产品规格模块式包装说明全新品牌西门子
6ES7307-1BA01-0AA0型号介绍
1.引言
在建立控制系统时，系统集成商毫无例外地总是希看能使用比较少的
设备来实现更多的功能。他们需要控制系统不仅能处理数字I/O和运动，而且还可以集成用于自动化监控和测试的视觉功能和模块化仪器。此外，控制系统还必须能实时地处理控制算法和分析任务并把数据传送回企业。您是否能同时拥有PC的功能和PLC（可编程控制器）的可靠性吗？
倍福公司设计可编程自动控制器（PAC）,就是这样一个的平台,他是一种新类型的控制器，该控制器结合了PC的处理器、RAM和
软件的上风，以及PLC固有的可靠性、坚固性和分布特性.正逐渐**自动化领域。
基于以上特点,在我们设计的PowerWinVert-A风电变流器中选择了倍福的PAC做为信号采集，控制与远程通讯的平台。.
九洲公司的PowerWinVert-A型风电变流器采用了*特的输进切分技术、优化的PWM多重化叠加技术、可靠的无焊接IGBT技术、的桥式逆变技术、先进的光纤传送技术、完善的过流过压保护技术、连续波形变换技术以及远程通讯控制技术等，汇集了国际同类产品优点，是完全按照中国国情及风电机组、电网输配电等要求而开发的新一代风电变换产品。
2.PAC硬件简介
2.1系统构成
一个完整的PAC系统包括以下几种模块组成（但不是每种都必须有）：
基本CPU模块。
系统接口模块。
电源和IO接口模块。
现场总线模块。
数字量和模拟量采集模块，
UPS模块。
2.2CPU模块
存储器选配:64M字节闪存+128M字节RAM。
DVI/USB选配:选带或不带DVI/USB接口模块。
操纵系统选配:。
bbbbbbsXP嵌进式(要求CF卡)。
TwinCAT实时PLC选配:
不带TwinCAT。
TwinCATCEPLC或TwinCATPLC(取决于操纵系统)。
TwinCATCENC或TwinCATNC(取决于操纵系统)。
2.3接口模块
显示器和触摸屏接口:
DVI:视频信号通过标准的DVI连接到显示器上。USB:可连接触摸屏或鼠标,键盘,扫描仪,打印机,CD-ROM读写器
高速度232接口：较大传输速率115K
音频信号接口：主要提供音频输进输出接口。
视频信号接口：主要提供视频输进输出接口。
3．九洲PowerWinVert-A型风电变流器主电路工作原理
PowerWinVert-A型风电变流器主电路拓扑结构
我们选用的是不可控整流+升压斩波+SPWM逆变的电路结构
3.1主电路结构说明
发电机使用的是永磁同步发电机，采用六相不可控整流桥对其进行12脉冲整流，在输出端并上电容进行稳压，减小直流脉动。考虑到电流波形畸变和发电机内感的存在，在发电机输出端并上无功补偿电容，进步发电机的功率因数和利用效率。在中间直流环节，采用升压斩波电路。在逆变环节，采用两个SPWM逆变桥通过滤波电抗并联的形式，以减小每个IGBT通过的电流大小，还能在一定的控制方法配合下防止连个逆变器输出电流不等从而防止环流题目出现。另外，为了防止直流母线电压过高损坏器件，加进了直流母线钳位电路；为了电路开始运行对电容充电电流过大，加进了电容的预充电支路，同时该支路还保证发电机没工作时的直流母线侧上也有电压，能对电网进行无功率补偿。
3.2工作原理
随着风速的变化，风轮的转速也在变化，因此发电机发出的交流电的电压和频率是不断变化的，该变压变频的交流点经过AC-DC变换后变为了幅度不断变化的直流电，然后经过升压斩波稳压后转化为电压幅值稳定而电流大小随风速度不断变化的直流电，再经过SPWM逆变器，变成了与电网相位频率相同，输出电压随风速不断变化且略**电网电压的三相交流电，最后经过滤波电抗器并网，输出电压高与电网部分降在滤波电抗器上，从而完成了直驱并网型风力发电机变流电路将变频变压交流电转化为能并网的交流电的任务。
4 倍福PAC在变流器中的应用
倍福PAC在变流器中的应用框图
4.1系统介绍
整个系统可以实现对变流器运行的*监控，其中以太网门接口用于连拂尘场集中控制站，交换机2可以实现与其他变流器的信息互联。触摸屏用于本地变流器状态信息的查看和设置，主控器通过Prifibus总线与变流器PLC，机舱PLC，低压PLC的连接，具体负责现场各点的模拟量与数字量的采集和控制。
4.2主控制器部分
作为现场总线的主站，负责系统的整体控制，主要由以下几部分组成
CX1020-0111：CPU模块，带以太网接口和USB/DVI接口。
CX1020-0002：电源模块。
CX1500-M310:现场总线主站
4.3变流器PLC部分
作为现场总线的从站，负责变流器功率控制电路模拟量和开关量的采集和控制，主要有以部分组成：
BK3150：现场总线耦合器。
KL9210：电源模块。
KL1104：数字量输进模块。
KL2134:数字量输出模块。
KL6904：数字量输出模块，安全端子。
KL1904：数字量输进模块，安全端子。
KL3404：模拟量输进模块。
KL4032：模拟量输出模块。
KL9010：总线末端模块。
4．4低压PLC部分
作为现场总线的从站，负责变流器低压电器部分（空气开关，断路器等）模拟量和开关量的采集和控制，在数字量与模拟量模块的数目上与变流器PLC有所区别。
应用于PowerWinVert-A型风电变流器中的倍福PAC实物图
５小结
BACKHOFFPAC系统已经在本公司研发的PowerWinVert-A型风电变流器中成功应用，并取得了良好的效果。随着自动化技术的发展，倍福的PAC一定会得到更加广泛的应用。
2 工艺流程
整个洗涤过程分为进水、洗涤、放水、脱水四个部分，系统从进水环节开始到脱水环节结束共循环三次。
设备运行示意图：（见附图）
A． 系统运行循环三次：**次循环转鼓进水至中水位时开始洗涤；第二、三次转鼓进水**水位时开始洗涤。
B． 洗涤方式分轻洗、标准洗、强洗（按正转、停止、反转、停止四步动作循环至洗涤时间到达）
C． 在20-80HZ频率脱水环节时如转鼓出现运行振动较大，则变频器停止输出至转鼓停止后再从20HZ重新脱水。
3 控制要求及功能
A． 洗涤设备应具备延时停止进水功能（即洗涤水进至中水位或高水位时开始洗涤但闭进水阀，直至延时时间到再停止进水）
B． 系统具备停止与急停功能（即系统在运行时按下停止键则终止所有运行，再启动时又从**环节开始。按下急停键时则系统暂停运行，急停复位时系统再从急处继续运行）
C． 洗涤设备的启动、停止、急停操纵、参数设定均由人机界面完成。
D． 系统使用变频器简易PLC功能来完成洗衣机脱水环节的多段速度曲线（**段20HZ / 20秒；第二段50HZ/15秒；第三段80HZ/15秒；第四段100HZ/10秒；第五段130HZ/10秒）
E． 洗涤频率加/减速速率2HZ/秒，脱水频率加速速率0.5HZ/秒，减速速率1.5HZ/秒。
F． 脱水过程中如机械振动大于设计要求的振动时，系统应立即停止变频器输出直至转鼓停止后再重新从**阶段开始脱水（由振动开关提供信号）。
G． 变频器中的简易PLC一至五阶段运行频率与运行时间由可编程控制器通过通讯方式设定。
4 系统控制原理
该系统由可编程控制器、变频器、触摸屏等控制元件组成，可编程控制器完成整个系统逻辑控制、各运行相关参数传送与读写、设备运行状态显示功能。变频器与可编程控制器利用自由口通讯协议通讯完成设备的启/停、简易PLC程序的执行及其它相关运行参数的传送。PLC与触摸屏通讯实现人机对话，完成相关参数设置、启停操纵与状态显示。
5 方案的实现
触摸屏：
通过对厂家参数画面进行相关参数设置，将设备的洗涤时间、洗涤频率、手动脱水频率、自动脱水简易PLC的运行频率及运行时间固化到可编程控制器中，再将运行频率与运行时间等参数通过自由口通讯协议方式传送到变频器中。操纵画面上设置诸如设备的启/停、运行时间及运行状态显示。
楞编程控制器：
可编程控制器中编写主机带频率正转、主机带频率反转子程序供洗涤环节调用，编写阶段一至价段五运行频率设定、阶段一至阶段五运行时间设定子程序供厂家修改变频器简易PLC程序中的参数。
变频器:
1) 频率给定通道与命令给定通道均选择串口给定; 主机各运行频率与运行指令由PLC通过通讯的方式发给变频器。
2) 将上限频率与运行频率设为130HZ。
3) 加速时间1、减速时间1（洗涤环节的加/减速速率2HZ/秒）设为65秒，加速时间2、减速时间2（脱水环节的加速速率0.5HZ/秒，减速速率1.5HZ/秒）分别设为260秒和80秒。
4) V/F曲线电压值V1设为35%，频率值设定为20HZ否则电机会因起动转矩过低而无法启动;
5) X1、X2端子设定为选择加/减速时间2功能，系统运行在脱水环节时（X2为高电平）加减/速时间2有效，变频器按加减时间2进行加/减速。
6) X3端子设定为外部停机命令功能，当PLC给出停止命令或振动过大时（X3为高电平）变变频器停止输出。
7) X4设定为简易PLC程序失效功能；系统运行在进水与洗涤环节时（X4为高电平）简易PLC程序不能运行。
8) X5设定为简易PLC程序暂停功能；系统运行在脱水环节时如按下急停键（X5为高电平）简易PLC程序将暂停运行。急停复位后再从暂停处继续运行。
系统控制：
参数设置
A.进进厂家参数画面设置洗涤频率、洗涤时间、延时停止进水时间。
B．进进脱水参数画面设置阶段一至阶段五的运行频率与运行时间。
手动控制
按进水、洗涤、放水、低脱、中脱、高脱的顺序对设备进行独立启、停操纵，操纵过程中程序运行不受设置的运行的时间与转鼓振动频率影响。
自动控制
A.设置好各运行参数后按下系统启动键，进水电磁阀打开转鼓开始进水简易PLC程序运行为无效。
B．转鼓进水至中水位时洗涤启动，设备按所选择的洗涤模式（轻洗、标准洗、强洗）运行，设定的洗涤时间到达时停止洗涤。
C．洗涤完成后开启放水电磁阀放水，简易PLC程序运行设为有效，放水至低水位时简易PLC程序开始按设定运行速度曲线运行。
D． 如在脱水时出现机械振动大时，接近开关接通（X3为高电平）变频器停止输出，直至转鼓停止后再从阶段一开始脱水。
E． 脱水环节完成后系统自动进进第二次循环（第二、三次循环时进水水位到高水位时再开始洗涤）
6总结
利用可编程控制器、变频器与人机界面等自动化产品的**结合来实现对产业洗涤设备的自动控制，其主要控制思路是对洗涤设备的进水/出水、洗涤模式、洗涤时间、脱水频率的设定、可编程控制器通讯功能的应用、变频器简易PLC功能的应用进行**的组合与设计。此方案应用艾默生可编程控制器、艾默生EV1000变频器、深圳人机触摸屏组成自动控制系统，结合艾默生可编程控制器、变频器与人机界面的控制优点，实现了可编程控制器与变频器的通讯功能；可编程控制器与人机界面的实时数据交换功能。从根本上解决设备控制线路繁锁、故障点多、操纵复杂等一系列题目；有效的进步设备生产效率与设备性能。经调试与运行测试后能达到客户的设计要求并已投进生产
自从1969年**台可编程控制器（简称PLC）在美国问世以来,在产业控制中得到广泛的应用。近年来,我国在石油、化工、机械、轻工、发电、电子、橡胶、塑料加工等行业工艺设备的电气控制中,越来越多地采用PLC控制,并取得了明显的效果,深受各行业的欢迎。我厂于1996年开始生产可编程序控制器及人机界面并应用在硫化机上,至今使用情况一直良好。下面以FC系列可编程序控制器为例,谈一谈PLC在硫化机上的应用。
1．FC系列可编程序控制器的特点
（1）系统构成灵活。
（2）可靠性高,抗干扰性能强,环境适应性好。
（3）功能强。
（4）指令丰富,速度,快,编程简捷。
（5）故障诊断能力强,具有自诊断功能。
（6）多样化的通讯功能。
2在硫化机上使用可编程序控制器的优点
（1）简化输进设备及其本身的接线,如**转换开关、按钮等可从复杂的多组组合简化为单组组合。限位开关、按钮等的接线可只接一组接点（常开或常闭）,另一种状态可通过PLC内部识别,这样大大地降低了外围设备的接线姓。
（2）用软件代替继电器的倾接线.改变控制要求方便。PLC采用有微型计算机为核心的电子线路,是多种电子式继电器、定时器和计数器的组合体,它们之间的连线（即内部接线）通过指令用编程器进行.如按照现场要求改变控制方式,修改控制线路,只需用编程器对指令进行修改即可,十分方便。
（3）用半导体元件将继电器有触点控制改为PLC无触点控制,大大进步了。J靠性相稳定性,将原继电器盘控制装町的故障,如继电器线圈烧坏、线圈粘连、线阁吸合不紧、接点脱落等继电器本身的故障。
（4）扩展I/0饥架有两种电源型号选择:①使用100～120VAC或200～240VAC电源;②使用24VDC电源。输进设备如按钮、选择开关、行程开关、压力调节器等可用24VDC电源作为信号源,这样可避免由于生产环境温度过高而造成行程开关、压力调节器等短路现象,进步了维修工人的安全性,降低了维修工作埠。输出端可通过200～240VDC电源直接驱动电磁阀、接触器等输出负载。
（5）除了有CPU错误、电池错误、扫描时间错误、存贮器错误、Hostink错误、远程I/O错误等自诊断功能和能判定PC机自身故障外,对应于I/O每一个点都有信号指示灯,指示I/0的0N/OFF状态,根据I/O指示灯的显示可正确、快捷地判定PLC外围设备的故障。
（6）根据控制要求,可方便地构成较合适的系统,且便于扩展。如硫化机需增加和改进外围控制系统,在主CPU上再加扩展元件,以后设备需联网,可很方便地构成系统。
3硫化机自控系统的常见故障
采用PLC控制的硫化机故障率相当低,故障一般主要发生在下面几个方面。
（1）输进设备
像行程开关、按钮、转换开关经过多次反复动作后,会产生松动、不复位等现象,有的甚至会损坏。
（2）输出设备
由于环境湿润和管路泄漏现象,使电磁阀进水,发生短路,烧坏电磁阀。信号灯也经常有烧坏的现象。
（3）PLC
由于输出设备多次短路,产生高电流,冲击PLC内部的输出继电器,而使输出继电器触点熔化而粘连在一起,损坏继电器。
5维护和保养
（1）在安装PLC时,必须阔别下列环境:腐蚀性气体;温度剧烈变化;阳光直射;灰尘、盐和金属粉末。
（2）每组输出单元经220VAC输出,至少必须加一个2A250VAC的保险丝,当该保险烧断,一定要检查该组输出设备是否有异。若不检查就马上换上新保险,则易损坏输出单元的继电器。
（3）平时要留意观察电池报警指示灯,如报闪,必须在一周内更换电池，电池均匀寿命为8年（在室温25℃以下）。
（4）当CPU和扩展电源拆下检验后,安装接线时一定要接对,否则很轻易烧坏CPU和扩展电源。
4如何给硫化机编程
（1）确认硫化机正常运行的整个过程必须做那些动作,以及它们之间的相互关系。
（2）确定行程开关、按钮等作为发送输进信号到PLC的输进设备所需的输进点数;电磁阀、接触器等作为接收来自PLC输出信号的输出设备所需的输出点数。然后给每一个输进和输出点*一个I/0位,同时分配“内部继电器”（M）或工作位和计时器/计数器。
（3）根据输出设备之间的相互关系和控制对象必须动作的顺序（或时间）,画出梯形图。
（4）如使用PC（个人电脑）,HMI（人机界面）或FCP30（PLC编程软件）就可以直接用梯形图逻辑编PLC程序。
（5）利用PC检查程序,并纠正错误,然后试运行程序,并观察硫化机的运行,是否与我们的要求相一致,然后修改程序,直到程序较完善。
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