西门子模块6ES7321-1FH00-0AA0参数方式

西门子模块6ES7321-1FH00-0AA0参数方式

1 引言

国内自行设计的6m焦炉移动机械已实现机械化作业，但由于其电控系统采用继电器-接触器控制，使用的继电器数量多，线路复杂，投产后故障频繁，很难保证机械设备功能的实现。我们在广泛吸取国内外经验的基础上，在武钢7#、8#焦炉推焦车、拦焦车上采用了PLC控制，进行了硬件和软件自行开发和设计，实现了分单元的自动化操作。

推焦车生产过程按照工艺流程划分为12个作业单元，拦焦车为10个作业单元，均采用“5-2串序推焦”和“一次对位”工艺。推焦杆或导焦栅对准炉位后，既可控制炉门又可清扫炉框。这种工艺与原有“9-2串序”工艺相比，由于减少了车辆移动次数，每出-孔焦可缩短3～4min，虽然增加了控制系统的难度，却提高了作业效率。为满足多种作业同时进行的复杂操作，控制系统设计采用了“单元自动操作”和“手动操作”两种方式。

2 焦炉PLC控制系统的构成

推焦车、拦焦车电控系统均选用美国MODICON公司的984-680PLC控制器，采用800系列模块、智能I/O模块、S908远程I/O驱动器、J890远程I/O接口处理器和打印机等设备。

推焦车控制部分由1个本地站构成，配置有4个I/O机架和31个I/O模块,如图1所示。拦焦车控制部分由1个本地站和1个远程站构成，各配置有2个I/O机架和17、11个I/O模块。供电系统设计采用了隔离变压器和UPS电源。

3 推焦车、拦焦车控制系统功能

3.1 基本控制功能

焦炉移动机械的检测元件，由于受高温、粉尘的条件限制，基本上采用限位开关、行程开关，而液压系统用的电磁阀也不具有位置信号反馈功能，无法直接判断输出信号的执行情况，因此在软件编程时采用了重做、跳步、时间检验等设计技巧。按照行程或时间原则，以间接的方式实现这一目的。其程序由设备状态检测、联锁检查、控制方式选择、单元自动控制、单步手动控制、信号显示、故障部位和过程数据检测、数据打印8个程序块组成，层次清晰，结构简单，便于调试和维护。这里以推焦车控制为例进行说明,拦焦车控制功能基本相同,不再重复。图2示出推焦车自动控制系统流程。

(1) 单元自动控制 

按照作业性质划分单元，实现取门、推焦，平煤、炉框清扫等分单元的自动操作。单元间彼此立，也可通过的联锁控制，实现多单元的同时操作。

(2) 手动控制 

每一作业单元又划分成若干控制步，通过单的操作按钮，实现控制步骤的立手动操作。

(3) 重做功能 

在单元自动方式操作时，可能由于某种原因，代表一个动作完成的开关未能按规定的行程或时间动作。为了正确判断这些开关是否属于不可恢复的故障，根据自动重做申请后的人工确认，将自动执行重做功能，如重做成功则程序向下执行，否则进行故障报警。

(4) 跳步功能 

运行过程中，有些控制动作虽未能在规定的行程或时间内完成，但对整体功能的实现并没有太大的影响，则采用跳步方式跳过这段程序，继续向下执行。

(5) 时间校验功能 

用时间原则来判断一个动作指令是否完成。根据设备运行的速度和移动的距离计算出校验用的时间设定值。动作指令发出后，如在此时间内完成即为正常，否则判断为设备故障．时间校验功能又因同一控制过程中控制因素的变化而分成单时间和双时间校验功能。

(6) 减速校验 

推焦杆运行至前进端或后退端时，减速环节是否能正确投入，对推焦杆和焦炉炉体的是至关重要的。减速校验就是根据减速校验开关的动作状态，判断涡流制动是否投入，如未投入，即切断控制回路。

(7) 平煤次数选择功能 

根据工艺要求分为长行程和短行程平煤两种方式，每种方式又可有若干种不同的选择。程序设计上采用了长、短行程各有0～9种，可任意组合．只要事先选择好开关位置，程序即可按规定的方式和次数自动进行平煤。

3.2 监控功能

(1) 设备状态监控功能 

程序中利用“STAT”功能块来检测控制器中的各种设备运行状态信息，这些信息有CPU运行状态、存储器保护状态、后备电池工作状态、AC电源状态等，当这些设备状态正常时，程序允许执行各种控制功能，如异常，立刻产生报警，切断控制回路，并进行数据打印。

(2) 联锁检查 

联锁检查分单元自动初始条件检查、单元自动运行条件检查和单步运行条件检查。通过联锁检查，将确保在多单元同时作业时的运行，杜绝设备事故的发生。

(3) 推焦电流数据、处理和记录功能．

(4) 状态显示和报警功能 

生产过程中设备运行状态，可通过灯光和音响按正常、重故障、轻故障状态分别进行显示，并在故障发生时，根据故障性质采取相应的控制措施。

(5)过程数据检出和打印功能 

向操作和维护人员准确的操作信息和维护数据是操作稳定和系统运行的重要保证．在每次作业中，当“重做”、“时”、“跳步”、“联锁欠落”等故障发生时，均实时将发生故障部位的各种信息检出，并通过内部总线传送到智能I/O模块中，进行数据处理后，自动打印出相关数据．这些数据包括运行方式、单元号、数据类型和具体故障部位的设备代码． 

4 运行效果

本系统在武钢7#、8#焦炉一次试车投产成功，实现了全部软件设计功能，仅投产2个月就达到了推焦间隔10min的综合设计指标，创造了国内同型号焦炉开工顺产、达产的新水平。与国内设计的继电器控制的6m焦炉相比，具有下列优点:

(1) 推焦车每炉位动作时间为405s，其作业效率提高了10%。

(2) 清门、清框、炉台清扫、头尾焦处理均实现了自动化操作，大大降低了工人的劳动强度。

(3) 系统性高，投运以来运行正常，与本厂4.3m焦炉相比，其月平均电气故障时。

间比为1:10，故障率大大降低。

5 结束语

实践证明，PLC控制系统在武钢7#、8#焦炉移动机械系统使用中具有显著的经济效益和社会效益，并具有较高的推广，为今后焦炉移动机械采用PLC控制创造了条件。

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

现场既要求保证除垢效果，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。

：本文介绍了电厂化学水处理系统自动化控制的实现。结合现场总线技术和工业以太网技术，信息层使用工业以太网，控制层使用MODBUS现场总线，完成了基于现场总线和工业以太网的自动化监控和管理功能。

1 引言

近几年随着我国经济建设的快速发展，在能源供应上很多地区都出现电力资源紧缺的状况，因此许多电厂纷纷进行新建或扩建改造。深圳西部电厂原有4台（#1—#4）300MW 机组，为提高发电能力又续建#5、#6机组（2×300MW）。西部电厂原有两列化学水处理系统，续建工程的化学水处理系统扩建一列100~140m3/h化学除盐系统，其余设备与已有化学水处理系统共用。原有化学水处理系统使用传统的模拟屏方式进行监控，自动化水平不高并且效率很低。续建2台机组后，废除原有化学水处理系统的控制系统，将原有化学水处理系统和扩建的一列化学水处理系统统一采用一套冗余PLC控制系统进行集中控制。

2 化学水处理系统工艺流程

2.1.化学水处理系统流程

原有化学水处理系统流程为：自来水→蓄水池→升压泵→活性炭过滤器→阳离子交换器→除二氧化碳器→中间水箱→中间水泵→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵。通过对现有系统运行状况的现场调查和对水质分析报告分析，自来水中的悬浮物含量较高，严重地污染了活性炭和离子交换树脂。因此，续建工程增加3台纤维过滤器对自来水进行深度过滤处理。

续建化学水处理系统流程为：自来水→蓄水池→升压泵→纤维过滤器→活性炭过滤器→阳离子交换器→除二氧化碳器→中间水箱→中间水泵→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵。

2.2. 续建工程与原有系统的连接及运行方式

原有120t/h出力的一级除盐+混床设备2列，续建工程仅再扩建1列出力为120t/h的同样设备。除盐水泵、再生水泵、压缩空气系统、酸碱再生系统和废液处理系统与原有系统共用。

3台过滤器采用并联运行方式，正常工况2台运行，1台备用。过滤器不仅对续建工程所需的自来水进行预处理，而且对原有系统的自来水也进行预处理。

2台活性炭过滤器和一级除盐设备构成一个系列，采用串联运行方式，正常工况2列运行，一列备用。其中每系列的2台活性炭过滤器，当水质好时1台运行（去除游离余氯），1台备用；当进水水质恶化时2台同时运行（去除物）。

混床采用并联，正常工况2台运行，1台备用。

3套一级除盐单元与3台混床之间设有切换阀门，受已有系统的限制，仅#1一级除盐设备和#1混床与#2一级除盐设备和#2混床可以同时交叉运行，#1一级除盐设备和#1混床与#3一级除盐设备和#3混床可以同时交叉运行。机组启动时，上述3列设备同时投入运行，满足大的补给水量。

3 系统配置

系统网络结构图

系统由两台上位计算机和一套冗余PLC系统构成。上位计算机系统采用工业级计算机构成功能强大的监测与控制系统，计算机上安装Inbbtiong公司的FIX7.0工业监测与控制系统软件，通过合理的系统设计和系统组态，实现对整个化学水处理工艺流程的动态监视和控制。通过上位计算机系统和强大的工业控制传输网络，实现对整个生产工艺工程的自动化管理和控制。

PLC选用德维森公司PPC11冗余控制器，控制系统采用双机热备冗余方式，通过远程I/O的方式连接现场需要监测与控制的点，远程I/O由通讯处理器和PPC11系列I/O模块组成。冗余的主控制站可以保证系统的停机维护时间为零，大限度的减少人对系统的干预。主控制系统热备系统和远程I/O控制站之间采用的工业以太网总线传输网络，实现信息的、、稳定的传输。

上位计算机系统安装与PLC控制单元之间采用工业以太网传输网络。以太网属标准，工业以太网已达到高传输性和性要求，现已广泛用于程序维护、向MIS和MES系统传递工厂数据、监控、连接人机界面、记录事件和告警。工业以太网具有高传输速率（目前达到100M）、集线器技术的确定性、不需考虑网络的拓扑结构、传输物理介质多样（双绞线、光纤、同轴电缆）、集线器的应用可不考虑网络的扩展等优点。 

通过以太网络将上位计算机系统和现场监测与控制点紧密的结合为一个整体，构成一个完整的系统。在这样高速传输网络上，可以很方便的利用PLC系统所特有的功能，实现对整个控制系统的计算机在线远程诊断功能。

4 控制功能

水处理系统所有控制阀采用就地和远程控制方式，即使在程控系统故障的情况下还可以通过就地控制实现手动制水，保证机组锅炉的用水。控制箱上选用3位选择开关，分别为就地开、就地关、远程控制。选择远程控制时，控制阀由操作员在操作站上控制。操作员可以在操作站对控制阀进行状态监视和动作控制，对控制阀的控制可分选择自动和手动方式。在自动方式时控制阀受PLC逻辑程序控制，在手动方式时控制阀由操作员直接在操作界面上点击控制。

操作界面图例

一级除盐设备的投运和再生由PLC实现自动控制，也可通过键盘和鼠标在控制室内的操作站上进行远方操作。一级除盐设备的出水导电率过规定值或周期制水量达规定值时，自动解列并报警，然后自动投入再生程序。混合离子交换器的投运和再生由PLC实现自动控制，或者通过键盘和鼠标进行远方操作。当混合离子交换器出水导

电率和二氧化硅过规定值，或周期制水量达规定值时，自动解列并报警，然后自动投入再生程序。过滤器和活性碳过滤器由PLC实现自动控制，也可采用键盘和鼠标在控制室内的操作站上进行远方操作。当其进出口压差过规定值，或周期制水量达规定值时，自动解列并报警，然后自动投入反洗程序。以上操作以前都由操作人员执行，执行新系统后上述操作都可以不需要操作人员干预。

中间水箱水位由PLC实现自动控制（通过调节阳床入口调节阀），使一级除盐系统投运时中间水箱水位稳定在正常位置。中间水泵启停与中间水位联锁，低液位启泵、高液位停泵，保证中间水泵的使用。

阀门、泵等的控制状态显示，自动／手动／就地操作和选择联锁。系统所有流量、压力可在操作界面上实时监视，原水流量、阴床出口流量、混床出口流量显示积算并作历史纪录，可分别查看一级除盐、混床再生制水量。

系统控制每列除盐装置的投运、停止和再生程序、自动加酸加碱程序、自动/半自动启动另一列除盐装置程序等。对于顺控设置必要的分步操作、成组操作或单操作等，并有跳步、中断或旁路等操作功能。系统投运以及活性炭清洗、一级除盐再生和混床再生可由系统自动完成或操作员步延、步进手动干预，在操作站界面上显示各步骤设定时间和剩余时间以及步进、步延指示等。

  引言：

 双变频器卷染机通过采用两台变频器分别控制前后两个滚筒电机，实现两个滚筒对织物反复收卷、放卷的恒线速度恒张力运行控制；同时还要实现计长测径、自动平稳换向、自动停车、以及对染液的PID恒温控制等，工艺参数设定、显示及相关操作和监控由触摸屏完成。

控制系统方案：

 系统采用新一代ATV71系列磁通矢量变频器，由Twido PLC加CANOpen通讯模块作为主站，通过CANOpen总线控制2台ATV71变频器(内置CANOpen接口，作为从站)的速度和张力的同步控制，在电机尾部加装编码器作为速度和转矩的反馈，以提高系统的精度与性能。同时配Magelis XBT-G 5.7”黑白触摸屏进行系统操作和监控及工艺的编制管理。 

示意图

控制方式：

 入布完毕，由操作工测量该布卷的直径，根据圈数计算出布厚，将这个值输入到HMI，同时针对每种织物，染色所需要的张力、染色速度、道数以及温度等也在HMI上面设定好，即可开始染布工作。也可将这些参数保存在工艺配方里，这样下次做同一种产品时只需调出保存的工艺配方，非常方便。

控制算法：

1. 放卷滚筒侧对转速进行控制，实现系统的恒线速度运行。由于放卷滚筒布卷直径在时刻变化，PLC计算出实时直径进而通过总线对变频器频率进行修正，以达到恒线速度的目的；

2. 收卷滚筒侧对转矩进行控制，实现系统的恒张力运行。收卷滚筒布卷直径在时刻增大，转速和转动惯量都在时刻变化，PLC实时计算出所需输出的转矩通过总线给变频器，来保证织物染色过程中的张力恒定。

系统特点：

1. 采用的CANopen总线技术（可达1M Bit/s），对生产过程进行真正的实时控制管理；

2. 数字控制恒速恒张力系统，速度连续可调（精度±1%），张力输出平稳，调节范围从零张力到大张力输出；

3. 采用变频电机比传统直流电机和液压传动系统，接线简单，系统性高，维护工作量小；

4. 两台变频器间采用公共直流母线联接，达到节能降耗的目的；

5. 各种故障自动识别，自动报警，动作连锁，性好；

6. 自动化程度高，支持用户自己编制工艺流程，系统可按用户工艺（速度、张力、道数、自动控温、自动加/排水、自动加料等），自动完成全部的工艺流程；

7. 品种适应性强，由于采用速度、转矩优化算法控制，实践证明该双变频卷染机系统适应能力强，布的厚薄都不影响运行。从而了传统观念中卷染机怕薄织物的看法。

Twido PLC特点：

1. 专为简易安装和小巧紧凑的机器而设计，Twido适用于由10到264个I/O组成的标准应用系统。具有一体化和模块化两种本体单元，它们可共用相同的选件、I/O扩展模块和编程软件。

2. Twido可编程控制器已经体现了它具有提高开放性、灵活性、简易性和紧凑性的能力。可以支持CANopen、Modbus和以太网通信。

ATV71特点：

1. 电源电压多下降至-50%时仍可不受影响，通过集成式EMC滤波器防止安装不当产生的噪声；

2. 可配置故障时的操作，方便的报警管理；

3. 于过程工业的PID调节器，高分辨率给定（1/32000）。

4. 速度或力矩控制，停车时可满力矩输出，可达220%的过力矩输出；

5. 与主流通信网络连接，内置CANopen模块；

6. 立24V直流控制电源；

7. 再生制动单元，公共直流母线连接；

8. 带有可定制显示的图形画面。以6种语言显示的普通文本（英语、汉语、德语、西班牙语、法语或意大利语），并可以添加其他的语种。导航键，用于方便地在菜单之间浏览，“简单起动”菜单，用于快速起动。功能键，用于快捷方式、联机帮助或可针对某些应用场合进行配置。连续显示电机的运行参数。

结束语：

 在实际运行中，该套控制系统在小张力工况下运行稳定，对用户的生产工艺可全程自动控制，且系统维护工作量小，了良好的效益。