6ES7216-2BD23-0XB8产品

6ES7216-2BD23-0XB8产品

长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常的控制应用。其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。但传统PLX存在技术新慢、系统开放程度低、价格较高的共同问题，随着PC及因特网时代的到来，传统PLC面临的问题就为，与此形成鲜明对比，工业PC-BASED控制器由于可以融入到网络时代的信息系统中，具有网络系统基特性，即具有、格、系统开放、丰富的人才基础等优势，因此PC-BASED控制器一经出现就具有很强的生命力，发展为迅猛。

PC-BASED控制器要取代传统PLC，解决性及编程问题，在PC-BASED控制器出现的初期，常用工业PC+I/O卡+自编软件或组态软件来实现和控制，但这种系统性不高，开发难度大，对编程人员的要求高，可维护性差，因此，很难大面积采用，近几年来，这种情况已得到根本的改变，PC-BASED控制器从外观到性与PLC非常相近，在编程方面，由于IEC61131-3 编程语言标准的推出和广泛采用，为PC-BASED控制器的高速发展铺平了道路，这样PC-BASED控制器不仅具有PC的优势也具有传统PLC的优势，它可无缝地融合到网络时代的信息系统中，符合时代的潮流。

中国台湾泓格公司推出的ISaGRAF嵌入式控制器I-8XX7系列就是其中的代表，该产品由主控单元、扩展单元及I/O模块组成。

主控单元

采用80188 40MHz CPU,512K FLASH,512K SRAM,以保证程序的下载、存储及运行。
内置四个通信口，RS-232/485/ETHERNET,使构建网络灵活方便。
内置NVSRAM及EEPROM，另外，可附加256K、512K电池保护SRAM，以确保数据的性及刷新的快速性，有利于解决现场一些参数及采集数据的累计量存储，如有多数据的存储，还可扩展2M/4M/8M/16M/32M FLASH.在同类产品中树一帜。
主控单元有4或8个I/O插槽，可插入多种类型模块，组合方便。
主控单元板上有4个按钮、5个数码管和3个LED灯，用户可用来进行简单的显示和操作，复杂操作可连接常用的工业MMI。
内置时钟时，符合2000年要求，可提供系统需要的年月日时分秒。
内置，保系统自动恢复。
电源及通信保护电路，保证系统的。

扩展单元

当主控单元容量不能达到要求时，可通过主控单元的RS-485连接扩展单元,扩展单元 有4/5/8/9槽四种类型。
一个主控单元可连接多个扩展单元。

I/O模块

AI、AO、DI、DO、定时计数等多种抟统模块
编码输入、伺服电机控制、步进电机控制、RS-232/422/485\打印接口等特制模块

网络通信

ETHERNET/RS-485接口，并支持MODBUS、MODBUS\TCP协议，使其可与任何三方HMI软件如IFIX，CITECT，IUCH等连接。
ETHERNET接口，可透过INTERNET/INTRANET现有的软硬件资源实现远程的经济连接，使生产信息很方便的传递到需要的地方。
控制器之间的通信可直接通过RS-485/ETHERNET及相关协议完成，而不通过上位机来完成，可提高系统的性。
控制器还可直接连接其他MODBUSRTU、现场操作的HMI。还可以通过编程连接非标准的232/422/485设备。

编程

开发平台为ISaGRAF集成环境，支持IEC61131-3 5种编程语言，即结构化文字(Structure Text)、梯形图(Ladder Logic)、指令集(Instruction List)、功能方块图(Function Block Diagram)、流程图(Sequential Function Chart)，使用方便易学。
应用程序经编译生成的目标代码，可通过RS-232/485下载，也可通过EtherNET下载，如果是远程站点，还可通过MODRM实现远程下载和维护。
开发环境提供了离线功能，这样可节约现场实际调试的时间，减少事故的机会。
丰富的功能块和函数，也可方便加入自己的函数或功能块。使程序的功能不断的累加。
文档齐全。
掉电保护数据，适合参数保存、流量累计计算保存。
模拟量处理力强，克服传统PLC不足.

一、简述
多年来，可编程控制器（以下简称PLC）从其产生到现在，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。今天的PLC在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络的各方面能力都已大幅提高，成为工业控制领域的主流控制设备，在各行各业发挥着越来越大的作用。
二、PLC的应用领域
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化等各个行业，使用情况主要分为如下几类：
1．开关量逻辑控制
取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
2．工业过程控制
在工业生产过程当中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量（即模拟量），PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
3．运动控制
PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用的运动控制模块，如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。
4．数据处理
PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
5．通信及联网
PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着工厂自动化网络的发展，现在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。
三、PLC的应用特点
1．性高，抗干扰能力强
高性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了的抗干扰技术，具有很高的性。使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统将高的性。
2．配套齐全，功能完善，适用性强
PLC发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
3．易学易用，深受工程技术人员欢迎
PLC是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。
4．系统的设计，工作量小，维护方便，容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量的生产场合。
四、PLC应用中需要注意的问题
PLC是一种用于工业生产自动化控制的设备，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工业环境中使用。然而，尽管有如上所述的性较高，抗干扰能力较强，但当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证PLC的正常运行，要提高PLC控制系统性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求设计、安装和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。因此在使用中应注意以下问题：
1．工作环境
（1）温度
PLC要求环境温度在0~55oC，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大。
（2）湿度
为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85%（无凝露）。
（3）震动
应使PLC远离强烈的震动源，防止振动频率为10~55Hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时，采取减震措施，如采用减震胶等。
（4）空气
避免有腐蚀和易燃的气体，例如、等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。
（5）电源
PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力。在性要求很高或电源干扰特别严重的环境中，可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。一般PLC都有直流24V输出提供给输入端，当输入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源。因为普通的整流滤波电源，由于纹波的影响，容易使PLC接收到错误信息。
2．控制系统中干扰及其来源
现场电磁干扰是PLC控制系统中常见也是易影响系统性的因素之一，所谓治标先治本，找出问题所在，才能提出解决问题的办法。因此知道现场干扰的。（1）干扰源及一般分类
影响PLC控制系统的干扰源，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，其原因是电流改变产生磁场，对设备产生电磁辐射；磁场改变产生电流，电磁高速产生电磁波。通常电磁干扰按干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压叠加所形成。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要原因），这种共模干扰可为直流，亦可为交流。差模干扰是指作用于信号两间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种干扰叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。
（2）PLC系统中干扰的主要来源及途径
强电干扰
PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压。尤其是电网内部的变化，开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。
柜内干扰
控制柜内的高压电器，大的电感性负载，混乱的布线都容易对PLC造成一定程度的干扰。
来自信号线引入的干扰
与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。
来自接地系统混乱时的干扰
接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。
来自PLC系统内部的干扰
主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。
变频器干扰
一是变频器启动及运行过程中产生谐波对电网产生传导干扰，引起电网电压畸变，影响电网的供电质量；二是变频器的输出会产生较强的电磁辐射干扰，影响周边设备的正常工作。
3．主要抗干扰措施
（1）电源的合理处理，抑制电网引入的干扰
对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为1:1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰，还可以在电源输入端串接LC滤波电路。如图1所示

（2）安装与布线
● 动力线、控制线以及PLC的电源线和I/O线应分别配线，隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双胶线连接。将PLC的IO线和大功率线分开走线，如在同槽内，分开捆扎交流线、直流线，若条件允许，分槽走线，这不仅能使其有尽可能大的空间距离，并能将干扰降到限度。
● PLC应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备，不能与高压电器安装在同一个开关柜内。在柜内PLC应远离动力线（二者之间距离应大于200mm）。与PLC装在同一个柜子内的电感性负载，如功率较大的继电器、接触器的线圈，应并联RC消弧电路。
● PLC的输入与输出分开走线，开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线，屏蔽层应一端或两端接地，接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10。
● 交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。
（3）I/O端的接线
输入接线
● 输入接线一般不要太长。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。
● 输入/输出线不能用同一根电缆，输入/输出线要分开。
● 尽可能采用常开触点形式连接到输入端，使编制的梯形图与继电器原理图一致，便于阅读。
输出连接
● 输出端接线分为立输出和公共输出。在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。
● 由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上，并且连接至端子板，若将连接输出元件的负载短路，将烧毁印制电路板。
● 采用继电器输出时，所承受的电感性负载的大小，会影响到继电器的使用寿命，因此，使用电感性负载时应合理选择，或加隔离继电器。
● PLC的输出负载可能产生干扰，因此要采取措施加以控制，如直流输出的续流管保护，交流输出的阻容吸收电路，晶体管及双向晶闸管输出的旁路电阻保护。
（4）正确选择接地点，完善接地系统
良好的接地是保证PLC工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地的目的通常有两个，其一为了，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。
PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层一点接地，如果电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将大。
此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内又会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。
● 地或电源接地
将电源线接地端和柜体连线接地为接地。如电源漏电或柜体带电，可从接地导入地下，不会对人造成伤害。
 
● 系统接地
PLC控制器为了与所控的各个设备同电位而接地，叫系统接地。接地电阻值不得大于4Ω，一般需将PLC设备系统地和控制柜内开关电源负端接在一起，作为控制系统地。
● 信号与屏蔽接地
一般要求信号线要有的参考地，屏蔽电缆遇到有可能产生传导干扰的场合，也要在就地或者控制室接地，防止形成“地环路”。信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在PLC侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理，选择适当的接地处单点接点。
（5）对变频器干扰的抑制
变频器的干扰处理一般有下面几种方式：
加隔离变压器，主要是针对来自电源的传导干扰，可以将绝大部分的传导干扰阻隔在隔离变压器之前。
使用滤波器，滤波器具有较强的抗干扰能力，还具有防止将设备本身的干扰传导给电源，有些还兼有尖峰电压吸收功能。
使用输出电抗器，在变频器到电动机之间增加交流电抗器主要是减少变频器输出在能量传输过程中线路产生电磁辐射，影响其它设备正常工作。
五、结束语
PLC控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题，因此在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素，合理有效地抑制抗干扰，才能够使PLC控制系统正常工作。随着PLC应用领域的不断拓宽，如何的使用PLC也成为其发展的重要因素。21世纪，PLC会有大的发展，产品的品种会丰富、规格齐全，通过的人机界面、完备的通信设备会好地适应各种工业控制场合的需求，PLC作为自动化控制网络和通用网络的重要组成部分，将在工业控制领域发挥越来越大的作用。

工作原理：

根据老化房工艺要求组成如上图控制系统：上位机采用中国台湾研华IPC（工控计算机）；监控画面采用亚控公司的KINGVIEW软件，该软件操作简单，元件形象丰富，性能稳定；控制部分采用EMERSON EC20-2012BTA类型的PLC和4个温度采集模块（EC20-4TC，接受K型温度信号）；传动采用EMERSON EV2000通用型变频器。

在设备连接方面，EC20 PLC充分体现了自身的优势，由于EC20 PLC本身带有2个串行通信口（1个RS232口，集成自由协议/编程协议/MODBUS从站协议，1个RS232/485口，集成自由协议/MODBUS主站/从站协议），EC20 PLC利用COM0口和IPC进行通信（EC20 PLC做从站，设置成MODBUS从站协议），利用COM1和多台变频器组成网络进行集中控制（EC20 PLC的COM1设置成MODBUS主站协议）。

IPC为整个系统的人机接口，IPC读取PLC采集的系统运行状态如各风机的运转状态，各测温点温度，报警状况并显示在监控画面上，IPC又把各种操作命令传给PLC以控制系统的运行，如温度的设定，PID参数设定，各种阀门的开闭，变频器的启动、停止等设定。并且可以实时监控整个系统的工作运行状态、动作过程及故障报警等，IPC还可以根据设定对采集的数据进行保存打印。

在系统设计中，EC20 PLC为整个系统的，执行各种系统操作及计算，EC20 PLC根据工艺要求和现场状况进行逻辑判断，开闭各种阀门和启停各风机；同时利用自身的PID功能对温度进行控制，具体方法后面描述。

EV2000系列变频器自带RS485接口的通讯单元，符合RS485通讯规范，用于实现PLC与多台变频器的联网。根据MODBUS通讯协议，我们可以通过RS485网络轻松实现对变频器的运行控制。由于RS485通讯链路传输距离远、配线简单、抗干扰能力强、性高，因此在设计中，我们省略了变频器的外部起停控制线路，对变频器的所有控制都通过RS485通讯链路来完成，达到了经济的目的。

四、 监控画面

整个系统监控画面主要分为主画面，实时温度监控，PID参数设定，三个部分（其他部分省略），具体如下：

主画面如上图所示，主要完成对系统状态的监控（如各种风阀的开闭状态，风机的运行状态，报警状态），数据统计（如系统运行的时间，启停系统的次数），温度设定/测量等功能。

实时温度监控画面如上所示，此画面主要用于对温度的实时监控，并描绘出温度曲线趋势，以便判断系统的温度控制是否处于良好状态，同时可以实现对温度进行保存/打印等操作。

PID参数设定画面主要用于比例常数P，积分常数I，微分常数D的设定，同时根据实时温度曲线状况进行调节；同时显示PID控制的输出比例。

五、 对温度控制的实现

为便于对整个老化房内温度的控制，同时充分利用EC20 PLC自身PID功能和PWM脉冲输出（Y0，Y1）的优势，室内温度区域分为2个部分（上层和下层各8个测温度点），对温度取平均值作为温度的测量值，并把此平均值送入PID功能块进行运算，同时对加热执行元件（参考EC20 PLC的I/O接线图，固态继电器SSR1，SSR2，SSR3所控制的发热管的功率逐渐加大）也进行了分组处理：温度偏差较小的情况下，进行PID运算，通过Y0输出脉冲给SSR1，同时关闭SSR2，SSR3（即Y1，Y2停止输出）；如果温度偏差较大，则Y1，Y2也参加输出，具体处理思路如下：

通过此法处理可以把温度控制精度保持在±0.3度以内,而且无论提升温度还是下降温度都很快速；同时把PID输出转化为PWM的占空比输出，又大大节省了PLC的资源（充分利用Y0，Y1的高达100KHZ的脉冲输出功能）。

EC20 PLC的编程软件CONTROLSTAR的操作简单方便，指令丰富，功能强大，是一个很的全中文编辑工具。

实现步骤具体如下：，在数据块设定PID各参数，其中的是设置P，I，D三个参数和输出量的上下限范围，由于PID的输出直接和PWM结合在一起，所以设置时要特别注意，在本例子中，按照PWM的周期为4秒（=4000MS）计算，把PID的输出上下限分别设定为4000和0；另外按照逆动作（BIT0=1），输出限定（BIT5=1）的要求对D7911各位进行赋值；

其次,在程序里调用PID指令和PWM指令用于控制Y0的输出（对SV和PV的比较而进行的逻辑控制输出较简单，故此处省略）。

六、 对变频器的启停控制

由于EMESON EC20 PLC和EV2000变频器（非标）都集成MODBUS协议，所以实现它们的通信相对比较简单，整个网络采用RS485通信方式。

1. 各设备接口通信参数设置，对EC20 PLC设置如下：

2. EV2000的设置要点：1，各通信参数要和EC20 PLC一致；2，各变频器的地址要有自己的从机地址；3，注意变频器的通信跳线开关CN14拨在RS485方向

3. EC20PLC和变频器的连接如下：

4. EC20 PLC和变频器之间采用MODBUS RTU方式通信，Modbus采用“Big Endian”编码方式，先发送高位字节，然后是低位字节。RTU方式格式如下：

RTU方式：在RTU方式下，帧之间的空闲时间取功能码设定和Modbus内部约定值中的较大值。Modbus内部约定的小帧间空闲如下：帧头和帧尾通过总线空闲时间不小于3.5个字节时间来界定帧。数据校验采用CRC-16，整个信息参与校验，校验和的高低字节需要交换后发送。具体的CRC校验请参考协议后面的示例。值得注意的是，帧间保持至少3.5个字符的总线空闲即可，帧之间的总线空闲不需要累加起始和结束空闲。

Modbus主要的功能是读写参数，不同的功能码决定不同的操作请求。变频器Modbus协议支持以下功能码操作：

Modbus协议不同的功能码有不同数据的格式和意义，简要介绍如下：

改写多个变频器功能码和状态参数的格式协议：请求格式如下：

应答格式如下：

读取变频器参数的协议格式：请求格式如下：

应答格式如下：

变频器的功能码参数、控制参数和状态参数都映射为Modbus的读写寄存器。功能码参数的读写特性和范围遵循变频器用户手册的说明。变频器功能码的组号映射为寄存器地址的高字节，组内索引映射为寄存器地址的低字节。变频器的控制参数和状态参数均虚拟为变频器功能码组。功能码组号与其映射的寄存器地址高字节的对应关系如下：

F0组：0x00；F1组：0x01；F2组：0x02；F3组：0x03；F4组：0x04；F5组：0x05；F6组：0x06；F7组：0x07；F8组：0x08；F9组：0x09；FA组：0x0A；Fb组：0x0B；FC组：0x0C；Fd组：0x0D；FE组：0x0E；FF组：0x0F；FH组：0x10；FL组：0x11；Fn组：0x12；FP组：0x13；FU组：0x14；变频器控制参数组：0x32；变频器状态参数组：0x33。

例如变频器功能码参数F3.02的寄存器地址为0x302，变频器功能码参数FF.01的寄存器地址为0xF01。

5、具体程序编写：启动5#变频器正转，转速设定为50.00HZ（内部表示为5000）的命令如下：

程序清单：

读取5#变频器的运行频率，变频器应答运行频率为50.00HZ：

程序清单：

5#变频器以快速度停车：

七、 小结

该系统以前是采用IPC+控制I/O卡的方式进行控制的，但是存在系统稳定性能差，控制效果不理想，故障的缺点，自从改用EMERSON 的PLC作为系统的设备后，系统不仅达到良好的控制效果和很好的经济效益，同时比较容易维护，受到用户的。

山东京博石油化工有限公司是主要从事深度加工及其综合利用的大型民营企业，随着企业规模的不断扩大，油品发货系统越显效率低下，经常出现产品积压，汽车拥挤混乱的现象，难以管理。公司信息技术部通过对整个流程和装油自动化设备进行了详细的调查和分析，并搜集了设备和流程的使用部门的意见，发现原有系统存在很多问题，公司终决定换发油系统。

原系统已不能胜任

原系统采用PLC集中控制+交易软件的模式。下位采用S7-300CPU，14个鹤位的I/O都接到中控室的S7-300PLC上，上位采用Wincc开发发油界面，并采用某公司用Delph开发了交易软件。

原系统存在的问题包括：

1.上位的发油系统和PLC发油系统经常出现通信中断，或者不稳定，经常不得不手动装车。人工发货装车需要大量人力；手动控制阀门易出现油品溢出现象；发油数量难以控制，经常需要补油或交款；发油效率低，不适合大量的油品发送；人为因素影响发油结果严重；发油记录由人工手写，不能避免各种现象。

2.手动装车后，用PLC装车的数据不能自动上传到发油交易系统，经常重复劳动。

3.14个鹤位所有数据量采用集中式控制，在中控室采用一个PLC来控制，使布线复杂。一旦线路出现问题，故障很难查找。导致很多故障出现后无法修复。如很多鹤位的可燃气体报警、接地报警信号失灵，甚至出现不能应用的情况，造成很大的隐患。

4.温度信号不能采集，或不准确，导致装车辆用PLC的计数脉冲不能计算测量。虽然有流量计，但是不得不和称重配合，重复劳动，程序繁琐，导致效率低下。

5.不能灵活的改变鹤位及油泵的对应关系，使鹤位利用效率低。

新系统取而代之设计目标

新设计开发的成品油自动发货系统采用工程化的技术路线，从系统方案，功能、硬件、施工设计，软件开发、安装调试等各个环节紧密地结合，实现一个有自己特点的个性化的自动控制系统。本技术方案的改造目标是结合现有的工艺条件，配合工艺改造，采用、科学、适用的自动化系统的设计(包括作业流程)，显著提高付油作业效率务质量。由于京博集团发油系统承担着年吞吐量300万t成品油的发送任务，根据各种油品的数量和往年的发油情况，设计规模定为600万t。控制系统的设计规模一期按14个鹤位的容量进行配置，紧接着2期增加14个鹤位。

方案介绍

经过一段时间的认真考察，终选择青岛佳控自动化设备工程有限公司集成该系统。青岛佳控经过和京博控股的认真调查和研究，给出了一个分布式自动化装油方案。

该方案采用贝加莱(B&R)的X20分布式PLC作为下位；每个鹤位和泵站采用一个X20CP0292紧凑型CPU及分布I/O，采集和控制现场的可燃气体报警、接地报警、流量计等各种控制信号；中控室的X20CP1484标准CPU，通过CAN总线或者以太网和14个鹤位及泵站相连，构成一个分布式的控制系统。采用贝加莱的APC620工控机为上位服务器，采用贝加莱APROL系统为上位组态，通过OPC和佳控自行开发的交易系统通信。

图1 B&R X20PCC在成品油自动罐装系统拓扑图

1.PCC简介：贝加莱的X20是分布式PCC系统，各种模块之间可进行组合。它主要由处理器CPU、通信模块、功能模块和电源模块等组成，能满足中高等性能的要求。高I/O密度、模块化、无风扇结构、人性化结构设计、灵活的通讯模式、高的CPU处理能力以及易于用户掌握的特点使得贝加莱X20成为各种控制任务既方便又经济的解决方案。当控制任务增加时可自由扩展。

贝加莱X20PCC的大量功能支持可帮助用户进行编程、启动、维护和主要包括高速的指令处理、浮点数运算、方便用户的参数赋值、人机界面、诊断功能和口令保护等功能。贝加莱X20PCC具有多种不同的通信接口，可以用来连接各种工业现场总线和工业以太网总线系统，方便用户的数据交换。B&R的INA通信，是让编程者省去了通信编程调试的烦恼和工作量。

2.发货控制系统：罐区油罐的油品通过10条母管输送到发油台，各装车口采用多泵对多鹤位的结构，各管线都有回油装置。

3.自动控制系统结构和功能：发油自动控制系统由业务工作站、监控工作站、定量控制系统和现场仪表、设备组成。

图2 包罗万象的控制技术，标准型、紧凑型、总线型、型B&R X20 system

工作站

业务管理系统由接入局域网的计算机、打印机和UPS电源组成，分别设在业务室、磅房等相关业务科室内。其功能包括：完成领油预约；车辆自动调度、车位自动分配；完成用户指标管理，包括注册开户、各种查询和信息；完成发油结算、自动制表功能；协调管理整个系统，完成预约、通道分配、定量控制、结算和付油业务处理；具有油料数据库管理功能，如数据库自动定时备份、数据库恢复，操作员权限及口令设置修改等；通过局域网构建完成完整的控制管理系统；通过连接局域网实现信息共享。

监控工作站

上位监控系统由接入局域网的计算机、打印机和UPS电源组成，设在发油控制室内。其功能包括：发油通道的管理和控制，如通道的开关、屏蔽、发油继续或暂停等；监控发油站台工况，实时、动态反应设备运行状态和数据；多画面切换监控功能。系统功能组态(参数设置)功能：如通道油品定义、标密设定等；工作状态设置功能：如鹤位的泵输／自流选择；弹出式报警窗口，所有故障点的监测报警显示，报警声提示；设备调校平台，用于设备的调试、维护和参数测试；下位控制系统操作运行记录，历史故障辑录通过局域网实现信息共享。

定量控制系统

发油控制系统由控制柜、现场控制设备和现场工艺设备组成。采用以B&R X20系列PLC作为控制系统的。其功能为：鹤管发油自动定量控制；油每200L自动暂停／启动功能；启停与阀的开关的智能化控制，如实现电液阀的开度调节、泵-阀的时序控制；现场发油的人工干预；现场的操作提示和实时流量显示；实现静电接地的信号联锁不可忽视鹤管在位联锁保护，控制系统确保在鹤管大于一定倾角时拒绝发油，以防误发油； 控制系统对通道的人工干预、系统运行状态和故障的指示；实现离线自动定量发油，在上位监控工作站和业务工作站故障的情况下，或者在紧急情况下，以控制柜为的发油控制系统可实现预约的离线自动定量发油。

现场控制设备

现场控制检测设备有电液阀、质量流量计，操作终端、悬挂式大屏幕显示器(可选)、鹤管在位开关、静电接地和紧停按钮。其功能分别为：用电液阀作为鹤管付油控制开关阀门；用质量流量计(0.2级)作为汽车发油流量计；汽车付油现场使用LCD献出操作终端，用于完成用户身份识别、定量输入、流量显示、启停操作和状态指示并带有操作回音功能；每个鹤位设LCD大屏幕显示器，为用户提供直观的付油过程数据和操作状态；每个鹤位安装接地一体化检测装置，作为发油静电接地保护联锁信号；每个鹤管安装鹤管防溢油传感器，作为油槽车液位保护联锁信号；每个付油平台安装一个紧停按钮开关，作为危险情况时实施紧停操作手段；每条主管线设温度变送器检测油品温度；每个鹤管安装鹤管在位开关，作为发油联锁保护信号。

软件环境

软件的开发工具是贝加莱AS编程软件和贝加莱APROL系统软件，运行环境分别为：监控工作站，Linux；业务工作站，WinXP。该软件具有报表查询管理功能，能在网络的客户端运行，访问现场的发油情况以及现场各个设备的当前工作状态，鹤位的状态，发油历史数据信息和汇总。这就实现了办公室层对现场作业的监视、实时管理。

几个控制功能流速控制

对于鹤管和加油要求保持一定的流量(流速)范围，以保加油作业的和效率。由于下列情况可能造成发油流量的变化：大罐液位的高低不同；管线长短不同；同种油品同时发油车位多少不同；使用鹤管和加油不同。采用开关阀的二次调速，从而调节发油流速。
定量控制

可在发油结束前的定量关闭过程中提前关闭电液阀，当达到定量数量（有一微小的提前量）时快速关断电液阀并停泵，实现1~2L的定量控制。
车位自动分配

领油用户在业务工作站进行预约。油库工作人员依次将前来领油用户的预约信息输入业务工作站。当一个用户的预约被接受时，打印机自动为该用户打印预约单。该用户持预约单将油槽车驶入付油区车位排队等待。

新系统优势

该方案改进原有系统问题，增加了性、性、实用性、可维护性和可扩展性。

1.系统分为全自动自动装车、APROL立装车和PLC立装车3个等级装车状态。有效的预防了在不明故障下的问题的解决。并且，在APROL立装车、PLC立装车时的数据，在交易系统恢复后能自动上传数据，大减少了工作量。

2.系统采用分布式结构，使结构清晰，维护和施工非常方便。把原来没有利用起来的各个仪表都利用起来，增加了性、性。

3.系统可以按照生产计划和销售计划，时时调整泵站和鹤位的对应关系，增加了灵活性。

4.系统扩展方便，随着规模扩大，如需增加鹤位，每增加一个鹤位就增加一个紧凑的鹤位PCC，通过以太网或者CAN总线直接挂在现场总线上即可。

5.该系统采用贝加莱X20系统，其具备高的I/O密度、扩展方便、热插拔。

6.随着技术不断进步，如果改变工艺流程，需要改鹤位CPU的程序，可以在中控室通过以太网，利用B&R的INA通讯技术，直接将改动的程序下载到鹤位PLC上。

结论

基于PCC和组态软件的自动发货控制系统，充分利用了PCC抗干扰能力强，适用于工业现场的特点，又利用了组态软件强大的数据处理和图形表现的能力，具有性高、操作简单、维护容易等特点。目前该系统已经成功运行，效果良好，对自动发货控制系统的运行效率乃至整个油品发货装置具有重要意义，同时大提高了自动化水平，降低了工人的劳动强度。

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