西门子6ES7361-3CA01-0AA0型号介绍

西门子6ES7361-3CA01-0AA0型号介绍

1 概述

隧道自动化是一个整体的概念,包括消防管理系统、交通控制系统、照明控制系统、通风控制系统、报警系统、摄像监控系统、信息管理系统、电源及配电控 制系统和交通自动化等。而以*计算机+隧道可编程序控制器（现场总线+PLC+手操屏），构成的隧道自动化系统既能完成隧道机电设备、隧道环境状况监控 的功能,又可完成隧道信息管理的功能,其中的监控部分采用了具有高可靠性的PLC组成的，基于现场总线的集散控制结构的隧道可编程序控制器。使得整个自动 化系统的可靠性得到保。同时,PLC可以独立工作,完成基本控制任务;现场总线的采用将使各个区域的监控任务变成相应PLC的分散监控任务,使得隧道布 线更加简单、合理。PLC的灵活配置使得隧道监控系统形成模块结构,PLC系统可大可小,可根据现场要求进行合理分布。下面就福建漳州至龙岩高速公路大龙 头为主的隧道通、照明及通风监控系统为例介绍隧道可编程序控制器在实际中的开发和应用。

2 系统要求

高速公路共有多个隧道在双洞单向行驶时,设计车速为80km/h,当单洞双向行驶时,设计车速为60km/h。为了达到上述要求,洞内交通、照明和通风均有相应的 要求,分别由所对应机电设备的数量、功率、安装位置来保证。由相应的控制系统、监测系统对洞内照明和通风进行优化控制,以达到节能和安全行驶。如,由照明 监控系统保证洞内照明,在白天,由洞口到洞内的照度能够较平缓地过渡等措施避免玄光和黑洞现象;由通风控制系统保证洞内CO浓度、能见度和洞内风速达到设 计要求。

3 系统构成

3.1道可编程控制器介绍

隧道可编程控制器遵循人民共和国交通行业标准JT/T 608-2004，此标准2005年1月1日实施，北京云星宇交通工程公司依此行业标准研发了相应的产品YXY-RTU。隧道可编程控制器PCT是现场总线+PLC+手操屏的集成产品，此产品充分利用了PLC的高稳定性，现场总线的率，以及手操屏的现场灵活控制，实现了公路隧道的安全稳定控制。

按照GB/T18567-2001的规定，隧道可编程控制器按照其安装位置的不同可分为隧道监控站内和隧道洞内的区域可编程控制器。

3.1.1隧道监控站内的可编成控制器是指：

a) 隧道监控系统的*节点，公路交通监控子系统（隧道监控）的节点端机。
b) 与公路监控（分）中心远程通讯，执行（分）中心上位机的动作指令和本机的控制程序。

3.1.2隧道洞内的区域可编程控制器是指：

a) 环网（或总线）拓扑结构的隧道监控子系统（区与监控）的节点端机；
b) 通过光、电传输介质的连接，执行隧道站上位机的动作指令和本机的控制程序。

隧道的现场控制网络选用OMRON公司的controller bbbb工业级控制网络，具有高可靠性和稳定性。采用4芯多模光缆，每个现场控制器通过Controller bbbb光纤接口模块连接构成多模光纤冗余环结构，其中2芯为备用，即环网上任何一点被截断，通信传输依然可以保持，保证了现场总线避免外界干扰，传输通 畅，并提高了的可靠性。

特点：
1）网络为对等网，任意节点故障不会影响干网运行。
2）光纤自愈环网的通讯速度2Mbps。
3）光纤ST头直接进模块，减少了中间环节，工作更可靠。
4）网络节点之间无须编程可以传输数据，便于今后检修与维护。

3.1.3隧道可编程序控制器PCT的功能

隧道可编程序控制器PCT的监控任务分成以下几个部分:
(1) 自动时通过检测交通、气象等参数，根据运算可得出交通状况，采用相应的控制方案。手动时中央控制计算机或手操屏根据实际情况确定交通模式。
(2) 通过现场总线,将车流量信息、CO/VI/TW信息送到CS1,在中央控制计算机中,生成通风工作状态和照明工作状态。
(3) 通风PLC从现场总线读取风机组启/停控制要求,进行风机组的现场控制。
(4) 照明PLC,根据照度进行洞内照明的控制或控制中央控制室的定时控制指令来控制照明。

3.2隧道群的系统构成

本隧道群自动化方案采用中央控制计算机+隧道可编程序控制器YXY-RTU,中央控制计算机由多台互连的工业PC组成,构成隧道信息中心，负责隧道各种信息 的汇集和处理、控制指令的产生和发布、隧道模拟大屏幕的控制、各种报表的生成及紧急事故的处理等任务,并进行整个系统的协调。隧道可编程序控制器采用北京云星宇交通工程公司的YXY-RTU,隧道可编程序控制器中，现场总线采用OMRON Controller bbbb,总控PLC为OMRON CS1-G-42H,现场PLC采用OMRON CS1-G-42H。网络由数据上传和现场控制网络组成。

4 系统工作过程概述

光强检测仪测得反映光照度的4～20mA形式电信号,送到相应的隧道可编程序控制器PCT。由该控制器控制相应的照明开关(交流接触器),使洞内照度与洞外 照度得到比较平缓的过渡。照明控制也可以采用按季节定时控制方式。每个控制点具有回检信号和报警信号,PLC通过现场总线将照明系统的现场检测结果返回到 中央控制计算机,进行信息汇总、协调,并显示在隧道大屏幕上。

VI/CO/TW检测仪以4～20mA形式电信号,送到就近的隧道可编程序控 制器,由现场总线返回到中央控制计算机,由中央控制计算机根据这些参数断定所开启的风机是否合适,进行合适的增加、减少或不变,修正风机控制规则表,同时 将风机控制指令发送到风机控制器,在大屏幕中显示洞内环境信息。

车流量检测线圈以串行码信息的形式送入相应的隧道可编程序控制器,由现场总 线返回到中央控制计算机,根据车流量决定风机开启组数,经现场总线下载到风机控制器,对风机组的启/停进行控制。风机控制器同时检测各个风机的回检信号和 告警信号,将它们返回到中央控制计算机断定风机的运行是否正常,并在大屏幕中进行显示和整个通风系统的协调。
5 控制软件的二次开发

PLC采用OMRON公司的CS1-G-42H系列产品，现场总线采用OMRON Controller bbbb现场总线,其软件是对CX-PROGRAMMER控制组态软件及通讯软件的二次开发,定义各个控制器的通讯地址,进行有关信息的交换。各个控制器 的直接控制和检测软件根据系统的硬件来实现,可以用CX-PROGRAMMER的梯形图或语句表等语言来设计和实现。成功的OMRON CONTROLLER bbbb现场总线，使所有编程工作变得比较简单，大大缩短了开发和施工周期。

6 小结

本系统由于采用了中央控制计算机+隧道可编程序控制器构成的隧道自动化控制方案,充分发挥了现场总线的灵活组态方式,使得整个系统的有用信息得到完全共享,便于系统集 成和相关设备日常检修。同时Controller bbbb的高速度数据通讯和光纤自愈环网所带来的高可靠性,使得整个监控系统十分适合隧道自动化系统;增加整个系统的抗干扰能力,缩短外部信号的引线长度 和控制信号电缆长度,减少接线端子。这种监控方式较好地发挥了工业PC和PLC的各自优势,充分利用了工业PC在信息管理和处理上的强大能力及PLC在现 场控制中的灵活性

1 原控制系统的不足

我厂2号机立窑和粘土烘干机分别于1992年、1993年选用了LFEF型玻纤袋除尘器。该除尘器采用了分室反吹、定时定阻清灰、温度检测显示等技术,可不停机分室换袋,除尘效果明显,是较理想的除尘设备。除尘器控制系统应用Z—80单板机进行控制。经过一段时间使用后,发现该控制系统存在以下不适应我厂运行条件和环境的问题。

(1)系统中的转换开关、中间继电器过多(转换开关7个、中间继电器达20～30个)。由于触点开关受运行环境影响大,因而故障,据统计两台除尘器因控制系统故障停机占整个除尘器停机时间的2/3左右。

(2)系统设计中程序控制可调性差,停电后记忆功能易消失,送电后,需重新修改参数值,给岗位操作工带来不便。

鉴于上述原因,1994年在对3号机立窑、矿渣烘干机采用LFEF型玻纤袋除尘器进行除尘改造的同时,在该除尘器控制系统应用了日本立石(OMRON)公司生产的可编程序控制器(即PC)代替原设计中的单板机。经过近三年的使用,取得了满意效果。

2 PC机控制系统设计

2.1 控制过程分析

除尘器的控制,是一种延时控制过程。PC机上电10s,卸灰螺旋输送机开;5s后卸灰阀动作开始卸灰,每室卸灰时间为5s,室间卸灰间隔2min,最后一室卸灰后20s,卸灰螺旋输送机停。10s后,反吹风机开;5s后清灰阀动作开始清灰,每室清灰时间为5s,室间清灰间隔为3min,最后一室清灰后10s,反吹风机停,除尘器一个工作周期结束。20min后*二个工作周期开始。当废气温度**过上限,为防止烧毁滤袋,冷风阀打开;当废气温度低于下限,为防止糊袋,PC机发出音响报警信号,通过调节烘干燃烧室加煤量或减少被烘物料下料量来提高废气温度;当废气温度恢复正常后,冷风阀自动关闭,燃烧室加煤量或被烘物料下料量即可恢复正常。

2.2 系统功能设计

现以矿渣烘干机用8室袋除尘器为例说明。为满足生产要求,设计了手动/自动控制方式。当开关K1处在“手动”位置,可在控制屏中用手动完成除尘器清卸灰动作;当K1处在“自动”位置,系统进入自动工作状态。选用C28P—CRD—A+C16P—DR—A型PC机即可满足系统功能要求。系统中有4个输入信号,23个输出信号,内部信号采用TIM计时器和CNT计数器。

2.3 程序设计

程序设计采用梯形图语言。该设计共分三个部分:一是机器系统及检测报警系统;二是卸灰控制部分;三是清灰控制部分。为适应生产工况变化,设计中为所有参数可随时调整并有记忆功能。

为提高系统可靠性,对反吹风机、冷风阀等控制输出,增加了阻容保护回路。电气控制原理见附图。

3 控制系统调试

本系统先采用模拟调试,即模拟各种输入信号并对所有输出信号进行测试,看其是否符合控制过程要求,用以考察PC机的控制程序的完整性和可靠性。然后,再现场进行空载联动试车,最后进行带负荷联动试车。

4 使用效果

(1)简化了控制系统,节省了大量有触点控制元件,工作性能可靠,降低了控制系统的故障率。除尘器的运转率比改造前提高二十六个百分点。

(2)时间参数可根据工艺要求随时调整,且不受停电等因素的影响。修改参数简单易行,还可灵活进行各室清灰顺序的组合,对含尘气体通过量较大的室和粉尘滞留过多的室可有重点地进行清理,保证了过滤效果,满足了工艺变化的要求。

(3)减少了维修工作量,降低了维修费用,系统操作简单,岗位工人掌握、调整。