6ES7313-6CG04-0AB0型号介绍

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PLC控制系统在电厂废水处理中的应用

1 引言

公司工程技术人员针对电厂生产废水处理的特点和工程实例，经过数百次的反复试验研究，成功研制一种新型、、低运行成本的处理工艺，并将该工艺应用于佛山市光明发电厂有限公司的污水处理中。经过一年多的调试运转，经，该工艺的各项指标均达到了国家污水综合排放标准gb8978-1996中的一级排放标准。

由于污水处理的环境恶劣且一些工艺参数要求严格，在人工操作时，会因操作人员的错误判断而影响处理效果，甚至造成不可挽回的损失。因此在该工程中，我们设计了plc自动控制系统，实现了污水处理过程的自动控制，工艺过程的操作和工艺参数显示均通过触摸屏实现，工作人员通过触摸屏设置好必要的参数后，只需监控处理过程，进行一些必要的干预。

2 污水处理工艺流程简介

电厂含油废水是由离心分离机脱水及维修设备时产生，废水的酸碱度变化大，水质的含油量变化大，乳化程度高，一般的处理系统受各种因素影响比较大（水量、含油量、酸碱度），造成各项排放指标超标（电厂废水排放标准cod≤100ppm.ss≤70ppm，含油率≤5ppm）。以下介绍一种新型的处理工艺，其流程如图1所示。

废水的处理过程：前级采用旋流分离器对含油废水进行预处理，它利用两种不相溶液体的比重差，在压差的条件下，产生高速旋转，使得密度高的水抛出，密度小的油溢出，实现油水的分离，它相对于自然重力沉降平流隔油得多，离心分离后能有效地除去大部分的浮重油，降低次级负荷（降低加药量），次级采用竖流沉淀池进行破乳、絮凝沉淀，在竖流沉淀加药池的混凝方式是加向与被处理的废水相对流，保证充分、混凝。为配合发挥药物的较佳功效，采用特殊的控制方式响应系统各种因素的变化，通过絮凝沉淀完成对石油及ss的有效处理，后级采用氧化-过滤器对cod进行有效降解。系统的cod主要由维修分厂的废水产生，成分主要为芳烃族类，氧化—过滤器通过撞击流的方式，利用气水高速相撞，改变芳烃族类的理化特性，从而降解系统的cod。废水经过以上工艺处理后环保考核的主要三项指标cod、ss、含油率达到了国家一级排放标准（cod≤100ppm.ss≤70ppm，含油率≤5ppm）。

3 plc控制系统结构

3.1 硬件结构

自控系统分为两级：上位监视级和下位控制级，如图2所示。监视级由一台日本hakko公司的v606i型触摸屏和一台打印机组成，实现现场工作状态的同步监视，并可随时打印现场的运行数据。控制级由一台s7-200cpu224 型可编程逻辑控制器（plc）及一个模拟量采集模块em 235、一个i/o扩展模块em223和触摸屏组成。其中，plc用于流量采集、1＃、3＃计量泵的输出信号处理和反洗水泵、搅拌泵、空压机、抽水泵的控制;em235用于ph计的信号输入和2＃计量泵的输出信号处理;em223用于水位信号采集和漩流分离器、撞击流装置的控制;触摸屏除了提供监视功能，也具有控制功能，可通过它设定参数及实现对每个系统设备的单独控制。触摸屏和plc之间通过rs-442/485转换线通信。

PLC在轧钢生产故障诊断中的应用研究

所设计的故障诊断系统能完成以下功能：

（1）测试过程开始前，运行故障诊断系统，检查轧钢生产控制系统是否处于良好状态。对于开关量，这个过程是上位机通过通讯口读取plc输入位的状态值并与其正常状态值相比较的过程;对于模拟量，这个过程可用读取模拟量起动的开关位的状态值作为判断的根据，也可将从其它站读取的模拟量与其相应的极限值相比较的结果作为判断的根据。若发现测控系统有故障，应及时处理（上位机显示屏给出具体故障的部位报警）。只有当诊断结果为良好状态时，才能进行的轧钢性能测试;

（2） 如果测试结果发现不合格的设备，应重新运行故障诊断系统。

（3）如果测试过程当中，测控系统出现严重故障，则plc通过通讯口或上位机输入输出板传递故障信号，使测控系统退出测试过程，屏幕给出故障诊断的和排除故障的建议。

6 结束语

plc可为轧钢生产设备的故障诊断提供强有力的技术支持。在进行故障诊断系统的设计时，根据诊断系统的功能要求，选用适当的plc，可丰富和完善诊断系统的功能。随着plc新产品的研制成功，它在故障诊断领域将有更广阔的应用前景。

PLC在轧钢生产故障诊断中的应用研究

3　plc在故障诊断系统中的作用

故障诊断系统是典型的人机系统，根据系统中的信息流向和功能划分的结果［1］，基于操作站智能化的故障诊断系统，如图2所示。

系统的输入模块要完成轧钢生产设备故障检测信号、控制指令和*知识的接收工作。处理模块要求能自动实现特征参数提取、控制指令代码转换的功能。*知识的整理和表达由领域*和系统*协作完成。控制模块是故障诊断系统的核心，它根据控制指令，利用*知识，完成从故障特征到故障原因的识别工作。控制模块的功能越完善，故障诊断系统的智能化程度越高。输出模块通过声光报置和人机界面，给出故障定位、预报和解释的结果。其中，人机界面还能提供排除故障的技术路线。实现信息源从输入模块到输出模块的全自动流向，减少人在其中的干预作用，是轧钢生产设备对其故障诊断系统的要求。采用plc的故障诊断系统，有助于实现故障诊断过程的自动化。

4　利用plc和操作站实现智能化诊断的方式

实现轧钢生产设备故障诊断的智能化，可充分利用*知识，提高诊断效率，是故障诊断技术发展的一个重要方向。由于目前的plc产品不具备自动获取和存储*知识的功能，所采用的编程语言无法完成控制层中的计算推理功能，因此，单纯采用plc的故障诊断系统的智能程度是相当有限的。为此，可利用网络技术和通讯技术，将plc和操作站联接成网络，互相取长补短，共同构成故障诊断的硬件系统。plc采用并行分布式结构，作下位机使用，操作站作为上位机，可完成plc的程序下装，实施对多台plc的管理，进行复杂的数据运算，建立数据库，存储*知识，其输入输出设备可用作诊断过程的人机交互。plc与操作站通过两种方式联接成一个整体：一是通过plc的通讯口和操作站的通讯口进行联接，二是通过plc的输入输出端子与操作站上的开关量板和a/d板进行联接。其中，plc通过通讯口传递给上位机的故障信号多达2个或2个以上时，上位机要通过编码进行识别，而通过plc输出端子传递给上位机的故障信号，上位机要通过开关量板输入端子的地址来识别。plc输入端子可接受来自上位机的控制信号或故障信号。网络中的plc和操作站在故障诊断系统中各自扮演着不同的角色。通常情况下，故障诊断过程中复杂的逻辑判断、开关量故障信号的检测以及在严重故障状态下对设备进行的保护可交给plc完成，而复杂的数值计算和人机交互可在上位机上完成。

5 应用效果

整个车间自动化系统为二级控制系统，即设备控制级和信息管理级，设备控制级即一级系统为rmc200轧线控制系统，采用abb master piece系统，由10套abb master piece200/1过程站、3套master piece90过程站、和3台advant station 500系列操作站、1台vt340监控站及2台masteraid220编程器构成。各过程站之间的网络通讯采用master bus300（简称mb300），通过加热炉的过程站与二级信息管理级进行通讯。每一个mp200/1过程站通过一个dscs140通讯板连接到mb300网络上，通过mb300网络进行数据交换，通讯板上可以设定地址开关，据此来确定该节点在网络上的位置。对于mp200/1与打捆机mp90的通讯，通过rmc7系统中的通讯板dscs131连接至modem，打捆机上也分别装一modem和通讯板dscs131，由modem来实现远程通讯。在加热炉rmc1的mp200/1系统中，通过dscs150板与二级计算机系统ibm netifinity 5000 服务器通讯，二者通过gcom网络进行数据交换。下面以rmc2为例，简介实现轧钢生产设备故障诊断的智能化。

rmc2实际上包括三套plc:rmc2、rmc52、rmc62，rmc2主要完成的控制功能有：轧制程序表的设定及存储、炉前装料设备控制（包括热送和装冷坯两种情况）、炉前钢坯测长与称重、加热炉出口设备控制、粗轧机主传动控制、粗轧机微张力控制、6#剪子控制;rmc52主要完成的控制功能有：中轧机控制（包括速度级联、速度给定、跟踪）、轧线模拟轧钢测试、中轧机组的活套扫描器控制;rmc62主要完成的控制功能有：精轧机控制（包括速度级联、速度给定、跟踪）、精轧机组的活套扫描器控制。rmc2、rmc52、rmc62三者既需独立完成分配给自己的控制功能，又环环相扣，互相联锁制约着，若中轧机组的活套扫描器控制中有差错，轧钢控制系统无法正常运行，6#剪子立即碎断，防止轧线堆钢，同时，加热炉停止出钢，直至故障解除。

可编程控制器(PLC),空调机组自动控制。

一 空调制冷系统一般由相应的制冷机－冷冻水泵－冷却水泵－冷却塔风机组成机泵系统，几个机泵系统可以组成一个制冷大系统。
下面以三个机泵系统为例来说明空调自控原理及要求(如下图)：

1． 空调控制在时序方面应满足下列的要求

a. 空调机组起动时序要求:

b. 空调机组停机时序要求:

2． 空调控制的原理还应满足下列要求：
a. 冷冻水回水管上设温度传感器，通过检测其回水温度，控制制冷机组启停。平时工作时，首先选定任意冷冻机及其附泵运行，另外两个系统由温度控制器依次投入或退出。
b. 冷却塔进水管上装设电动阀，与冷却塔风机连锁，使其与机组对应运行。
c. 在冷却水回水总管上装设温度传感器，通过检测其回水温度，控制冷却塔运行的台数，同时输出控制电动阀的开度，控制流入冷却塔的水量。
d. 对变流量系统，利用冷冻水压差控制器，检测系统供回水之间的压差，控制旁通阀的旁通量，使系统基本稳定。

二 传统方法实现空调机组自控的方法及不足：

传统的空调机组控制是由中间继电器、时间继电器组成的电气控制箱实现(参见 lt; lt;建筑电气通用图集 92DQ10 gt; gt; 空调自控 P10-109~121华东地区建筑设计标准化办公室)。元件多，线路复杂，且安装调试不方便。并且随着空调系统组成方式的变化可变性差，经济上也没有优越性。

三 可编程控制器(PLC)在空调控制中的应用：

用PLC实现空调自动控制克服了传统空调自控的不足,其硬件连接图如下所示：
软件编程满足上面所述的时序要求及原理要求即可，这里不详细说明。

四 总结

以上面所说的三套机泵系统为例，如改成三套机泵系统并接运行(参见 lt; lt;建筑电气
通用图集 92DQ10 gt; gt; 空调自控 P10-122~136)，传统的继电器控制方式硬件连接改动很大。
而用PLC的控制方式硬件不需要任何改动，只要在编程中作相应的变动即可。对于其它种类的机泵系统，用PLC的线路连接也十分简单，其后就是软件编程调试了。
以上是本人多年来对不同类型的制冷机组控制设计的一点体会，期待*及**批评指导。

基于单片机的PLC系统的实现

首先分析指令 and x001，指令执行前有状态b，执行该指令时，将当前状态b

和x001的状态进行与运算，形成状态c，这是指令andx002执行前状态。c是b的刷新值，它们实际上是一个变量。这个变量反映程序执行时当前的状态值。当遇到输出指令out y000时，就把当前状态值传送给输出寄存器。把and x001作为一单元块，可认为这个单元块有单输入单输出的结构。输入状态和单元块内元件的状态运算后得到输出状态。

再分析指令ld x003、or x004，如果将这两条指令组合后看作上述单输入单输出结构的单元块，执行前的状态为d，把x003、x004元件并联后的状态作为单元块内元件的状态，和d与运算后得到状态g.。但细化一步执行ldx003这个子单元块时，当前状态d需保存，取x003的状态作为当前状态值e，和x004或运算后得到f。执行anb时，把先保存的状态值d和状态值f与运算后得到新的当前状态值g。

这里执行ld与and产生区别是在于：and指令没有分支，而ld指令产生分支，程序执行前的状态值需要保存。同样，在遇到分支合并时，需要使用到先前保存的状态值。根据梯形图的编写规则，状态值的保存和使用是一种先进后出的结构，所以可以使用进栈和出栈的方法来实现。指令的具体实现过程归纳如下：凡是遇到产生分支的指令，例如ld指令，需将当前状态值进栈保存，取当前操作元件的状态作为当前状态值;凡是遇到分支合并的指令，例如orb、anb指令，需将栈顶值出栈与当前状态值运算成为新的当前状态值。

在具体实现时，采用了另一种形式的栈。由于三菱fx系列plc的ld连续使用不能超过八次，因此采用一个可以位寻址的片内ram字节作为栈空间来存放当前状态值。如果使用栈空间的较高位作为当前状态值，每次压栈就把该字节进行不带进位的循环右移，出栈时反之。在ld x000指令执行后，进栈状态a没有出栈，ld x010指令又进栈保存当前状态值，以前的压栈值a废之不用，即每条与母线相连的ld指令产生压栈值都不出栈。这样避免了因使用pushpop指令用一个字节的空间来保存一位的当前状态值造成的ram利用效率低的问题。

ld x010后的指令执行过程如下：ld x010 把当前状态值h压栈，取x010的状态作为当前状态值i;ld x011把当前状态值i压栈，取x011的状态作为当前状态值j;and x012 把当前状态值j和x012的状态与运算后得到当前状态值k;ld x013把当前状态值k压栈，取x013的状态作为当前状态值l;and x014把当前状态值l和x014的状态与运算后得到当前状态值m;orb 弹出压栈值k和当前状态值m或运算后得到新的当前状态值m;or x015把当前状态值m和x015的状态或运算后得到当前状态值n;anb弹出压栈值i和当前状态值n与运算后得到新的当前状态值o;outy002 把当前状态值写到y002的输出镜像寄存器。

4 检查程序

接收到程序后，在程序执行之前，还需对程序的语法正确性进行检查。这里只介绍与程序状态值栈相关指令的语法检查。

首先］需要设置一个位标志en_bus和一计数器ld_n。enbus表示下一指令能够与plc梯形图中的母线相连。计数器ld_n表示自与母线相连的指令之后由于ld指令引起的堆栈次数。检查程序之前，初始化如下：

en _bus=1

ld_n=1

检查程序时，如果遇到ld指令，程序流程如图3（a）;如果为orb或anb指令，则ld_n=ld_n-1;如果为out等与零母线相连的输出指令，程序流程如图3（b）。

这些基本操作执行后，如果检测到ld _n大于8，说明连续ld指令太多，程序状态值栈空间溢出;如果ld_n等于0，说明anb或orb指令数多于与ld指令，数量不匹配。还有些指令例如程序标号p、循环范围终止符next等必须与母线相连。如果这些指令出现在en_bus=0的情况下，说明该程序有错。

5 结束语

这种以单片机构建的plc系统，系统可扩展性好，可以方便得加上a/d、d/a等功能，应用领域广泛。