西门子6ES7322-1BH10-0AA0参数方式

西门子6ES7322-1BH10-0AA0参数方式

0 引言

油压装置是水电厂重要的水力机械辅助设备，其作用是产生并贮存高压油，是机组启动、停止、调节出力的动力源。因此，无论水力机组处于运行或停机状态，保证油压装置处于正常的油压状态［1 ］ 。在水电厂中，为了确保油压装置的自动投入，一般在压力油槽罐上安装压力控制器，提供压力信号并控制油压。而大多数水电厂油压装置的压力油泵电机采用常规继电器和接触器来控制，存在接线复杂、误动拒动、电机启动电流大等缺陷，严重影响电厂的运行。本文以广东英德市白石窑水电厂为例，采用可编程逻辑控制器（ PLC） 和软启动器改

造油压装置控制系统。

1 控制原理和存在的问题

每台机组安装有2台55 kW 的压力油泵电机，互为备用。当压油槽罐油压下限3. 6 MPa 时，启动工作油泵;下下限3. 4 MPa 时，启动备用油泵并发报警信号;达到正常油压4. 0 MPa 则停泵。当油压装置发生各种故障而造成压油槽油压下降至事故低油压3. 0 MPa 时，应迫使水轮发电机组事故停机。

原系统设计存在以下几个问题：

1） 由于压力油泵启动频繁，常规继电器触点经常烧坏，维护成本较高。

2） 只能人工手动定期切换2 台油泵的自动和备用状态，增加了员工的劳动强度。

3） 压力油泵电机全压启动时，启动电流很大，对0. 4 kV厂用电系统冲击大。设计中， 为了能有效解决上述问题， 提出用PLC 和软启动器来改造原有系统，以实现2台油泵自动轮换、电机平缓启动、维护和检修方便等要求。

2 系统的硬件设计

整个油压装置系统主要由PLC 完成压力油罐压力数据的采集、判断以及对软启动器、电机的控制，系统结构如图1 所示。

2. 1 PLC 硬件设计

PLC 为整个油压装置控制系统的控制元件，现在市场上有许多的小型PLC 可供选择。结合水电厂的实际情况，采用了调速器技改时换下来的三菱A 系列PLC ，一来充分利用了闲置设备，二来也可节省一笔开支。A 系列PLC 采用模块化设计，可以根据实际应用的需要，自由添加模块。系统配置了一块A2AS 系列CPU 、一块开关量输入模块A1SX41 、一块开关量输出模块A1SY41 、一块模拟量输入/ 输出模块63ADA、一块通信模块A1SJ 71242R2 ，设计要求开关量输入信号11 路、开关量输出4 路、模拟量输入2 路。

2. 2 软启动器控制设计

软启动器是一种集电机软启动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，采用三相反并联晶闸管作为调压器，接入电源与电动机定子之间。根据水电厂使用经验，选用性价比较高的国产雷诺尔软启动器JJ R2000 系列。图2 为1 号压力油泵控制接线，2 号压力油泵控制亦相同。

图2 1 号压力油泵控制接线

工作原理如下：软启动器根据PLC 命令启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电动机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动接通旁路接触器1 KM ，取代已完成的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，同时使电网避免了谐波污染。此外，软启动器还具有过载、缺相、过热保护功能。

3 系统的软件设计

考虑到油压装置系统的重要性和性，避免压力控制器由于硬接点有时接触不良的缺陷，设计时增加了压力控制器模拟量输入，并经PLC 计算得到实际的压力值，也作为控制判据。本系统程序设计采用模块化、功能化结构，便于调试和扩展，主要由控制主程序、模拟量采集和计算、电机运行时间统计、工作泵和备用泵轮换、报警等子程序组成，在于控制主程序和轮换判断程序，确保工作泵和备用泵的启/ 停及相互间的轮换。程序中，把2台油泵的运行时间作为工作泵和备用泵轮换的判据，运行时间较短的作为工作泵，运行时间较长的作为备用泵。图3 给出了工作泵和备用泵轮换流程。

图3 工作泵和备用泵轮换流程

4 结语

1 年多的应用表明，以PLC、软启动器为设计的水电厂油压装置控制系统、、使用方便，为电厂的运行提供了强有力的。

SunYuan SIP12 Pin封装的两线制4-20mA 信号隔离调理控制IC：ISO 4-20mA-E，是一种两线制有源传感器4-20mA 信号隔离调理器，属于ISO 4-20mA系列的产品。可以将输入有源4-20mA电流信号转换成隔离的无源控制信号输出，控制二线制供电（防爆方式）4-20mA电流环路。实现传感器信号采集与模拟量输入接口有源负载的匹配，有效解决了采集有源4-20mA电流信号与二线制电流环供电回路接收口电源冲突问题。

     ISO 4-20mA-E采用能的回路窃电技术，使IC立电源供电。而采用两线制回路供电输出方式可省掉两根电源线，大大简化了用户的设计，降低用户布线成本。该IC内部包含有电流信号调制解调电路、信号耦合隔离变换电路等。很小的输入等效电阻，使该IC能够从传感器输出回路中采集到电流信号的电压值达到宽范围（5~32VDC），以满足用户外接辅助电源而实现信号远距离、无失真传输的需要。

     ISO 4-20mA-E输出是针对24VDC和取样电阻（二线制仪表）相串联的二线制供电回路来设计的，同当前工业现场常用的模拟量输入接口板（上位机）、PLC、DCS或其他仪表含有有源负载的模拟量输入端口相匹配。产品能满足工业级宽温度、潮湿、震动的现场恶劣环境要求，使用非常方便，只需外接一个10KΩ的多圈电位器进行ADJ校正，即可实现两线制4-20mA信号的隔离、传输和采制。

信号隔离 PLC DCS 信号干扰 4-20mA 两线制 

产品特点

●  外接电源，两线制信号回路供电输出方式

●  有源4-20mA 信号采集电压（5 ~ 32V）宽范围输入

●  4-20mA量程内（0.1级、0.2级）  

    4-20mA 信号传输高线性度（非线性度误差<0.1%）

●  有源4-20mA 信号采集输入，输入与输出3KV隔离

●  有源信号输入，输出可以控制电流环回路中的有源负载

●  SIP 12Pin小体积，UL94V-0标准阻燃封装

●  工业级温度范围: - 45℃ ~ + 85℃

典型应用

●  两线制有源负载信号匹配及控制

●  PLC、DCS现场模拟信号隔离、采集

●  地线环流隔离及干扰抑制

●  传感器信号与模拟量输入输出接口匹配

●  传感器4-20mA信号采集隔离、调理及传输

●  模拟信号数据采集隔离与长线无失真传输

●  电力仪器仪表、医疗设备监控隔离栅

 低压电器设备的单点接地方式可分为：串联式单点接地、并联式单点接地、多分支单点接地。

     PLC的接地属于低压电器设备的单点接地方式。 

     串联式单点接地：也就是1种接地方式。接地方法：将多个低压电气设备的接地端子在设备的就近处与同一根接地线连接上，然后通过这根接地线与接地装置连接。这种接地方式的好处在于：节省人力、物力；而坏处在于：当公用的接地线出现断路时，如果接地系统中有一台设备漏电，就会引起其它设备的外壳上均出现电压，对人员造成威胁。 

     备的接地端子都引出一根接地线，然后将这若干条线同时接到接地装置上。这种接地方式的好处在于：当接地系统中的其中一台设备接地线出现断路时，不会造成其它设备外壳出现电压，对人身有好处。而这种接地方式的不之处在于：如果是电子设备或其它对高频干扰高度敏感的电气设备，来自于其它设备的高频干扰（例如变频器、中频炉等晶闸管变流器件）将会从共地点串入，造成设备工作不正常。

     多分支单点接地：也就是3种接地方式。接地方法：将每个设备的接地端子单接到接地装置上。接地方法和2种接地的区别在于：设备具有单的接地体（或者变通一下：直接接到离接地体近的接地装置上（或者接地源处），每个设备在电气接地回路上的距离是比较远的（例如过50米））。这有效的避免了设备之间的相互电磁干扰。但这种接地方式费时、费力而且单接地源不一定好取。 

     在平常施工中，实际上PLC的接地方式一般采用2种接地方式，至于电磁干扰方面：如果柜内有多个大功率的变频器，可以在PLC电源的加装一个单相电源滤波器就可以了。 

     一般设计时在变频器附近的PLC都加装了电源滤波器。 

     这样处理以后，和防雷方面也就没有什么冲突了。 

     那直流和交流的接地问题怎么处理是分开好些还是接在同一点，在有数字地和模拟地是否可以是同一点，记得再学校时老师好象说要分开的。

     对于受干扰影响不大的直流和交流设备，可以接在一起——即使直流和交流电路因为某种原因连通了，因为他们不是同一个回路（接地可不是回路中的一部分），也不会造成设备损坏。曾有人将AC220V的电源与DC24V回路连上了，但设备工作仍然正常。 

     数字地和模拟地建议分开（除非你的低压电气设备电源电压只有几十伏），因为数字电路属于正负5V、12V、24V级别的，很容易受干扰，而且一旦外部异常电压一旦串入将很大可能性的造成设备损坏。

 一般各型PLC均设计成长期不间断的工作制。但是，偶然有的地方也需要对动作进行修改，找到这个场所并修改它们是很重要的。修改发生在PLC以外的 动作需要许多时间。

查找故障的设备

SR PLC的指示灯及机内设备，有益于对PLC整个控制系统查找故障。编程器是主要的诊断工具，他能方便地插到PLC上面。在编程器上可以观察整个控制系统的状态，当您去查找PLC为的控制系统的故障时，作为一个习惯，您应带一个编程器。

基本的查找故障顺序

提出下列问题，并根据发现的合理动作逐个否定。一步一步地换SR中的各种模块,直到故障全部排除。所有主要的修正动作能通过换模块来完成。 除了一把螺丝和一个万用电表外，并不需要特殊的工具，不需要示波器，精密电压表或特殊的测试程序。

1、PWR（电源）灯亮否？如果不亮，在采用交流电源的框架的电压输入端（98-162VAC或195-252VAC）检查电源电压；对于需要直流电压的框架， 测量+24VDC和0VDC端之间的直流电压，如果不是合适的AC或DC电源，则问题发生在SR PLC之外。如AC或DC电源电压正常，但PWR灯不亮，检查保险丝， 如必要的话，就换CPU框架。

2、PWR（电源）灯亮否？如果亮，检查显示出错的代码，对照出错代码表的代码定义，做相应的修正。

3、RUN（运行）灯亮否？如果不亮，检查编程器是不是处于PRG或LOAD位置，或者是不是程序出错。如RUN灯不亮，而编程器并没插上，或者编程器处于RUN方式 且没有显示出错的代码，则需要换CPU模块。

4、BATT（电池）灯亮否？如果亮，则需要换锂电池。由于BATT灯只是报警信号，即使电池电压过低，程序也可能尚没改变。换电池以后， 检查程序或让PLC试运行。如果程序已有错，在完成系统编程初始化后，将录在磁带上的程序重新装入PLC。

5、在多框架系统中,如果CPU是工作的,可用RUN`继电器来检查其它几个电源的工作。如果RUN继电器未闭合(高阻态),按上面讲的步检查AC或DC电源如AC 或DC电源正常而继电器是断开的,则需要换框架。

一般查找故障步骤

其他步骤于用户的逻辑知识有关。下面的一些步骤，实际上只是较普通的，对于您遇到的特定的应用问题，尚修改或调整。查找故障的工具就是 您的感觉和经验。，插上编程器，并将开关打到RUN位置，然后按下列步骤进行。

1、如果PLC停止在某些输出被激励的地方，一般是处于中间状态，则查找引起下一步操作发生的信号（输入，定时器，线川，鼓轮控制器等）。 编程器会显示那个信号的ON/OFF状态。

2、如果输入信号，将编程器显示的状态与输入模块的LED指示作比较，结果不一致，则换输入模块。入发现在扩展框架上有多个模块要换， 那么，在您换模块之前，应先检查I/O扩展电缆和它的连接情况。

3、如果输入状态与输入模块的LED指示指示一致，就要比较一下发光二管与输入装置（按钮、限位开关等）的状态。入二者不同，测量一下输入 模块，如发现有问题，需要换I/O装置，现场接线或电源；否则，要换输入模块。

4、如信号是线川，没有输出或输出与线川的状态不同，就得用编程器检查输出的驱动逻辑，并检查程序清单。检查应按从有到左进行， 找出个不接通的触点，如没有通的那个是输入，就按二和三步检查该输入点，如是线川，就按四步和五步检查。要确认使主控继电器步影响逻辑操作。

5、如果信号是定时器，而且停在小于999.9的非零值上，则要换CPU模块。

6、如果该信号控制一个计数器，检查控制复位的逻辑，然后是计数器信号。按上述2到5部进行。

组件的换，下面是换SR-211PC系统的步骤

一、换框架

1、切断AC电源 ；如装有编程器，拔掉编程器 。

2、从框架右端的接线端板上，拔下塑料盖板，拆去电源接线。

3、拔掉所有的I/O模块。如果原先在安装时有多个工作回路的话，不要搞乱IU/O的接线，并记下每个模块在框架中的位置，以便重新插上时不至于搞错。

4、如果CPU框架，拔除CPU组件和模块。将它放在的地方，以便以后重新安装。

5、卸去底部的二个固定框架的螺丝，松开上部二个螺丝，但不用拆掉。

6、将框架向上推移一下，然后把框架向下拉出来放在旁边。

7、将新的框架 从部螺丝上套进去，

8、装上底部螺丝，将四个螺丝都拧紧。

9、插入I/O模块，注意位置要与拆下时一致。

如果模块插错位置，将会引起控制系统危险的或错误的操作，但不会损坏模块。 

10、插入卸下的CPU和模块。

11、在框架右边的接线端上重新接好电源接线，再盖上电源接线端的塑料盖。

12、检查一下电源接线是否正确，然后再通上电源。仔细地检查整个控制系统的工作，确保所有的I/O模块位置正确，程序没有变化。

二、CPU模块的换

1、切断电源，如插有编程器的话，把编程器拔掉。

2、向中间挤压CPU模块面板的上下紧固扣，使它们脱出卡口。

3、把模快从槽中垂直拔出。

4、如果CPU上装着EPROM存储器，把EPROM拔下，装在新的CPU上。

5、将印刷线路板对准底部导槽。将新的CPU模块插入底部导槽。

6、轻微的晃动CPU模块，使CPU模块对准部导槽。

7、把CPU模块插进框架，直到二个弹性锁扣扣进卡口。

8、重新插上编程器，并通电。

9、在对系统编程初始化后，把录在磁带上的程序重新装入。检查一下整个系统的操作。

三、I/O模块的换

1、切断框架和I/O系统的电源。

2、卸下I/O模块接线端上塑料盖。拆下有故障模块的现场接线。

3、拆去I/O接线端的现场接线或卸下可拆卸式接线插座，这要视模块的类型而定。给每根线贴上标签或记下安装连线的标记，以便于将来重新连接。

4、向中间挤压I/O模块的上下弹性锁扣，使它们脱出卡口。

5、垂直向上拔出I/O模块。

 1  引言

随着可编程逻辑控制器(plc)应用领域的不断拓广，常规的开关量逻辑控制以外，在许多应用场合需要用plc对模拟量调节装置进行控制。为适应这一需要，plc制造商推出了plc模拟量接口模块，用户可以按要求进行选配。但总体上讲，这些功能模块的价格都比较贵，对一些简约的plc控制系统而言，成本的增加有时侯难以承受。

数字电位器(dcp)是一种采用数字信号控制中间抽头阻值变化的电位器，具有可编程、性高、体积小等优点。数字电位器的输入是串行数字量，输出是变化的电阻值，如在电位器的两固定端接上稳定的电压，滑动端的输出将是按一定幅度变化的电压信号，从这个角度上讲，dcp又是一种特殊的串行d/a转换器。本文利用数字电位器x9511，设计了一个用于fx1n小型plc的模拟量输出接口，实现了对变频器运行频率的连续调节。

    2  数字电位器x9511简介

2.1 内部结构

x9511是一种低功耗、按键式32抽头的数字电位器，内部结构如图1所示，由控制电路、升／降计数器、译码器、eeprom、传输门阵列和电阻阵列等几大部分组成。电阻阵列由31个相同的电阻串联而成，形成32个节点，每个节点接有一个fet电子开关，开关的另一端连在一起构成滑动端(vw)。为加计数输入端，为减计数输入端。计数器对输入串行脉冲进行加减计数器，经译码器输出控制传输门阵列进行32选1的操作，使滑动端的位置沿电阻阵列移动。当计数器计数到大值“31”时，输入失效，计数到小值“0”时，输入失效，避免循环计数，保证电位器调到大位置时不会跳到零位或调到零位时跳到大位置。图2为x9511的外形封装与引脚定义。

            图1  x9511内部结构图

            图2  x9511外形封装与引脚定义

2.2 两种特殊功能

x9511数字电位器还具有以下两种特殊的功能：

(1)单次和连续计数。  

    和输入端均有去抖动电路，当输入脉冲宽度小于40ms时，计数器将其视为干扰信号不进行计数，防止误触发。当输入负脉冲宽度小于250ms时为单次计数方式，即一个脉冲计数器就加1(或减1)；当脉冲宽度大于250ms时为连续计数方式：在1秒钟以内以250ms的速率低速连续计数，大于1秒后则以50ms的速率高速递增或递减，直到滑动端滑到或抽头位置。

(2)自动/手动存储。芯片掉电时，如检测自动贮存使能端为低电平，便自动将计数器的值(滑动端的位置)贮存到eeprom存贮器中，并在下次上电时自动将eeprom中的数据恢复到计数器中，掉电时若  为高电平则不执行自动贮存操作。x9511得电状态下，且  为高电平，执行一次拉低  电平后再恢复到高电平的操作，可完成一次对滑动端位置的手动存储。

    3  串行d／a转换接口设计及应用

图3给出了基于x9511的plc串行d／a转换电路，plc选用fx1s-20mr，控制对象为变频器，型号：fr-s520s-0.75k。plc的开关量输出y0、y1接x9511的  

  、，则电位器滑动端(vw)的位置依y0、y1的输出串行脉冲信号而变化，从而实现了plc数字量串行输出的模拟转换。这里，x9511的vh、vw、vl分别接变频器的频率设定电源端(端子10)、频率设定端(端子2)、频率设定公共端(端子5)，调节滑动端的位置即可改变变频器的设定频率。

            图3  基于x9511的plc串行d/a转换接口

自动贮存使能端固定接低电平， 因此，x9511在掉电时不执行自动保存，每次上电后vw回零。

    4  设计中的几个问题

用数字电位器构建d/a转换接口，简单实用，但也有几个问题在设计过程中需要注意：

4.1 分辨率  

分辨率是d/a转换单元的重要技术指标。数字电位器用作d/a电压转换器件时，分辨率是施加在电位器两固定端的电压除以其电阻阵列的电阻数。本例中vh与vl间电压为5v，电阻阵列的电阻数为31，则d/a转换的电压分辨率为5/31v。从上面的分析可知，x9511的d/a转换分辨率仅相当于5位d/a转换器，分辨率较低，只适合应用在调节精度要求不高的场合。要提d/a转换分辨率，选用抽头数高的数字电位器。目前已有256、1024抽头的产品。

 4.2 自动存储功能的选择  

在工业控制系统中，机械式电位器是一个常用的电子器件，常用作模拟量调节。但在实际应用中也一直有个无法解决的难题，即设备开机时若电位器不在零位就会产生一定的冲击，甚至引发事故。数字电位器分易失性和非易失性两种，区别在于芯片是否能在掉电时自动保存滑动端的位置并在下次上电时自动恢复存储数据。采用数字电位器作d/a转换单元时，选用易失性数字电位器或将数字电位器设定为非自动存储状态，可有效避免冲击性启动。

4.3 端点电压

端点电压就是加在数字电位器两固定端的电压。数字电位器与传统的d/a转换器不同，其输出量不是电流或电压，而是电阻变化值。数字电位器作d/a电压转换器，变化的是滑动端的分压值。因此，端点电压性能的好坏直接影响d/a转换的输出，在设计时应予以考虑，尽量利用已有的基准电压源。本例中的端点电压取变频器的频率设定用电源。

4.4 抗干扰能力  

数字电位器的输入是串行脉冲数字信号，输出是模拟信号，相对而言输入端的抗干扰能力强。使用时将d/a转换单元就近连接或直接安装在被控模拟调节装置上，缩短模拟信号的传输距离，可有效提高转换电路的抗干扰能力。

    5  结束语

数字电位器是为了克服传统机械式电位器滑动片磨损、数字接口性能差等不足而推出的一种新型电子器件，目前多应用于智能仪器仪表、消费类电子产品等领域。本文利用数字电位器x9511设计的plc模拟量输出接口，实现了plc数字信号的模拟转换。选择非自动存储状态使d/a转换单元具有上电输出自动回零的功能，有效解决了传统机械式电位器设定的启动冲击问题。另外，结合器件特点而采取的抗干扰措施提高了接口电路的性。实际应用表明这种方案不但，而且还简单实用，性高。