西门子6ES7321-1BH50-0AA0千万库存

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1  引言
        象山水电站位于黑龙江省黑河市，电站装机容量为3×6mw，1996年设计时以计算机监控为主，常规控制为辅，主要实现对机组部分的监控，开关站以及公用辅助设备未考虑在内，由于系统的结构和功能不十分完善同时由于设备都已进入老化期，设备陈旧技术落后为电站的管理和维护，以及系统的正常运行都带来隐患。为保证电站的正常运行，提高电站的管理水平和经济效益，因此对电厂现行的监控设备进行的技术改造。

2  概念设计
        电站新的计算机监控系统按“无人值班”(少人值守)运行方式设计。采用北京中水科水电科技开发公司的h9000水电站计算机监控系统，整个系统应采用全分布开放式系统结构。电站计算机监控系统由电站控制系统和现地控制单元等组成。系统采用新的计算机硬件、软件及网络技术，全站按全计算机监控进行总体设计和系统配置，达到国内同类型水电站计算机监控系统水平，系统投入运行后，使全站运行管理达到无人值班(少人职守)。系统高度，各项技术性能指标均达到部颁dl/t578-95《水电站计算机监控系统基本技术条件》及dl/t5065-1999《水力发电厂计算机监控系统设计技术规定》的要求，选择较高的mtbf指标，从部件、单机和系统多层次保证高性要求。系统配置和设备选型应符合计算机发展的特点，硬件、软件采用模块化、结构化的设计，以便于硬件设备的扩充，又可适应功能的增加和系统规模的扩展。实时性好，抗干扰能力强，适应电站的现场环境。人机接口功能强，操作控制简洁、方便、灵活。在保证系统的实时性和性等技术指标的同时，系统应具有可维护性好，保证较小的mttr指标。

3  计算机监控系统结构配置
        电站以计算机监控系统为基础。电站设备的运行监视和控制在中控室的操作员工作站上进行，同时也可在各lcu上通过触摸屏和开关按钮实现对其所控设备运行的监视和控制。机组单元及开关站/公用单元通过光纤网络与全厂计算机监控系统连接并接受其监控，同时在这些系统的现地控制柜上设有控制开关以及操作按钮，可以实现设备的现地监控。系统包括系统主机兼操作员工作站、办公楼监视终端、通讯服务器、网络设备、gps 时钟、打印机等。
        现地控制单元(lcu)包括三套机组lcu(lcu1-lcu3)、一套开关站及公用设备lcu(lcu4)、一套小机lcu (lcu5)。lcu完成对监控对象的数据采集及数据预处理及与其它电站设备的通讯，负责向网络传送数据信息，并自动服从调度层上位机的命令和管理。同时各lcu也具有控制、调节操作和监视功能，配备有本地操作按钮和指示元件，当与上位机系统脱机时，仍具有必要的监视和控制功能。lcu采用plc直接上以太网的方案。现地控制单元包括：可编程序控制器、现地人机接口、同期装置、交流采样设备、转速装置及多功能电度表、嵌入式通信控制器、温度采集设备、电源、机柜、继电器及按钮开关、光字等。
        lcu可编程序控制器完成系统的数据采集及设备的调节与控制(包括顺控)。控制器不仅实时性指标高，还应具有性高等特点。lcu采用bitc mx9300系列plc。该系列plc针对水电需求，由bitc与惠朋公司(vipa gmbh)联合设计，在德国加工生产。各lcu 的plc配置的i/o点设计如附表所示。

cpu模块：mx315-2ag10，含以太网接口；32点开关量输入模块：mx321-1bl00，6块；32点开关量输出模块：mx322-1bl00,4块；8点模拟量输入模块：mx331-7kf01，2块；4点温度量模块：mx331-7kf01，6块；mx9300的编程软件采用sw873，该软件支持winplc7(stl，fbd，lad)编程。

4  系统特点及功能
        lcu是一套完整的计算机控制系统。与系统联网时，作为监控系统的一部分，实现系统的功能。而当lcu与系统脱离时，则能立运行，实现lcu的现地监控功能，并确保被控设备的稳定运行。
        plc完成各种数据采集与预处理功能。事件顺序记录功能。数据通讯与网络通讯功能。运行工况的转换，lcu可完成各类设备的运行工况转换，如机组的运行工况转换，断路器的分合，设备运行方式的转换等。lcu现地人机联系功能。系统硬件及软件诊断与自恢复功能。时钟同步功能。通过硬件和软件同步手段，实现系统时钟同步。
        机组现地控制单元(lcu)控制与调节功能：机组开、停机顺序控制：包括单步控制和连续控制两种顺控方式；机组事故停机及紧急停机控制；机组辅助设备的控制；发电机出口断路器的分/合操作；主变中性点接地开关的分/合操作；机组有功功率调节；机组无功功率/电压调节；各种整定值和限值的设定；机组的自动/手动准同期并网操作；机组进水口闸门控制；水力机械保护功能。
        公用设备/开关站现地控制单元(lcu) 控制操作功能：开关站现地/远方控制方式的切换操作；开关站各断路器的分/合操作；开关站各隔离开关的分/合操作；开关站各接地开关的分/合操作；开关站各断路器的自动准同期合闸操作；厂用电进线及断路器的分/合操作；厂用电各种运行方式的确定及备用电源自动投入。

1  引言
        由于建筑行业的迅猛发展，对于各种型号的砖构件需求量日益加大。用于建筑业的砖构件原材料粘土日益减少，而且土地回生能力很弱，原先制砖对土地支持消耗；并且实心红砖产品型号单一，难以满足各种场合的应用要求。
        砌块成型机可采用砂、石、粉煤灰、煤渣、煤矸石、尾矿渣、陶粒、膨胀珍珠岩等工业废料加工成各种新型墙体材料。生产出无烧结砖与空心砌块，节约土地，煤炭，，能提高工程速度，减轻楼体重量，空心率高，隔音保暖，冬暖夏凉，抗风化，原来来源丰富，质量好且生产工艺简便，投资少，适应性广，前景广阔等优点。
        砖机设备上已经大量使用了电气自动化设备，很多设备都由原先的手动生产发展到全自动生产，不但提高了设备的技术含量，而且提高了自动化生产的工作效率。

2  工艺描述
        砌块成型机的工艺主要由四个部分构成。
        液压系统：液压系统的主要功能在于控制模具的模头、模箱的升降。使用液压系统可以有效的平稳加压，避免设备有太大的冲击力。
        主机：主机的整个机架焊接而成，其中模具采用线切割加工工艺制造，保砌块砖光滑无毛刺，尺寸，对于振动电机，目前行业中部分客户使用普通电机，还有一些客户使用的是变频器来带载电机，有效的提高了由于频繁起停造成的电机烧毁的情况。提高了系统的性。
        出砖输送带：出砖部分主要功能是将成品砖送离砌块机。在出砖部分还有扫灰电机，它的主要作用是清理成品砖上的废料，当砖头凉干后就不会有废料粘面而且保持砖头的清洁。
        模具：根据客户的不同需求，可以搭配有多种的模具，选用不同的模具可以生产出不同要求的砌块形砖，适合各种场合的应用

目前的砌块成型机plc的点数是控制在60点即可。采用艾默生ec10系列60点主模块，不需要扩展模块，刚好满足客户需求。
        变频器该客户选用某的通用型变频器，主要做调速使用。
        hmi该客户选用闽台威伦的产品。
        触摸屏和plc进行连接，plc控制变频器的频率改和频率设定，plc和变频器通讯采用标准的modbus协议。该变频器控制生产电机运行频率，以达到调节生产效率。
3.2 程序设计
        编程采用顺序功能图(sequential function chart)，利用顺序功能图的过程划分和步骤间转换功能。可将程序段进行模块化自由组合。由于顺序功能图编程具有直观和流程化的特点，分解后的每一步骤和每个转换条件都为相对简单的程序过程，在顺序控制领域应用比较广泛。经过系统分析，自动化程序可以分为表1所示的几个部分。  

本机为手动、自动两种工作方式。开机前先选择手动方式，手动按钮全部为单键启停按钮，按一下为启动，再按一下为停止或到位开关自停。在人机界面手动画面里有“取消互锁”的触摸键，打开时为灰色，这时互锁制约取消，此时各按钮为点动模式，方便调试机台，各限位开关都调整好时一定要关闭该键以恢复互锁制约。这对保护机台至关重要，关闭时该键为白色。启动油泵后，手动测试压头、模框、料车、送板、成品、输送动作全部正常后，设定好生产模数、布料次数、进退布料时间，将手动/自动开关置于自动位置，按压自动开始或触摸屏启动键，成型机即按预先设定程序走下去，直到达到生产模数或按停止结束。

引言：

在高炉炼铁企业中，上料系统是高炉不可缺少的部分，高炉上料有料车卷扬上料和传输带上料两种。卷扬料车上料机结构紧凑，占地面积小，对中小高炉有足够的供料能力，且能实现自动控制。在中小高炉中广泛采用料车卷扬上料。我们将伟创变频器与西门子S7-200 PLC作为该套系统电气控制部分，已在江西省新余市新钢石灰窑厂1#、2#、3#、4#窑炉成功应用，2006年投产至今一切生产运作良好，系统稳定。

一 卷扬上料过程（本系统为单料车上料系统）

2.1 工作过程

高炉卷扬上料工作过程是：各种原料经过槽下自动配料后进入中间料斗，这时料车原点位置就处于料斗下面，料斗把原料放入斗车，通过称重传感器确定放料已足够时，料斗自动关闭放料气阀。（自动上料及称重系统由其它公司提供）在炉准备好后，料车启动。经过加速→匀速→一级减速→二级减速→到达卸料位置刹车制动→料车自动倾翻卸料→延时3S后→下行→匀速→一级减速→二级减速→到达原点刹车制动→等待装料。如此往返运行。

2.2 工作特点

料车卷扬机是料车上料机的拖动设备,根据料车运行工作过程,其特点如下：

① 能够频繁启动、制动、停车、反向、低频力矩大钢绳无抖动现象，过渡时间短。

② 系统工作稳定，无溜车现象。

③ 有失速、限保护

④ 自动/检修切换功能。即如电梯中的快/慢走车。

⑤ 系统有记忆功能。即运行中途停电后，PLC记忆当前料车位置，来电后可继续运行。

二、系统配置

1、控制部分：

西门子S7-200PLC（40点）选用CPU224 CN系列外挂EM223 CN数字输入/输出模块 （8点输入/8点输出）

TD-200文本显示器 为用户提供一个价格低廉、功能齐全的人机界面，可显示中文故障记录。及小车上、下限位置调整。

伟创AC60-37KW变频器一台 可通过端子组合成多达15段速度

欧姆龙同轴编码器（256脉冲点/转）与电机同轴安装 用于检测料车行走位置

制动单元/制动电阻 由于系统制动频繁，可考虑配置5KW/5欧姆线绕电阻3个串联 制动单元选用VEICH-EC系列

2、拖动部分：

30KW 8变频电机，745r/min 减速比46:1、200W电动式抱闸、立电源散热风扇

拖斗小车 自重1.5T，重车时可达4.5T

3、基本参考数据:整个行程37.5米、上限位36.25米、上限位37米、下限位1米、下限0.8米、上行减速位30米、下行减速位3米、上下行各有3段速、速保护0.85米/秒、减速机转一圈编码器记为1.92米。

4、工作原理：所有的上行或下行限位、限位、减速位、都由同轴编码器检测到多少点脉冲后传送给PLC，PLC通过程序内设置的各段位置累计脉冲点数再发出信号控制变频器和抱闸动作。电动抱闸延时1S打开，（防止重车下滑）停止时则与变频器同时断开。散热风扇与抱闸同时动作。

1 引言

某厂的B2025龙门刨是七十年代初由武汉重型机床厂生产，其控制系统是传统的继电器-接触器控制系统，工作台前进、后退、升速、减速及程保护等重要位置采用的是有触点的行程开关，它们动作频繁，触点经常出现粘连，或闭合不好，导致工作台工作故障，维修工作量大，影响生产;同时，机床的主拖动系统采用直流发电机-直流电动机拖动系统，调速系统采用半导体分离元件，以及接插件结构，不仅噪声大，浪费能源，而且在经过近三十年的使用后，整个系统已经严重老化，在低速段已严重不能达到加工要求，有时候甚至会出现爬行现象，调速性能不稳定。为了充分利用机床仍然良好的机械精度以及完好的大功率直流电机，有必要利用现代控制技术和电力电子技术对机床的控制系统和驱动系统进行技术改造。

2 系统需求分析

进行机床改造的总体设计时，需要考虑到控制系统和驱动系统的协调。本机床的动作控制绝大部分属于逻辑控制，因此选择可编程序控制器来完成机床的动作控制。由于原机床的直流电机功率为60KW，成本较高，而且仍然完好，所以工作台仍然采用原直流电机驱动;而直流驱动部分涉及到调速需要，一方面在正常加工时工作台的正、反向运行速度需要根据工作台的位置自动调整，另一方面工作台的切削运动速度又要根据切削用量进行调整。结合工厂的实际情况，本机床只用于粗加工，因此，不同的速度需求主要是工作台往返工作造成的，而对具体的速度值的精度要求并不高，因此驱动系统选择欧陆590系列全数字直流驱动器594。

3 硬件组成

3.1 硬件系统方案

根据系统需求分析，确定出整个控制、调速系统的硬件方案如图1所示。

悬挂操作站主要提供工作台前进起动、工作台后退起动、工作台步进前进、工作步进后退、横梁上升、横梁下降、垂直架快进、左侧架快进、右侧架快进和停等信号。

控制柜按钮主要提供工作模式选择、工作架选择、594使能、594使能停止、程序停车、停车和急停等信号。

各种行程开关包括工作台前进、后退中减速和换向接近开关、各架抬落行程开关、各架进行程开关和横梁放松行程开关。

各类保护信号包括各架抬落电机的热保护、各进给电机热保护、横梁松紧电机的过流保护、通风电机的热保护、左右垂直架的位置保护横梁上下位置的保护、左右侧架的位置保护等信号。

速度给定电路由电位器调节输出电压，由PLC选择速度给定电路的输出电压，将此电压信号传送给594，从而控制工作台直流电机的转速和转向，实现工作台的调速和换向要求。

3.2 硬件设计

本系统的输入输出全部是数字量，其中，数字量输入点总计66个，数字量输出点总计37个，因此选择西门子PLC CPU224（AC/DC/继电器）为主机，并扩展5个数字量扩展模块，它们分别是一个EM223（16DI/16DO，继电器输出）、一个EM223（16DI/16DO 晶体管输出）、三个EM221（8DI）。

速度控制电路如图2所示。直流驱动器594的B3为+10V参考电压端子，B4为-10V参考电压端子，A1为0V参考电压端子，A4为速度给定电压端子，R1～R8为可调电位器。B3与0V参考电压端子之间可以有四条回路：从B3端分别经R5、R6、R7、R8，然后到A1，这四条回路中每接通一条回路，速度给定电压端子A4就从相应的电位器上相应的电压，从而实现给定一定的速度，A4从这四条回路的电压为正电压，此时电动机正转，驱动工作台前进。同理A4从B4与A1之间所形成的回路四种负电压，从而实现电动机的反转，驱动工作台后退。

4 软件设计

按照机床的工作要求，同时考虑到尽量符合改造前操作人员的操作习惯，设置了自动工作模式和手动工作模式。

手动工作模式下能够完成垂直架快速进给、左侧架快速进给、右侧架快速进给、横梁升降控制、工作台步进前进和工作台步进后退等动作。

4.1 横梁升降控制

横梁升、降的前提是横梁处于松开状态;横梁下降到位置后，一方面要保证横梁保持水平，另一方面要尽快制动横梁的下降运动，设计中使横梁有短暂的上升动作来达到要求;横梁上升或下降完毕后还需要让横梁夹紧。图3给出了横梁升降控制PLC梯形图。

图3中Network 4程序段完成横梁的下降控制，当按住横梁下降按钮（I0.1），横梁开始放松（Q0.2），放松完毕，放松限位开关（I0.2、I0.3）接通下降回路，横梁开始下降（Q0.1）;横梁下降到位，松开下降按钮（I0.1），其常闭触点接通，取其上升沿接通横梁上升（Q0.0）回路并自保持，同时计时器T37开始计时，计时时间到，横梁上升结束。其它输入输出有横梁上升按钮I0.0、横梁夹紧电流继电器I0.4、横梁上升限位开关I0.5、左侧架与横梁互碰限位开关I0.6、右侧架与横梁互碰限位开关I0.7、横梁夹紧接触器Q0.3。

4.2 架进给、制动控制

在自动工作模式下，需要进行架的进给、制动控制。为了进给电机的转数，将进给电机的转动信号通过凸轮机构传递给行程开关。通过控制进给电机的转数达到控制进给量的目的;进给电机每转代表的进给量是通过调整进给箱的传动比实现。图5所示为自动工作模式下右侧架的自动进给控制梯形图。

右侧架被选中（I3.4）工作的情况下，若进给电机过载保护继电器（I3.5）没有动作且自动进选择开关（I3.2）接通，同时右侧架处于正常位置，即右侧架与横梁互碰限位开关（I3.1）右侧架下限位开关（I3.0）未受压，则进行进给动作（Q2.4）;进给电机转动时，右侧架进给检测行程开关（I3.3）从接通到断开到再接通，利用其上升沿通过计数器（C3）进行计数;当计数器计数到预置值，进给完成，停止进给电机。另一方面，利用计数器的上升沿启动电容制动回路（Q2.5）并开始计时器（T44），计时时间到，断开电磁制动回路，从而完成进给过程。左侧架、垂直架的进给、制动与此类似。

通过拨码开关可以设定每次进给时进给电机的转数（限制在1～4的范围内），并将设定值存储在VW4中，从而达到调整进量的目的。

5 结束语

本机床经改造后一年多的运行情况证明，采用PLC和欧陆594对机床进行改造后，既没有改变操作人员的操作习惯，又增强了进给控制功能，同时提高了控制系统和驱动系统的性和稳定性。本项目实施后产生的经济效益150万元。

本文作者点：利用PLC设计了方便、实用的速度给定电路，与采用操作员面板设定速度、利用通讯功能设定速度相比，廉，适用于对速度精度要求不高的普通机床。