6ES7223-1BM22-0XA8诚信交易

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1 引言
目前， 我国绝大部分矿井提升机（过70% ）采用传统的交流提升机电控系统（tkd-a为代表）。tkd控制系统是由继电器逻辑电路、大型空气接触器、测速发电机等组成的有触点控制系统。经过多年的发展，tkd-a系列提升机电控系统虽然已经形成了自己的特点，然而其不足之处也显而易见，它的电气线路过于复杂化，系统中间继电器、电气接点、电气联线多，造成提升机因电气故障停车事故不断发生。采用 plc技术的新型电控系统都已较成功的应用于矿井提升实践，并了较好的运行经验，克服了传统电控系统的缺陷，代表着交流矿井提升机电控技术发展的趋势。
2 总体设计方案
基于plc技术的矿井交流提升机电控系统控制电路组成结构如图1所示， 要由以下5部分组成：高压主电路（包括高压换向器、电动机、启动柜、动力制动电源）、主控plc电路、提升行程检测与显示电路、提升速度、提升信号电路，其中高压主电路部分仍采用传统的继电器控制电路。

3 硬件设计
3.1 提升机主回路部分设计
主回路用于供给提升电动机电源，实现失压、过流保护，控制电机的转向和调节转速。主回路由高压开关柜、高压换向器的常开触头、动力制动接触器的常开主触头、动力制动电源装置、提升电动机、电机转子电阻、加速接触器的常开主触头（1jc～8jc）和装在司机操作台上的指示电流表和电压表等组成。系统原理图如图2所示。

控制信号电压由两个回路组成一个或门电路，如图5所示。只要其中之一达到触发要求时，即可使晶闸管触发起制动作用。这两个回路，一个是由实际速度与给定速度形成的速度偏差值，自动控制cf3磁放大器的输出和动力制动输出，另一条回路由司机控制自整角机cd2的输出以实现人工调节。
在人工控制动力制动系统时，由司机控制脚踏板带动自整角机cd2发生控制电压。调整时应使其与磁放大器cf3的输出相配合。当脚跟刚刚踩下，脚尖尚未下踏时，相当于控制开关闭和，使dzc得电吸合，晶闸管动力制动投入，但此时自整角机cd2输出很小，动力制动电流小。当司机脚尖踏下后，自整角机cd2输出大。
在脚踏动力制动与cf3输出回路中，分别由z1和z2两个二管组成一个或门电路，此两种控制信号成并联关系，互不影响。
3.5 行程检测与显示
利用旋转编码器将提升机的运行位置转化为脉冲，plc对此脉冲进行高速计数，通过相应的计算自动生成提升机位置的相关数据，传送到plc 内部高速计数器的存储单元。为了提高计数器的脉冲精度，选用日本omron公司的e6c-cwsc型可逆旋转编码器，其脉冲准确精度高，在低速时不会丢失脉冲。
为了便于提升机司机操作，提升机电控系统需设置的行程显示装置（又称深度指示器）用于显示提升容器在井筒中的位置。本文设计根据编码器所测的运行距离（0～570m），采用3个led七段显示器作为提升机位置的显示。

分类号 TP315
二次滤网是一种自动过滤污水的装置，可以强力污水中的杂物，适用于火力或水力发电机组循环冷却水的过滤和其它工业循环冷却水的过滤，尤其是对一些以江、河、湖水为一次循环的厂家，其排污的效果为明显。该设备具有结构合理、性能、自动化程度高、经济实用等优点。
1 二次滤网的工作原理
二次滤网的工作原理主要分为压差排污和时间排污两种情况。
种是压差排污，即根据压差的大小进行排污。二次滤网接入管道系统后，污水由下部进水口进入滤水器，过滤杂物后，水从出水口流出。当水中杂物通过网芯时，由于杂物的体积大于网芯孔的尺寸，从而被聚集在网芯的内侧表面上。当杂物聚积到一定的数量时，由于截流口的减压作用，从而造成进水口和出水口之间产生一定的压力差。当滤网进口压力表和出口压力表的水压差值增大到规定数值时，设备自动清洗排污。排污时，控制机构自动打开排污阀，水流对于附着在网芯的内侧表面上的杂物进行反向冲洗，经由排污管路和排污阀门排入冷却水的出水管中，将其排出滤网。当压力差值恢复到正常时，控制机构自动关闭排污阀，从而完成过滤排污的工作过程。
二种是时间排污，即根据时间的长短进行排污。清洗排污的时间间隔可以自由设定。在设定的清洗排污时间，控制机构自动打开排污阀，进行清洗排污。
2 PLC选型与I/O点分配
根据二次滤网的工艺要求，PLC控制系统需要有一定电流容量的开关量输出点来控制主电机和排污阀门。要求PLC能够和上位操作界面进行通讯，在上位操作界面中实现对变量的监控和修改。要求能够对现场的压差信号进行采集，供CPU或上位操作屏幕显示。
根据统计，PLC控制系统的I/O点共有14个，其中开关量输入点8个，开关量输出点5个，模拟量输入点1个，没有模拟量输出点。根据输入和输出的要求，选用和利时HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC，CPU模块选择带有24点开关量的LM3107，其中开关量输入14点，开关量输出10点。该CPU模块的性能价格比很高，广泛用于工业控制的各个领域。对于现场模拟量的采集，选用4通道模拟量输入模块LM3310，该模块具有如下优点：
•采样精度高，常温下的满量程误差为0.2%。
•响应速度快，4个通道完成一次采样的时间为20ms。
•信号范围广，可以接收0～20mA电流信号、4～20mA电流信号和0～10V电压信号。

编程逻辑控制器（PLC）于60年代末期在美国出现, 是70年代发展起来的新一代工业控制装置, 是自动控制、计算机和通信技术相结合的产物,是一种专门用于工业生产过程控制的现场设备。
由于可编程逻辑控制器（PLC）具有体积小、抗干扰能力强、性高、应用范围广和价格低廉等特点, 使其在中小型工业设备自动控制方面得以广泛应用。火力发电厂辅助系统, 如除灰系统、补给水处理系统、凝结水精处理系统、废水处理系统、输煤系统等, 普遍应用了PLC 控制技术。
本文主要介绍为贾汪发电厂4×135MW 机组水汽品质实时监控系统开发的基于PLC 的控制系统。该系统具有控制功能强、编程简单、实现工艺联锁方便、维护方便, 可在线修改逻辑等特点。PLC 不仅能完成复杂的继电器控制逻辑, 而且也能实现模拟量的控制, 甚至智能控制, 并能实现远程通讯、联网及上位机监控等。
1．工艺要求
贾汪发电厂水汽品质实时监控系统主要包括水汽监测系统与自动加药控制系统。
水汽监测系统主要采集取样架仪表变送过来的模拟量信号和开关量信号, 进行必要的处理、显示、保存。对发电厂4台机组各个管道内的水或蒸汽的温度、电导率、pH值、溶氧量、含氧量、含钠量等进行实时监控, 以便随时了解水汽的品质。
自动加药控制系统主要包括加氨、加联氨、加磷酸盐等。它由相关数据采集反馈仪表、变频器、加药泵等设备组成, 泵的启ö停及频率直接由仪表反馈信号值决定。它的功能是对水与蒸汽的加药处理过程进行自动控制和调节, 使处理后水汽的品质指标达到要求的范围。
2．控制系统
水汽品质实时监控系统与水汽取样架相配套。
系统采集取样架仪表变送过来的模拟量信号和开关量信号, 进行必要的处理后显示并保存; 系统同时具有对加药系统进行实时监控的功能。本系统I/O 点数量分别为: DI点120 个、DO点60个、AI点124个、AO点32个。
系统实现了以下功能:显示功能: 通过操作员站CRT 画面对整个工艺系统进行监视, 控制室不设常规控制仪表盘。
CRT屏幕能显示工艺流程和测量参数, 以及控制对象的状态。
控制功能: 在控制室能对现场设备进行远程控制, 且可由PLC逻辑实现处理过程的自动控制。
报警功能: 当设备运行状态变化或者现场参数过给定范围时, 要求按照等级显示报警, 重要设备和参数有语音报警功能。
打印功能: 可以实现报表、报警信息和某重要参数的历史数据打印功能。
（1）硬件配置
水汽品质实时监控系统由两台工控机、一个电源柜、两个程控柜及传感器和二次回路组成。程控柜内有双机热备双网冗余的PLC 可编程控制器一套,程控对象为水汽品质实时监控系统中的所有设备。
上位机主要作为监控画面与逻辑组态使用, 使用了西门子IL40 型工控机。上位机运行bbbbbbs2000 操作系统下的PLC应用软件, 提供图形、列表、操作等功能, 并可通过打印机输出历史数据。下位机选用Schneider 电气公司Modicon TSXQuantum PLC 系列, 作为逻辑编程、信号处理、时序控制、PID 控制、数学运算、过程控制之用。
本控制方案采用标准的二级网络结构, 上层为通用型、开放式的以太网（Etheret） , 构成管理级网络; 下层使用性好、使用简便的ModBus Plus（MB+） 协议, 构成控制网络。
本PLC系统是双机热备结构。根据主机投入的先后, 先投入的一台处于主控地位, 另一台处于备用状态。这两台主机通过装在这两个机架中的热备模块不断地交换信息, 使处于备用状态的主机得到与主控状态下的主机一样的新信息。一旦主控的主机发生故障而退出控制时, 后备主机能无扰动地接过全部控制, 使控制不致中断, 有效地提高了系统的性。
I/O 模块用于与现场设备的连接, 本系统使用了4只DI （开关量输入） 模块、2只DO （开关量输出）模块、8只AI（模拟量输入） 模块和2只AO （模拟量输出） 模块。DI 模块用来接收现场的压力开关、液位开关和状态开关等开关量输入信号。PLC 提供对现场输入干接点的“查询”电压为48V; 开关量输出模块对外输出DC 24V 电压, 通过中间继电器驱动现场的电动机和电动阀门; 模拟量输入模块用以接收现场的液位计、电导仪表等反馈的4～20 mA电流信号, 并将其转换为相应的实际参数; 模拟量输出模块对外提供4～20 mA 电流, 供变频器或者调节阀门等设备使用。
（2）软件配置
在本系统中组态编程软件为施耐德自动化的Concept软件, 而软件则采用了Inbbtion公司的IFIX 软件。
1）Concept软件特点
Concept 是基于bbbbbbs 环境的的编程工具。Concept 为控制系统编程提供了包括FBD、LD、SFC、IL、ST、LL 984 等多种编程语言的单一开发环境, 通过使用标准化的编辑器, 用户可以创建将控制, 通讯和诊断逻辑集成在一起的应用。
Concept 软件具有以下功能:a.程序开发以简单的方式产生的程序。梯形图逻辑和参数号注解的编程可以清楚地理解程序。以符号编程可使编程人员能比记数码为直观地记住特殊含义的报文。
下拉式菜单, 快速键及上下文帮助, 可减少击键次数且可提供命令和指令的详细说明。
顺序功能图编程（SFC）, 以过程自身的排列说明一个顺序的过程, 以好地组织编程。
梯形图逻辑宏功能, 它可简化编程, 对于重复的程序内容可只写入一次但可经常使用。
输入和输出注释的ASCII文件, 它允许使用字处理器, 这样具有好的编辑能力。
b.在线检查和调试Concept 这一特点使检查及调试过程简化。观察I/O 模块以确定正在运行的I/O是否良好。
使用SFC 可确定现在正解算的逻辑, 观察屏幕就可发现在过程中有问题的点, 监视梯形图逻辑程序中的参数值, 能够观察相关的参数而确保的操作。
c.对系统进行优化Quantum 主机的扫描速度可高达0.1m s/k , 在逻辑复杂, 网络数较多以及有多个远程的时候,Concept可以利用系统结构的逻辑与对I/O 站服务的并行处理手段来优化系统的吞吐量, 即用段调度来修改逻辑的顺序, 以提高关键I/O 的吞吐量, 改进系统的性能和改善通讯端口的服务。
2）Concept 软件应用
在贾汪发电厂水汽品质实时监控系统中, 应用了CONCEPT 编程软件, 使得系统工艺要求易于实现

如图一所示，桥接模块作为中间转接模块，一方面将Profibus协议转化成 RS232/485协议，使主站的信息下发给FX2N从站，另一方面将RS232/485协议转化成Profibus协议，使FX2N从站的信息上传给主站，以确保 FX2N通过PROFIBUS-DP总线和主站进行数据交换。
具体实现方法可采用以下三种：
1、直接连接FX2N编程口，采用三菱内置的FX2N编程口协议，此方法不需要在FX2N上作任何设置和编程，只需在Profibus主站上依此协议编程不断读写从站数据即可，FX2N从站会自己响应主站回应数据。
2、通过FX2N通讯模块（FX2N232BD/ FX2N485BD或FX0N232ADP/ FX0N48DP），采用三菱协议格式一或协议格式四（具体协议内容在三菱FX通讯用户手册上有详细说明），除了在Profibus主站上需要依此协议编程不断读写从站数据外，FX2N从站需要基本的通讯格式设置，但不需编写通讯回应程序，FX2N会自动回应。
3、通过FX2N通讯模块（FX2N232BD/ FX2N485BD或FX0N232ADP/ FX0N48DP），自己编写通讯协议，该方法既需要在Profibus主站上依协议编程不断读写从站数据，还需要在FX2N从站上编写通讯程序不断响应主站的呼叫。该方法尽管编程较麻烦，但协议灵活，适应性很广。其实该方法不光可应用在FX2N系列PLC上，也可应用在别的PLC或智能仪表上，只要两边协议设置一致，都可用此方法，通过创捷公司的 Profibus通用型RS232/RS485桥接模块CZP1-PQ20-T10ZL2-1A，来实现把设备联上Profibus网络的功能。

三、应用举例
在创捷公司总承的某电子设备厂纯水工程自动控制项目上，由于要把前期的用FX2NPLC控制的三套设备纳入Profibus网络来统一监控，所以我们使用了创捷公司的 Profibus通用型RS232/RS485桥接模块，考虑到尽量少修改原程序，而FX2N上的编程口已用于与触摸屏的连接，所以我们采用了二种方法，在原FX2N程序中只是加入了短短的几句通讯设置，而在Siemens S7-300主PLC上，用三菱的通讯协议格式四组态编程来不断读写信息，成功地把FX2N连接到Profibus总线上.

在传统的水塔／水箱供水的基础上，加入了PLC及液压变送器等器件．利用PLC和组态软件来实现水塔水位的控制．提供了一种实用的水塔水位控制方案。
控制系统组成
1．系统的工作原理
供水系统的基本原理如图1所示，水位闭环调节原理是：通过在水塔中的三个液压变送器，将水位值变换为4～20 mA电流信号进入PLC，把该信号和PLC中的设定值的程序进行比较，并执行较后程序，通过水泵的开关对水塔中的水位进行自动控制。当PLC出现故障时，还有一套手动控制来进行对水塔水位控制。手动控制采用交流接触器。

当上水箱液位Y3时，M1、M2同时工作，F2打开。液位上升至Y2时，M2停止，F2关闭，M1继续工作。液位上升至Y1时，M1也停止。打开F1手阀使上水箱放水，液位下降。当液位又Y1时M1起动工作，如F1开度较大下水量大于上水量，使液位继续下降至Y2时，M2启动工作同时F2打开，使上水量大幅上升，保持液位。Y0为下水箱缺水报警开关，当下水箱液位Y0时意味着水泵进水口缺水，此时应自动切断电源并报警。
2．PLC的选择
由于该系统为中型PLC自动控制系统，要求PLC能够提供可编程逻辑分析和PID功能，故选用中达公司生产的台达DVP14ES00R可编程逻辑控制器。台达DVP14ES00R具有标准的输入、输出及通信单元，可用于较为恶劣的环境中。主要配件有处理器CPU，电源单元PSE，I/O单元。包括数字输入板IDP　　G、数字输出板ODPG、附属单元。
3．供水的控制方法
系统的硬件接线图如图2、3所示。从整个流程中可以看到两套控制方式：①由一台可编程序控制器来控制两台水泵的自动运行。②由交流接触器来控制两台水泵的手动运行。当换项开关KKl打到手动时，按下起动按钮SBl，1#泵起动运行向水塔注水，由于设置了顺序开启和逆序关闭，在1#泵没有开起的情况下，2#泵不能起动运行，而在两个水泵同时运行时，2#泵在没有停止的情况下，1#泵不能够停止。现在1#泵运行的时候，按下起动按钮SB2，2#泵起动运行向水塔注水。此时，控制台上的水位灯，由水塔中的液位变送器将水位变换为4～20mA电流信号输入到PLC中，经IDPG将其转换为数字信号。该信号与水位给定值进行比较，由PLC输出一个控制信号经ODPG转换控制信号点亮此时水塔水位所在的水位灯。当换项开关KK1打到自动时，系统将根据水塔中水位的情况，通过在水塔中的液位变送器送出的4～20 mA电流信号由PLC接受并对其于给定值进行比较，执行事先编译好的程序。程序流程是：在水塔中无水时，1#、2#泵同时开起，对水塔进行注水；水位到达低水位时，控制台上的低水位灯点亮；水位到达中水位时，2#泵停止，1#泵继续运行，中水位灯点亮；水位到达高水位时，1#、2#泵都停止，高水位灯点亮。而当下水箱水位到达报警水位的时候，报警器开始报警，并切断1#、2#泵的运行。