西门子6ES7322-1CF00-0AA0功能介绍

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循环流化床锅炉是一种环保型锅炉，但随着环境治理要求的进一步加深，其SO2排放量仍无法达标。石家庄东方热电股份有限公司热电三厂为保护环境，减少SO2对大气的污染，决定对#4(75t/h)、#5(135t/h)循环流化床锅炉建设炉内喷钙脱硫系统，采用三菱FX2N型PLC作为操作控制系统。

一 系统工艺流程

对于循环流化床锅炉进行脱硫处理，目种普遍采用的方法是将脱硫剂(石灰石粉：粒径0～2mm，比重约1.4t/m3)通过送粉管道从炉次风口送入锅炉炉膛中与煤一起燃烧，通过化学反应生成CaSO4，达到脱硫目的。系统工艺流程路线如下：

(1)石灰石粉→粉仓→粉仓插板阀→粉仓旋转给料阀→缓冲罐→缓冲罐插板阀→缓冲罐旋转给料阀→喷料泵→送粉管路→炉前检修隔断门→炉膛；

(2)空气→罗茨风机→电动蝶阀→喷射泵→送粉管路(另一路送气化风)→炉前检修隔断门→炉膛；

(3)气化风→空气加热器(有旁路阀)→气化风环管→气化板→粉仓→布袋除尘器。

该系统设计采用双路联调送粉方式，每台炉由两路送粉设备装置及管路将石灰石粉送入炉膛。送粉量由PLC根据每台炉SO2监测装置所提供的信号对该炉的旋转给料阀实行变频联动调节。

二 控制系统设计实施

整个控制系统由一台中控室内的监控计算机(操作员/工程师站)、一台现场控制站 FX2N型PLC-128MR、并配以4个 FX2N-4A/D数据采集模块、一个 FX2N-4D/A模拟数据输出模块和4台变频给粉装置组成。监控计算机主要负责实时监控烟气监测系统检测的SO2参数值和对系统进行操作和故障监测，现场控制站根据SO2含量对送粉量进行自动或手动操作，并与上位机采用RS-485进行实时通信。

1. FX2N-128MR现场控制站

FX2N-128MR现场控制站是整个控制系统的，其运算处理速度：基本指令0.08µs/指令，应用指令1.52～100µs/指令，输入输出总点数256点，大存储容量16k步，内置存储器容量8k步，顺控指令27条，步进梯形图指令2条，应用指令128种，298个。 FX2N-4A/D数据采集模块：接受4～20mA电流信号转换成数字信号输送给PLC。 FX2N-4D/A模拟数据输出模块：将PLC发出的控制量数值转化为4～20mA电流信号输入到变频器控制旋转给料阀。

2. 喷钙脱硫系统的启动和控制

喷钙脱硫系统可采用三种方式进行启动。

(1)方式一：自动启动

将各就地设备的控制箱切换至“远方”位置，在显示器屏上点击“全自动启动”按钮，系统将按下列顺序启动设备。

(a)启动罗茨风机延时12s，开始下一步，否则报警；

(b)自动打开风机后电动蝶阀开到预定位置时，开始下一步，否则12s后报警；

(c)此时空气母管压力下降至运行I值(调试确定)。启动缓冲罐下旋转给料阀缓慢升速至设定转速(调试确定)运行l 2s；

(d)启动缓冲罐上粉仓旋转给料阀，并接通缓冲罐料位控制回路；

(e)接通SO2监测控制系统回路，通过PLC控制缓冲罐下旋转给料阀转速，使SO2测量值达设定标准值(<1200mg／m3)，此时空气母管的压力要上升至运行II值；

(f)启动电加热器，并将温度调至设定值。

(2)方式二：远方操作启动

各就地设备控制箱的切换开关切至“远方”位置。设备启动顺序与方式与上述相同，只不过是由设备操作人员在主控室CRT前利用鼠标按程序提示框逐一进行启动操作。

(3)方式三：就地操作启动

各就地设备控制箱的切换开关切至“就地”位置，此时设备的启动顺序不受限制，由操作人员任意启动，但若不是特殊情况，不采用此工作方式，因为该方式即使启动设备也不会实现PLC联调，达不到系统的使用目的。

3. 喷钙脱硫控制系统的运行

(1)系统运行时显示的状态参数有：粉仓料位、罗茨风机运行状态、电动蝶阀状态、下旋转给料阀转速、上旋转给料阀运行状态(停止、运行交替显示)、缓冲罐料位、烟气SO2值、空气加热后温度、PLC运行状态指示、喷钙量。

(2)系统运行时可将各设备的运行状态及SO2值实现采集、存储、通信打印、图形显示等功能，各项功能可在CRT人机界面上利用菜单命令来实现。

(a)数据采集：通过画面中的按钮设定数据，通过PLC的A/D模块进行数据采集；

(b)结果显示：将通过PLC的A/D模块采集到的数据显示到画面中；

(c)状态显示：通过PLC与组态的通信将结果状态在画面中显示；

(d)故障报警：当出现故障时，报警画面自动弹出，查看出现故障的地方；

(e)数据存储：通过设定后，设定的数据将自动存储到系统中去；

(f)生成报表：可用工具栏中的按钮查看报表；

(g)图形显示：加上运行狗(watch-dog)之后，启动系统就可显示图形画画，从而从画面中监视整个系统；

(h)打印：选择需要打印的内容点击工具栏上的打印按钮就可打印；

(i)内部通信：通过SC09通信电缆完成PLC与电脑的组态通信。

(3)系统运行时的联锁保护逻辑关系

La当运行罗茨风机因故停运时，自动投入备用风机，否则3s后自动执行事故停机程序；

Lb当某套送粉装置的下旋转给料阀停运时，自动解列联调方式变为单调方式，并停止该套送粉装置；

Lc当送粉装置的下旋转给料阀转速设定值，但SO2的值不能满足排放标准时，报警；

Ld当某套送粉装置的上旋给料阀停运时，直至下料位报警延时12s后停止下旋给料阀并自动解列联调方式变为单调方式；

Le当风机电动蝶阀误关时，3s内应启动设备用罗茨风机并打开备用罗茨风机后的电动蝶阀，并停止本风机运行，否则进入事故停机程序；

Lf空气电加热器的启动、停止，只需实现远方就地操作和温度显示以及故障停运报警即可，不必加入联锁；

Lg当空气分支管压力值过高值(调试时定)报警并延时3s停下旋转给料阀，然后进入逻辑Lb程序；

Lh当空气分支管压力值低压值(调试时定)时，执行逻辑La程序；

Li当下旋转给料机转速升至二设定转速(调试时确定)时报警。

4. 喷钙脱硫控制系统的停止

(1)正常停止

当锅炉机组按计划停机时要先将脱硫系统停止运行。若需#4、#5炉都停的话，后停的脱硫系统要将粉仓内的石灰粉用完，然后再停止运行，可采用微机自动停止和人工控制停止两种办法，其顺序是一致的。其步骤如下：

(a)停止某台炉两套送粉装置缓冲罐的上旋转给料阀运行，不再向缓冲罐送料；

(b)缓冲罐内料位降至低料位报警值后，让其依靠联锁自动动作停止下旋转给料阀的运行；

(c)关闭运行罗茨风机出口管路的电动蝶阀；

(d)切断运行罗茨风机与备用罗茨风机的联锁回路，将运行的罗茨风机停止运行；

(e)就地关闭该炉系统装置的手动插板，手动检修隔断门。

(2)事故停止

当系统设备在运行当中出现 La、Le所提及的故障情况时，系统要转入事故停机程序，各台设备顺序停机之间需要延时，停机步骤如下：

(a)停止该炉两套送粉装置的下旋转给料阀运行。

(b)停止该炉两套送粉装置的上旋转给料阀运行。

(c)解列运行及备用风机间的联锁，停止运行的罗茨风机。

三 应用体会

东方热电三厂脱硫PLC控制系统自投运以来，性能，运行平稳，经过2年多运行，出现过故障，基本不需要维护。 FX2N型PLC小型化、，适合此种环保控制系统的应用改造。随着对供热锅炉环保要求的不断提高，该系统将拥有良好的开发前景。

4. 喷钙脱硫控制系统的停止

(1)正常停止

当锅炉机组按计划停机时要先将脱硫系统停止运行。若需#4、#5炉都停的话，后停的脱硫系统要将粉仓内的石灰粉用完，然后再停止运行，可采用微机自动停止和人工控制停止两种办法，其顺序是一致的。其步骤如下：

(a)停止某台炉两套送粉装置缓冲罐的上旋转给料阀运行，不再向缓冲罐送料；

(b)缓冲罐内料位降至低料位报警值后，让其依靠联锁自动动作停止下旋转给料阀的运行；

(c)关闭运行罗茨风机出口管路的电动蝶阀；

(d)切断运行罗茨风机与备用罗茨风机的联锁回路，将运行的罗茨风机停止运行；

(e)就地关闭该炉系统装置的手动插板，手动检修隔断门。

(2)事故停止

当系统设备在运行当中出现 La、Le所提及的故障情况时，系统要转入事故停机程序，各台设备顺序停机之间需要延时，停机步骤如下：

(a)停止该炉两套送粉装置的下旋转给料阀运行。

(b)停止该炉两套送粉装置的上旋转给料阀运行。

(c)解列运行及备用风机间的联锁，停止运行的罗茨风机。

三 应用体会

东方热电三厂脱硫PLC控制系统自投运以来，性能，运行平稳，经过2年多运行，出现过故障，基本不需要维护。 FX2N型PLC小型化、，适合此种环保控制系统的应用改造。随着对供热锅炉环保要求的不断提高，该系统将拥有良好的开发前景

1背景

φ3500立式机床是一种自动化程度要求较高的机电设备，一般应用于冶金行业，车制各种大型工件；它通常采用继电器逻辑控制方式，设备的电控系统故障，检修周期长。随着技术的进步，这类控制系统已显示出越来越多的弊端。近年来PLC机在工业自动控制领域应用愈来愈广，它在控制性能、组机周期和硬件成本等方面所表现出的综合优势，是其它工控产品难以比拟的。如果用PLC控制技术对这些系统实施改造，则具有普遍的技术及经济意义。

2 方案选择

原设备为手动操作，根据使用部门的建议，在改造方案上维持改造前设备人一机界面的原始性，这样可以有效减少设备使用人员的误操作，不至于使设备的事故率在技术改造后有所增加。

系统的工作台变速单元依靠液压电磁阀来实现，并由机械传动部件不断地改变传输比，达到改变工作台转速目的。其变速操作相当繁琐，先让主机停车，选好速度后，微动使齿轮重新啃合再挂挡，后重新启动。根据现场负载计算与理论分析，保留主拖动方式，用一台FRN15G95-4JE电压型通用变频器，对工作台电机进行速度换向控制。FRN15G954JE电压型通用变频器具有转矩矢量控制、转差补偿、电AVR自整定、负载转矩自适应等一系列功能，在无速度传感器的开环运行条件下，采用磁通矢量控制和电机参数自动测试等功能后，其调速性能达到甚至传统晶闸管供电的双闭环直流调速系统。原系统还有左右两个架，可纵向横向移动，通过电磁离合器与左右驱动电机连接。左右驱动电机有Y/△变换，因此有两级工作进给速度：I级0.29- 45.6m/min，II级0.58-91.2m/min。改造时，仍维持原方式。

3 PLC机型选择

3．1 输入输出点数

PLC控制系统的输入信号包括操作台控制输入、工作台和架各速度信号、分布在机床上各部分行程开关及变频器投入信号。共有64个输入点。

PLC的控制负载主要分成三类：一是10台交流电机正反转主接触器；二是用于左右架调速的离合器线圈（电磁离合器直接由PLC驱动）；三是显示、报警负载（包括显示灯、声光报警器等）；四是工作台调速输出（到变频器）。共56个输出点。

3．2 PLC选型

确定输入输出点后，还要进行PLC选型，本系统除了与变频器连接需模拟量外，全部为开关量，再考虑到性能价格比及输入输出点数，选用德维森公司ATCS系列PPC31型机, PPC31为模块化结构，系统配置灵活，编程功能强，性能价格比高。

4 系统设计

4．1 变频器设计

系统所有动作都有PLC控制。当PLC输出继电器out1=ON时，工作台正转；输出继电器out2=ON时，工作台反转。工作台共有16级速度。操作时，将二进制值存储在PLC数据区，当正反转时，操作台输入速度值，而PLC输出一路二进制值，经D/A转换到变频器的12号输入端，满足工作台调速要求。当out1 and out3=O N时，工作台点动正转；当out2 and out 3=ON时，工作台点动反转。点动速度用变频器提供的多段速指令选择。当电机过载缺相时，热继电器FR动作，使变频器THR端子OFF，可在瞬间封锁 U.V.W输出，同时闭合故障继电器30A-30C触点，经PLC输入继电器产生系统故障报警。

在快速制动过程中，一但电机反馈“泵升”电压使变频器母线电压达到800V时，制动单动BU功率模块立即导通，接入电阻R释放电机储能，实现快速的制动。

4．2 软件设计

PLC通过编程器输入程序，达到控制目的。由于PLC工作过程是循环，程序执行速度快，在架进给双速电机时，需要通过Y/△变换实现变速，因此为了避免Y/△变换中电源短路，除了用互锁外，还设置切换延时，定为1S。同样，在横梁下降（反转）时，还需要回升（正转），因此也需要设置切换延时，以防电源短路。

5 结束语

实践证明，用PLC改造传统继电器控制系统是很好的方法。它可以充分发挥PLC高性、高抗干扰的特点，寿命长、维修量少、查找外部线路简单。同时采用变频器改善了原系统工作台启动调速性能，有利于节能（原系统机械变速，低速时电机功率损耗大），提高了效率，为企业创造较好的经济效益。

片梭织机的换纬是通过控制挑纬器动作来实现的。新型片梭织机由电脑控制电磁铁，进而由电磁铁驱动挑纬器工作，可实现任意比例混纬。PU130型片梭织机通过机械带动两个祧纬器工作，只能织制1：1比例混纬产品。为适应市场对多比例混纬产品的需求，针对PU130片梭织机特点，我们经过精心设计，积攻关，研制出适合PU130进口片梭织机特点的自动混纬系统。系统以气源为动力，由电磁阀控制气缸、再由气缸活塞带动挑纬器按工艺要求动作，而电磁阀由PLC可编程控制器按程序来控制，改变程序很容易实现多比例自动混纬。该系统简单、实用、性能稳定，投资少。

1问题提出

由瑞士生产的PU130型片梭织机，属于二十世纪八十年代的产品。该设备九十年代初引进时性能较为，主要生产 7*6、7*7等厚重常规品种牛仔布，产品质量稳定均能达到客户的满意，在生产中发挥着重要作用。也给企业带来了新的产品市场，创造了良好的经济效益。但是，随着社会经济的不断发展，社会需求越来越高，牛仔布品种越来越多样化。老产品已不适应人们的需求，取而代之的是不同支数、不同颜色、不同比例的多比例混纬牛仔布新产品。而且需求量越来越大，占据了市场的主流。PU130型片梭织机只能单一比例混纬，产品品种单一，严重制约了新产品开发。虽然PU130型片梭织机已经新换代，但是，新设备的自动换纬系统复杂昂贵，再次引进换新设备已不现实。
PU130片梭织机是二棉分公司的设备之一，在织造车间所占比重较大，对企业生产经营产生着举足轻重的影响，随着新型进口设备自动化程度的不断提高，该设备的不足也愈显。另外，该设备在经过十多年使用后，元器件老化，故障率增加，再加上该型号进口设备已经新换代，配件价格昂贵而且难以买到，致使维修难度增大、维修费用增高，常常因此而影响生产和产品质量。品种调整时改机时间长，投入资金愈来愈多。因此，在PU130片梭织机上实现多比例混纬，继续充分发挥该设备的作用就成了摆在我们面前的重大课题。

2研制方案的确定

PU130型片梭织机有两个挑纬器，每个挑纬器带动一根纬纱，由机械带动依次轮流工作，达到1 ：1混纬。若要实现n ：1混纬，则使其中一个挑纬器连续工作n次后，另一个再工作，从而实现多比例混纬的目的。通过调研和反复研究、论证，形成设计思路如下：

一、采用气源为动力，带动挑纬器工作。气源由电磁阀控制，而电磁阀由可编程控制器按程序来控制，从而控制挑纬器动作，实现多比例自动混纬。

二、通过一定程序完成停车、断纬、或其他原因造成的停车补纬工作。

三、可编程控制器控制的电磁阀动作要与织机的运动协调一致（同步）。

四、由于挑纬器每分钟要完成300个动作，要求选用的所有元件质量稳定且能满足高频率、长期工作的要求。

3系统组成及工作原理

3.1系统组成

空气压缩机：作为动力源输源驱动汽缸进而带动挑纬器工作，气压0.7—0.85MPa。（企业已有且正在用于生产，不需单购置）

可编程控制器：选用日本三菱FX1n—MR24型，其具有性能稳定，动作、价格低等特点。传感器选用频率在50HZ以上NPN型，其工作电压与所选用可编程控制器提供电压一致（24V）。

电磁阀：电磁阀的选用要满足动作频、响应速度快的要求，由DC12V或24V电源供电。经过多次试验，后选用闽台产型号为T180—4E1—PSL的电磁阀。

汽 缸：气缸要求具有动作频、润滑好、耐摩擦、温升低等特点，由生产厂特殊加工。自行设计制造了连杆接头、支架接头等系列部件。

挑纬器：采用原机上带的。

3.2工作原理：以气源为动力，驱动挑纬器按工艺要求工作，通过PLC控制而实现多比例自动混纬。系统工作过程：由电磁阀控制进入气缸的两个阀门，进入汽缸的空气驱动气缸活塞运动，气缸活塞通过连杆接头带动挑纬器动作，通过PLC可编程控制器按程序来控制电磁阀，进而控制挑纬器按要求动作，达到不同比例混纬的目的。

4系统调试及运行参数的确定

4.1 把可编程控制器开关打到运行状态，然后短接一下X2---- COM，启动布机，此时，应按2 ：1工艺运行。依此类推，短接一下X3---COM， 然后启动织机，应按3 ：1工艺运行。依次有：X4对应4 ：1比例混纬；X5对应5 ：1比例混纬；X6对应6 ：1比例混纬。4.2使布机运行在6 ：1状态，在运行到单纬位时停机，由值车工抽出后一纬，然后开车，或者在运行到单纬时，挑断纬纱（不须抽纬纱），然后开车，布匹上该单元纬纱应不缺失。

4.3使布机运行在6 ：1状态，且在织多纬时停机或挑断纬纱，由值车工抽掉后一纬，然后再开机，多纬数应该是6根。在织多纬情况下，不论何原因停车，可编程控制器输出Y0应闭合，此时，电磁阀吸合（工作状态）带动气缸工作。

4.4工艺参数设定：D128值为工艺要求值，在运行前由常数K设定初始值。因为K值小于20n毫秒时，织多纬时容易少纬；而K值大于1秒时，又容易造成多纬。所以，定时器T201的K值设定应大于20n毫秒的2—3倍，而小于1秒。例如：表1中是2 ：1比例混纬程序，T201设置为320毫秒（大于20*n=20*2=40毫秒，小于1秒）。
表1
LD X2 LD X0 ANI X1
MOV K2 OUT C16 D128 OUT Y10
D128 LD C16 LD Y10
LD X3 OR Y0 ANI X1
MOV K3 ANI Y1 OUT T201 K320
D128 OUT Y0 LDP T201
LD X14 LD X1 DECP C16
MOV K4 OUT C17 K1 END
D128 RST C16
LD X5 LD C17
MOV K5 OUT Y1
D128 LD Y1
LD X6 RST C17
MOV K6 LD X0
D128 OR Y10

5结语

基于PLC的PU130进口片梭织机多比例自动混纬系统功能完善，结构合理，性能，使用方便，达到了设计要求。我们的体会是：
1、对设备、操作、工艺进行详细的了解和摸底，特别是对设备的控制系统存在的问题及其对生产造成的影响和混纬牛仔布生产工艺的特点等进行深入的分析和市场调研是研制成功的基础。熟悉设备的工作原理、机构和性能，在充分利用原有设备特点的基础上，控制挑纬器的动作是实现多比例混纬的关键。
2、自动混纬机构动作单一，频率较高。所以，可编程控制器、动力源、电磁阀、汽缸等器件的频率特性、运行稳定性和寿命是多比例混纬系统稳定运行的保证。试生产初期，由于气缸选型不当，缸体生热，不利长期工作，易损坏。火塞杆受力不平衡，易折断。经过多种型号气缸的比较试用，同时，研究改进与气缸相联的连杆接头的结构，使运行保持平稳，满足了工艺的要求。
3、新型织机的混纬系统由电脑控制，功能、性能稳定、效果好，但系统复杂价格高。根据PU130进口片梭织机的特点，采用可编程控制器控制电磁阀，电磁阀控制气缸进而驱动挑纬器工作，实现多比例自动混纬的设计思想清晰明确，系统简单、实用、针对性强，且投资少，具有良好的推广应用前景