6ES7338-4BC01-0AB0型号介绍

6ES7338-4BC01-0AB0型号介绍

 PLC采用Siemens公司生产的S7-300系列，由于现场的PLC系统与主控室的上位机距离较远（800米左右），因此通讯系统需成对加装RS-485中继器，另外在现场增加TP27-10//触摸屏进行数据显示，确保系统运行的稳定性。

0 概述

气体公司调节间于2001年10月投入运行，是我厂技改项目的配套工程。其作用是提供调节适当的生产用气（氧气、及氩气），来满足生产单位的需求。

近几年，随着我厂生产规模的逐步扩大，就更加要求气体调节在生产中的稳定性和快速性，而目前传统的二次仪表已无法满足现有的控制需求。主要表现在：

1）过程自动化程度低，信息和反馈仍采用传统的二次仪表，致使数据采集缓慢、调节滞后，降低了系统运行的稳定性。

2）仪表内部信息储存量小，采集的压力、流量等数据无法长期保存，不便于日后生产工作的历史查询和分析。

3）系统可靠性低，需要配专人负责该系统的运行，造成了人工成本的上升。

鉴于以上三点，通过采用PLC（可编程控制器）控制系统，解决当前存在的问题。

1 PLC控制系统的特点及组成

PLC在现代工业控制领域中早己得到了广泛的应用。以PLC的控制功能而言，具有严谨、方便、易编程、易安装、可靠性高等优点。它通用性强，适应面广，特别在数字量输入/输出等逻辑控制领域有无可比拟的优点。PLC具有丰富的逻辑控制指令和高级应用指令，它提供高质量的硬件、高水平的系统软件平台和易学易编程的应用软件平台。另外，PLC即有自身的网络体系又有开放I/0及通讯接口，很组建网络并实现远程访问。

PLC采用Siemens公司生产的S7-300系列，由于现场的PLC系统与主控室的上位机距离较远（800米左右），因此通讯系统需成对加装RS-485中继器，另外在现场增加TP27-10//触摸屏进行数据显示，确保系统运行的稳定性。系统组成如图1所示。



1.1 系统结构及硬件配置

根据控制需求，CPU模块采用CPU314、数字量输入（DI）采用SM321模块，数字量输出（DO） 采用 SM322模块，模拟量输入（AI） 采用 SM331模块，模拟量输出（AO） 采用 SM332模块以及IM365等模块组成，IM365实现机架扩展，上位监控机采用SIEMENS公司CP5611网卡完成计算机与PLC之间的数据通讯。整个通讯网络采用MPI的通讯协议，从上位机上可对整个气体调节过程进行监控和操作。

1.2控制系统的功能实现

PLC程序的编制直接关系着供气系统能否正常工作，而程序设计的关键在于编程者对工艺系统的理解程度和程序编制技术的灵活应用。因此，在程序设计中首先考虑了供气压力调节系统的特点，将程序设计细化，分成多个程序模块，实行模块化编程。这样既可以方便的增加或删除程序模块，便于现场对工艺的调整，又可针对配套设备可控性对不同程序模块进行完善。一、装置概况

高速拉丝机主要用于拉拔铜丝，其主电气传动部分由牵伸电机、收线电机、排线电机组成。设备其它辅助部分有摆杆（张力架）、定位轮、分线轮、往复排线杆等组成。牵伸电机驱动伸线轮运转，四级伸线轮经皮带联动，实现金属拉伸，收线电机实现收卷，设备概况及功能要求如下：

1．1 设备基本参数:

产品名称:高速细线伸线机
牵伸电机(KW): 11/4P
收线电机(KW): 4/4P
进线线径(mm): Φ0.6-1.20
出线线径(mm): Φ0.08-0.32
较大机械速度(m/s): 2500(max)
张力架电阻值: 5KΩ

1．2 技术规格及要求：

◎ 设备启动升速时的同步要求;
◎ 设备运行时保持张力恒定;
◎ 停车时要求同步，不出现断丝或张力松弛;
◎ 设备安全生产要求的断线保护;
◎ 点动穿线功能;
◎ 外部按钮启动运行;
◎ 运行速度显示;
◎ 收卷轮空盘与满盘直径比约1:3;
◎ 满盘重量50kg左右;
◎ 较高运行频率约70HZ.

二、系统构成

◎ 针对设备情况选用以下机型及组件作为电气传动设备
INV1: 牵伸变频器S011Z3
INV2: 收卷变频器 S004G3
制动电阻: 1000W/80Ω

◎ 牵伸电机采用S011Z3型变频器，收卷电机采用S004G3型卷绕**型变频器（外配制动电阻）

[$page]◎ 以主机INV1的运转指令及输出频率信号作为从机INV2的运行指令及频率指令实现同步运行

◎ 停车时，对于重量较大的满盘以反方向制动防止因惯性引起的断线

◎ 以JOG功能实现穿线作业时的点动功能

◎ 以摆杆输出电压信号作为反馈信号进行内部可变PID补正控制，以SAJ变频器*特卷绕曲线进行速度预测图形运转，实现恒线速度收卷，满足工艺要求。

◎ 以摆杆输出电压信号作为反馈信号进行内部可变PID补正控制，以SAJ变频器*特卷绕曲线进行速度预测图形运转，实现恒线速度收卷，满足工艺要求。

变频调速作为新一代的高科技产品及先进的无级调速装置，具有广阔的应用领域，而且在不同的应用领域都面临新的挑战。我公司SAJ系列变频器在焦化领域得到了成功运用。期间经多次接触考察该公司的工艺工况情况，制定出自动控制方案，于2006年9月、2007年1月先后在该公司焦炉煤气输送系统的风机及粗苯冷却系统上安装了变频调速器，通过PID闭环控制，实现了自动控制。实践证明，该系统变频器的应用，不仅满足了生产工艺要求，更重要的是节约了电能电耗，提高了运转率，使设备寿命延长，节省了备品备件的消耗，不失为一个理想的控制系统。

一﹑系统分析

1. 煤气输送系统

该公司拥有两座焦炉， 型号分别为70型2-18孔和66-4型2-25孔各一座， 两座焦炉共用一台罗茨风
机，配套电机型号为js127-6 380v 185kw，为保证生产的连续性，该公司并备用一套同型号的风机电机。由于两座焦炉产生的煤气需由炉上正压及风机的负压控制，所配风机的富裕量较大，所以在工频运行的条件下，须由操作工不断调节阀门来控制炉内压力的稳定。 由于30%的煤气富裕量需打回流重新回到 风机，所打回流煤气温度较高，还需水循环冷却，为此造成了很大浪费。

2. 粗苯温度控制冷却系统

粗苯是从焦油中通过高温蒸发出来，再降至适宜的温度而提炼出的一种化工副产品，成品苯的温度是由一台1.5kw的冷却泵通过人工不断调整其流量来实现成品温度的控制，为此造成粗苯产品由于温度变化较大，使产量、质量都不稳定，并且增加了工人的劳动强度。

[$page]　　二﹑PID闭环控制系统

根据以上两种工艺工况情况，我公司通过变频调速对其进行了以下技术改造:
1. 煤气输送风机系统
(1) 由2台三晶SAJ--8000变频器内置PID闭环控制代替2台降压启动;
(2) 配用压力变送器使之与变频器**的结合，根据压力的变化而自动调节电机的 转速，实现了自动
化控制。

2﹑粗苯温度控制冷却系统
(1) 由一台三晶SAJ--8000变频器内置PID闭环对分工协作台降压启动;
(2) 配用温度变频器使之与变频器**结合，根据温度的变化来调节电机的转速，实现了粗苯温度的
自动化控制。

三﹑效果分析

自2007年1月安装变频器后，节能效果十分显著:
1. 输送煤气的风机电机电流由原来的160-180a降至80-100a，电耗由原1900-2000kwh/日降到了1500-1600kwh/日，月节电1.2万kwh左右，节约电费6000元左右。而且，由于两座炉的工况稳定，产量由原来的1.2万t/月提高到1.6-1.8万t/日，并且节省了30%的煤气回流以及冷却设备及电耗，降低了工人劳动强度。

2. 粗苯通过变频器PID闭环控制调节温度，改变了工人频繁调整时造成的温度误差大等因素，使粗苯的温度稳定，产品产量增加，质量更加稳定，同时减轻了工人的劳动强度，避免了苯化学品对工人身体健康的损害。

两种工况系统通过变频调速的改造，能圆满完成工艺及工况的要求，提高了功效并节省大量的电能电耗，使电机、风机及泵的寿命显著提高，降低备品备件的损耗，直接和间接效益显著。此领域变频器的应用与惠丰电子有限公司的通力合作是分不开的，今后我公司还要继续拓展此领域的变频器业务，并且与惠丰电子携手挑战新的领域。

为适应工业环境使用，与一般控制装置相比较，PLC机有以下特点：

1. 可靠性高，抗干扰能力强

    工业生产对控制设备的可靠性要求：

①平均故障间隔时间长

②故障修复时间（平均修复时间）短

任何电子设备产生的故障，通常为两种：

     ①偶发性故障。由于外界恶劣环境如电磁干扰、超高温、超低温、过电压、欠电压、振动等引起的故障。这类故障，只要不引起系统部件的损坏，一旦环境条件恢复正常，系统也随之恢复正常。但对PLC而言，受外界影响后，内部存储的信息可能被破坏。

     ②*性故障。由于元器件不可恢复的破坏而引起的故障。

如果能限制偶发性故障的发生条件，如果能使PLC在恶劣环境中不受影响或能把影响的后果限制在较小范围，使PLC在恶劣条件消失后自动恢复正常，这样就能提高平均故障间隔时间；如果能在PLC上增加一些诊断措施和适当的保护手段，在*性故障出现时，能很快查出故障发生点，并将故障限制在局部，就能降低PLC的平均修复时间。为此，各PLC的生产厂商在硬件和软件方面采取了多种措施，使PLC除了本身具有较强的自诊断能力，能及时给出出错信息，停止运行等待修复外，还使PLC具有了很强的抗干扰能力。

 

·硬件措施：

主要模块均采用大规模或超大规模集成电路，大量开关动作由无触点的电子存储器完成，I/O系统设计有完善的通道保护和信号调理电路。

①    屏蔽——对电源变压器、CPU、编程器等主要部件，采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽，以防外界干扰。

②    滤波——对供电系统及输入线路采用多种形式的滤波，如LC或π型滤波网络，以或抑制高频干扰，也削弱了各种模块之间的相互影响。

③    电源调整与保护——对微处理器这个核心部件所需的+5V电源，采用多级滤波，并用集成电压调整器进行调整，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。

④    隔离——在微处理器与I/O电路之间，采用光电隔离措施，有效地隔离I/O接口与CPU之间电的联系，减少故障和误动作；各I/O口之间亦彼此隔离。

⑤    采用模块式结构——这种结构有助于在故障情况下短时修复。一旦查出某一模块出现故障，能迅速更换，使系统恢复正常工作；同时也有助于加快查找故障原因。

·软件措施：

    有极强的自检及保护功能。

①故障检测——软件定期地检测外界环境，如掉电、欠电压、锂电池电压过低及强干扰信号等。以便及时进行处理。

②信息保护与恢复——当偶发性故障条件出现时，不破坏PLC内部的信息。一旦故障条件消失，就可恢复正常，继续原来的程序工作。所以，PLC在检测到故障条件时，立即把现状态存入存储器，软件配合对存储器进行封闭，禁止对存储器的任何操作，以防存储信息被冲掉。

③设置警戒时钟WDT（）——如果程序每循环执行时间超过了WDT规定的时间，预示了程序进入死循环，立即报警。

④加强对程序的检查和校验——一旦程序有错，立即报警，并停止执行。

⑤对程序及动态数据进行电池后备——停电后，利用后备电池供电，有关状态及信息就不会丢失。

    PLC的出厂试验项目中，有一项就是抗干扰试验。它要求能承受幅值为1000V，上升时间1nS，脉冲宽度为1μS的干扰脉冲。一般，平均故障间隔时间可达几十万～上千万小时；制成系统亦可达4～5万小时甚至更长时间。

2 .通用性强，控制程序可变，使用方便

PLC品种齐全的各种硬件装置，可以组成能满足各种要求的控制系统，用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件确定以后，在生产工艺流程改变或生产设备更新的情况下，不必改变PLC的硬设备，只需改编程序就可以满足要求。因此，PLC除应用于单机控制外，在工厂自动化中也被大量采用。

3.功能强，适应面广

现代PLC不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有数字和模拟量的输入输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能。既可控制一台生产机械、一条生产线，又可控制一个生产过程。

4.编程简单，掌握

目前，大多数PLC仍采用继电控制形式的“梯形图编程方式”。既继承了传统控制线路的清晰直观，又考虑到大多数工厂企业电气技术人员的读图习惯及编程水平，所以非常接受和掌握。梯形图语言的编程元件的符号和表达方式与继电器控制电路原理图相当接近。通过阅读PLC的用户手册或短期培训，电气技术人员和技术工很快就能学会用梯形图编制控制程序。同时还提供了功能图、语句表等编程语言。

PLC在执行梯形图程序时，用解释程序将它翻译成汇编语言然后执行（PLC内部增加了解释程序）。与直接执行汇编语言编写的用户程序相比，执行梯形图程序的时间要长一些，但对于大多数机电控制设备来说，是微不足道的，完全可以满足控制要求。

5.减少了控制系统的设计及施工的工作量

由于PLC采用了软件来取代继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，控制柜的设计安装接线工作量大为减少。同时，PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，更减少了现场的调试工作量。并且，由于PLC的低故障率及很强的监视功能，模块化等等，使维修也极为方便。

6.体积小、重量轻、功耗低、维护方便

PLC是将微电子技术应用于工业设备的产品，其结构紧凑，坚固，体积小，重量轻，功耗低。并且由于PLC的强抗干扰能力，易于装入设备内部，是实现机电一体化的理想控制设备。以三菱公司的F1-40M型PLC为例：其外型尺寸仅为305×110×110mm，重量2.3kg，功耗小于25VA；而且具有很好的抗振、适应环境温、湿度变化的能力。现在三菱公司又有FX系列PLC，与其超小型品种F1系列相比：面积为47%,体积为36%，在系统的配置上既固定又灵活，输入输出可达24～128点。

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