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产品描述
西门子模块6ES7232-0HD22-0XA0库存
1 引言
配电室作为智能建筑系统的电力，向整栋大楼提供照明、消防、公用设备及办公设备的用电。智能型电力仪表就是可以对整个供电网络进行测量，分析及显示的仪器。由于智能建筑的供电网络很庞大，所以使用的智能型电力仪表数量也比较多。这就需要一套的监控系统与所有的智能仪表进行数据交换，实现对整个配电网络进行监控，从而实现电力的故障报警和优化管理。
使用和利时LK系列和LM系列PLC的电量采集系统因其性高、自由通讯数据通讯量大、通讯编程灵活而得到采用。
电量采集系统实现了对电力仪表中各个数据的采集功能，数据包括频率、相电压、线电压、相(线)电流、有功/无功/视在功率、功率因数、有功电度和无功电度等。其中LM系列PLC使用自由口通讯与所有的智能电力仪表进行通讯，并实现对仪表数据的储存和上传。LK系列PLC完成对所有LM系列PLC中仪表数据的统计和汇总，后通过以太网将数据传送到上位监控计算机，实现对全部供电系统状态的监视。
2 系统设计
电力采集系统一般由以LK和LM系列PLC为的通讯机柜组成。系统装置如图所示。电力监控柜里配置有1套LK系列PLC，10套LM系列PLC及电源。每套LM系列PLC均有一个RS485接口和一个PROFIBUS-DP接口，其通过RS485串口与智能仪表进行通讯，再通过PROFIBUS-DP总线将读上来的仪表数据传送到LK系列PLC中。LK系列PLC通过以太网通讯将汇总的配电室内的所有数据传送到上位监控计算机。
由于需要采集的仪表数量很多，且每块仪表读取的数据量大，所以采用多套LM系列PLC与仪表连接进行数据采集。LM系列PLC的RS232和RS485串口具有自由口通讯功能，可以针对仪表支持的协议自由进行编程，参数的设定和改都很方便，在此针对仪表支持的MODBUS RTU协议进行主站编程。LK系列PLC拥有16M的数据存储空间，支持PROFIBUS-DP和以太网(MODBUS TCP)通讯，可以方便的与LM系列PLC和上位计算机进行连接。使用LK系列PLC汇总LM系列PLC读取的数据大大优化了网络结构。
系统规模
系统规模为：模入AI：26点，模出AO：10点，开入DI：28点，开出DO：14点，
共计：78点
三、 控制系统选型：
由于该工程为计算机改造项目，没有条件将系统（特别是计算机部分）安置在一个环境相对较好的控制室中，只能与原来的仪表盘一起放在现场操作室内。环境相当恶劣，粉尘严重，且特别易吸潮，强腐蚀性；整个操作平台上有严重的震动；另因现场测温元件及信号线沿用已有的，这些信号线与大型风机等的动力线混敷设，无任何抗干扰措施。针对以上情况并考虑能够尽量节能挖潜，所以我们选用了以下设备作为控制系统的软硬件平台：
1 计算机及外设（操作站）： 15”高分辩率彩显/研华媒体工控机/500VA UPS供电
完成工艺过程监视、数据表显示、控制回路设定、趋势曲线图、报警显示记录、报表打印及系统自诊断等。
2、控制系统（控制站）： 选用美国OPTO 22公司SNAP 现场分布式I/O控制系统
该系统具有以下特点：各硬件组成结构紧溱，欧式PIN接插件性强于金手指型，铝合金外壳封型较好，因此特别适宜于安装在环境恶劣的工作场所，与上位机通信灵活，一根电缆进控制室即可，节约了大量的电线，且系统软硬件环境的开放性使得其扩展及网络化集成工作非常容易实现。另外其现场I/O模块采用4000VDC光电隔离，具有及强的抗电磁干扰能力，各通道分别设置，且质量终身保用；控制器可双机热备，RAM/EEPROM方式仍你选择，完成控制策略的执行及分发，并负责与主机的通信；单元控制器，协调本单元内各模块、通道的工作，完成单元内的工程单位转换、非线性处理、PID运算、报警处理、滤波、开方等基本操作，并与控制器进行实时数据交换，向控制器发出中断请求等。该系统采用多级CPU并行处理模式，性高，运算速度快，非常适用于实时测控领域。
3、控制软件：
OPTO 22公司的FACTORYFLOOR工控软件，完成控制应用程序的组态、调试、实时人机界面、通信控制以及实现工厂级管控一体化等。与其它组态软件比较，其开放的系统模式及三方产品（只要是用Microsoft VB/VC++开发的应用程序）的良好兼容性，为用户提供了友好的二次开发环境。
4 现场仪表及执行器：
1） 37KW引风机、11KW送风机及炉膛鼓风机，采用西门子公司ECO系列变频器控制；
2） 日本生产的大气露点仪，用于监视环境湿度的变化；
3） 密度式料液浓度计；
4） 笛型管配套电容式差压变送器，对热风量进行监测；
5） 电容式差式变送器测负压，监视换热器及干燥塔的工作状态；
6） 利用铠装热电阻快速准确测量料液温度；
7） 气动薄膜调节蝶阀，对经过换热器的热载体部分旁路，进行塔温度修正；
四、 控制关键：
1、开关量部分：
1） 根据人工指令，并结合高位槽料位情况以及料液温度控制料泵的运行；
2） 根据人工指令、热风温度及热风量的大小以及运行中隔膜泵的压力变化，控制隔膜泵的运行。
3） 根据炉膛温度与其设定值的偏差，进行送煤机的时间比例（TPO）控制；
4） 按热风炉操作规程进行排渣提醒，并在规定时间内无人工排渣过程时，进行强时排渣；
5） 高位槽、低位槽及水沫除尘料位报警；
6） 对人工停车指令进行确认，按规程中的指标要求完成整个工艺过程（含热风炉、换热器）自动停车的全部顺序控制；
2、模拟量（工艺参数）部分：
干燥过程工艺参数监控的终目的是为了保证产品水分、不溶物及有效成分含量等理化指标符合产品质量标准要求，但就目前国内而言，还无法实现对以上工艺指标的连续在线检测，但在工艺设备正常的情况下，只要把影响干燥过程热量平衡及物料平衡的操作参数进行平稳控制，并根据一些不可控因素（大气湿度、温度、料液温度、浓度）的变化，适当修正操作参数，仍然可使产品的质量指标较小的波动，从而获得较好的控制效果。
另外，从控制的角度来看此具体干燥工艺，是一个典型的多输入/多输出系统（MIMO），其中某些耦合关系还存在较复杂的非线性特征；由于隔膜泵结构所限，无法对其打料进行自动控制，也就是说，在系统处于全自动运行状态时，料液流量在任何情况下都有相对稳定（除非设备管道故障），这就限制了所采取的调节手段只能在热风系统进行（比如：风量、进塔/出塔温度、进塔出塔负压等），无论是热风系统本身还是环境、原料属性（温度、流量、压力及浓度等）引起的干燥状态的改变，都只能由热风参数的变化来得到修正。如前述，由于热风炉固有的热惯性及其对进塔热风温度有严重的纯滞后影响，这就很难保证干燥状态在任何情况下（工艺设备管道故障除外）都能得到较好的稳定。因此若采用常规PID算法实现参数的自调几乎是不可能的。
针对以上情况，在系统具体实现上，我们在各个相对立的控制环节分别采取了以下措施：
1） 热风炉炉温自动控制；
计算塔温度与其设定值的偏差Et1及塔底温度与其设定值的偏差Et2的加权和，并将其作为炉温设定值（初值由人工给定）的修正增量对炉温设定值进行在线实时修正。
对炉温的具体控制，同步采取了两种手段：
一是根据炉温的偏差对送煤机间比例（TPO）控制；同时也利用炉温偏差对热风炉送风机进行增量型PI控制。其目的在于尽量减小热风炉热惯性的影响并大可能地保证煤的燃烧。增设烟道气负压及换热器出口温在线，对换热器及炉尾引风机运行状况进行监视。
2） 干燥状态自动控制系统：
即是指利用热风量、炉温及干燥引风机对干燥过程的各工艺参数进行自动控制，工艺参数包括热风是量、热风温度、进塔/出塔空气负压、出塔斯社尾气温度等。如前所述，在运行过程中，需根据一些不可控因素的变化对工艺参数的设定值作相应调整。
具体实施时，利用矩阵分析方法对某些工艺参数进行多重解耦控制，从而达到尽量减小控制回路间串扰的目的，见下框图（图3）；
附：解耦前工艺参数影响关系：
如图所示，对于象大气温度、湿度以及料液温度、浓度这样渐变的，但又不可忽视的不可控干扰，利用来实时在线修正工艺参数设定值，但系统具有前馈校正的特性，从而改善由于热风系统存在大的纯滞后特性而对控制品质造成的不良影响。
3） 所有PID环节都采用增量型算法，即：
U（K）=A*E（K）-B*E（K-1）+C*E（K-2）
A=Kc（1+T0/T1+Td/To）
B=Kc(1+2*Td/To)
C=Kc(Td/To)
E(k)=Qr(k)-Q(K)
式中：
U(K——为K次采样周期时系统的控制作用；
E(K)——为K次采样周期的偏差；
Qr(K)——为K次采样周期的给定值；
Q(K)——为K次采样的实测参数值；
Kc——比例环节主导时间常数；
T0——受控环节主导时间常数；
T1/Td——分别主积分/微分时间
五 系统实际运行情况：
1 工艺参数的控制质量指标：
1） 炉温的稳定度为：一般情况下，偏差<=2.5℃，设定值大幅度调整时，其大调不过10℃；
2） 负压的调整精度为：偏差<=50Pa.
3） 进/出塔气体温度的稳定度为：偏差<=±0.5℃;
4） 在大气湿度不变的前提下，风量的波动<=5%;
5） 投入自动时不需要象常规PID那样要求有严格的前提条件；工艺设备不正常（主要指隔膜泵压力不稳）时，系统自动切入手动操作模式。
2 各项经济技术指标考核结果：
本系统自去2000年9九月份投运后，各项指标均达到合同要求。在能耗（煤、电）基本不变的前提下，单产量度增加了18%以上，由原来的313Kg/h（合同规定）增加到370Kg/h以上；产品水分波动范围由原来的7.5%-12%缩小到0.5%以内，不溶物含量也由原来的0.3%-0.55%减小到0.2%以内，从而使铬含量的稳定度大大提高。另外在生产过程中，由于原料量（隔膜泵开度）保持不变，系统处于均衡生产状态下，从而减小了故障停车时间，原来几乎每个班要撤换或清洗一次孔板，同时由于滴料等原因造成的结块现象严重，几乎每出2桶粉料就有1桶块料。投入本系统后，只要隔膜泵不出故障（比如卡弹），可作到24小时甚至长时间的不间断生产，每个班所出的块料不到1桶（原来为7-8桶）。
热风炉处于微负压运行状态，且炉温也平衡下来，不再出现以前那种忽高忽低、波动范围达20-30℃的情况，而且炉膛送风机一般不会工作在大负荷下，因此热风炉及其辅设的故障率也大大地降低了。
在去年上半年我们到该厂考察期间，经常遇到热风炉故障（比如：正压燃烧或温度过高造成炉墙开裂，水冷管爆裂等，以及送煤机、鼓风机及炉尾引风机烧毁等）。自投入本系统至元旦节前，由于热风炉故障引起的停车共计2次，其中 一次为煤斗提升装置机械故障所致。而且还未出现过烧毁电机、炉墙开裂这样较严重的事故。
变电站自动化系统需求
某变电站根据其实际情况，提出如下需求：
运行稳定的bbbbbbs2000操作系统
基于分层的高速网络结构（Lonworks、Ethernet），容量大、拓展性强，多操作平台，能够提供完善的在线帮助
要求采用新型测控装置，具有仪表的精度、保护的性
要求采用单元式加强型机箱结构，以及抗震动、抗电磁干扰设计，可分散安装在高压机柜上
能够集成电压无功综合调节（VQC）、小电流接地选线功能，具有防误操作闭锁键盘控制，具有自诊断和自修复功能
操作方便，性高，报表可由值班人员任意设置，具有所见即所得的打印功能
需要采用模块化软件设计，配置灵活，提供与其他厂家产品的通信接口，单台计算机即可完成所有通信、管理功能；提供双后台热备用配置，满足枢纽变电站需要
系统应提供多个RS232/485/422智能接口, 可与智能电度表、直流电源监控等其他IDE设备连接
研华系统解决方案
研华所提供的变电站自动化系统集测量、信号、保护、控制、远动、管理为一体，满足综合自动化系统有人或无人值守变电站的要求， 35KV以下的保护测控装置可分散安装在高压开关柜上以节省部分电缆、土建。该系统适用于110KV及以下变电站综合自动化系统，与客户WFB-100发变组保护、WCB-110厂用保护一起可构成电厂自动化系统。具体来看，该系统具有如下功能：
完成数据采集与处理，对一次侧的模拟量、数字量进行实时采集。
监视功能，具有变电站主接线图、潮流图、负荷曲线、电压棒图、实时数据显示、信息记录，越限报警等显示。
进行自动控制与调节，保留历史记录，可以对各分散单元的运行状态和网络通讯状态进行自检。
操作票、运行班志制作功能
可对保护装置的定值进行远程查看和修改，对保护软压板进行远程投退对于线路、变压器、馈线、电容器等保护设备，采用ID系列统一硬件平台，运行稳定、。
研华针对客户的上述系统要求，建议客户系统采用分布式结构，从而实现灵活配置，具有多种安装模式，既可采用分散安装，也可以进行集中组屏。设备选型过程中，研华建议客户选用的是能适应各种恶劣环境的IPC-610P4整机。此机型扩充性好，提供4个PCI槽， 9个ISA槽；在机箱底部加4个垫子，在机箱内部上部增加紧压板卡条以满足抗震功能；因客户现场无人，为防误键盘操作，客户要求现场键盘能锁，因此又在机箱面板内设计键盘锁开关，客户不在现场时可用来控制键盘使用权；整机中包括PCA-6180E主板和300W带PFC保护功能电源，主板带有，能满足系统自诊断和自修复功能；由于客户实际现场供电电压不稳，对此在系统中使用300W带PFC保护功能的电源，此电源满足90V—265V无间隙供电，且具较强抗电磁干扰性，减小了客户因供电不正常而出故障的可能性。整个变电站综合自动化系统结构如图1所示。
系统运行及客户评价
在正式投入运行后，在变电站综合自动化系统中，由监控主站负责所有变电站保护装置的数据采集、监控和通讯。监控主站一般采用两台计算机互为备份，互为冗余，自动实现双机的切换。作为监控主站，这是因为在高电压等级的变电站中，时刻要监视整个变电站的运行情况，采用一台计算机作为主站计算机时，当主站出现故障或需要升级软件等情况时，则变电站不能进行正常的工作。所以要采用两台主站计算机互为备份，从而大大提高系数。而远动主站一般和调度进行远程通讯，并可和外厂家的通讯管理机进行通讯。
经过实际应用，可以认为，研华这一解决方案在以下几个方面具有较为的特点：
高稳定性：由于采用了高的研华整机作监控主站和远动主站，增强了系统的稳定性；
灵活配置：采用分布式结构，配置灵活；
安装简单：多种安装模式，既可采用分散安装，也可进行集中组屏；
高性价比：研华工控机具有较好的扩充性，合理运用各种通讯方式，优化整个系统的成本。
总体来说，此方案投入运行之后，解决了许多实际问题，改进了变电站原有的工作模式，大大提高了变电站效率
旧式制砖机通常采用继电器式的自动控制柜,存在结构复杂、体积大、故障、通用性差且控制精度不高等问题, 而且制砖机控制系统仍为人工操作，严重影响了制砖的生产效率和产品质量。根据生产实际的需要, 介绍了一种采用光洋PLC改造的制砖控制系统，可实现送板、加料、布料、成型、脱模至出砖的全过程自动化。
1 工作流程及控制要求
1．1工艺流程
砖坯成型经过石子、砂和水泥混合和搅拌，注入模腔，挤压成型，后出模等一系列工艺生产过程。具体流程如下：料车处于后位，模箱下降至下位加料并进行振动和耙料直到模箱加满料停止振动，然后料车退回；加料结束上压头压下，将模箱中的料在振动的同时压实成型；然后脱模，链条带动送板和成型砖下降至底部，再将送板和成型砖一起推出，完成制砖工作。
1.2系统构成
本制砖系统由以下三大部分构成：
（1）砖机系统由机架、料斗、料车、模箱、压头、机械手等构成。系统机械部分由电机驱动，动作、平稳，在生产时压力稳定，成品密度均匀。
（2）传动系统由6个电机和1个电磁铁构成。
（3）电气控制系统采用PLC系统。设置了手动/ 自动按钮，手动按钮主要是在系统或软件调试时使用，一般生产中，采用自动模式。并为各个按钮设置了指示灯，以便系统运作不正常时，容易查错。
2 电气控制系统的实现
2.1 PLC机型的选择
根据控制要求和控制功能的分析,本系统采用光洋SH32PLC和TP460L来实现自动控制。
全部动作都由PLC进行联锁控制，运行稳定。各个执行部件的行程都由接近开关检测，送到PLC中进行处理、控制，因此定位准确。采用TP460L触摸屏，友好的人机界面给用户提供系统运行的全部信息，并支持人工干预、故障报警、数据记录等，用户可以方便地对系统运行状态进行监视、设定及修改参数。同时，系统还提供完善的保护功能，以及紧情况快速停机等功能，大限度地保护人员及设备。
3 工作过程分析
在触摸屏上把加料时间、空耙加料时间、延迟放下压头时间、脱模延时时间、余震时间、出快运行时间设置好。各种时间参数可以根据材料的不同（主要是混泥土的干湿程度）做适当的调整。而且各个参数可以在系统运行的时候根据工况修改。
手动将砖机系统调到待机状态（料车在后位上、压头在上位、模箱在下位），这时可将功能选择开关SA扭到自动状态。按下料车加料按钮全自动系统。系统进入自动运行后面板上的所有按钮失效。即使工人有误操作也不会影响系统，导致砖机误动作，避免了砖机损伤和不必要的损失。
自动过程被后料车将前进到料车前行程开关位（SL1）后停止。耙料电机和模箱振动电机得电运行。模箱振动可让原料充分填满模箱，耙料电机工作使模箱的每个砖模里加的料能均匀，等待加料时间结束后料车自动退回，同时将多余的原料带回。当料车到达后行程开关位（SL2）后会自动停车同时放下压头的电磁铁，延时得电时间到，得电使压头脱扣自由掉下；压头振动电机、模箱振动电机、台振电机同时得电工作；原材料在强震中成型。当压头压到成型左右行程开关位（SQ1、SQ2）时，各个振动电机将失电停机。这时系统进入延时脱模时间。延时到，脱模电机将得电工作提起模箱和压头，同时送板电机得电工作将新的模板送到工作台，也将成型的砖块抵到出块链条上后失电停机。送板到位后出块电机得电工作将成品送至叉车上。在这个过程中脱模电机一直在工作，在送板到位后几秒时间模箱将回到工作台而压头留在了压头上位。模箱到达下行程开关位（SL3）后自动停车，这时模箱振动电机会得电工作（时间由模箱余震时间控制），经过一段时间后停机，作用是防止余下的沙石让模箱在工作台上没有放平。接下来料车自动加料进入下一个循环。
4 结语
该制砖机控制系统改善了传统制砖机人工操作效率低、精度不高的缺点，性、自动化程度大大提高，使用方便、操作简单、功能丰富、控制灵活，满足了用户的生产要求，运行正常稳定。
天车起重设备在炼钢生产过程中有着广泛的应用，担负着倒运物资、衔接各工序的重要作用，种类多、负荷大，高温、高空、立体、交叉、动态作业，完成各种复杂的任务。
目前炼钢厂传统设计的大型天车，控制复杂且零散，线路繁多，操作线容易短路或接地，发现故障较慢，容易造成停车事故，小则使炼钢生产无法连续进行，大则使整条生产线瘫痪，炼钢损失严重。现采用新型的PLC控制系统的天车，克服了传统天车的各种缺点，它的电气控制集中度高，PLC及调压柜运行稳定，保证了炼钢及连铸的正常生产。
1 PLC的电气控制方式
PLC的工作原理：天车工通过控制联动台上的手杆，发出相应的控制指令，PLC根据内部编程运算，发出相应信号，以达到控制各部件运行的目的，如图1所示。
实际上，PLC的本质是将传统的继电器控制系统的中间继电器、时间继电器、常开常闭点、辅助点等一些可以模拟的器件都统一到PLC内部，根据实际要求进行编排。可以无限重复使用这些模拟器件，成本不增加，也不用人工去安装真实的器件。越的PLC，输入点和输出点越多，逻辑计算能力越强，执行程序的速度越快，实时性能越好。
本系统PLC选用西门子S7-300。在主梁电气室内设有一主站，在操作室内设有一子站。天车各大部件，包括主钩﹑副钩﹑主小车﹑副小车﹑大车运行等，均通过控制电缆一一对应接至PLC的输入端。PLC的输出点全部控制中间继电器，中间继电器的常开触点控制电气柜中的各部件主回路接触器，从而控制全车。这是一种集中操作、分散控制的系统，符合天车的操作要求。
该系统共设有156个数字输入点、48个数字输出点。PLC与其它数据接口通信采用MPI电缆连接。MPI电缆是多点接口的简称，物理层是RS-485，大传输速率是12M bit/s。其抗干扰能力强，传输速度快，错误率低，能充分满足的要求。该系统采用的编程语言是梯形图编程语言，由厂家完成。
带有PLC的天车具有以下几个特点：
（1) 电气控制集成度高，便于电气人员维护。依据PLC上的发光二管或编程软件提供的信息，可以快速查找到故障原因，排除故障，有效生产的正常进行。
（2) 功能强，。PLC内有无数的编程元件，包括时间继电器，中间继电器等，它们可以实现很复杂的控制功能，与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性价比。
（3) 性高，抗干扰能力强。
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