6ES7222-1EF22-0XA0详细资料

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1引言

自1907年台电除尘器成功地用于工业生产以来，电除尘器以其除尘效、阻力损失少、处理烟气量大、能处理高温烟气和腐蚀性烟气、日常运行等众多优点，使用领域不断扩大。到目前为止，电除尘器已经是电力、冶金、建材、化工等众多行业除尘设备的。电除尘器的结构、性能和控制方式等也日臻完善，plc控制在电除尘系统各部分的控制中都有不同程度的应用，作用显著。

2电除尘系统工艺流程及基本原理

电除尘器是在两个曲率半径相差较大的金属收尘（阳）和电晕（阴）上通过高压直流电，并维持一个足以使含尘气体（指一般的含尘烟气，不含腐蚀性和剧毒）电离的静电场（见图1）。含尘气体在静电场中电离后所生成的电子、阴离子和阳离子吸附在通过电场的粉尘上，而使粉尘获得电荷自身带电。荷电粉尘在电场力的作用下向电性相反的电（收尘和电晕）运行而沉积在电上，从而达到粉尘和气体分离的目的。当沉积在电上的粉尘达到一定厚度时，借助于收尘、电晕振打机构使粉尘落入下部的灰斗中，再经过卸灰输灰系统将粉尘排出，而净化后的气体从电除尘器出口处排入大气中［1］。

3系统组成

以济钢炼铁厂400m2烧结机机头电除尘系统为例，整套400m2烧结机机头电除尘自动控制系统由2台ablogix50001756-l55plc和2台上位机组成，其中1台ablogix5000plc设置了1台远程i/o站，2台上位机分别用于操作员站和工程师站。

plc在电除尘系统中主要作用是控制所有低压设备自动运行和远程监控高压整流供电设备，对低压设备的控制一般都有现场手动和远程自动两种控制方式，所控制的设备包括阴振打、阳振打、灰斗卸灰阀电机、仓壁振动器、绝缘子保温梁电加热器、灰斗保温电加热器、灰斗料位计、烟气进出口温度显示、绝缘子保温梁温度显示、声波清灰装置、输灰系统、高压供电设备联锁以及远程监控等［2］（见图3）。下面对自动控制方式进行简要介绍。

4.1阴、阳振打的控制

电除尘器的阴、阳振打都是由电机通过传动轴将动力传给阴、阳振打机构，使阴线、阳板上的积灰振落到灰斗中。plc系统通过控制器中的时间继电器控制阴、阳振打电机按照一定的时间规律相互配合运行，并根据振打电机对应的接触器和热继电器的返回信号对电机状态进行监控和保护。阴、阳振打的一般控制规律为：一电场的阴、阳振打，以后的各个电场振打周期逐渐加长，具体时间需根据电除尘器刚投产时的测试情况及工艺参数进行确定；以24小时为总振打周期，夜间运行周期要比白天运行［3］；阴、阳振打相互配合运行，但振打周期各自立计算，阳振打要比阴运行时间长、强度大；振打反馈信号只起状态监视和保护作用，不加入周期运行控制当中；为节约能源，振打运行反馈信号与高压整流供电设备有联锁，当大量振打运行时，高压整流供电设备低电压运行或停止，以实现降压振打，此方式可节约大量能源。

4.2绝缘子保温梁电加热器的控制

plc系统通过绝缘子保温梁内温度检测设备检测到的温度返回信号对电加热器进行控制，以防止保温梁内温度露点温度，阴绝缘子表面结露，使绝缘子表面产生爬电或沿面放电，以致电除尘器工作电压无法升上去，除尘器无法正常工作。本系统电加热器共有两路电源，可实现高、低两种功率加热，当保温梁内温度接近露点温度时，plc控制电加热器两路全部加热，尽快提高保温梁温度；当温度在露点温度以上未到设定温度时，单路加热器加热保持温度缓慢上升；当温度设定温度值时，停止加热。plc系统还可根据接触器和热继电器返回信号对电加热器状态进行监控和保护。

4.3灰斗卸灰阀电机及仓壁振动器的控制

灰斗卸灰阀电机是用于灰斗卸灰时电动控制阀门开关的。plc对灰斗卸灰阀电机以及该灰斗仓壁振动器的自动控制是根据灰斗料位计返回信号实现的，当料位计高料位信号返回plc时，plc控制该灰斗卸灰阀电机开启，同时仓壁振动器联锁振动；当料位计低料位信号返回plc时，plc控制该灰斗卸灰阀电机关闭，同时仓壁振动器联锁停止。当不使用料位开关控制或料位开关存在故障时，也可根据经验运行时间对灰斗卸灰阀电机和仓壁振动器进行周期控制，具体时间可根据现场情况自行设定，但灰斗卸灰阀电机要与仓壁振动器有一定配合关系或一起联锁运行，否则会造成卸灰不畅甚致堵灰。

4.4输灰系统的控制

本输灰系统使用的是机械干输灰方式，输灰系统由刮板机、集合刮板机、斗提机、卸灰阀电机、加湿机等组成。输灰系统的控制与皮带流程控制相似，当灰斗卸灰电机运行时，灰斗卸灰阀开启，与此一排灰斗对应的刮板机联锁运行，其他排灰斗卸灰控制同理，每台刮板机可单运行也可同时运行。当任意一排灰斗对应的刮板机运行时，集合刮板机联锁运行，斗提机联锁运行，将除尘灰刮入卸灰仓内，当控制器接到卸灰仓料位高信号时，卸灰阀电机、卸灰仓电振、加湿机联锁运行，将除尘灰排出。

4.5高压供电设备的联锁及远程监控

所有电除尘器的高压整流供电设备都有自己的控制器，这些控制器的网络接口都各有不同，以串口通讯为例，plc系统可通过串口采集器及与logix5000相匹配的模块与该控制器进行通讯，可实现plc系统对高压整流设备远程控制启动和停止，也可对高压整流设备运行状态及参数进行监视。联锁是专门为高压供电设备设计的程序，在远程控制高压供电设备启动时，整流变压器及三点隔离开关返回plc的联锁信号满足条件，否则高压供电设备不允许启动，此联锁对检修设备时的人身及设备运行都起到很大作用。

4.6声波清灰装置的控制

声波清灰装置是与电除尘器相对立的一个系统，作用是在电除尘器停运时对除尘器内部积灰进行清理，运行时将积灰振到灰斗中排出。故plc对声波清灰装置的控制经常用集中手动操作方式运行，当点击运行时，声波清灰装置按照固定顺序清灰一次，并可通过时间继电器对运行时间进行控制，在规定时间内执行循环清灰。

5结束语

plc控制在济钢炼铁厂400㎡烧结机机头除尘系统的应用中可以看出，plc系统可使电除尘系统自动化水平、控制性能、智能化等方面都有显著提高，现场操作和维护工作量大大减少，设备故障率也大大降低。plc控制对实现电除尘器运行的自动化和管理的智能化，改善电除尘器的运行情况，提高电除尘器的除尘效率，延长各部分构件的使用寿命及节约能源等都具有直接影响和现实意义

 控制系统构成

本系统中一共有模拟量输入9个：源水浊度、源水流量（2个）、游动电泳仪、沉淀池浊度、计量泵开度（2个）、变频器电流（2个）。模拟量输出4个：1#、2#变频器频率、1#、2#计量泵开度。开关量输入6个：1#、2#变频器手/自动，1#、2#变频器运行，1#、2#变频器故障。开关量输出3个：1#、2#变频器运行，故障报警。联网功能采用EM277和系统中CPU315-2DP连接。

一共采用：CPU226 一个，模拟量输入模块EM231（4路）3个，模拟量输出模块EM232（2路）2个，DP通讯模块EM277 一个。

注：游动电泳仪可以测量水中可以结合杂质的游离电子的数目，而游离电子数目保持在一定范围，如果测量值偏大则说明投加净水剂过多影响混凝效果，反之说明投加量不够导致混凝不充分。计量单位为SCD。

四、 控制系统完成的功能

1、控制要求

原系统的净水剂投加过程采用手动投加方式，这就直接影响到出厂水的浊度，同时也会产生投加量过度的问题。经过询问现场人员、实际调查总结了以下主要原因

a、净水剂投加设备落后：当源水浊度发生改变时无法及时调整提高投加量；

b、净水剂投加由人为掌握：投加量靠经验投加；

c、净水剂配制无标准：剂浓度由配置人员靠经验配置，而浓度不准使投加量加难以掌握；

d、投加量计算困难：操作人员水平差异较大，投加量随意性比较大；

以上种种原因造成投加量不准确，从而影响到絮凝效果、并直接导致出厂水水质下降。

系统改造要求：

水厂换新的自动化投加系统，新系统可根据水质变化情况随时调整投药量，将沉淀池出水均在8NTU（NTU为浊度计量单位）以下，出厂水在1NTU以下；经防疫站：出厂水浊度达标率为**。并可在控制系统中加入参数调节和监控功能。

2、控制难点及控制方法实现

根据对工艺过程的分析，本系统属于典型的大滞后系统。考虑到一般的PID算法对于滞后时间长的系统难以实现控制目标，而模糊控制等算法实现成本较高等原因。决定在系统中采用经验值投加和PID算法相结合的办法，既解决了PID算法的不足，又解决了成本问题。

整个系统软件中主要包括以下几个主要方面：

a、PID算法：定时采集沉淀池浊度，应用S7-200内置的PID进行运算。得到的模拟输出值为X。

b、经验值：对应一定流量的经验投加量进行运算——采用查表法查找对应的经验值，得出相应流量的投加量为Y。

c、按照 得出PID运算和经验投加之和。用Z直接控制计量泵开度。（其中a可以在一段时间运行后进行修改以达到优化控制。）

d、将原水浊度按照经验值，SCD按照PID算法进行入2、3进行运算，并将运算结果控制变频器频率以保证游动电泳仪测量值在设定值左右。

e、按照设定运行时间转换变频器和计量泵以便设备轮换使用。

f、报警功能：按照要求将有关故障均进行现场蜂鸣报警，并上传至CPU315-2DP中以便中控室进行记录和处理。

五、 结束语

采用新的净水剂投加系统后，出厂水浊度由过去的3NTU以内降到了1NTU以下，在防疫部门多次检测中达标率达到了**；净水剂的投加达到了优投加量，避免了净水剂的浪费。经过统计，去年4~11月净水剂使用量比往年同期平均使用量减少了约15000Kg。同时由于沉淀池出水浊度的下降，滤池反冲周期延长了近12小时，使生产自用水量降低了约1.5%，累计比去年同期减少了约2.5万吨。按净水剂2.205元/Kg，水0.45元/吨计算，可节省供水成本：15000×2.205＋2500×0.45=44325元。

经过三年的使用过程证明：采用浊度控制计量泵开度、SCD控制变频器频率的方法不仅可以让投加量加，还可以加方便的控制投加量以达到在源水浊度低的季节中节省净水剂的效果。

六、 应用体会

该系统控制对象为出厂水浊度，但是SCD值也是一个很重要的中间对象，要求较高的控制精度，并且控制对象滞后时间很大。要在这样的情况下完成这样的控制要求，不仅要求PLC的功能要强大，还需要设计人员进行比较复杂的编程处理，而且对PLC的模拟量处理功能要求也比较高；另外在达到系统要求功能的前提下也要求尽量降低系统的成本。尤其是程序中的查表子程序，本身就需要占用很大的程序空间以及数据存储空间。

而S7-200系列中CPU226在程序存储、数据存储、扫描时间等各个方面都能满足系统的要求。而S7-200系列的EM277模块使得和原系统中S7-300连接加简单方便，从而也节省了大量编程时间和程序空间。

本系统投入使用后效果非常明显，系统运行稳定有效，尤其是S7-200PLC 的出色表现得到用户和的

1 引言

随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；而PLC性高，程序设计方便灵活。本设计在用PLC控制变频调速实现电流、速度双闭环的基础上，在不增加硬件设备的条件下，实现电流、速度、位移三环控制。

2. 硬件电路

系统硬件结构图如图1 所示，其各部分功能说明如下。

Q1——三相电源断路图 K1——电源控制接触器 K2——负载电机通断控制接触器 VS——变频器 BU——制动单元 RB——能耗制动电阻 M——主拖动曳引电机

2.1 主电路

主电路由三相交流输入、变频驱动、曳引机和制动单元几部分组成。由于采用交-直-交电压型变频器，在电梯位势负载作用下，制动时回馈的能量不能馈送回电网，为限制泵升电压，采用受控能耗制动方式。

2.2 PLC控制电路

选用OMRON公司C系列60P型PLC。PLC接收来自操纵盘和每层呼梯盒的召唤信号、轿厢和门系统的功能信号以及井道和变频器的状态信号，经程序判断与运算实现电梯的集选控制。PLC在输出显示和监控信号的同时，向变频器发出运行方向、启动、加/减速运行和制动停梯等信号。

2.3 电流、速度双闭环电路

采用YASAKWA公司的VS-616G5 CIMRG 4022变频器。变频器本身设有电流检测装置，由此构成电流闭环；通过和电机同轴联接的旋转编码器，产生a、b两相脉冲进入变频器，在确认方向的同时，利用脉冲计数构成速度闭环。

2.4 位移控制电路

电梯作为一种载人工具，在位势负载状态下，除要求外，还要求运行平稳，乘坐舒适，停靠准确。采用变频调速双环控制可基本满足要求，但和国外电梯相比还需进一步改进。本设计正是基于这一想法，利用现有旋转编码器构成速度环的同时，通过变频器的PG卡输出与电机速度及电梯位移成比例的脉冲数，将其引入PLC的高速计数输入端口0000，通过累计脉冲数，经世式（1）计算出脉冲当量，由此确定电梯位置。电梯位移

h=SI

式中 I——累计脉冲数

S——脉冲当量

S = lpD / （pr） （1）

本系统采用的减速机，其减速比l = 1/32，曳引轮直径D = 580mm，电机额定转速ned = 1450r/min，旋转编码器每转对应的脉冲数p = 1024，PG卡分频比r = 1/18，代入式（1）得

S = 1.0mm / 脉冲

3 程序设计

利用变频器PG卡输出端（TA2.1）将脉冲信号引入PLC的高速计数输入端0000，构成位置反馈。高速计数器（CNT47）累加的脉冲数反映电梯的位置。高速计数器的值不断地与各信号点对应的脉冲数进行比较，由此判断电梯的运行距离、换速点、平层电和制动停车点等信号。理论上这种控制方式其平层误差可在±1个脉冲当量范围。在考虑减速机齿轮啮合间隙等机械因素情况下，电梯的平层精度可达±5mm内，大大±15mm的标准，满足电梯起制动平滑，运行平稳，平层准确的要求。电梯在运行过程中，通过位置信号检测，软件实时计算以下位置信号：电梯所在楼层位置、快速换速点、中速换速点、门区信号和平层位置信号等。由此省去原来每层在井道中设置的上述信号检测装置，大大减少井道检测元件和信号连线，降。下面针对在实现集选控制基础上新增添的楼层计数、快速换速、中速换速、门区和平层信号5个子程序进行介绍。

3.1 楼层计数

本设计采用相对计数方式。运行前通过自学习方式，测出相应楼层高度脉冲数，对应17层电梯分别存入16个内存单元DM06 ~ DM21。

楼层计数器（CNT46）为一双向计数器，当到达各层的楼层计数点时，根据运行方向进行加1或减1计数。

运行中，高速计数器累计值实时与楼层计数点对应的脉冲数进行比较，相等时发出楼层计数信号，上行加1，下行减1。为防止计数器在计数脉冲高电平期间重复计数，采用楼层计数信号上沿触发楼层计数器。

3.2 快速换速

当高速计数器值与快速换速点对应的脉冲数相等时，若电梯处于快速运行且本层有选层信号，发快速换速信号。若电梯中速运行或虽快速运行但本层无选层信号，则不发换速信号。

中速换速与快速换速判断方法类似，不再重复。

3.3 门区信号

当高速计数器CNT47数值在门区所对应脉冲数范围内时，发门区信号。程序流程图如图4 所示。

平层信号与区信号判断方法类似，不再重复。

3.4 脉冲信号故障检测

脉冲信号的准确采集和传输在本系统中显得尤为重要，为旋转编码器和脉冲传输电路故障，设计了有无脉冲信号和错漏脉冲检测电路，通过实时检测确保系统正常运行。为脉冲计数累计误差，在基站设置复位开关，接入PLC高速计数器CNT47的复位端0001。

3.5 快速换速工作原理

限于篇幅，本文仅对快速换速工作原理进行介绍，梯形图如图5 所示。

数据存储单元DM01为快速换速距离脉冲数，DM30为楼层间距脉冲数，DM31为快速换速点对应的脉冲数，DM34为高速换速比较区间下限，DM35为高速换速比较区间上限，HR01为快速换速点开始信号，1507为快速运行信号，1700为选层信号，0010为零速信号，0503为快速换速输出信号。

以上行为例，DM31快速换速点对应的脉冲数是楼层间距DM30与快速换速举例DM01之差；DM31和DM30的值分别赋给DM34和DM35。运行时高速计数器不断累加脉冲数，每个扫描周期计数器的值与DM34 ~ DM35区段进行比较。当其值进入DM34与DM35区段时，HR01置位，表示进入快速换速区间；若此时有选层信号且电梯为快速运行，则发快速换速信号（0503置ON）。

4 结论

本文所述系统基于电气集选控制原则，采用脉冲计数方法，用脉冲编码器取代井道中原有的位置检测装置，实现位移控制，用软件代替部分硬件功能，既降低系统成本，又提高了系统的性和性，实现电梯的全数字化控制。

在实验室调试的基础上，采用上述方法，实地对两台17层电梯进行改造，经有关部门检测和近一年的实际运行表明，系统运行，乘坐舒适，故障率大为降低，平层精度在±5mm以内，了良好的运行效果。