西门子模块6ES7331-1KF02-0AB0参数方式

 （一）PLC分析被控对象并提出控制要求 

    详细分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电、液之间的配合，提出被控对象对PLC控制系统的控制要求，确定控制方案，拟定设计任务书。 

    （二）PLC确定输入/输出设备 

    根据系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备（如：按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等）和输出设备（如：接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等），从而确定与PLC有关的输入/输出设备，以确定PLC的I/O点数。 

    （三）PLC选择PLC 

    PLC选择包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择。 

    （四）PLC分配I/O点并设计PLC外围硬件线路 

    1.分配I/O点 

    画出PLC的I/O点与输入／输出设备的连接图或对应关系表，该部分也可在２步中进行。 

    2.设计PLC外围硬件线路 

    画出系统其它部分的电气线路图，包括主电路和未进入PLC的控制电路等。 

    由PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电气原理图。到此为止系统的硬件电气线路已经确定。 

    （五）PLC程序设计 

    1.程序设计 

    根据系统的控制要求，采用合适的设计方法来设计PLC程序。程序要以满足系统控制要求为主线，逐一编写实现各控制功能或各子任务的程序，逐步完善系统的功能。除此之外，程序通常还应包括以下内容： 

    1）初始化程序。在PLC上电后，一般都要做一些初始化的操作，为启动作必要的准备，避免系统发生误动作。初始化程序的主要内容有：对某些数据区、计数器等进行清零，对某些数据区所需数据进行恢复，对某些继电器进行置位或复位，对某些初始状态进行显示等等。 

    2）检测、故障诊断和显示等程序。这些程序相对立，一般在程序设计基本完成时再添加。 

    3）保护和连锁程序。保护和连锁是程序中不可缺少的部分，认真加以考虑。它可以避免由于非法操作而引起的控制逻辑混乱，。 

    2.程序模拟调试 

    程序模拟调试的基本思想是，以方便的形式模拟产生现场实际状态，为程序的运行创造必要的环境条件。根据产生现场信号的方式不同，模拟调试有硬件模拟法和软件模拟法两种形式。 

    1）硬件模拟法是使用一些硬件设备（如用另一台PLC或一些输入器件等）模拟产生现场的信号，并将这些信号以硬接线的方式连到PLC系统的输入端，其时效性较强。

  2）软件模拟法是在PLC中另外编写一套模拟程序，模拟提供现场信号，其简单易行，但时效性不易保证。模拟调试过程中，可采用分段调试的方法，并利用编程器的监控功能。 

    （六）PLC硬件实施 

    硬件实施方面主要是进行控制柜（台）等硬件的设计及现场施工。主要内容有： 

    1)设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线图。 

    2)设计系统各部分之间的电气互连图。 

    3)根据施工图纸进行现场接线，并进行详细检查。 

    由于程序设计与硬件实施可同时进行，因此PLC控制系统的设计周期可大大缩短。 

    （七）PLC联机调试 

    联机调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。联机调试过程应循序渐进，从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。如不符合要求，则对硬件和程序作调整。通常只需修改部份程序即可。 

    全部调试完毕后，交付试运行。经过一段时间运行，如果工作正常、程序不需要修改，应将程序固化到EPROM中，以防程序丢失。 

    （八）PLC整理和编写技术文件 

    技术文件包括设计说明书、硬件原理图、安装接线图、电气元件明细表、PLC程序以及使用说明书等。

 PLC受干扰将会影响系统信号，造成系统控制精度降低、PLC内部数据丢失、机器误动作等故障现象，严重时可能会发生人身和设备事故。所以我们在PLC维修工作中，采取相应的技术措施，增强PLC系统抗干扰能力是很有必要的。  

    在PLC维修工作中我们发现，干扰有内部干扰和外部干扰，在现场环境中外部干扰是随机的，与系统结构无关。PLC维修时，我们只能针对具体情况对干扰源加以限制。内部干扰与系统结构有关。PLC维修时，通过精心设计系统线路或系统滤波等处理，可使干扰得到大限度的抑制。PLC生产现场的抗干扰技术措施，通常从接地保护、接地方式、屏蔽和抗噪声等多方面进行考虑。

    在PLC维修中，对于供电系统的强电设备，其外壳、柜体、柜架、机座及操纵手柄等金属构件保护接地： PLC的内部电路包括 EPU 、存储器和其他接口共接数字地，外部电路包括 A/D 、D ／A 等共接模拟地，并用粗短的铜线将PLC地板与接地点连接以防噪声干扰。PLC非接地工作时，应将PLC的安装支架容性接地，以抑制电磁干扰。

    PLC维修时，在PLC系统中，导线主要有PLC和负载电源线、交流电压的数字量信号线、直流的数字量信号线、模拟量信号线等。PLC维修时，根据接线的功能不同，其防干扰措施如下： 

    1 ．电气柜内接线安排只有屏蔽的模拟量输入信号线才能与数字量信号线装在同一电缆槽内，直流电压线和模拟量信号线不能与交流量电压线装在同一电缆槽内。PLC维修时，只有220V 电源线才能与信号线装在同一电缆槽内，电气柜的进出口屏蔽一定要接地。

    2 ．电气柜外接线安排直流和交流电压的数字量信号线以及模拟量信号线 ( 要用屏蔽电缆 ) ，PLC维修时，一定要各自用立的电缆：信号线电缆与电源电缆同装在同一电缆槽内，但为了改进抗噪性能，建议将其间隔10cm 左右。

    3 ．屏蔽PLC机壳屏蔽，PLC维修时，一般将机壳与电气柜浮空，在PLC机壳地板上加装一块等位屏蔽板。保护接地与地板保持一定的连接，使用铜导线时，其截面积不小于 10mm，以构成等位屏蔽体，有效的电磁干扰。电缆屏蔽，PLC维修时，一般对载送小信号(mV 或μ V) 的模拟员信号线，要将其电气柜内电缆屏蔽体的一端连接到屏蔽母体，数字量信号线的屏蔽不出屏蔽母体；对模拟量的屏蔽总线可绝缘。并将点连接到参考电位或地；数字量信号线两端接地可干扰。 

    4 ．抗噪声措施，PLC维修时，对处于强磁场变压器部分进行金属屏蔽，电控柜内不采用荧光灯具照明。此外，PLC系统控制电源也应采用相应的抗干扰措施。因为，PLC控制系统的电源，一般都是220V市电。电网的瞬变过程是经常发生的，电源波动大的感性负载或晶闸管装置的切换，很容易造成电压缺口或毛刺，如果直接供电经 PLC及I/O模板，将引起不良后果。 

    PLC维修时，PLC系统电源抗干扰的方法有：

    (1) 采用隔离变压器； 

    (2) 采用低通滤波器； 

    (3) 应用频谱均衡法。其中隔离变压器是常用的，因为PLC 、I ／O 模块电源常用DC24V ，需经隔离变压器降压，再经整流桥整流供给。 

一、周期性死机故障

    PLC周期性死机的特征是：PLC运行若干时间就出现死机，程序混乱，出现不同的故障显示。重新启动后又一切正常。PLC维修时，现场实践认为，长时间积灰是造成PLC 周期性死机的常见原因，应定期对PLC 机架插槽接口处进行清扫。PLC维修时，清扫时，可先用压缩空气或“皮老虎”将控制板上的灰尘吹净，再用95 ％的酒精洗净插槽及控制板插头，清扫完毕后细心组装，恢复开机便能正常运行。 

    二、程序丢失故障 

    我们在长期的PLC维修工作中发现，PLC程序丢失通常是因为接地不良或接线有误、操作有误和干扰等几方面原因造成： 

    1 ．PLC主机及模块有良好的接地，PLC维修时，通常采用主机外壳与开关柜外壳连接接地，当出现接地不良时，应考虑采用多股铜心线，采用从主机接地端子直接接地，确保良好接地。此外，还应保证I/O模块 24V直流电源负有良好的接地。 

    2 ．PLC维修时，主机电源接线端子相线连接正确，不然也会出现主机不能启动，时常出错或程序丢失现象。 

3 ．PLC维修时，为了防止程序丢失，需准备好程序包。一个完好的程序需提前打入程序包，以备急需。 

    4 ．PLC维修中使用编程器查找故障时，将锁定开关置于垂直位置，然后拔出，就可起到保护内存的作用。PLC维修时，如果要断开PLC系统电源，则应先断开主机电源，然后再断开I ／O 模块电源，如果先断开I ／O 部分电源，或I ／O 部分和主机电源同时断开，则会使断电处理间存入不正确数值而造成程序混乱。 

    5 ．由于干扰原因造成PLC程序丢失，PLC维修时处理方法可参照PLC受干扰引起的故障的处理，尽可能地抑制和削弱干扰。

  PLC平面光波导技术（通信）：
 PLC是英文Planar Lightwave Circuit的缩写，翻译成中文为：平面光波导(技术)。所谓平面光波导，也就是说光波导位于一个平面内。正如大家所熟悉的单层电路板，所有电路都位于基板的一个平面内一样。因此，PLC是一种技术，它不是泛指某类产品，不是分路器！ 我们常见的PLC分路器是用二氧化硅(SiO2)做的，其实PLC技术所涉及的材料非常广泛，如玻璃/二氧化硅(Quartz/Silica/SiO2)、铌酸锂(LiNbO3)、III-V族半导体化合物(如InP, GaAs等)、绝缘体上的硅(Silicon-on-Insulator, SOI/SIMOX)、氮氧化硅(SiON)、高分子聚合物(Polymer)等。
基于平面光波导技术解决方案的器件包括：分路器(Splitter)、星形耦合器(Star coupler)、可调光衰减器(Variable Optical Attenuator, VOA)、光开关(Optical switch)、光梳(Interleaver)和阵列波导光栅(Array Waveguide Grating, AWG)等。根据不同应用场合的需求(如响应时间、环境温度等)，这些器件可以选择不同的材料体系以及加工工艺制作而成。值得一提的是，这些器件都是光无源器件，并且是立的。他们之间可以相互组合，或者和其他有源器件相互组合，能构成各种不同功能的器件。

车载发电机PLC模组发展:

（一）往复式引擎车载发电机模组

英国Lotus Engineering于2009年法兰克福车展发表一款増程型电动车的车载发电机（图1），其采用1.2升三汽缸往复式活塞引擎，但在引擎部分具有许多设计，其将汽缸体、汽缸头以及排气管整合为单一铸件，大幅降低了引擎重量、体积及组装成本，同时改善排放与引擎耐久性。该发电机操作区间介于1500转至3500转，发电功率介于15kW至35kW，由于重量仅有56 kg，使得其适合于串联式混合动力架构。该引擎采用经化的双汽门多点燃油喷射系统以降与重量，此外其亦可使用以酒精为基础的燃料。

所开发的车载发电机PLC模组

（二）转子引擎车载发电机模块

转子引擎具有功率密度大以及震动噪音（NVH）小的特性，德国FEV以及奥地利AVL即已开发出转子引擎往复式引擎车载发电机模块。奥地利AVL的车载发电机系统采用模块化设计，可依顾客的需求搭配二行程或四行程活塞引擎，或是采用转子引擎以降低震动与噪音。此外，为减轻重量，所有的系统组件包括内燃机、发电机以及电力电子组件高度整合为单一驱动单元（图2），以减少体积、降低重量以及系统成本。以AVL所开发的的转子引擎车载发电机系统而言， 254cc的转子引擎在5,000 rpm之下运转带动永磁同步发电机。电力输出为15 kW @ 320-420V，油耗为260 g/kWh，模块重量为65kg。

 通常电炉系统都配备有一次侧高压无功补偿，这样一次侧的功率因数得到了提高。但由于二次侧的功率因数并不会改变，变压器的输出功率受无功功率的影响并没有克服。若对二次侧进行无功补偿，补偿后负载端的功率因数得到了提高，既可以保证一次侧的功率因数得到提高。变压器的输出功率也得到了提高，实际作用在电上的电压得到提高，相应的产量增加。

    据此设计并研制了一种基于PLC的矿热炉二次低压无功补偿测控系统。该系统采用与电感性电并联电容器的方法提高电网的功率因数，由于感性负载使电压相位前，当并联了电容器之后，电压与电流之间的相位差变小，减小了无功功率和无功电流，变压器输出增加。

   对矿热炉进行自动无功补偿，由于无功功率减小，输出电压提高，对提高产品的产量和质量，降低产品成本，提高产品在市场中的竞争能力，都具有现实意义。

    一、系统组成与控制原理

    矿热炉二次低压无功补偿测控系统由可编程逻辑控制器PLC、工业现场触摸屏、三相综合电量变送器PDM、补偿电容、智能电压表、数字温度表等部件组成。

    系统的控制由可编程逻辑控制器PLC、工业现场触摸屏监控器以串行总线形式构成。PLC读取PDM模块采集到的电网参数，并与预先设定的自动控制参数进行比较，据此投入或切除并联在电网中的电容，提高电网的功率因数。触摸屏通过RS232串行总线读取保存在PLC数据寄存器的电网参数．并进行动态显示。触摸屏还可切换系统手动/自动工作模式，手动控制电容投切。现场修改系统自动控制参数，智能电压表采集并显示电网二次侧电压，可设定报警上、下限值，若二次侧电压限则触发系统急停动作，防止电炉过载事故发生，对系统进行保护。

    系统同时检测矿热炉电导线的温度，由于每根导线上的电流都有数万A，如果冷却系统发生故障温度会限，则需要触发系统急停动作，对系统进行保护。温度信号的采集由数字温度表进行（内部包含传感器变送电路）。

    二、系统软件设计

    1、下位机PLC测控软件设计

    矿热炉低压二次补偿监控应用系统以可编程控制器PLC为控制，触摸屏、PLC、PDM以串行总线构成网络。其中下位机PLC控制软件实现的功能主要包括：

   （1）与触摸屏之间的通信触摸屏通过RS232串行总线读取存放在PLC数据寄存器的电量参数并显示，触摸屏对PLC发送手动投切、手/自动工作模式切换、自动控制参数修改等操作命令，通信协议设置为Modbus协议ASCII模式。

   （2）PLC与PDM之间的通信由PLC向PDM发送8个字节的呼叫指令，PDM接收到呼叫命令后将采集到的电网参数回复给PLC。PDM模块与PLC通过差分传输的两线RS一485总线进行通信，运行快速，通信协议设置为Modbus协议RTU模式。  

    （3）急停保护二次侧电压过高、导线温度限、急停按钮等PLC输人口输入及上位机串口命令均可触发系统急停动作。系统急停的处理方法是A、B、C各相按照定时器间隔依次切除各个投人点，以避免全部电容同时断开产生数十A冲击电流对控制系统的损害。

   （4）PLC根据功率因数自动投切模式由PDM模块采集电网的常见参数如:电压、电流、功率因数等，PLC通过f}S485串行总线读取电网参数并与预先设定的参数值（各相功率因数的投人、切除值）进行比较并以此为依据按照设定的间隔时间进行自动投切。   

    （5）PLC接收触摸屏串口命令手动投切模式在程序中串口命令直接控制中间继电器的通断来控制PLC输出点的通断，从而实现触摸屏手动控制电容投切。

   （6）控制柜按钮手动投切模式（应急预案）在触摸屏和PDM都发生故障的情况下，可打开手动控制开关进行手动投切。每按下1次投入按钮A、B、c三相各投1个点，反之，每按下1次切除按钮A、B、C三相各切除1个点。

    2、上住机触摸屏软件设计

    系统上位机选用触摸屏。触摸屏与工控机相比不仅具有投资、体积小、性高、具有好的人机交互界面等优点．而且触摸屏易于实现对PLC的控制。从成本、开发及维护上适合于矿热炉无功补偿控制系统。

    矿热炉无功补偿控制系统的人机界面采用闽台威纶通公司的MT6100i(10英寸)彩色触摸屏，该机具有画面美观、性能、寿命长等优点。

    应用软件采用EB8000 V410版编程软件平台开发。主程序包含4个操作界面：起始界面，延时5 s自动关闭--数据显示界面。显示27个电量参数：参数设置界面，设置自动控制投、切功率因数值；控制界面--实现触摸屏手动控制--控制模式切换等操作。

   （1）数据显示界面分别显示27个电网一次侧参数。其中包括A、B、C三相的电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率和功率因数．AB相线电压、BC相线电压、AC相线电压，三相总有功功率、总无功功率、总视在功率、总功率因数、不平衡电流，交流电频率。   

   （2）控制界面上有36个手动控制按钮。分别控制3组电容柜中的3x12组电容，当按下手动控制按钮后，对应电容组投人工作，再次点击该按钮将切除该组电容．对应指示灯显示每个电容组的投切状态：控制界面还有手动，自动、运行/急停等操作模式切换按钮。   

   （3）参数设置界面设置PLC自动投切时A、B、C三相功率因数的投入值与切除值，投切时间间隔时间，以及采集电网一次侧参数时电压互感器和电流互感器的变化。   

    系统上电后，通过起始界面f手控，自动)跳转到数据显示窗口，由功能键可在参数设置窗口、控制组窗口、数据采集窗口间切换显示。

     三、结语

    系统以PLC为自动控制主机。PLC通过PDM一次侧电网参数，通过智能表电炉主要运行电气参数。并据此自动投入或切除并联在电网中的补偿电容，从而提高矿热炉的功率因数。上位机触摸屏通过RS232串行总线对系统进行动态监测、手动控制、参数设置等。具有结构简单，可维护性好等特点。

    此无功补偿系统已在云南某矿业集团等几个企业成功应用，系统工作稳定，自动化程度高。人机界面友好，有效提高了电炉短网的输出功率。经统计对比，实际产量提高8%至10%，节能5％左右。可为企业节约能源费用数百万元，提高产能数千万元，具有较好的市场前景。

  酥皮机又称为酥机，用于制作酥皮、蛋挞、千层酥等各种酥类食品，能将酥皮辗压成不同的形状(如三角形、圆形、梯形、平行四边形)、不同厚度(十多毫米、几毫米、甚的精度)，也可用于碾压面团，能将面团轧成多层次的薄片，使面皮酥软均匀，色、香、味、形佳。目前，国内生产的酥皮机大多采用手动，功能单一，效率低，薄皮精度不高，自动化程度低。

    全自动酥皮机以西门子PLC为控制，采用MCGS触摸屏做为人机界面，进行参数的设定和显示，并且，整个产品的生产过程采用动画形式在触摸屏上显示，监控设备运行。系统自动化程度高，性能，。

    酥皮机结构组成：输送带、连杆、栅、电机、上挡、下挡、底座、电源控制开关、承接板等。

    碾压面团的工艺流程：将栅盖好，根据面团厚度调节压面辊轮的进给距离，当面团置于右侧输送带上时，启动左启动按钮，主电机通过左右离合器带动左右输送带向左运动，在输送带带动下面团进入辗压区，辗压后由输送带自动向左输出，当被压面团全部从中间压辊输出后，操作工人将面团折叠翻面、转向，同时调节压面辊轮的进给距离，主电动机反转，输送带向右输送，面团重新进入辗压区进行辗压，如此往复，直至达到面皮所要求的厚度。

    后，启动电动推杆马达，开始卷收面皮，完成整个压面工作过程。传统手动型酥皮机在辗压过程中操作繁琐，工作效率低，也不卫生，精度控制不高，这大大降低了机器的适用范围。

    因此，我们设计的酥皮机要实现自动循环，面皮厚度可控制，每次辊轮的进给量根据客户需求一次性设定，在参数设定后工人再按进给开关，直到循环结束后自动卷收，终实现：进给一启动一辗压一卷收面皮一停止全自动控制。对于不同长度面皮的辗压与卷收，可以设定不同的时间参数，保证系统协调工作，实现控制。每次面皮辗压结束可以由左右光电感应头检测。

    为了保证面团薄片精度，压面辊轮的进给采用伺服马达驱动，利用伺服马达的正反转，实现压面辊轮的前进和后退，压面辊轮的原点由行程开关校准。主电机和撒粉马达采用普通三相交流电机，可根据实际需要选择使用撒粉马达。电动推杆马达采用24V直流电机，利用直流电机的正反转实现推杆的前进和后退，完成面皮的卷收，推杆位置由电动推杆行程开关检测。