6ES7223-1BF22-0XA8品质好货

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一、引言 

电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。为了适应电梯的发展，我们开发了二套模拟电梯系统。由于可编程控制器（PLC）具有编程软件采自易学易懂的梯形图语言、控制灵活方便、抗干扰能力强、运行稳定等特点，现在的电梯控制多采用可编程控制器来实现。实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序撞制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，系统采用随机逻辑方式控制。 

二、电梯控制系统介绍 

1、系统的控制要求 

该模拟电梯由模拟五层电梯装置、变频器及电梯控制系统等组成，其中模拟电梯高3m，每层高0.5m。由于电梯的运行是根据楼层和轿厢的呼叫信号、行程信号进行控制，而楼层和轿厢的呼叫是随机的，因此，系统控制应采用随机逻辑控制。即在以顺序逻辑控制实现电梯的基本控制要求的基础上，根据随机的输入信号，以及电梯的相应状态适时的控制电梯的运行。另外， 

（1）轿厢的位置是由脉冲编码器的脉冲数确定，并送PLC的计数器来进行控制。同时，每层楼设置一个接近开关以利平层。 

（2）为便于观察，对电梯的运行方向以及电梯所在的楼层进行显示，我们采用LED和发光管显示，而对楼层和轿厢的呼叫信号以指示灯显示(开关上带有指示灯)。 

（3）为了提高电梯的运行效率和平层的精度，系统要求PLC能对轿厢的加、减速以及制动进行有效的控制。根据轿厢的实际位置以及交流调速系统的控制算法来实现。④为了电梯的运行，系统应设置的故障保护和相应的显示。 

2、PLC与系统的硬件配置 

考虑到以下几方面，我们选用了FLN PLC。 

本系统运行情况良好，系统的各项控制要求均己达到。为完成"晨光计划"提供了必要的保。同时，这套系统将来可用于实验教学，是"自动控制系统"实验教学的一个重要，亦可作为科研的一个控制对象。因此，该系统具有一定的推广意义

1 引 言 

低压电力线是为传输50Hz 的工频电能而铺设的，是一种分布非常广泛的线路资源，长久以来，人们一直试图通过它传输数据和语音信号。随着近几年信号调制技术的进步、嵌入式软硬件技术的发展和新型集成电路的不断出现使得电力线通信（PLC）逐步从实验室走向实用，成为具有良好发展前景的通信技术之一。本文给出了基于PLC 技术的远程单相复费率电表（简称基于PLC技术的远程电表）的设计与实现。 

2 硬件总体设计 

如图1所示，基于PLC 技术的远程电表硬件部分包含MCF5271 主控板、电量采集板和PLC调制解调器，三部分电路板相对立，并没有设计在一块电路板中电量板负责采集电量，MCF5271 主控板通过SPI、I2C 等接口与电量采集板进行，同时通过符合IEEE802.3 规范的MII 接口与PLC 调制解调器进行以太帧，PLC 调制解调器负责以太帧和电力线通信数据之间的转换。

 
图1 基于PLC 技术的远程电表模块图

 
图2 MCF5271与INT5500连接图

 
图3 电量采集模块

 
图4 ADE7756与MCU的接口部分

 
图5 实时时钟模块

1 前言

在我国冶金行业中，有很多冶炼过程中产生大量的热量白白的浪费掉，这样既浪费了能源又破坏了环境。安徽今昌冶炼厂去年引进了澳大利亚的奥斯麦特冶炼炉的同时，引进了芬兰的余热锅炉，它利用该炉在冶炼铜精矿的中产生烟气的热量给余热锅炉进行加热，从而产生大量的蒸汽。所产生的蒸汽一方面用于厂内其它车间热量的供应外，还将用于本厂发电。我们公司承担了余热锅炉控制系统设计安装和调试，为了保系统长期稳定，我们选用了西门子公司的S7-400 PLC,采用现场分布式I/O,即主站和从站之间利用Profibus总线结构。于今年9月份完成调试并运行效果很好，有一定的推广应用。

2工艺要求

由于余热锅炉是利用冶炼炉在冶炼中产生的烟气给锅炉加热，烟气的温度范围一般在1000℃～1300℃之间波动，所以对汽包液位的控制较困难，为了实现很好的控制，具体要求是：
1）、汽包的水位以差压变送气器1HAD10CL101和1HAD10CL102两个仪表来测量，测量的由汽包压力变送气1HAD10CP101来补偿，如果压力变送器出故障，液位控制器1HAD10DL101测量信号可以由操作人员手动选择，也可由控制系统自动筛选。如果输入信号3mA或25mA的时候，则有一个变送器出故障，测量信号可以是两个变送器的平均值，但是变送器坏了，则此时的检测值结果屏蔽掉。如果在有液位控制的情况下，控制器1HAD10DL101输出信号直接传送到给水控制阀1LAB10AA001。如果在串级三冲量控制情况下，液位控制器的输出端作为给水流量控制器的远程设，根据给水流量1LAB10CF101控制给水阀 1LAB10AA001,在流量控制器前，液位控制器输出信号是由主蒸汽流量1LBA10CF101和两台涡轮泵（循环泵和给水泵）的蒸汽消耗情况进行校正。有一个旁通电动阀可以代替气动控制阀来控制汽包中的水位。电动控制阀1LAB1A001是由控制器1LAB10DF102以三冲量控制模式或水位控制器1HAD10DL101以液位控制模式或水位控制器来控制。阀门1LAB10AA001和1LAB1A001在流量控制器1LAB10DF101和1LAB10DF102中有手/自动交叉联锁，这两个阀门不能同时处于自动模式中。控制器1HAD10DL101远程设来源于锅炉汽化率相关的曲线。汽包中的水位设根据锅炉汽化率在NWLL(正常低水位)和NWHL(正常高水位)之间变动。
２）、蒸汽包压力控制是，锅炉正常运行时，锅炉压力控制器１HAD10DP101根据理想的设来控制汽包压力。如果压力变送器１HAD10CP101测量的压力信号增大，控制器１HAD10DP101输出信号增加，控制阀１LBA10AA001开启。如果压力下降，控制器会驱动控制阀向关闭方向运行，因此，如蒸汽增加，汽压下降，控制器将通过关闭控制阀来保持汽包压力。
３）给水箱水位控制，给水箱水压是由控制阀１GHC10AA001控制水流量来实现控制的，控制阀的运动是根据变送器１LAA10CL101的测量信号进行控制。给水箱低水位用来作给水泵的联锁信号，以保护水泵。水箱高水位开关控制开启水箱排水阀。排水阀是气动非开既关的阀门，FW水箱水位测量仪表会给出高或低的报警信号。给
４）、给水箱压力是由控制阀控制的低压蒸汽来控制的，控制阀1LBS10AA001的运动是根据变送器1LAA10CP101的FW水箱压力测量信号来进行的。

3 控制系统的硬件组成

控制系统由上位机OS操作员站监控系统和下位机PLC可编程逻辑控制系统组成。上位机和下位机通过西门子Profibus FMS协议网络，构成两级不同的层次，分别完成整个系统的监视和控制功能。控制系统硬件结构图如下图所示



3.1下位机硬件配置

从工艺要求、I/O点数、扫描速度、自诊断功能等方面考虑，下位机选用性能及性都很高的SIEMENS公司的TI565型PLC，并采I/O分布从站控制方式，这样主站采用的控制系统，提高系统的运行速度，从站可以采用S-300系列的信号模块，降低系统的整体造价，从而提高系统的性能价格比，以减少用户对工程的资金投入。主站系统机架采用6ES7 400-1JA00、电源采用6ES7 407-0DA01、CPU采用6ES7 414-2DP、OS站和PLC之间的通讯采用6ES7 443-5DX02。
系统的开关量输入点有150点,开关量输出点有60点,模拟量输入点有20个,模拟量输出点有16个，共计246点。主站和从站之间通过Prfibus现场总线，采用Pribus Dp协议通过通讯接口模块进行连接。通讯模块采用6ES7 153-1AA03,模拟量输入模块采用6ES7 331-7KF02,它既可以采集4～20mA电流信号也可以采集电压信号，以及热电阻，热电偶信号，并可以进行编程组态。模拟量输出模块采用6ES7 332-5HD01可输出4～20mA电流信号，也可以输出1～10V电压信号。数字量输入采集模块选用6ES7 321-1BH02,电压信号为直流24V。数字量输出模块 6ES7 332-1BH01, 电压信号为直流24V。以上四种型号的信号采集模块都带光电隔离和故障诊断功能，大大提高系统的性，也便于用户对系统进行维护。

3.2上位机硬件配置

按集中管理、集中显示、分散控制的思想，系统设有1个操作员终端监控站，选用Dell Pentium-Ⅳ 2.4GHz/512M工控机，硬盘60G,加PHILIPS 21"彩色显示器，并配以打印机。工控机内安装西门子公司的CP 5611 Profibus FMS通讯接口卡，通讯速率从9.6KB/s～12MKB/s,实时监视现场数据，同时通过OS站修改各个PID参数的设、比例、积分、微分和报警的设定值。

4 控制方案的设计

4.1下位机程序控制设计

将控制系统分为四个大的功能块: 汽包液位控制、主蒸汽压力控制、除氧气液位和压力控制。
（1） 汽包液位控制采用串级三冲量给水控制的工作原理，主调节器为1HAD10DL101,副调节器为1LAB10DF101,主调节器接受水位信号去控制副调节器，副调节器接受主调节器信号外，还接受主蒸汽温压补偿信号和给水的温度补偿信号，组成一个三冲量的串级控制系统。以达到汽包水位在动态范围内自动调节。
（2） 蒸汽包的压力控制在６Mpa范围内，采用单回路PI调节器，如果汽包压力突然过一定范围时，可用调节器1HAD10DP102打开启动蒸汽控制阀，通过消音装置将一部分蒸汽排放，以保蒸汽包的蒸汽压力稳定。

4.2上位机监控程序设计

上位机对所有采集到的模拟量实时显示并存储, 开关量进行状态追忆。对重要参数指标如给水导电率、饱和蒸汽的电导率、锅炉水的电导率等进行在线分析、监测和报警。监控画面上设有“自动”、“半自动”及“软手操”三个按钮并可进行相互切换。“自动”状态时，只能监测不能对设备进行操作；“手动”时，可任意调节阀门的开度。在由自动到手动时，阀门之间的转换是无扰动进行切换的。在操作员站上可根据工艺的改动，修改各个PID回路的设，但是某些参数只有具有不同操作权限的级别才可相应进行修改。“软手操”时，可立对阀门进行操作。同时PID调节回路可以选择自动手动以及汽包液位的单回路和串级三冲量控制。设密码保护（如设置和修改某一调节回路的比例、积微分时时间等）。为便于生产维护和，用不同的颜色区分设备不同的开关状态，重要设备的集中监视画面

5 软件实现

SIEMENS公司的WinCC工控组态软件，功能齐全，具有很强的过程监视、控制和信息管理功能。本系统上位机监控程序采用WinCC编制，开发了丰富的、汉化的工艺流程画面及操作图表，有下列特点：1）兼有监视系统总貌、分部流程等操作画面，参数设定与调整灵活、人机界面友好。2）设备的自动、手动、软手操可切换，操作简单，减轻操作工的劳动强度。3）重要参数的历史趋势和实时曲线显示，实时报表打印及报警处理功能。如下图6汽包调节画面所示：


下位机程序用西门子公司提供的STEP 5 V5.1.02。STEP 5编程软件具有下列优点：1）具有三种不同的基本编程语言：LAD梯形图，STL语句表，FBD功能块，对不同工程设计人员很方便的编程工具。如梯形图编程方式对电气自动化人员；语句表针对计算机人员；功能块对工艺人员等。2）硬件和网络组态简单灵活，所有西门子公司的模块都可以通过STEP 7 再加上相应的软件包即可组态。3）STEP 7编程软件具有硬件诊断功能，系统中任何一处出现故障，都可以通过它进行诊断出来，以便维护工程师对系统进行快速发现故障点，急时处理。4）STEP 7标准库中提供了大量的标准系统功能和功能块，如标准的软PID控制功能块，同时提供在线英文帮助。使编程设计人员方便灵活。如该系统中主要应用如下标准PID调节回路系统功能块。



6 结束语

安徽铜陵金昌冶炼厂余热锅炉控制系统于2003年8月初投运成功，9月底验收合格后正式投入使用，达到预期的控制目标，目前系统运行十分稳定。是同类锅炉控制系统中代表性的一个过程控制典型系统。该系统是将集散控制系统（DCS）与可编程控制器（PLC）融合为一体的、控制系统不论是放案设计还是控制方式都比较，为以后该厂蒸汽的利用打下了良好的基础。投运后大大提高了生产效率，并了良好的经济效益和社会效益，属国内水平。在同类控制系统中推广应用前景很好。