西门子6ES7231-7PF22-0XA0速发

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胜利油田有150 多座变电站，承担着胜利油田整个油区、社区及东营区部分居民的用电，油田电网的运行对于保证产量持续上产和居民的安居乐业起着至关重要的作用。
从目前来看，油田变电站的控制和管理来看还是处于落后的状况，与国外和一些省市相比具有很大的差异。对于直流系统，自动化监控程度低，大部分的变电站直流系统控制方式简单，多为人工控制和调节，而电池也多为铅酸电池，需要专门直流工进行维护。在管理水平上，变电站的设备管理记录和统计都是值班人员填写报表进行汇报。
随着电子技术和通讯技术的飞速发展，变电站微机保护的成功改造，对直流系统的运行也提出了高的要求。所以必需对直流系统进行改造和完善。向无人化监控管理发展，以达到减员增效和提高自动化管理水平的目的。
AEUD-WIII 全自动智能免维护直流屏采用模块化设计、数字化控制，智能化程度高。该直流电源具有的系统监控功能，着重电池在线管理、接地选线、“四遥”通讯、告警显示和事故追忆等功能进行开发，使得系统性、性高。
该系列全自动智能免维护直流屏采用SEIMENS 公司生产的OP170B 型人机界面,该监控模块具有结构紧凑、显示分辨率高、性高、寿命长等优点。通过人机界面可以完成整流模块启动，充电状态显示，查看报警信息，手动电池巡检，绝缘监察、接地选线、报警试验、报警复位等直流屏的所有操作，并能显示直流屏的原理图及各个运行参数和各种故障信息。控制模块采用S7-300 系列模块，进行数字和模拟信号的采集及输出。一、控制要求
①整个系统实现了数字化控制、电压调节等都可由PCC 通过软件实现，提高了系统运行的性。
②大屏幕液晶显示屏，汉字菜单驱动，在线帮助，操作简单方便；
③智能化的电池管理，主、浮充自动转换，手动和自动实时监控电池状态。
④接地选线功能，实时监控母线和支路绝缘状况。
⑤完善的告警处理及事故追忆功能，掌握系统运行状态。
⑥完善的“四遥”功能，监控能够监控直流系统。
二、硬件系统构成
根据以上要求，我们开发研制了孤北电厂集中控制室直流控制系统。系统配
置如下：
1、PLC 配置
变电站直流监控系统的PLC 采用SIEMENS 的S7-300 系列模块，根据系统要求，PLC 总体配置如下：
① 处理模块（CPU）：选用CPU314。
② 数字量输入模块（DI）：选用SM321,共1 块（16 点/块）。处理4 点输入信号。
③ 数字量输出模块（DO）：选用SM322, 共4 块（16 点/块）。处理56 点输入信号。
④ 模拟量输入模块（AI）：选用SM331,共1 块（8 点/块）。处理8 点输入信号。
⑤ 模拟量输入、出模块（AI）：选用SM334,共1 块（4 点入和2 点出/块）。处理
2 点输入和2 点输出信号。
2、操作屏配置
操作屏采用两个OP170B，一个安装在控制柜，一个安装在监控。三、监控系统软件变电站直流监控系统的软件主要有两部分：显示单元和软件单元。
显示单元：主画面、电池巡检画面、电池组电压记录画面、绝缘监察、当前报警画面、历史报警画面、累计运行画面等画面。
软件单元：系统时钟读取、整流器控制、电池巡检、绝缘监察、接地选线、限流电阻控制、累计运行时间、当前报警处理、历史报警信息处理、报警试验、
(一)、显示单元：
操作屏采用工业级人机界面。主要完成下列任务：直流系统运行监控、故障报警、记录和排除提示、参数设置、模拟键盘操作、数据记录处理、累计运行时间等的运行时间和控制。

   由于原来系统中多块SDC控制仪表出现故障，在维修中采用 PLC 对原系统做替换改造。原来控制系统完成对洁净房室内温度、湿度、室内外压差进行检测并控制。室内空气要求为 100 级。空气经过过滤后成为洁净空气，满足生产线对空气洁净度、温湿度的要求。
一． 系统工作原理
    新风机鼓入的新风经加热交换器、制冷交换器、加湿器进入房间。房间内有温度、湿度、差压检测器测的信号反馈给控制器。由反馈信号通过数字控制仪来控制加热、制冷交换器控制室内温度。当湿度低时，由加湿器输出蒸汽；湿度高时，制冷交换器要降温以使空气温度降低，达到目的。原来的湿度、温度信号还要经过高选处理。当温度信号高时，以温度控制；当湿度信号高时，以湿度控制。原来仪表调试比较繁杂，调试不容易满足要求。加热、制冷、加湿器的控制信号是 4-20mA 信号。压力系统原来是由变频器控制。本次改造并没有涉及。
二． 改造方案
    温度、湿度信号是变送器送出的DC 4-20mA 的信号。输入的信号经过比较判断，当输入的温度信号小于 12mA 时，要执行加热逻辑，当大于 12mA 时，要执行制冷逻辑。当输入的湿度信号小于 12mA 时，要执行加湿逻辑，当大于 12mA 时，要执行逻辑。而制冷和信号中要选大的来控制制冷交换器。由于 PLC 有很好的逻辑判断能力及数据处理能力，改造中选用了信捷 FC 系列 PLC 。 FC 系列是模块式结构，可以根据要求配置不同的模拟模块和数字量模块。由于是改造，我们使用的数字量少，仅用做故障报警。 FC

 PLC完成的主要的功能有:与上位机数据交换、数据验，人机界面，过程控制，掉电保护。

3.1  与上位机数据交换
    PLC与PC之间通过RS485转RS232通讯方式联机，通讯模块我们选用的是CP341，接收功能块为FB7，对应背景数据块为DB7，FB7的"P_RCV_RK_DB".EN_R一直处于接收状态。发送功能模块为FB8,对应背景数据块为DB8，"P_SND_RK_DB".REQ只要在正确发送完成以后才能为1。
    通讯协议采用半双工的RS485连接，格式如下:
（1） 通讯参数
9600，8，1，n．
（2） 帧格式:
    同步码ffH，ccH（2字节）＋地址码（1字节）＋回路号（1字节）+长度码（1字节）+命令码（1字节）+数据＋效验码（1字节）。
    长度码:命令码字节数＋数据的字节数
    效验码:从地址码到数据后字节之和。
（3） 通讯方式
    采用问答方式进行数据交换，应答过程如表1数据交换过程:
表1   数据交换过程
  PC机        PLC
1    循检 －><－ 上传状态
2    循检 －>      <－ 上传数据
3    下传数据 －>    <－ 应答（68H）
     
3.2   数据验证
    CPU把接收到的提单数据与提单数据缓冲区的内容进行比较，如果有相同的信息就通过验同时清楚缓冲区数据，没有则返回提单错信息。数据比较的采用指针的方式。
      L     0
      T     #count
      L     #db_no
      T     #No
      OPN   DB [#No] 
//提单数据缓冲区
      LAR1  P#DBX 0.0 //起始地址
 L     #dbb_no
      L     8
      ＊I    
      TAR1  
      +I    
      LAR1  
main: OPN   DB [#No]
      L     DBD [AR1,P#0.0]
      L     #cop_addr //提单号
      ==D   
      JC    en_r
      +AR1  P#30.0   
//缓冲区提单信息数据大小
      L     #count
      INC   1
      T     #count
      L     #loop_num      //缓冲区提单数量
      L     #count
      >I    
      JC    main
      BE    
en_r: OPN   "提单"
      L     DBB [AR1,P#4.0]
      T     #com_addres

3.3  人机界面
    操作器为我公司开发的人机界面控制器，提供标准的RS485接口。PLC与操作器之间通过RS485通讯方式联机，CP341为主动循检方式。由于CP341与操作器之间的通讯是一对多的（实际应用中为16个），为了提高通讯速度，我们采用了功能分时的方法:对工作中的操作器每周期循检，对空闲的操作器统一循检工作标志。协议如下:
（1） 物理连结
    物理连结为一对双绞线的RS485连结
    通讯参数   9600, 8,N,1
（1） 信息帧结构
    采用MODBUS协议
    l 一帧数据由地址，功能码,数据,校验码组成如表2所示:
    表2     信息帧结构
     地址    功能码   数据区   CRC
     （8位）     （8位）       N＊8      （16位）
    注: 地址:是信息帧 的字节,从0～255, 每一个从机只有一个地址,只有
     符合地址的从机才回信息 0 代表广播地址,从机不回信息
     功能码:主机告诉从机执行什么任务
     数据区:是跟任务有关的数据
     CRC:计算从地址一直到数据结束

3.4  掉电保护
    西门子的S7-300系列PLC的DB数据区为记录存储区，CPU掉电时数据仍保持在数据区内，这样我们可以把重要的数据和标志放在DB区，PLC重新启动时，CPU自动回复到断电时状态，当然在OB100里要做判断，记录数据不能被初始化。在实际的工程中通过反复的测试，达到预期的目的，同时节约了UPS的费用。

3.5  过程控制
    逻辑控制是PLC的基本大的功能，所以控制过程根据工艺要求编写就可以顺利达到控制目的。控制的要求很简单就是控制发油的精度小于等于0.3％、质量计算、水击现象和故障保护

1 引言

    数字化、智能化印械关键技术与装备项目是围绕书刊、报业、包装装潢、商业印刷的重大装备急需。双面印刷是出版物印刷、说明书印刷以及笔记本印刷的印刷工艺。双面印刷可以保证印品一次印刷完成，效率成倍增长。对开双面平版印是一种新型高速双面印刷机，适用于书刊杂志等印品的印刷。高速双面印刷机以高速印刷高质量的印刷品受到用户的青睐。项目选用了台达机电自动化系列产品对电气进行了改进设计。

2 工艺自动化分析

    高速双面印刷机整机动作控制整机由输纸机、收纸机和主机三部分组成。主机除主电机，上、下水辊电机，制动辊电机分别由四个变频器控制外，其余主要动作由七个气缸分别来控制上水辊、下水辊、上墨辊、下墨辊、递纸、上滚筒、下滚筒等的离合动作。气路的控制分为手动和自动两种模式。整机的调试工作就是电气、气动与机械动作相匹配，避免印刷中纸张的浪费。

    由于自动工作模式下各动作要以一定的顺序工作，机械采用凸轮来控制各动作离合时的角度，电气选用二相增量型旋转编码器来实时测量凸轮的旋转角度，编码器每旋转一周，产生360个脉冲，PLC高速计数器计数720，到零位后复位重新计数。我们可以随时改编码器的角度值，来配合机械的改动或因速度不同，惯性不同，所需动作的角度值不同，省却了烦琐的机械控制。

3 台达机电技术的自动化应用

    3.1 系统原理设计

    机床的控制以台达的DVP-EH型PLC为技术平台，触摸屏为操作界面，变频器作为执行构件。触摸屏通过COM2口与DVPEH　PLC 的COM口相连，采用MODBUS协议。PLC通过485口控制四台变频器，支持MODBUS协议。

3.2系统配置设计

    台达PLC：DVP64EH00R ＋扩展DVP08XP11R。台达触摸屏：DOP-A57CSTD。台达变频器：VFD110B43A ；VFD004M21A。框架如图1所示。

 图1印刷机系统配置设计

3.3 编程案例

    （1）触摸屏显示报警。台达EH系列PLC提供了方便的高速计数功能，使程序编写简单，调试快速。我们将编码器的信号线接入PLC的高速计数端子X0，X1，编码器的复位端子接X2，对应计数器为C251，Y23为主机运行，当编码器两相接错时，触摸屏显示报警M455。

    （2）通讯调试。在小型电气控制系统中，设备间的通讯调试是一个难题，但台达PLC与变频器有简洁的通讯指令，一条指令即可解决问题。如读取主变频器的输出频率,先写好通讯协议，然后利用下条指令即可：

    其中通讯命令装置地址为01，数据地址H2103，数据长度2个word。

    两者的通讯省却了中间继电器的控制，减少了故障隐患，再利用触摸屏将PLC中的数据读出，可以方便地监视运转中出现的问题。
    （3）画面设计。触摸屏的应用省略了原有的一些按钮、指示灯、计数器、转速表、时间继电器及润滑程控控制器等元器件，降低了故障率，也减少了接线的工作量。台达的人机编辑软件－TP Editor提供了7个等级密码的保护，有利于使用厂家对某些特定的使用条件进行了限定，保护了用户的利益。因触摸屏有3M的内存，所以设计时在画面中以走马灯的形式提供了大量的报警信息，也设计了多屏PLC输入、输出状态监视画面，在系统帮助里详细介绍了本机电气操作及维修提示，使整机的电气系统操作、使用、维修简单方便。

4 结束语

    该系统配置取代了原日系的配置，整体来说性价比要高好多，故障率也远原配置。现批量使用已有一年多，系统稳定性强，用户操作简单，维护方便，得到了用户的肯定。

    一方面由于出口商品比较多，另一方面由于人们的生活水平不断提高，审美要求不断发展，纸包装印刷质量和品种严重滞后于社会经济发展的速度，一批制约印制造业发展、对行业产品升级换代和技术进步具有带动性强、辐射面大的相关关键共性单元技术和数字化、自动化印刷技术装备，对提高数字化印刷技术与装备的自主能力和技

    术水平，对国外印的市场，对增强竞争力是非常有帮助的。日常消费品包装正在从单色向多色发展，市场潜力。单张纸多色高速双面印刷机领域的空白还有待于别的关键技术与装备突破。

二、硬件配置
本太阳能集热工程选用如下产品：
CPU模块：KDN-K306-24AR 一台
模拟量输入：KDN-K331-04IV 一台
文本显示器：KDN-KA 一台
另加水位检测元件、集热器、水箱、支架、管道等其余辅件若干.
编程软件： EasyProg V1.9.3.0版本

三、工艺介绍
（1）手动加水/加热/循环
水箱水位过低、水箱温度过低、及温差过大，可人为的进行手动调整，调整过程中自动过程终止。
（2）自动恒水位加水/加热
水箱水位恒定水位自动加水，恒水位时停止加水。水箱温度设定温度自动加热，温度出设定温度某一范围时停止加热。
（3）集热器与水箱之间采用温差循环:
满足水箱水位前提下，通过在文本屏上设定集热器温度与水箱内温度差，温差若过温差上限，启动循环；随着两边温度接近至温差下限，关闭循环,实现了循环泵自动启闭。
（4）时间段内水箱定时加水/定时加热/定时循环
在设定的时间段内，当水箱水位降至水位下自动启动加水，水箱水位上升；定时时间到，停止加水。
当水箱水位过半时，在设定的时间段内若水箱温度偏小，自动启动加热，温度开始上升；定时时间到，停止加热。
在设定的时间段内，集热器与水箱之间通过循环泵自动的进行温差调整。
（5）加水故障自检/加温故障自检/循环故障自检
连续加水/加热/循环时间过长，但水箱水位、温度、温差无显著变化时，则自动停止加水过程/加热过程/循环过程。
此系统工艺过程主要由以上方面组成，KDN-K3系列PLC自带实时时钟（RTC）功能，编程软件EasyProg能读取年月日时分秒星期，使文本屏上设置的定时时间能准点与PLC通讯，实时率的运行整个过程。

四.结束语
用KDN-K3系列PLC和文本屏为的太阳能集热工程控制系统，运行简单，操作方便，故障率低，为用户营造了一份健康舒适的生活空间。太阳能工程必将迎来灿烂的明天。