西门子模块6ES7323-1BL00-0AA0功能介绍

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    三菱PLC在洗煤厂的具体应用有几点注意？

    答：一、 系统设计思路

根据洗煤厂工艺控制流程和实际要求，将系统分为三级控制具体技术思路如下：

1、 控制运算级

级以日本三菱公司的新型Q系列PLC为控制，实现对洗煤厂设备的顺序启车、顺序停车、故障逻辑停车以及特殊要求的单台设备控制，对模拟量信号合格介质悬浮液密度、合格介质悬浮液磁性物含量、重介旋流器入口压力、合介桶液位的PID调节。

2、 集中监控管理级

二级由两台工业控制计算机联网作为系统人－机交互窗口，组态软件采用“组态王”工控软件，实现对工艺运行数据的采集、图形监视、动态显示、记录分析、参数报警、日报表打印以及对现场设备逻辑启停等功能，两台计算机可以监控不同的画面，并具有相同的操作功能。计算机操作站放置在室，可以随时了解电机、水泵、仪器设备的运行状况，便于生产调度指挥。该系统还配有生产调度模拟盘，显示全厂生产线设备的运行、停止状态。

3、 现场信号工作站

现场有70个工作站，可对现场电机、水泵等进行启停及启停显示、报警。现场信号工作站有三种工作状态：（1）自动状态时工作站所控制的设备由室控制；（2）手动状态时信号工作站所控制的设备不受室控制由信号工作站控制；（3）零位状态时信号工作站所控制的设备不受室和工作站控制，用于设备检修。现场工作站设备出现故障时能向室发出故障信号。在70个信号工作站中有16个信号工作站要有准备好信号输入，以便在自动状态时通知室此工作站已经准备就绪，室根据16个工作站全部准备就绪的信号发出启车信号后启动生产线。

二、系统控制结构设计 

1、 控制系统软硬件配置

系统控制级PLC（下位机）以三菱公司的Q系列PLC为系统控制；采用GX DEVELOPER Ver 8.0编程软件完成PLC系统组态编程（程序结构设计、地址定义、梯形图编写）程序调试。

监控站（上位机）采用基于bbbbbbs 2000操作系统，选用“组态王”组态软件完成监控画面组态、变量定义、设备运行状态画面组态、实时\历史曲线画面组态、报表组态。

现场液位传感器采用声波液位计，能的采集现场液位信号，再通过富士变频器对水泵进行控制，从而实现对液位的PID调节。

整个控制系统实际I/O点总计如下：

数字量I/O点数:DI 90点 DO 58点

模拟量I/O通道:AI 8点 AO 8点

2、系统组网和PLC编程

两个监控站（上位机）之间采用以太网通讯，“组态王”组态时只需将两台计算机设定为“Web”通讯。其中一台计算机预装有GX DEVELOPER Ver 8.0软件，完成PLC程序设计、开发、调试工作以及和上位机的通讯。如果需要可以随时对程序运行监控和编辑。

3、 PLC程序结构

PLC程序编程可分为五部分:部分是设备的逻辑顺序启车；二部分是设备的逻辑停车；三部分是设备故障逻辑停车；四部分是设备非连锁状态的单机运行；四部分是模拟量的PID调节(PID调节编程可以参考PID Control Instructions)。

三、 系统主要功能

1、 监控功能

洗煤厂重介洗选生产线全部设备的运行状态可以通过两台上位机操作站监控并动态模拟显示。通过上位机发出启车信号自动启动洗煤生产线的设备，对生产线的设备故障进行自动诊断，根据故障点位置按逻辑程序自动停车。室上位机可以单机启车。

2、调节控制功能

洗煤厂各设备间的耦合程度高，单台设备故障会直接影响整条生产线生产，因此在PLC编程中对合格介质悬浮液密度、合格介质悬浮液磁性物含量、重介旋流器入口压力、合介桶液位等工艺参数PID调节作了优化编程，使其能在上位机轻松实现手/自动无扰动切换，从而不会影响生产线生产。

3、报警功能

系统具有故障报警（水泵、电机等启停故障）和密度、液位、压力等工艺参数限报警。

4、系统联锁功能

系统可以现场操作、计算机联动和自动运行，并相互联锁。

5、通讯状态显示功能

系统可以显示PLC与两台上位机之间的通讯状态。

6、报表记录功能

系统可以准确的记录每台设备的运行情况（启动时间、停止时间、值班操作员）可以根据需要打印该报表。

7、曲线功能

系统可以对密度、液位、压力等工艺参数，以实时曲线、历史曲线的形式直观的显示在上位机画面上。

8、权限功能

为防止误操作和非人员随意改动参数，该系统分为三级权限分别为操作员（只能对一部分画面进行操作）、管理员（增加减少用户名修改密码）、工程师（权限）。

PLC主要按扫描方式进行工作，而且是周期扫描方式。 

PLC的处理器CPU与各外部设备之间的信息交换、用户程序的执行、输入信号的采集、控制量的输出等操作都是按固定的顺序进行的，而且是执行一遍后再执行下一遍，以循环扫描方式进行。 

在正常状态下，从某一操作点开始，按顺序扫描各个操作流程，再返回到这一操作点的整个过程称为扫描周期，所用时间称为扫描周期时间。 

PLC的扫描周期一般包括系统自检、外部设备服务、通信服务、输入采样、程序执行、输出刷新等六个阶段。PLC周期扫描流程框图见图。  

1.系统自检阶段 

PLC的CPU要对系统的有关硬件进行自检。这类工作中的一部分，上电启动后只进行一次，不进入扫描周期;有的部分要周期循环的进行，归入扫描周期内，作为系统自检阶段。 

这阶段的工作还包括对运行监控定时器WDT(Watch Dog Timer)的检查和复位。WDT监控定时器的功能是，通过时间设定来检测整个扫描周期是否有故障。 

，由系统或用户对WDT定时器设定一个时间，这个时间与扫描周期时间相对应，略大于扫描周期时间，这个时间称为设定值;WDT定时器还有一个记录当前值的寄存器，它从扫描周期开始计时，一个扫描周期进行完毕后，当前值寄存器记录的当前值就是这个扫描周期时间。运行正常时扫描周期时间小于WDT定时器设定值。在PLC运行的整个过程中，WDT定时器当前值与设定值不断的进行比较。 

进入系统自检阶段，标志上一个扫描周期结束，此时检查监控定时器WDT，若WDT定时器当前值小于设定值，则说明运行正常。在这种情况下，WDT检查后，再对WDT定时器复位，当前值寄存器归零，开始下一周期的计时。 

若由于某些原因，PLC发生了故障，例如程序进入死循环，执行程序时间必然时，这样，在WDT当前值比设定值小时，扫描循环周期不会进入系统自检阶段，而终会出现WDT定时器当前值大于设定值的情况，此时WDT发出警告，再配合其他检测信息，系统判断故障性质，若属偶然因素所至，系统能够自动，则复位WDT定时器，循环扫描重新开始;否则，WDT定时器发出故障信号，系统将自动停止执行用户程序，封锁硬件，切断输出，以设备和人身，并对外发出报警信号，等待处理。 

有的PLC的WDT定时器的设定时间是固定的，不允许用户改变;有的允许用户用软件来设定，以适应用户控制程序的需要。 

有的PLC虽然WDT定时器的设定时间是固定的，但指令系统中有WDT复位指令。如果用户程序过长而使周期扫描时间大于WDT定时器的设定时间，会出现非故障停机，为解决这一问题，可以把WDT复位指令插在程序中间，人为地让WDT及时复位而使当前值始终小于设定值而不会发出非故障的故障信号。 

2.外设服务阶段 

在PLC RUN(运行)时，可能通过编程器或监控器或微机对运行状态进行监视，甚至强迫改变某些存储器的值，或输出某些数据。这就要求PLC与外部设备(编程器、监控器、微机、外部存储器、打印机等)进行信息交换，这就是外设服务。外设服务的时间和次序是确定的，也在周期扫描时间内。 

3.通信服务阶段 

当PLC不是单机控制而是形成控制网络时，PLC与PLC 之间，PLC与上位机之间要进行信息和数据交换，也就是通过通信处理器(通信接口)进行通信联系。这个时间也是固定在周期扫描时间内。在通信服务时间，PLC发出的信息和数据送到通信处理器，并从通信处理器中读取所需数据和信息。当数据交换完成或者通信服务时间到，服务就结束。PLC运行不需要通讯时，通信服务时间就是零。 

4.输入采样阶段 

这是体现PLC周期循环扫描方式重要优点的一个阶段。我们知道，外部输入开关的通断状态改变是随机地，这个改变随时地通过输入接口电路送到输入状态暂存器中，但不能随时地送到输入映像存储器中。 

输入映像存储器中，一位(二进制)存储单元存储一个外部输入开关的状态，通，存“1”;断，存“0”。这里，一个二进制一位存储单元被称为一个“输入继电器”。全部“输入继电器”(或说整个输入映像存储器)，可以称为输入状态表，因为它记录了所有的外部输入开关的状态。 

什么时候把输入状态暂存器中的外部输入开关的状态送到输入映像存储器(输入状态表)中?在输入采样阶段。在这个阶段，PLC把输入状态暂存器中全部的数据，即外部输入开关的状态，不管有没有改变，都同时地(也可以说，一次性集中地)，按外部点地址与内部位的对应关系，读入到内存中的输入映像存储器中，也就是在各输入继电器中存起来。这称为输入采样，也称为输入刷新，刷新输入状态表。输入状态表上所有的值在两次输入采样之间都不改变，不管对应输入点上的开关状态发生变化还是没有发生变化。这样处理的好处，在后面介绍。 

5.程序执行阶段 

这个阶段执行用户程序。从0000步程序开始，按顺序、按要求一条指令一条指令地执行，直到“END”指令出现，程序执行阶段结束。由于是周期循环扫描，所以用户程序也是一个周期从头到尾执行一次，并且，随着周期的循环，不断反复地执行。执行程序就要从内存各类存储器中读数据，进行要求的运算和操作，向有关存储器中写数据。向存储器中写入的数据当然是运算和操作的结果。需要控制外部输出开关量的数据一般由执行输出指令获得，写入到“输出继电器”，即输出映像存储器中。在一次程序执行过程中，程序得到的运算结果，可以马上被后面指令使用;后面程序得到的运算结果，在同一周期内不能被指令使用，但可以在下一周期被指令使用。这样，指令在程序中的前后位置是需要认真考虑的。 

6.输出刷新阶段 

在程序执行过程中，通过输出指令写到“输出继电器”中的“0”、“1”是控制输出接口中的输出开关的，进而控制外部输出器件的通电或断电。“输出继电器”的全体称为输出映像存储器，一个“输出继电器”占据输出映像存储器的一位。输出映像存储器又可看作为输出状态表。在程序执行阶段，执行一次对“输出继电器”的输出指令，就立即把得到的0、1数据写到输出映像存储器的对应位中，执行几次，写几次。也就是说，可以随时地即时刷新输出状态表。但是不能即时刷新输出状态锁存器，即输出状态锁存器的各位不能随时被改写。输出状态锁存器的各位是在输出刷新阶段被统一集中刷新。在这个阶段，CPU把内存中输出映像存储器，也就是输出状态表的内容一一对应地同时转存到输出接口电路的输出状态锁存器中，再经过光耦驱动，刷新输出开关，再使PLC输出口的执行器件的工作状态被刷新，实现PLC的控制目的。 

PLC除具备逻辑运算功能外，还具有丰富的数值计算、模拟量处理、高速计速、数据通讯等功能;充分利用PLC的各项功能，并配以必要的变送器，可以实现柴油发电机组并列运行的各项自动控制功能，可以保证系统运行的稳定性性，由于所采用的元件为广大电气人员所熟悉，增强了系统的可维护性。

1 引言

配电室作为智能建筑系统的电力，向整栋大楼提供照明、消防、公用设备及办公设备的用电。智能型电力仪表就是可以对整个供电网络进行测量，分析及显示的仪器。由于智能建筑的供电网络很庞大，所以使用的智能型电力仪表数量也比较多。这就需要一套的监控系统与所有的智能仪表进行数据交换，实现对整个配电网络进行监控，从而实现电力的故障报警和优化管理。

基于和利时LK系列PLC和LM系列PLC的电量采集系统实现了对电力仪表中各个数据的采集功能，具有性高、自由通讯数据通讯量大和通讯编程灵活等特点，受到了用户的。电量系统的所采集的数据包括频率、相电压、线电压、相电流、线电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、有功电度和无功电度等。其中LM系列PLC采用自由口通讯与所有的智能电力仪表进行通讯，并实现对仪表数据的储存和上传。LK系列PLC完成对所有LM系列PLC中仪表数据的统计和汇总，后通过以太网将数据传送到上位监控计算机，实现对全部供电系统状态的监视。

2 智能楼宇电量采集监控柜硬件配置

电量采集系统由以LK和LM系列PLC为的通讯机柜组成。电量采集监控柜硬件配置如图1所示，包括1套LK系列PLC和10套LM系列PLC。每套LM系列PLC均有一个RS485接口和一个PROFIBUS-DP接口，其通过RS485串口与智能仪表进行通讯，再通过PROFIBUS-DP总线将仪表数据传送到LK系列PLC中。LK系列PLC通过以太网通讯将汇总的配电室内的所有数据传送到上位监控计算机。以生产楼电量监控系统为例，3 智能楼宇电量采集监控系统结构设计

由于需要采集的仪表数量很多，且每块仪表读取的数据量大，所以采用多套LM系列PLC与仪表连接进行数据采集。LM系列PLC的RS232和RS485串口具有自由口通讯功能，可以针对仪表支持的协议自由进行编程，参数的设定和改都很方便。LK系列PLC拥有16M的数据存储空间，支持PROFIBUS-DP和MODBUS TCP以太网通讯，可以方便的与LM系列PLC和上位计算机进行连接。使用LK系列PLC汇总LM系列PLC读取的数据，可以大大优化网络结构。

4 智能楼宇电量监控系统软件设计

LM系列PLC和LK系列PLC使用PowerPro编程软件进行程序编写。PowerPro编程软件的功能，具有如下特点：

（1）程序语言标准化。具有IL、LD、ST、FBD、SFC、CFC、六种编程语言。

（2）内部器件变量化。定时器和计数器采用变量方式代替，实现无限点调用。

（3）程序组织模块化。方便进行程序的重用，阅读和调试等，确保程序。

（4）参数设定简便化。可以对特殊的功能块进行不同的参数设定以满足使用要求。

（5）编程监控一体化。具有视图和调试功能，十分方便对程序进行编写和调试。

电量采集监控系统的数据采集和存储由LM系列PLC完成的。通过RS485进行数据发送，并对返回数据进行CRC校验。如果返回数据不正确，则不进行数据存储。只有返回数据正确时，才将数据存放到相应的寄存器中。

LK系列PLC将所有的仪表数据进行汇总，并存放到连续的寄存器当中，其16M的数据存储区可以轻易地存储所有LM中仪表的数据。使用LK系列PLC的主要目的是对网络结构进行优化，从而提高整套系统的通讯性和维护简易程度。

5 结束语

基于和利时LM系列PLC和LK系列PLC的电量采集监控系统具有强大的性和数据设置灵活性，其丰富的通讯接口实现了对所有电力仪表数据的采集，使得整个楼宇的电力系统得到了充分的监视和管理。