6ES7235-0KD22-0XA8一级代理

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1 引言
PLC以其结构紧凑、体积小、重量轻、抗干扰能力强、编程简单、可变等优点广泛应用于各种工业控制领域。龙门铣床是加工大型零件的重型机械加工设备，常用来铣削零件的平面，也可以进行镗削、钻削等其它形式的加工。X2010A龙门铣床同时可以进行2个平面的铣削加工，工作，但原机床控制系统中采用了大量继电器、接触器等有触点元件，致使整个机床在运行中的性差，维修频率高，不能充分发挥大型机床的作用，采用PLC对X2010A龙门铣床进行控制改造，旨在提高机床的稳定性。

2 控制要求
X2010A龙门铣床的主要运动是3个主轴的旋动、工作台和3个主轴的进给运动、横梁的升降运动。PLC作为主控制器，用来协调各运动部件之间的动作。由于所有进给动作公用1台直流电机，靠液压电磁阀换向实现不同方向进给动作，所以进给动作(包括横梁升降)等液压系统工作正常、压力继电器动作后方可进行;进给与横梁的升、降互锁，即进给运动时，横梁夹紧;主轴与进给的互锁，启动时，主轴先启，然后才可以进行进给动作，停止时，先停进给，后停主轴，急停时，进给立即停止，主轴延时停止;每1个进给方向都设有程保护开关;设有点动/连续工作方式;工作台和3个主轴箱具有正、反向进给和正、反向快速功能。

3 系统设计
由于液压泵的启、停，工作台和3个主轴箱进给的选择开关和执行电磁铁控制关系简单，通过外部按键、开关直接控制，故没有占用PLC的输入输出点。根据原机床的控制特点，综合机床各部分动作情况，选择OMRON公司的C40P型PLC，I/O分配如附表所示。
PLC梯形图设计主要依据机床的工作方式、逻辑交叉关系、控制要求，并注意各运动之间的互锁关系。程序控制框图如图1所示。主轴瞬时启动、延时停止的梯形图2所示。

4 结论
PLC作为主控制器协调控制整个机床的动作，进给运动由数字直流调速系统实现，通过参数调整，使其进给运动启、停平稳。操作面板设有电枢电压、电枢电流、励磁电流、电机速度指示，直观明了，便于操作。机床控

[摘 要]论述了Modicon PLC的特色和烧结厂在自动化生产上的需要，在文章中作者提出了一套切实可行的方案，可以有效地解决烧结生产中存在的问题，并在实际工程中得到了验证。
在当今的冶金生产工程中，炼铁原料的烧结处理是的一环，而烧结工艺过程的关键参数就是各种原料的配比。对配比的控制是实现高质量烧结矿的关键。
传统的烧结生产，对于各个料种的给料量控制采用了手动方式，或者单料种的给料自动下料，整个系统没有进行集中控制，生产数据也不能及时地反映给生产管理人员，从而造成了生产人员劳动负荷较大，产品质量的优劣不能及早预知。
目前的PLC系统已经发展得很完善，具有各种处理能力，除了传统的顺序控制外，数学运算能力已经接近（奔腾）计算机。PLC在烧结系统中的应用，大大地提高了烧结生产的自动化水平，一些新的控制策略和思想可以很方便地实现，特别是网络技术的应用，为现代钢铁企业对生产过程高层次的管理提供了为方便的实现手段。
1 Modicon Quantum PLC
Modicon Quantum PLC系统是具有数字量处理能力的计算机系统，Quantum具有模板化、体系结构可扩展的特点，广泛用于工业和制造过程中的实时控制。它包括Quantum系列CPU、I/O模板（以及采用远程I/O的800系列）、I/O接口、通讯模板、电源和底板。

Modicon Quantum PLC软件系统功能强大，符合IEC1131标准的全部规定，提供了多种编程语言供用户选择，用户实现其控制思想的手段大大增强，特别是程序生成的设计与编程与PLC无关，并且带有分布式和多功能PLC系统的现代化硬件体系、与强大的操作员和监视系统（MMI）的接口以及新通讯系统的配置。
2 北钢三烧烧结自动化系统
北钢三烧烧结自动化系统是以高性工业微机、可编程序控制器（PLC）为而构成的全分布式网络化控制系统；变频调速系统以施耐得公司的Altivar 58变频器为组成，整个自动化系统具有90年代末水平。
系统采用MB+网络作为主要连接方式，辅助以远程I／O工业控制网络组成一个完整的自动化体系，由可编程控制器（PLC）操作站、上位计算机组成。PLC控制工艺设备的运行，检测系统中各个生产设备的状态及工艺参数，并按确定的控制程序对各个设备进行控制和调节。操作站主要功能是操作人员通过CRT上的实时动态画面监视现场的生产状况，根据现场的实际情况对生产过程进行必要的控制和调节，以及进行趋势分析等。上位计算机记录、处理生产数据。
3 系统运行方式
根据设计要求，系统从整体上说具有三种基本的运行方式：
现场手动运行
计算机联锁运行
计算机解锁运行
“现场手动运行”是指操作人员在现场的机旁箱上进行的设备的启／停操作以及设备运转速度设定。当一台设备处于现场手动运行状态时，这台设备就从整个系统中脱离出去了，设备的启动、停止受现场操作人员的控制，这台设备也就不能再参与系统的任何连锁了。
“计算机联锁运行”和“计算机解锁运行”从控制方式上讲，可以统称为“计算机自动运行”。
“计算机联锁运行”是指处于自动运行的所有设备每时每刻都参加各自的所有的条件连锁，例如运行联锁、工艺参数连锁、启停顺序连锁等等。当系统处盂联锁状态时，它的启动、停止既受别的设备的影响，也会影响别的设备的启动、停止，系统各个设备的运行环环相扣。
对于烧结配料这样的物料输送系统来说，这一点特别重要，有效地防止因下游设备故障而引起上游皮带的堆料就是“联锁运行”的重要作用之一。
“计算机解锁运行”是指处于自动运行的所有设备不再随时判断它的运行和停止条件，该台设备的启动、停止仅仅受操作人员在CRT上对他发出的启停命令的影响，操作人员通过一台CRT就可以随意控制接入计算机的所有设备。这种运行方式，为设备的试车、检修等针对单台设备的操作提供了大的方便。
但是要注意，从系统角度来说，“计算机解锁运行”方式具有一定的危险性，特别是当整个系统处于运行状态时，如果系统解锁，就很有可能造成物料堆积、设备损坏等等十分讨厌的结果。所以，除非真的有必要，一般不要采用“计算机解锁运行”方式，而应该把系统长时间的置于“计算机联锁运行”状态。
4 系统的启动和停止
系统启停方式包括下列4种：
紧急停止
顺序停止
顺序启动
同时启动
紧急停止用于需要所有参与配料的设备立即停止运行的场合，例如发生紧急情况要立即使系统停车时。
当点击“紧急停止”按钮时，系统所有正在运行的给料设备全部立即停止运行，只有处于现场机旁手动的设备不理会，仍然处于它自己原来的运行状态。
顺序停止用于希望长时间停车的场合，这样可以保输送皮带上的物料都运送干净，使皮带处于物料状态，并且可以**料尾对齐。
顺序启动用于系统的初次运行或者顺序停止后的系统再次启动，顺序启动功能可以控制参加配料的给料设备按照皮带的运行方向按一定的时间间隔依次启动，**料头能够对齐。
同时启动用于急停后的系统再次启动。
同时启动能够使系统在上一次的“断点”处接着往下进行，就象没有发生过任何事情一样。
5 设定目标量的自动跟踪
配料系统所使用的给料设备具备调速功能，并且已经通过MB+网的形式接入了计算机，这是自动跟踪下料量的硬件基础。
系统实现目标值自动跟踪的软件基础是在PLC中嵌入了调整灵活的PID功能，通过合理的设置PID的参数值，可以在响应速度和调节稳定度之间平衡，优化自动调节和跟踪的效果。
当一个料种的给料目标值被设定或者被自动计算出来以后，作为PID模块的给定值输入到模块中，而现场各类皮带秤的输出作为反馈信号也输入到PID模块中，后计算机按照PID方式作出筛选的响应，这种响应被转换为变频器的设定频率值，从而可以根据设定值与皮带秤的偏差来调节给料电机的转速，终达到稳定给料量的目的。
除了自动方式外，还有一种手动调节给料速度的方式，那就是“PID手动给定值”输入，当选择了这项功能时，可以直接输入给料电机的转速，系统不再使用PID方式进行调节，也不再考虑皮带秤的输出，给料电机的转速用这种方式就可以直接控制。
手动给定的是一个百分比值，它的含义为变频器输出频率的百分之多少，输入范围应在0～100％。目前，批料系统所有变频器的频率都设定为50Hz，当变频器的输出为50Hz时，给料电机达到转速。
画面的下方为皮带秤的实际输出值，当调整手动给定百分比时，可以观察皮带秤的输出值，不断地增加或者减少百分比值，就可以让皮带秤的输出达到设定目标值。
PID的3个参数直接关系到PID的响应特性。
一般的来说，P值是一个比例参数，它没有单位，P值越大，对于同样的偏差，PID的响应输出就越大，但调节输出的稳定性就越糟糕，甚至产生剧烈的震荡；I值的含义是积分时间，它的值越大，系统的响应时间就会越长，当输入有变化时，PID的输出达到后稳定的时间就会越长；D值是一个微分时间，它的值越大，PID对输入偏差就会越敏感。
以下是P、I、D三个参数在实际使用中的取值范围：
P：0.5～20
I：5～40s
D：0～5s
6 结束语
该系统已经于2001年在北台钢铁公司二炼铁厂的烧结车间投入实际生产运行，Modicon Quantum PLC系统非常稳定，软件设计满足现场需要，一改多年来手动操作进行生产的状况，大地提高了生产的自动化水平。

摘要：本文以实际的工程项目为例，较详细介绍了一台PLC与多个电子称和触摸屏通过通信方式连接的方法，解决了一台PLC连多个点到点通信设备的技术难题，并了较好的经济效益和社会效益。
1. 引言
随着彩屏手机的出现，人们对锂电池的质量和性能要求越来越高。手机电池正负材料的混料和搅拌，是电池生产的道工序，该道工序质量控制的好坏，将直接影响手机电池的质量和成品合格率。而且该道工序工艺流程复杂，对原料配比，混料步骤，搅拌时间等等都有较高的要求。传统的人工控制方式，不仅工人的劳动强度高，而且很难**产品质量的稳定性和重复性。所以，对混料和搅拌的全过程实行自动控制。
经过多方调研论证，我们采用了以瑞士SAIA PCD系列多串口PLC为现场控制站，以PC为中控室操作站，以触摸屏为现场操作站的控制方案，解决了一台PLC连多个点对点通信的电子称，触摸屏的技术难题，完成了电池材料混料和搅拌的自动控制。
2. SAIA PCD系列PLC简介
SAIA PCD是瑞士思博控制公司（SAIA-Burgess Control）生产的价格比的PLC，其CPU采用工业级的32位处理器，运算速度非常快，特别适合对数学计算和网络通信要求较高的应用。
l 带实时时钟的32位CPU，强大的数学计算能力和模拟量处理能力。
l 强大的内存（小17KBYTE，大的1MBYTE），用户可以根据需要扩充
l 模块化的I/O，可以根据需要任意组合
l 全系列PCD产品都具有相同的内部资源
l 全系列PCD产品均使用同一个图形化的编程工具，简单易学
l 通讯、通信能力非常强大，多有8个串行通讯口，支持RS232，RS422， RS485，MODBUS，TCP/IP，PROFIBUS，LONWORKS等）
l 开放的系统，提供OPC的支持
l 良好的性能价格比
在本系统中，CPU模块我们选用的是PCD2.M170，1Mbyte存储器，将通信口扩展到6个，每个通信口采用立的通信协议，用以连接上位机，多个触摸屏和多个电子称。
3. 控制方案
3.1 系统硬件组成
l PLC选用SAIA的PCD2.M170，扩展到2个RS232，4个RS485通信接口，配置40个DI，55个DO，16路AI，24路AO，2路高速计数，用于采集质量流量计脉冲信号。
l 触摸屏：WeinView 510T，10寸彩色触摸屏，带RS232/485通信口，支持SAIA S-Bus 协议
l 电子称：METTLER TOLEDO/KB1100
l 质量流量计：LZLB-8(太航仪表)
3.2 系统结构
上位机：作为工程师站，通过Port0与PLC连接，走基于RS485的S-Bus通信协议，安装SAIA PG5对PLC进行组态和编程。上位软件采用Grace 2.2，显示整道工序的工艺流程图和报警一览图，完成混料的配方设置，搅拌时间设置，历史数据和历史趋势记录，生产报表打印等功能。
辅助监控触摸屏：安装在中控室，通过Port1与PLC连接，走基于RS485的S-Bus通信协议，由操作工来进行日常的混料和搅拌操作。主要作为计算机失效时的备用。
干粉称：安装在干粉称量间，通过Port2与PLC连接，由于距离PLC较进，采用RS232通信接口，通信协议为托利多电子称的自定义协议。
干粉称操作触摸屏：安装在干粉称量间，通过Port3与PLC连接，走基于RS485的S-Bus通信协议，主要由操作工来完成干粉称量的确认操作。每次称量的重量都与设定值作比对，在设定值误差范围的数据才能确认通过，以确保称量的准确度。且所有的操作都将记录在PLC中。
SBR称：安装在SBR称量间，通过Port4与PLC连接，采用RS232通信接口，通信协议为托利多电子称的自定义协议。
SBR操作触摸屏：安装在SBR称量间，通过Port5与PLC连接，走基于RS485的S-Bus通信协议，主要由操作工来完成SBR称量的操作，每次称量的重量都与设定值作比对，在设定值误差范围的数据才能确认通过，以确保称量的准确度。且所有的操作都将记录在PLC中。
4. PLC与电子称的通信编程
PLC与上位机，触摸屏之间通过标准的S-Bus协议通信，只需简单地设置一下通信参数就可以了，不需要编写通信程序；电子称是托利多自己的通信标准，所以，要和PLC之间通信，编写相应的通信程序。
4.1 通信方式
PLC与 电子称之间采用主从方式进行通信，PLC为主站，电子称为从站，从站只有在收到主站的读写命令后才发送数据，由于电子称的通信协议中没有站号，所以只能采用点到点连接方式，
4.2 电子称的通信协议
串行口通信格式：1个起始位，7个通信位，1个停止位，1个校验位。
波特率：9600
输出格式：18字节连续输出
其中1-STX是起始字符
2是三个状态字，分别表示小数点位置，毛重/皮重，以及重量单位。
3是毛重或皮重，根据设定而来
4是皮重值
5是回车符
6是校验和
4.3 PCD与电子称的通信程序

;;----------初始化通信口--------------------------------------------
$init
sasi 2
Init ;SBR称重计接口初始化
$endinit
pb 30
sth timer1 ; 记时器
jr h end
ld timer1 ;记时器
1

acc h
ld CNT
15
begin: SEI K 0
REPEAT: STH RBSY
JR L lp
SRXDX 2
RBUF_R ;读数据
CMP RBUF_R ;读数据
K 02
ACC Z
JR L begin
INI K 17
JR H REPEAT
cmp RBUF_R16 ;数据结尾，回车
k 13
acc z
jr l end
jr dip
lp: acc h
DEC CNT
STH CNT
JR H REPEAT
acc h
dip: CPB DISPOSE
end: copy NET ;净重数据
WgtSBR ;SBR实时重量
epb
5.结论
该自控系统投运后，混料控制精度达1‰，不但减少了工人的劳动强大，而且大大提高了生产率和成品合格率。本文所述的技术方案，是一个多通信口应用的典型案例，对PLC与多台设备通过通信方式连接的应用，有作较高的指导。

 随着电厂单元机组规模的日趋大型化，对自动化水平的要求也越来越高。火力发电厂凝汽器胶球清洗控制系统的投运，可使热力系统、经济运行。
以F1－60MR可编程序控制器为组成的电厂胶球清洗PLC控制系统，改善了以往分离元件控制系统、性差的弱点，在现场实施中体现了以下优点：是运算器、控制器、存储器三大部件被简化，输入、输出组件功能强。采用了多种接口，以适应各种工业用途的控制对象。本控制系统使用了功能表图、继电器逻辑、符号语言、语句等进行程序控制，编程直观、易于掌握。可编程控制器以编程软连接的方式，代替了大量的硬连接电器，从而简化了电路结构，具有在线修改功能。F1－60MR有36个输入点、24个输出点，可进一步扩充，多可扩至120点。
其次，可编程序控制器的一个优点是性高。工业生产一般要求控制设备具有很强的抗干扰能力，能在恶劣环境下地工作。F1－60MR在硬件上采用了模块式结构，有利于查找故障并及时修复。此外还采用了隔离、屏蔽等防干扰措施，有较强的自诊断功能，可出计算机的CPU、存储器异常及程序错误等。

1　胶球清洗工作原理及现场要求

电厂凝汽器水侧换热面上污垢的积聚，不仅恶化了真空，降低了汽轮机的热效率，而且会引起铜管腐蚀、泄漏，严重时会威胁汽轮机的运行。寻求有效的方法防止凝汽器管侧换热面积聚污垢和在已结垢的情况下寻求理想的清洗方法，就成了各国动力工作者的一个课题。
电厂凝汽器胶球清洗的PLC控制系统可在机组运行过程中不需改变负荷的情况下进行工作，而且有能耗小、效果好、设备简单、操作方便等优点。
电厂凝汽器胶球清洗系统如图1所示。密度与水相近的海绵胶球（用橡胶或合成树脂制成）装入球室后，启动胶球泵可以将胶球用比循环水压力高的水流送入凝汽器水室。胶球直径虽比铜管内径大1～2mm，但因是多孔柔软的弹性体，很容易被水流带入铜管，并被压缩成卵形。胶球在行进过程中抹去管壁上的污垢，流出管壁时，依靠自身的弹力弹掉表面的污垢，并随循环水流入收球室，然后被胶球泵重新送入凝汽器。

图1　电厂凝汽器胶球清洗系统图

现场既要求**除垢效果，又要保收球率，使其不90％。

2　控制系统软、硬件设计及调试

电厂凝汽器胶球清洗的PLC控制，其工作状态可分为反洗态、清洗态、收球态及故障。控制系统出现故障（主要是执行机构）应立即采取必要的保护措施同时故障指示灯亮，待运行人员进行必要的维护后，设备故障，重新投入运行。
根据电厂运行需要，本设计具有手动、手控和程控三种方式。手控是对热力系统进行由反洗（或清洗）状态开始“反洗→清洗→一次收球→暂停→二次收球→反洗”的程序控制过程，启动手控只进行一次循环，后回到反洗状态。而根据现场情况可选择程控运行方式，启动按钮后控制系统进行周而复始的循环。手动方式主要用于调试维修阶段。各种运行方式的相互切换都可以在反洗或清洗状态下进行。反洗、清洗及收球时间可根据运行人员要求通过编程器设定。
系统在程控或手控运行方式且处于清洗过程时，若出现收球网前后差压越限，系统自动转入收球状态，进行反洗，这样可以附在收球网上的污物，保护收球网。
控制框图如图2所示。图中位置反馈信号到达时间是根据设备动作时间确定的，具体根据执行机构结合现场情况进行设定，如开关网计时器设定为90s。

图2　电厂凝汽器胶球清洗控制框图

收球率作为衡量电厂凝汽器胶球清洗PLC控制的一项重要指标，是设计时考虑的问题。导致收球率低的原因主要有：①循环水中杂物多，这可以通过改善一、二次滤网来解决；②设备缺陷，如胶球经过的地方有死角、盲孔、串缝和回流区、铜管伸出管板过多或管壁有局部压痕，收球网设计不当等，这些在选购安装时应充分考虑；③清洗阀、出口阀、胶球泵的关停次序对收球率也有影响，顺序、时间应结合实际情况进行选定。这样才能达到良好的效果。
胶球清洗和反洗时间根据现场要求通常为几十min甚至几h，F1－60MR的定时器T大计时时间为999s，大约是16.5min。这样满足不了现场要求。本控制系统采用了计数器C与定时器T联合计时的方法，计时范围为999×999s，解决了计时时间问题（见图3）。另外，F1－60MR的定时器可以重复使用，只要正确送入K值即可。

图3　清洗及一次收球计时梯形图

硬件上，可编程控制器的9路输入用作执行机构的位置反馈信号，16路输入作为手动控制信号及试灯、系统复位、差压报警、手程控选择等。输出4路作为运行状态指示，另外10路是位置指示，剩下10路是指令输出。
收球网位置反馈比较特殊，反馈信号间断送出，使状态容易混乱，所以在此加了一个定时器T554。
3　结论
可编程序控制器F1－60MR在电厂胶球清洗系统中的运行，效果好，充分显示出其功能较强、构造简单、性高等特点。系统运行情况良好，状态正常，达到了预期目的。
在运行过程中发现，现场对电厂凝汽器胶球清洗的PLC控制的投运是定时定次的，也就是根据热力系统结垢程度定时定次数启动。这样在今后设计中就可以把手控、程控合二为一。设定一个循环次数就可满足要求