可选） ，提供13路（5V电平）单向数字 I/O通道和4路3.3V电平（5V兼容），双向可编程数字I/O ，8位,16位动态IO总线。

PCM-3499在通讯中可以以RS485或者10/100M以太网接口与上位机实现通讯互联，在与终端设备（电机、监视器等）可以通过串口、ISA总线等进行通讯。

（二）数据处理分析

PCM-3499的CPU应用了RISC的技术，64bit指令队列，5级流水线，相对于传统的CISC 技术，指令。不分频的系统时钟（386是2分频），外部时钟100MHz，内部时钟100MHz 。高速内存总线（200Mbyte/S），在数据通讯应用方面可以充分发挥大数据量吞吐的优势。8KB的高速缓存。性能高，速度快，经过测试，实际性能相当于486SX-100MHz。

PCM-3499的DOS操作平台在486的CPU基础上可以支持复杂的应用程序，实现对终端设备如步进电机的精密控制。

（三）存储

DOS操作系统和在此基础上开发出来的复杂应用程序本身要占用一定的存储空间，此外，相关终端设备的监控信息、上位机下达的指令和传送的相关资料如纺织图案等也必须占用一定的存储空间，这都要求控制器具有一定容量的存储功能。

PCM-3499 提供了非常完善的数据存储解决方案，BIOS中集成了完全自主知识产权的高性能1.44M 或更高容量的Flash 电子盘，用于存贮应用程序及数据，对于小程序及数据的用户不需要另外购买DOC或硬盘，就能直接建立完整的应用系统，降低了系统成本。应用程序访问Flash电子软盘与PC上的访问普通软盘一样，但是访问速度和重复寿命要远远超过普通软盘。

由于BIOS提供了对IDE设备的直接支持，用户也可以使用CF卡等大容量存储设备，或与电子软盘交换文件。系统启动时首先查找IDE设备，并**从 IDE设备引导系统，如果没有IDE设备，则从电子软盘引导系统（同时提供配制工具可强制从电子软盘**启动）。同时还提供了DOC电子盘接口，支持 8～1G的M-system DOC 电子盘。通过USB接口，支持U盘，可以热插拔，快速方便数据交换方式。

（四）显示及输入

在特殊的情况下，用户可能需要通过人机交互界面对下位机进行直接的操作，PCM-3499自带PS/2键盘接口，显示共享系统SDRAM高速内存 8MB（ 较高32MB） ，支持TFT LCD较高1024 x 768 真彩色，支持LVDS LCD较高1024 x 768 真彩色，支持CRT 接口，支持触摸屏，为客户提供多种显示解决方案。

四、开发方式及编程要点

1、 开发方式

n 根据使用习惯，用户可以使用TC2.0（本地开发）、BC3.1（远程开发）、BC4.5（远程开发）开发程序。

n 根据使用习惯，用户还可以使用DEBUG调试硬件。

n 开发好的运行程序，可以拷贝到电子盘上（通过TDRF软件，或者虚拟显示的COPY命令）

n 用户可以使用虚拟显示来格式化电子盘、传送操作系统、拷贝文件、察看内存等操作。

n 编辑AUTOEXEC.BAT批处理文件，增加键盘驱动、显示驱动、用户程序命令，以便加电后自动运行应用程序。

2、编程要点

n 以太网：我公司提供全套TCP/UDP/FTP源代码例子，用户很容易上手，参见DEMO例子程序。

n 485：我公司提供全套中断方式或查询方式源代码。参见DEMO例子程序。

n FLASH：我公司提供接口程序，可以实现每小时更新一次24小时连续工作时，寿命长达10年以上，更长的寿命我们认为没有必要。

n I/O：开关量使用IO函数访问

n 模拟量：使用双向PIO扩充串行A/D、D/A转换器，参见PIO例子程序

n 896KB内存使用：直接使用即可，不需要特殊技巧，参见DEMO例子程序。

n 文件操作：参见DEMO例子程序。

n RTC：参见DEMO例子程序。

用户可以修改FTP的例子代码，把存储文件改为存储到FLASH中。

    恒温恒湿*供风在对温湿度要求较高的场合中发展起来的空气调节器。在电子产品生产车间的环境中温湿度的变化，空气质量的好坏直接影响到生产设备的使用寿命与产品质量。为了保证较高生产效率，对供风设备的设计，制造要求有更高的精度，电气控制系统也更具有难度。本文介绍了我公司自行设计的某大型企业生产车间的*供风设备的电气控制系统的设计。

    二 总体方案设计

    系统目标，是对服务于净化厂房的空调系统及其配套设备，采用可编程序控制器（以下简称PLC）进行全面的监控和管理，满足空气环境要求，达到节能运行。

    采用当今较先进的MITSUBISHI工业自动化控制产品，运用数模技术，建立监控控制系统；

    注重系统的可靠性和维护、管理的便捷性；

    采用强弱电一体化设计，即机组启停控制、电气安全保护及空调自动控制系统组件布置，尽量简化外部接线；

    控制系统精度：温度≤1。C，湿度≤5%。

    三 控制系统工作原理

    外围设备控制原理

    温/湿变送器

    把温/湿度信号转换为0—10VDC信号传给PLC2AD模块，温/湿度逻辑控制和实时监控

    欠风压开关

    机组运行时，当盘管前后压差低于50Pa时，欠风压开关触点处于闭合状态，报警指示灯亮，同时限制加热、制冷设备的投入

    滤网报警压差开关

    机组运行时，当过滤器前后压差**250Pa（根据过滤器类别而设定）时，过滤器压差开关触点处于闭合状态，报警指示灯亮

    冷水电动阀门执行器

    通过接受控制器程序逻辑调节控制冷水阀门开度，以达到制冷、的效果

    四 控制系统硬件设计

    根据系统需要,对温,湿度的要求选择相应的风机,冷热水电动阀门.与蒸汽电动阀门.在设计过程中持别注意的对执行器的控制信号进行选择.如考虑现场抗干扰性等原因来决定是否选用电流传输信号或电压传送信号.对温湿度测量变送器精度要求,多点测量等进行组态.

    五 设备配置

    PLC：采用MITSUBISHIFX2N系列；

    触摸屏：采用MITSUBISHIGT1155—QSBD—C彩屏监控现场设备；

    温/湿变送器

    采用SIEMENS风道式监控采样；

    冷水阀：采用模拟量调节电动阀；

   配煤方式分为自动配煤、手动配煤和就地配煤三种方式。

    在自动配煤方式下，当输煤系统发出“程启”操作后，配煤皮带（10号甲、乙）即先运行。当配煤皮带出现运行信号后，首先按照煤仓的顺序进行检测，从**仓开始进行顺序配煤，将所有煤仓配**煤位。此时如果某些仓不使用，则需要把这些仓置于停用状态，这样在轮到这个仓配煤的时候，就会把它跳过去，继续为下一个仓配煤。当所有仓都处于高煤位时，配煤就完成了。

    手动配煤是由操作人员根据现场的煤位和卸料小车的信号，在上位机上手动操作小车的运行/停止，卸料/直通，**/连续等功能，完成原煤仓的配煤工作。

    就地配煤是在现场由操作人员根据实际情况，操作小车的运行/停止，卸料/直通，**/连续等功能，完成原煤仓的配煤工作。

    6．结束语

    这套系统目前已经运行了半年时间了，根据实际的运行情况证明：整个系统，稳定性高，控制灵活性强。随着计算机和PLC技术的提高，输煤系统的自动化水平也在不断提高，目前已经做到了把相对分散的各个设备统一集中到一起控制的情况，几乎涵盖了全部的设备，这其中大部分设备可以自动顺序启/停，个别设备只能够上位机手动操作，表明了目前自动化水平的提高。相信随着我国电力工业的发展和计算机、PLC硬件及软件水平的不断提高，程序控制作为输煤系统的主要控制方式，在火力发电厂将得到更加广泛的应用。

    4）除铁器

    系统共有2个盘式除铁器和8个带式除铁器，自动时，在预启动时启动，但在启动皮带时不判断除尘器是否运行。联锁手动时与所在带式输送机联动，在启动皮带前先输出启动除铁器信号，但不论除铁器启动与否，都继续向下启动皮带机。除铁器自身故障不连跳主设备。

    5）振动器

    本系统共有30个振动器。它的功能是在出现堵煤的情况自动振打，或每隔20分钟自动振打10秒，也可切换到手动方式，由操作人员手动随时启停。

    6）皮带秤

    皮带秤输出的脉冲累加点用于计算累计上煤量。

    7）叶轮给煤机

    叶轮给煤机利用行走和拨动功能把在火车、汽车卸煤沟中的煤炭运送到皮带上。自动工作状态下，给煤机启动和停止取决于在它后面的皮带的动作，而给煤机的前进和后退，则需要操作人员根据现场的实际情况进行手动操作。参见“一号叶轮给煤机控制状态”画面。

    8）斗轮机

    两个斗轮机分别在两个煤厂，负责煤厂煤炭的堆取工作。在机组使用煤炭量较少时，利用斗轮机的堆料功能，配合5#甲、7#甲皮带正转，把卸煤沟的煤炭存储在煤厂中；当锅炉使用大量煤炭时，利用斗轮机的取料功能，配合5#甲、7#甲皮带反转，把存储在煤厂中的煤炭运往原煤仓。

    9）滚轴筛

    滚轴筛位于8#皮带和9#皮带之间，其作用是把煤炭进行筛分，筛下物直接落到9#皮带运往原煤仓，筛上物通过11#皮带和碎煤机进行破碎后返回煤厂。当滚轴筛出现故障时，煤炭直接从8#皮带落在9#皮带上运往原煤仓，可保原料的供应不会因为滚轴筛的故障而停止。

    10）卸料小车

    卸料小车共有两个，10#甲带和10#乙带上面各一个，可在皮带上行走。其功能是把10#皮带上的煤炭卸到原煤仓中。

    原煤仓共有12个，1~6#原煤仓给1#机组提供燃料，7~12#原煤仓给2#机组提供燃料，6#仓与7#仓之间有一段距离，其它仓都是并在一起的。原煤仓上装有12个位置开关，可标识小车处于哪一个原煤仓上。

    卸料小车上面有三个挡板，可以使小车处于卸料/直通状态。初始位置为直通状态，当开始卸料时，两侧的挡板打开，位于皮带上的挡板关闭，煤炭从皮带两侧落入选定的原煤仓；当小车经过6#仓与7#仓之间时，为了避免煤炭撒落到外面，两侧的挡板关闭，皮带上的挡板打开，此时小车处于直通位置，煤炭经过小车后依然还落在皮带上，较终进入12#原煤仓中。

    小车有两种卸料方式，**/连续方式。**方式是小车走到选定的原煤仓后，停止不动向原煤仓内卸料；连续方式是小车在选定的原煤仓上来回行走，把煤炭均匀地卸到原煤仓中。