西门子模块6ES7322-1HF01-0AA0接线图形

西门子模块6ES7322-1HF01-0AA0接线图形

1 引言 
钢铁行业煤化工厂焦处理工艺存在着操作点多，设备分布比较松散的特点，在满足工艺要求的前提下，尽量减少劳动定员和劳动强度，是自动化工程技术人员的课题。随着信息技术和网络通讯技术的飞速发展，充分利用自动化及网络技术就可以得到解决。

2 工艺描述
在攀钢煤化工厂1#焦炉易地大修项目中，整个焦处理按工艺流程可分为运焦、筛焦和储焦、放焦、焦处理除尘等几部分，运焦主要是完成从新1#焦炉生产处理的焦炭及时运送出来;筛焦主要是将焦炭进行筛选分为小于5mm、5mm～10mm、10～25mm、25～80mm、大于80mm等几种不同规格的焦炭;储焦主要是对筛选后的焦炭按照不同大小分别储存放在不同的储焦仓内，放焦主要是根据炼铁厂的需要，把焦炭从储焦仓内放到皮带运输机上运送到不同的目的地，或者把焦炭从储焦仓内放到火车或汽车等运输工具将不同规格的焦碳输送给客户。另外，由于焦炭在使用皮带运送过程中粉尘较大，为了保护环境和现场工人的身心健康，该系统设计了一套除尘系统。

3 系统配置
攀钢煤化工焦处理工艺采用了施耐德电气公司的Quantum系列控制柜作为过程控制系统。各控制分站负责现场设备的数据采集和控制，并通过操作员站对现场设备的运行情况进行实时监控管理，可对整个系统的设备进行监视和集中控制。

3.1 系统硬件配置
（1） PLC控制柜
施耐德电气公司Modicon Quantum系列I/O架构可用于三种主要体系结构，以满足控制系统的要求:本地I/O、远程I/O（RIO）和分布式I/O（DIO），本系统采用远程I/O结构。由于所控制的设备比较分散、距离较远，另外，系统还采用光纤中继器的点对点RIO通信方式，这样可以增强整个网络的抗杂波干扰能力，提高整个控制系统数据交换的稳定性。
攀钢煤化工厂的焦处理控制系统共有5套PLC柜，其中1#主站安装有一块CPU板，其余均为I/O柜，并且1#、2#、5#柜内各有2个分站，所以本系统共有一个主站和7个分站。
主站有一块CPU板，它可与Concept软件兼容。为了便于与其他设备进行通讯，安装有一块以太网模块是140 NOE 771 11，它使用Ethernet TCP/IP协议与操作员站、工程师站进行通讯，它的传输速率为10/100Mbps。
系统上的每个分站都安装有一个MA-0185-100分支器进行，由于4＃站和5#之间的距离较远，为了确保通讯顺畅，我们采用光纤、光纤中继器进行通讯。
（2） 操作员工作站
考虑到现场情况，本系统为实时监控网络结构，在中控室配有一台操作员站，具体配置如下:
CPU: pentium 4处理器，主频2.4GHz。硬盘:80G，内存:512Mb，网卡:100M，底板:PBP-13L4工业底板PW-300W，显示器:三星21"CRT纯平，52X光驱，1.44M软驱，带键盘和光电鼠标。
它与控制系统、工程师站组成以太网，可通过TCP/IP协议与INTERNET网络互连，使用户可以在任何地方，通过INTERNET对监控设备进行维护。
（3） 工程师站
工程师站的硬件配置与操作员站相同。当操作员站发生故障时，可以马上通过设定操作人员权限，将工程师站转换成为操作员工作站。

3.2 系统软件配置
（1） PLC控制系统软件
本系统采用Concept V2.6版本的软件包，它是基于bbbbbbs 2000平台的工业软件系统，具有功能强大的编程组态功能。Concept非常易于组态，所有地I/O模块均可通过Concept进行配置，在软件中为每个模块I/O地址，使得在配置中添加和改模块为简单，不必因物理位置改应用程序。
具有所有5种IEC61131-3编程语言，分别为顺序功能图表、功能块图、梯形图、结构化文本、指令表。根据工艺需要，我们采用功能块图语言编制应用程序。
（2） 操作员站软件
本系统采用悉雅特公司的1500tag服务器版软件（带有Schneider Quantum IOServer）制作操作员监控画面。它是基于bbbbbbs 2000平台的工业软件，直接从PLC程序级输入标签定义，可以有效的缩短开发时间，达到快速、、准确的目的，它可以自动新标签，确保与控制系统同步进行，并保护数据的完整性，并支持当前所有的网络通讯协议，使得站与站之间的过程数据交换畅通无阻。

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4 系统功能

4.1 控制功能
本系统由运输皮带机、振动筛、翻板等基本设备组成，利用控制设备、通讯模块、监控站等装置,达到皮带机、振动筛、翻板集中控制与监控的目的。具体实现的功能如下:
（1） 控制方式分自动、手动、就地三种方式可切换。正常生产时，使用自动方式，设备按工艺要求的顺序和流程由操作员站自动启停;手动时，可在操作员站操作各设备，有联锁和联动关系;在检修设备时采用就地方式，每台设备旁边均设有就地操作控制箱，有工作方式转换开关和就地起停钮便于在现场操作;
（2） 启动设备前由台发预警信号，预警30s后，若现场均满足自动启动条件，设备按顺序自动启动。现场可用停车钮停止启动过程;设备启动前发出预警信号，提示有关人员应立即远离设备;
（3） 按工艺要求，整个焦处理控制系统有22条料线，操作员可以根据来料的情况选择不同的料线，翻板自动切换到位，方便快捷。
（4） 皮带运输机装设拉线开关、跑偏保护、低速保护等，这些信号均接入系统，参加设备的紧急停车和联锁停车;以保证设备和人身;
（5） 对设备故障和工艺参数的异常实时报警，并进行声光提示。一般故障只报警，现场非正常停车或严重故障时，故障设备及其下游设备紧急停车，上游设备顺煤流延时联锁停车。
（6） 可根据皮带机系统的故障性质，进行紧急停机、顺序停机或发出报警声光信号;

4.2 监控功能
为了确保人员及设备的，操作员可在中控室的操作员站上集中监控整个焦处理的生产过程，完成对生产及相关环节的“遥测、遥信和遥控”，实现运输焦处理生产的综合自动化。具体实现的功能如下:
（1） 提供交互式全中文界面的操作平台，实时显示各条料线的设备设备运行状态;
（2） 根据工艺流程及联锁关系实现各条料线的自动/手动控制;
（3） 实时监测所有电机的电流、温度等参数。可以让维护人员及时发现一些机械设备的潜在故障隐患;
（4） 在操作员站上按照故障发生的时间顺序，集中显示所有控制设备的故障状态、故障类型、故障地点、等信息，便于维护查找故障，及时快速的处理故障;
（5） 为了保证人身，对故障报警信息进行确认，只有确认故障后，才能重新启动设备。

5 控制系统的特点
该系列的PLC是施耐德公司推出的综合自动化平台，具有模块化的、可扩充的结构，并且所有的模块都能带电插拔，任何模块没有槽位的限制，它特别适合工业及生产过程的实时控制。具体的特点如下:
（1） 选用的控制器较，系统的实时性好，性高，数据处理速度快; 
（2） 采用基于同轴电缆方案的远程I/O的体系结构，系统具有较高的性。系统扩展方便，可随时增加节点;
（3） Quantum系列控制柜内的通讯网络速度快，传输速率为1544Mbps，性高;
（4） 操作员站界面直观友好，操作简便，功能齐全;
（5） 减少布线成本，由于采用远距离通讯网络，使布线加方便，并大大减少电缆用量;
（6） 多种操作方式。控制方式有:集中联动、集中手动、就地手动方式，使系统操作灵活、。在集中方式下，所有设备由中控室操作员通过操作员站进行操作;
（7） 多种流程选择。在联动方式下，可根据工艺选择运输流程，皮带启动按逆流方向，并根据皮带速度、长度延时开车，以免发生堆积焦炭的现象;
（8） 具有实时报警监视、确认机制和数据记录功能。对操作员素质无特殊要求，培训简单。

6 结束语
综上所述，该控制系统在焦处理工艺的实际应用中，性能稳定，网络技术较成熟，能够满足生产的需要。自今年8月投入运行以来，系统运行稳定，抗干扰能力强，操作维护方便，为焦炉的正常生产提供了的保。

介绍永宏PLC利用MODBUS实现控制多台变频器系统的设计方法。
1 引言
虽然变频器广泛应用于各行各业，但因其显示面板简单，且在对数据的处理、计算、保存等方面存在弱点，在一定程度上影响了变频器在复杂控制系统中的应用。不过，通讯技术与变频器相结合可以这些缺点，可以利用plc与变频器之间的通讯功能实现远程控制，同时增强了变频器对数据处理，故障报警等方面的功能。
本文以污水处理控制系统为例，介绍利用modbus通讯协议实现永宏plc控制3台变频器运行系统，使得电机转速、方向、转矩以及变频器运行参数等控制变得十分和。先前的控制是采用3台变频器分别控制3台牵引电机，其转速给定是由操作面板上的操作电位器的旋转给变频器一个0～10v的电流信号，这种方式缺点是:
（1）各变频器运行参数无法准确在运行中获得;
（2）控制电位器由于经常旋转操作频繁，使得故障率增高;
（3）由于变频器一般安装在控制柜中，较难得到其面板上的频率信息;
（4）改变其运行参数，需手动多次调试;
（5）自动化程度不高。因此，必需在控制方式上加以改进，采用plc控制，利用modbus通讯实现用plc控制和监控变频器的运行。

2 相关系统构成及配置
系统采用闽台永宏股份电机有限公司的fbs-60mct型plc作为主控制器;
tvf2000系列变频器用于传动控制;hitech pws3261触摸屏用于人-机信息交换。相关系统构成框图如图1所示。在该系统中，plc的port 2和变频器构成modbus总线，通过plc控制3台变频器完成系统控制需要，实现对变频器的速度设定、运行状态监控及参数交换等。

3 modbus通讯协议
modbus通讯协议，是一种串行的、非同步的主从通讯协议，网络中只有一个设备能够建立协议，其它的设备只能通过提供数据响应主机的查询，或根据查询做出相应的动作。modbus协议定义了主机查询的格式，其包括:主从机的编址方法（或广播），要求动作的功能代码，传输数据和错误校验等，或不能完成主机要求的动作，它将组织一个故障作为响应。modbus协议不需要特别的接口，典型的物理接口是rs-485。在modbus通讯网络中，一般提供中ascii和rtu两种通讯模式。
本控制系统中，永宏plc支持modbus协议，可以灵活运用ascii和rtu两种通讯模式，tvf2000变频器支持modbus中的rtu通讯模式。

4 系统实现
本控制系统主要以modbus通讯控制实现。因此，主控设备和受控设备都支持modbus协议，永宏plc提供了方便快捷的 modbus master表格，直观易懂，如图2所示。其中，0，2，4项资料为分别写入1#2#3#变频器控制字和给定值1;1，3，5项资料为读取1#2#3#变频器的状态字。
时代tvf2000系列变频器可通过串行rs-485总线与外部plc控制系统进行通讯，通讯协议为modbus的rtu形式，其控制命令和给定频率全部来自modbus通讯，其rs-485总线结构如图3所示。tvf2000变频器的寄存器40001为控制字，寄存器40002为给定值1，寄存器40004为状态字，寄存器40005为实际值。

其相关参数设置如下:
5005=2—modbus通讯;
5201=1，2，3—变频器站号;
5202=5—波特率为9600bps;
5203=0—www.无校验;
5003=1.0—通讯时时间;
1001=10—外部命令1为通讯控制;
1003=3—电机正反转控制;
1104=0.1—频率给定小单位0.1hz;
1105=50—大给定频率为50hz;
1601=7—为通讯允许运行;
1604=7—为故障通讯复位.
tvf2000的菜单参数被一一映射为modbus协议的寄存器，modbus通讯对各寄存器的操作，即实现了对tvf2000中与寄存器对应的菜单参数的操作。对应的命令寄存器为40001，其中每一位控制的具体内容如表1所示。
对每一台变频器进行控制时,通过hitech触摸屏给定起停信息,变频器的位置信息如下:
步，40001=0000 0000 0000 0110b变频器进入通讯控制就绪状态;
二，40001=0000 0000 0000 0111b变频器进入准备状态;
三，40001=0000 0000 0000 1111b发上升沿脉冲进入运行允许状态;
四，40001=0000 0000 0010 1111b启动变频器;

五，40001=0000 0000 0110 1111b按给定频率值运行。
同时，通过对存储寄存器40004读取www.，可获得变频器的运行状态等信息,然后通过触摸屏显示界面，操作人员可以直观地了解变频器运行信息。40004的位址内容见表2。

5 程序设计
org m1924
fun 08 7,r1000
fun 08 7,r1100
fun 08 7,r1200
/＊变频器就绪＊/
org m1962
fun 150p 2,r5800,r5900
/＊modbus通讯工作命令设定＊/
org m10
fun 08p 47,r1000
fun t10 100
and t10
fun 08p 111,r1000
/＊启动1#变频器＊/
org m11
fun 08p 7,r1000
/＊停止1#变频器＊/

org m12
fun 08p 47,r1100
fun t11 100
and t11
fun 08p 111,r1100
/＊启动2#变频器＊/
org m13
fun 08p 7,r1100
/＊停止2#变频器＊/
org m14
fun 08p 47,r1200
fun t12 100
and t12
fun 08p 111,r1200
/＊启动3#变频器＊/
org m15
fun 08p 15,r1200
/＊停止3#变频器＊/

6 结束语
利用modbus通过plc来控制多台tvf2000变频器的运行，从满足生产设备各种不同场合和要求的需要。与原系统相比，在大程度上提高了自动化程度，使控制变得简单和;而与plc+d/a模块这一传统的控制模式相比,虽然同样可以达到控制要求，但从经济上考虑，我们一般无法接受昂贵的d/a模块，在同时控制多台变频器时，将使变得系统十分庞大，不利于系统的维护;因而，采用modbus等总线结构来实现生产设备控制要求，是工业控制的一种趋势。同时，随着变频技术与计算机通讯技术相结合，plc和变频器的通讯控制将加广泛应用于工业控制中。本文笔者多次设计相关系统运用于污水处理系统，食品、和化妆品等包装系统中，自动化程度大大提高，系统运行故障率则大大减少，是值得推广和应用的传动控制系统