西门子6ES7314-6EH04-0AB0型号介绍

西门子6ES7314-6EH04-0AB0型号介绍

PC-Based PLC也称嵌入式控制器，它不再像IPC那样以机箱加主板为主体结构，再搭配诸如A/D、D/A、DI/DO等功能I/O板卡的组合产品，而是一个独立的基于嵌入式PC技术的专用系统，适合应用于小型的SA系统。

1 PLC 、IPC、PC-Based PLC

随着PC技术的飞速发展，使得IPC（工业控制计算机）以及基于IPC的应用技术同样也得到了突飞猛进的发展。同时，随着Internet技术的应用和所有生产信息过程和控制信息过程的集成与发展，并可通过Internet/Intranet浏览生产过程信息流中的制造过程、操作和监控现场智能设备等，IPC越来越多地承担着SA的人机交互控制任务和协同下级小型控制器或智能现场设备的控制任务。总体而言，IPC还是较适合应用于自动化控制平台的。但作为传统主流控制器的PLC，它拥有稳定性好、可靠性高、逻辑顺序控制能力强等优点，在自动化控制领域具有**的优势。但有一大遗憾：其封闭式架构、封闭式系统（研发必须具备自己或OEM的CPU、芯片组、BIOS、操作系统、梯形图编程软件）、较差的开放性势必会造成其应用上的壁垒，也增加了用户维修的难度和集成的成本。有人断言，在不久的将来，基于PC的控制器将会逐步取代PLC而成为主流控制设备。为了改善这种局面，传统PLC生产厂家正在逐步将PLC的功能PC化（如Siemens的Wi）、而IPC厂家也逐步将IPC的逻辑控制功能PLC化，使PLC和IPC在功能和规格方面越来越接近，由此就出现了基于PLC和IPC技术的中间控制器：PC-Based PLC。

PC-Based PLC也称嵌入式控制器，它不再像IPC那样以机箱加主板为主体结构，再搭配诸如A/D、D/A、DI/DO等功能I/O板卡的组合产品，而是一个独立的基于嵌入式PC技术的专用系统，适合应用于小型的SA系统。如泓格的I-8000系列， 其主机内部是40MHz主频的80188 CPU，操作系统为兼容DOS的MiniOS7，其编程环境是基于PC的标准C语言程序，程序开发过程与PLC较其相似：首先在PC上编写常驻任务程序，并将其编译好后传送到主机内的Flash上、再让其脱机运行。另外为了使其具备PLC的优势特性，PC-Based PLC也可使用梯形图编程，如泓格的ISaGRAF（配合I-8417/8817主机），相对于PLC而言，PC-Based PLC的优势在于拥有IPC强大的Computing、Data Processing和Communication功能，在软件方面，PC-Based PLC支持IEC-61131-3（LD、SFC、FBD、IL、ST）的五种国际标准语言和软逻辑。由于以上特点，PC-Based PLC将会更加开放和标准化，能适应更加复杂的控制和管控一体化信息的需求。

总的来说，IPC是开放式架构、开放式系统，PLC则是封闭式架构、封闭式系统，而PC-Based PLC介于二者之间，是开放式架构、封闭式系统。严格地说，IPC一般承担着管理控制任务和协同下级小型控制器或智能现场设备的控制任务，而PLC一般用作现地控制器。由于PC技术、信息技术、通信技术的交替发展，使得研发PC-Based PLC的投资相对减少，会有更多的厂家来共同推进PC-Based PLC的发展。因此，PC-Based PLC会有非常好的发展前景，但这并不意味着在短时间内PC-Based PLC会取代PLC，PLC和PC-Based PLC将会在竞争的发展中逐渐走向融合［1 、2］。

2　基于PC-Based PLC架构系统的应用技巧

2.1　AI模块

AI（Analog bbbbbs）的多寡对系统的运行的实时性和稳定性有较大的影响，尤其是当AI模块较多时其影响更大。主要原因为：I-8000模块的CPU仅仅是一款主频只有40MHz的80188的控制器，其数据处理能力、存储空间有限，导致其运算、逻辑处理以及事件响应的快速性就没有IPC那么强大，由于CPU要完成一次A/D的整个过程必须要进行采样、保持、同步、转换、存储、处理以及运算等一系列的过程方可完成，比较费时，因此，当要完成的AI通道数较多时，必然会影响采样的实时性和系统的稳定性。通常而言，在一个I-8000模块中，一般不要**过两块如I-8017H系列的AI模块为佳。

2.2　继电器输出模块

继电器输出模块对整个系统的影响较大，处理不好，将会导致整个系统崩溃和经常出现当机、主机板烧坏等现象，由于I-8000模块的供电一般为10～30VDC，总的输入功率为20W，不像IPC的输入功率为250W那么大，如继电器输出模块尤其是大功率继电器模块插放的太多，由于系统供电能量不足，将会导致其输出不正常，控制系统经常误动作，导致系统崩溃、当机，甚至会导致主控板烧坏，使系统的稳定性、安全性以及可靠性存在许多隐患因素。一般而言，像I-8060、I-8058、I-8063、I-8064、I-8065、I-8066、I-8068、I-8069等不要**过两块，尤其是I-8060、I-8063、I-8064、I-8065、I-8069这些功率模块较好为一块。如系统要控制的功率继电器较多，可以采用普通光隔开关量输入/输出模块如I-8042利用多级放大的原理连接。1．位元件与字元件

象X、Y、M、S等只处理ON/OFF信息的软元件称为位元件；而象T、C、D等处理数值的软元件则称为字元件，一个字元件由16位二进制数组成。

位元件可以通过组合使用，4个位元件为一个单元，通用表示方法是由Kn加起始的软元件号组成，n为单元数。例如K2 M0表示M0～M7组成两个位元件组（K2表示2个单元），它是一个8位数据，M0为较低位。如果将16位数据传送到不足16位的位元件组合（n<4）时，只传送低位数据，多出的高位数据不传送，32位数据传送也一样。在作16位数操作时，参与操作的位元件不足16位时，高位的不足部分均作0处理，这意味着只能处理正数（符号位为0），在作32位数处理时也一样。被组合的元件**元件可以任意选择，但为避免混乱，建议采用编号以0结尾的元件，如s10，x0，x20等。< p="">

2．数据格式

在FX系列PLC内部，数据是以二进制（BIN）补码的形式存储，所有的四则运算都使用二进制数。二进制补码的较高位为符号位，正数的符号位为0，负数的符号位为1。FX系列PLC可实现二进制码与BCD码的相互转换。

为更精确地进行运算，可采用浮点数运算。在FX系列PLC中提供了二进制浮点运算和十进制浮点运算，设有将二进制浮点数与十进制浮点数相互转换的指令。二进制浮点数采用编号连续的一对数据寄存器表示，例D11和D10组成的32位寄存器中，D10的16位加上D11的低7位共23位为浮点数的尾数，而D11中除较高位的前8位是阶位，较高位是尾数的符号位（0为正，1是负）。10进制的浮点数也用一对数据寄存器表示，编号小数据寄存器为尾数段，编号大的为指数段，例如使用数据寄存器（D1，D0）时，表示数为

10进制浮点数=〔尾数D0〕�10〔指数D1〕

其中：D0，D1的较高位是正负符号位。

为提高产品市场占有率 、 竞争力，通化钢铁集团深化改革，加快一批项目建设，其中 6# 高炉为新建项目之一。 6# 高炉为 750m 3 高炉， 6# 高炉吸取了以前旧高炉经验的基础上，在建设中采用了大量先进的生产工艺。高炉除尘风机的变频控制就是先进工艺的典型应用。以前旧高炉除尘风机一般工频运行或液力偶合器控制。若电机采用工频运行，通过调节风门的出口挡板调节风量来满足生产工艺要求，大量电能白白浪费在阀门上 ; 若采用液力偶合器调速，则存在以下缺点： 

    （1）调速范围窄，转速不稳定。 
    （2）电机的效率低，损耗大。 
    （3）液力偶合器经常出现故障，不能满足连续生产的需要。 
    （4）调节精度低，响应慢。 
    
    鉴于存在以上诸多问题，因此，通钢集团炼铁厂 6#高炉除尘风机改用变频调速控制。 

    2、高压变频器技术要求 

    众所周知，高炉在生产过程中，产生大量的烟囱，污染环境，根据国家法规，需要除尘处理。除尘风机是除尘系统的关键设备，一旦除尘风机不能正常工作，不但耽误生产，影响产量，还有可能对现场值班人员人身安全造成威胁，因此，和除尘风机配套的高压变频器，要求具有较高的可靠性。对高压变频器的主要要求如下：
    （1）要求可靠性高 
    （2）要求有完善的数字控制功能 
    （3）技术指标要求高
    （4）要求适应恶劣的使用环境
    （5）要求标准的数字通信接口
    （6）调速范围大，效率要高
    （7）要求满足高炉生产工艺调速要求 

    经过多方考察，比较性价比，决定选用山东新风光电子科技发展有限公司生产的 JD-BP38型高压变频器，通过双方技术人员的合作，共同制定了6#高炉除尘风机的变频控制方案。 

    ⒊现场除尘风机设备简介 

    ⒊1电机及风机参数 
    1 ）电机参数 
    　型号 Y 560-3-8 
    　额定功率 800KW 
    　额定电压 10KV 
    　额定频率 50HZ 
    　额定电流 59.5A 
    　额定功率因数 0.82 
    　额定转速 745rpm 
    2 ） 风机参数 
    　型号 Y4-73 
    　额定流量 393797m 3 /h 
    　额定转速 730rpm 
    　轴功率 800KW 
    
    3.2除尘风机工艺要求 

    高炉生产为周期性间断出铁 ,高炉在出铁时,产生大量棕红色烟尘,此时要求风机变频高速运行；在不出铁时,只需要很低的转速。利用变频器根据高炉实际需要对除尘风机进行变频调速控制,既保和改善了工艺,又达到了节能降耗的目的。 

    通钢 6#高炉一个出铁工艺高速时间约40min,每天出铁15炉。出铁时,变频器高速运行,高速定为45HZ（可调）；不出铁时,变频器低速运行,低速定为20HZ（可调）。 

    4 . 高压变频器系统介绍  

    通钢集团有限公司炼铁厂较终选定我公司生产的风光牌 JD-BP38 -800F 功率单元多电平串联高压大功率变频器 , 对 6# 高炉除尘风机进行调速控制 。 

    4.1 风光牌 JD-BP38 -800F 高压变频器主要性能指标 

    变频器功率 800KW 

    额定输出电流 69A 

    输入频率 50HZ ± 5HZ 

    额定输入电压 10KV 

    允许电压波动 ±20% 

    输入功率因数 ≥ 0.98 

    输出频率范围 0～50HZ 

    输出电压范围 0～10KV 

    变频器效率 ≥96% 

    过载能力 ** 连续 160% 连续 1min 220% 允许 1.5S 

    4.2 JD-BP38 -800F 高压变频器主要技术性能 

    4.2.1 高——高电压源型变频器，直接 10KV 输入，直接 10KV 输出，无须任何输出变压器或滤波器，适配于普通高压电动机，对电机、电缆绝缘无损害。 

    4.2.2 输入功率因数高，电流谐波小，无须功率因数补偿、谐波抑制装置。 

    4.2.3 单元电路模块化设计，维护简单，互换性好。 

    4.2.4 输出阶梯正弦 PWM 波形。 

    4.2.5 高压主回路与控制器之间为光纤连接，强弱电隔离，。 

    4.2.6 完善的故障检测，精确的故障保护及准确的定位显示和报警。 

    4.2.7 内置 PLC ，易于改变控制逻辑关系，可灵活选择现场控制 / 远程控制，适应现场多变需求。 

    4.2.8 采用载波移相控制技术，大大抑制了输出电压的谐波成分，保输出波形是完美正弦波。 

    4.2.9 控制电源与高压电相互独立，无高压可以变频器输出，便于现场调试以及培训操作人员，便于维护。 

    4.2.10 采用准优化 SPWM 调制技术，电压利用。 

    4.2.11 功率单元经 24 小时高温老化、 150 ％负载试验，可靠性高。 

    4.2.12 中文 bbbbbbs 操作界面，彩色液晶触摸屏操作。用户操作监控系统界面十分友好和完善，系统包括上位机（商用 PC 机）、下位机（工控机）、单片机。其中单片机给用户提供一个 4 位 LED 数码显示屏和一个 12 键的小键盘操作平台，可对变频器进行全部操作，包括参数设置和各种运行指令。工控机用触摸屏和通用键盘给用户提供操作平台，其功能更齐全，包括参数设定、功能设定、运行操作、运行数据打印、故障查询等等。上位机（商用 PC 机）放在总控室，可对多台变频器进行遥测、遥控。若只有一台变频器，上位机可省，或让客户自定。 

    4.2.13 可接收和输出多路工业标准信号。 

    4.2.14 可打印输出运行报表 。 

    4 . 3 高压变频系统介绍 

    风光牌 JD-BP38 型高压变频系统采用直接 “高 -高”变换方式，属电压源型，采用功率单元多电平串联方式，以较新型西门子IGBT为主控器件，全数字化控制， 彩色液晶触摸屏控制，以高可靠性、易操作、高性能为设计目标的优质变频调速器。 

    4 . 3 . 1 JD-BP38 型高压变频调速系统 

    其系统结构如图 1 示。由移相变压器，功率单元和控制器组成。风光 10KV 高压变频器，变压器有 30 组付边绕组，分为 10 个功率单元 / 相，三相共 30 个单元，采用 36 脉冲整流，输入端的谐波成分远低于国标规定。