西门子6ES7322-1FF01-0AA0型号含义

西门子6ES7322-1FF01-0AA0型号含义

1 引言

随着化的影响，让全世界都进入了网络时代，不管是商业或工业，对于网络的依赖性也与时俱增。

化大的效应就在于无国界的商业型态。有可能今天本土的机器设备刚完成，明天就安装运行在地球的另一端。或是有可能人在几千公里远外的控制，监控操作分布各地的机器设备。而这样的型态是凸显网络重要性的关键，工业网络的发展也渐渐的将范围扩展，速度增加。
以太网络的发展解决了这些需求，没有距离限制，速率可达100M bps，相当高的普及率。身处各地的机器设备，可轻易的先经由以太网互连，资料交换，然后再转换到内部的串行网络作命令执行的动作。

此时又出现了透过以太网络联络各项设备作监控功能的系统，称为SA或远程监控系统。

本篇择要介绍InTouch、Ciect、BroadWin、Labbbbb等四套SA软件如何使用，以透过以太网络与台达PLC产品联机。

2 SA概要

2.1什幺是SA？

SA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。SA系统的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。

SA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。

由于各个应用领域对SA的要求不同，所以不同应用领域的SA系统发展也不相同。

2.2 SA Driver

SA Driver是控制系统（DCS, PLC, DDC）与SA通讯监控所的要项。台达目前已完成以太网络联机测试的SA为Wonderware Intouch, GE iFix, Citect, Broadwin, Labbbbb（鼎）。而因台达PLC内建Modbus通讯协议，其余所有SA系统皆可使用内建Modbus Driver透过串行传输与台达PLC作联机。

2.3基于台达PLC网络架构的SA

目前台达所有PLC都内建了Modbus通讯协议，可透过RS-485作资料传送与接收。除此之外，今年也针对SV机种推出了以太网络模块、DeviceNet主站模块等，让台达PLC在与其它装置的连接与利用上为灵活，用途为广泛而不受限制

在本方案中，充分利用了锅炉层有的DCS控制系统，同时增加了变频器、可编程序控制器（PLC）和控制信号转换装置。

（1） 硬件控制系统

a） 西门子MM430变频器

MM430变频器是西门子公司新研制生产的一种适用于各种变速驱动场合的变频器（调试简单、配置灵活），它具有新的IGBT技术和高质量控制系统，完善的保护功能和较强的过载能力以及较宽的工作环境温度，安装接线方便，两路可编程的隔离数字输入、输出接口以及模拟输入、输出接口等优点，使其配置灵活多样，控制简单方便，易于操作维护。

b） 西门子S7-200型PLC

西门子S7-200型PLC性高、抗干扰能力强，可直接安装于工业现场而稳定的工作。适应性强，应用灵活。

（2） 当1台锅炉运行时

由于只开1台给水泵，就足够锅炉汽包所需用水量，故此时，系统只对运行锅炉的汽包水位进行恒液位控制即可。

将切换开关置于相应位置，通过锅炉原有DCS控制系统中的手动操作器将控制该锅炉汽包进水量的电动阀打开后，再通过控制信号转换装置切断该控制信号，使原有控制回路断开，电动阀保持全开状态，同时，将该锅炉汽包液位信号切入PLC，让PLC将该锅炉汽包液位信号进行PID运算处理后，再由控制信号转换装置，将PLC输出的4～20mA模拟信号传递给变频器，从而控制变频器的输出转速。

在本控制过程中，关键的是过程参数PID （P:比例系数I:积分系数、D:微分系数）的整定。由于工业锅炉运行过程中，用汽量的多小和蒸汽压力的大小，决定了给水流量的大小和给水压力的大小。为了保证系统的相对稳定运行，不出现大的波动，对生产造成，在调试过程中，应多次反复调整PID参数，直至出现控制过程。

（3） 当两台锅炉同进运行时

由于2台锅炉分别由两套DCS系统控制，在运行过程，虽然蒸汽并网后压力相同，但由于燃烧过程中存在不确定性，两台锅炉汽包各自的液位就必然存在差异。因此，单台锅炉运行中所用的恒液位控制方案在此就不再适合。通过给水原理图（图1）我们不难发现，要对2台锅炉汽包的液位分别控制，理想的方案是将1个给水母管向2台锅炉给水的现状改变，将给水系统分开，使每个锅炉都有自己立的给水系统，再在此基础上加装变频控制，由1台变频器单控制1台锅炉的给水。但此方案不仅改动较大，投资较高，且要停产改造，显然是行不通的。为了能在不改变原有系统现状的前提下，好的利用变频装置，节能降耗，减小系统运行，维护费用，提高原有系统的自动化程度，我们针对该企业2台锅炉的运行特点，设计了一套于2台（或2台以上）锅炉同时运行时的控制方案，即:蒸汽压力和母管给水压力的恒压差控制方案。

当2台锅炉同时运行时，由于外供蒸汽并管，故蒸汽压力相同，又由于2锅炉由同一母管给水，故给水压力也相同。但由于蒸汽用量的变化不定和锅炉燃烧情况的不同，蒸汽压力是时刻变化的。这样，为了能保给锅炉汽包供上水，就要求给水的压力始终蒸汽压力，由图2我们看到，由PLC采集蒸汽压力和母管给水压力，通过处理、比较后，得到二者的差值，再将此差值通过PID运算处理，输出4～20mA的模拟信号给控制信号转换装置。再由该装置将信号传输给变频器，从而控制变频器的运行速度。这样虽然可以保证给水母管压力始终锅炉蒸汽压力（压力差的大小可以通过PLC在一定范围内任意调节），但锅炉各自汽包的液位却无法再通过调节变频器的转速去控制。在此，我们充分利用了原有给水控制装置，即汽包各自的进水电动阀门。仍由锅炉原有DCS控制系统采集各自汽包的液位，蒸汽压力，给水压力和给水流量等信号，去相应的调整进水电动阀的开度，从而控制各汽泡液位和进水流量。

此方案由于存在阀门的调节，所以上不能大限度的节能降耗，但实际中，由于减小了给水母管与蒸汽压力之间的压力差，使电动阀门的开度由原来的平均10%左右开大到75%左右，系统回水阀门关闭，仍大大节约了能源。且本方案充分考虑了系统运行的性，一旦变频器故障，系统可立即自动由变频运行状态切换至原有工频运行状态，恢复改造前的运行状态，保证锅炉正常运行。变频故障解除后，仍可方便的手动切换为变频状态，使变频器方便的投入运行，且不锅炉的运行。

3、PLC

PLC是本系统的控制器件，它不仅辨识、处理各种运行状态，进行系统间的逻辑运算和联锁保护，还对输入的多个模拟信号进行处理、运算后，输出标准的模拟信号控制变频器的运行速度

在一些电子部件产品测试时，早先很多生产厂家都使用继电接触控制系统。该系统由分立元件组成，由于线路简单，元件控制精度不高，加上抗干扰能力级差，所以运行不够稳定，误动作频繁，使产品的测试和分析不准确。随着现代工艺的要求，为了适应市场需求，采用可编程控制器对原继电电气控制系统进行改造，但由于各PLC厂家硬件模块和软件结构绝大多数都是的、互不兼容的，系统各模块间的交互方式、通信机制也各不相同，这使得控制系统相对立、彼此封闭。随着技术的进步和市场竞争的加剧，这种体系结构的控制系统越来越暴露了其固有的缺陷。由于基于PC平台的软件PLC专门的编程器，可充分利用PC机的软硬件资源，直接采用梯形图或语言编程，具有良好的人机界面等优点，因此逐渐取代了硬件PLC，成为研究的热点。

1、电气测试系统原理介绍

该寿命测试系统能够利用定时器控制电子部件产品的动作频率，利用计时器来控制动作的次数，基本原理如图1所示。

图1 电气测试基本原理

图2 运行系统的结构组成

图3 虚拟运行总体设计框图

实验结果与测试要求基本一致。如果不采用优化算法程序设计，则对电源要求很高，所以该控制系统可以应用实现，无形中降低了成本。

5、改进后优点和维护

很明显，经过以上改进后有以下优势：

使用PLC后通用性大大提高，改进了以前单一PLC，并缩短了工作人员的培训周期；
用嵌入式软PLC代替传统的硬PLC，外部线路简化；
模块化可实现各种复杂的控制系统，方便地增加和改变控制功能；
PLC可进行故障自动检测和报警显示，提高运行性，且便于检修；
便于制，提高运行效率；
改控制方案时改动外部线路。
测试及维护需注意的事项：
为了提高系统效率并降低开销，尽量少用I/O；
要有紧急停车和适当联锁按钮环节；
输入和输出不能用同一电缆线；
直流电感性负载并联浪涌二管，以延长触点的使用寿命；交流感性负载并联电容吸收器以降低噪声。
为保证控制系统工作的性，做好接地、防尘、访油、工作。

结语

此系统可用于继电器、马达、电感、充电器等产品的测试。改进后仍存在以下几点缺陷：其一，如果负载断路，其本身并不能检测和保护；如果负载短路，产品在短时间内产生过电流，会造成产品破坏甚至威胁人身。其二，数据采集不全，不能实时监控。利用电流计可以点的不足；采用数据采集卡可以实现实时数据采集。

1、引言

热风炉是给高炉提供热风的炼铁设备。在燃烧期，热风炉燃烧高炉煤气，产生的废气流经蓄热室，使蓄热室的格子砖蓄热。在送风期，冷风反向流经蓄热室被加热后送往高炉，为高炉提供连续的、适宜温度的热风，以提高冶炼强度，降低焦比，达到高炉节能降耗的目的。由于种种原因，相当多的热风炉控制落后，运行状况并不令人满意，有的甚至是手动控制。操作者通常依据个人经验手动调节煤气量和空气量以控制热风炉拱温度和废气温度，通入其中的空气和燃气很难恰到好处。由于控制不当，送风温度一直偏低，造成资源的严重浪费，影响高炉的冶炼。热风炉采用自动控制，可以降低操作人员的劳动强度，确保系统稳定运行，在一定的程度上起到了降低能耗，提高风温的作用。

2、热风炉的工艺概述

热风炉有燃烧、焖炉、送风三种状态，按燃烧、送风的周期循环工作。其过程为：热风阀、冷风阀关闭，烟道阀和助燃空气、煤气切断阀，调节阀打开时为燃烧状态。此时助燃空气和煤气按空燃比混合，在热风炉部燃烧，高温烟气从上向下经过球床体，将热量存储在热风炉内。当拱和烟道温度达到设定值，蓄热室储存足够热量，关闭煤气、助燃空气的调节阀、切断阀，关闭烟道阀，热风炉处于焖炉状态，等待送风。需要热风炉送风时，先打开冷风均压阀使冷风阀两端的差压减小，再打开冷风阀和热风阀，关闭冷风均压阀，热风炉处于送风状态。此时，冷风从下向上经过热风炉球床体，被加热成温度略拱的热风，将储存于热风炉内的热量送往高炉。随着送风时间的延长，风温逐渐下降，热风炉再转入燃烧状态，循环工作。

新1#高炉配备3座热风炉，设置有“两烧一送”、“一烧两送”（正常工作）、“一烧一送”（非正常）三种送风制度，由操作人员根据高炉送风需要选取。3座热风炉根据送风制度，遵循拱和烟道温度先达到设定值的热风炉先送风的优选原则，交替燃烧、送风，向高炉连续供风。除高炉休风外，系统中应至少有1座热风炉处于送风状态。

3、系统设计

3.1 系统结构设计

系统结构分工程师/操作员站、PLC控制站2级，网络分上层管理网、下层控制网2层，见图1。上层管理网连接PLC控制站和操作员/工程师站，符合TCP/IP协议，通信速率100Mb/s，介质为双绞线。PLC控制站通过140 NOE 771 01以太网适配器与路由器连接，操作员/工程师站为工控机，通过网卡与路由器连接。PLC控制站由四个机架组成，其中机架1为主站，其余3个机架为分站。主站和分站之间通过RIO处理器接口，RIO分支器以及F接头进行连接。采用该网络结构模式具有安装灵活、的特点。工程师/操作员站使用Schneider编程软件Concept和IFIX软件完成PLC的控制逻辑和人机界面的组态。热风炉控制系统配备2台操作员站，互为备用，接收PLC控制站的实时数据，显示热风炉生产过程的流程图、设备运行状况和过程参数值；提供过程量设定值和控制参数的设定、修改画面；显示实时/历史趋势并形成历史数据库；显示设备故障和控制系统自身故障的报警画面；实现报表的生成和打印。另外，系统配备了脱离自动控制系统的操作台，并将关键的工艺参数用二次仪表加以显示，以便在控制系统的非正常状态时进行手动操作，避免控制系统故障带来的损失。

图1 系统结构图

新1#高炉的热风炉自动燃烧的控制包括高炉煤气流量调节回路，助燃空气流量调节回路和拱温度调节回路。煤气量和空燃比由操作人员设定，煤气量的大小关系到拱的升温速度。在快速燃烧期，助燃空气量根据煤气量和空燃比自动配给，较小的助燃空气量促使拱温度尽快升高。拱温度达到设定值后进入蓄热期，由助燃空气调节回路和拱温度调节回路经过高选器控制助燃空气调节阀。拱温度过设定值时，拱温度调节回路输出快速增大，当其过助燃空气调节回路的输出时，由拱温度调节回路控制助燃空气调节阀；拱温度下降或略设定值时，拱温度调节回路的输出下降，当助燃空气控制回路的输出时，重新由助燃空气控制回路按空燃比控制助燃空气调节阀。为避免助燃空气调节回路进入积分饱和状态，在拱温度调节回路控制助燃空气调节阀时，需将助燃空气调节回路强制为手动状态。该控制方案达到较好的控制效果，并减少了煤气用量和电能消耗。

1、引言

西钢炼铁厂10m3竖炉于1994年建造并投产，生产炼铁所需的球团矿。竖炉在炼铁工艺中起着举足轻重的作用，其中布料系统是竖炉生产的环节，对球团质量起着决定性的作用。原布料系统的电气控制部分采用继电器控制方式，2台驱动设备，使用各类中间继电器89个，时间继电器62个，控制线路错综复杂，故障率高，严重影响竖炉的生产和球团质量，如何减少设备故障率，提高设备作业率，确保竖炉达产达效，是重大技改课题。

2、竖炉控制系统的研制

2.1 设备技改路线分析

（1）在国内很多小型竖炉中，仍然普遍采用继电器式控制方式。该控制方式的优点：传统方式容易实现，技术含量低，岗位工人容易接受。其缺点有以下几个方面：所用电器元件较多，成本较高；故障点较多，线路复杂，维护困难，故障处理时间长；性差，难以适应恶劣的环境；电能损失大。

（2）采用小型PC一体式结构系统。小型系统优点是：体积小，结构紧凑，价格较低。其缺点是：硬件固定，灵活性较差，整机备件，相对地提高了成本。

（3）采用大型PLC系统。整个竖炉采用一套大型的PLC系统，布料系统是其中一部分或一个远程站。

该系统优点是：控制灵活，功能强大，适用于较大的系统。其缺点是：价格昂贵，对于小系统显然是不经济的。

2.2 技改方案的确定

通过对竖炉控制系统故障原因分析，造成竖炉设备电气故障的原因主要有以下几个方面：由于采用继电器控制方式，各类继电器达150多个，故障点较多；由于环境恶劣及元件本身质量的影响，工作性大大降低；由于控制线路的复杂性，使维修产生一定的困难，造成故障处理时间的延长；由于煤气及粉尘的影响，给维护带来不便。

在保证生产的基础上，结合我厂实际情况，提出了用PLC控制系统代替继电器控制的方案。这样，不仅可以大大简化控制线路，减少故障点，而且提高了系统稳定性、性和灵活性，具有很高的性能价格比，对于降，减少运转费用都有积意义。

2.3 设备选型

经过市场调研，目前市场上常见结构有两种。一种是一体式结构，另一种是模块式结构。种具有结构紧凑、体积小、价格低等优点，但是备件只能整机备件，相对而言成本较高；后一种模块式结构，具有系统构成灵活、扩展功能强等特点，又不需整机备件，但一次投入费用较高。我们着眼于全局考虑，为了方便以后的改造和扩建工作，决定采用模块式。该产品具有较高的性能价格比，且系统构成灵活，技术支持完备，售后服务较好。

3、项目研制

3.1 硬件部分

（1）系统的硬件设备：电源模块1块；CPU模块1块；数字量输入模块4块；数字量输出模块4块。各模块之间由地址总线连接，由现场送来的操作及设备状态信号，通过4个输入模块进入CPU，由CPU进行逻辑运算后，把送至输出模块，直接控制各驱动设备的接触线圈，完成整个系统的控制。

（2）系统点数：9点接收操作台起停信号；14点接收设备运行状态信号；9点接收事故信号。输出32点：11点用于设备状态及故障显示；18点用于启动设备指令；3点用于故障报警及显示。

本系统结构简单，线路清晰，体积小，可完成两个继电器柜所能完成的一切控制功能。可实现自动、手动两种方式对12台驱动设备的连锁控制，同时增加了系统停机、故障报警、灯光显示等功能。

3.2 软件部分

主要功能：实现两种工艺要求，正常生产和调剂炉况两条不同的流程。其大特点是：

（1）确保按工艺流程启动，防止误动作。

（2）提高故障判断、显示及处理能力。

（3）实现了系统重大故障时全线停机功能。

（4）节约能源。

（5）增加了皮带功能，包括断带、撕裂、跑偏、启动等功能。

（6）为了防止误操作，设计了按钮的确认功能。

原来的布料系统中，在某一设备发生故障时，只有该设备和前序设备同时停机，后序设备仍然运行，而且，系统故障发生时，线路控制自锁，当解除故障后，该设备又自动启动。由于该套设备是流水线作业，当系统中某一环节发生重大故障时，后序设备没有必要也不应该运行；一方面，可能造成原料的堆积和散落，使事故扩大化，另一方面也是能源的浪费，还有故障解除后，设备又自动启动，不仅容易造成事故而且可能引发新的设备事故。为此，我们在设计中考虑两方面的问题，一是增加对故障点的报警和显示，给维护和操作人员方便，尽可能减少故障处理时间，另一方面，一旦某一设备出现重故障时，后序设备立即按流程自动停车，不仅有效地防止事故扩大而且节约了能源。

3.3 初期投入发现的问题

（1）系统改为PLC自动控制以后，操作人员和维护人员一时难以适应，出现故障后手忙脚乱，无从下手。针对这个问题，我们多次加强岗位人员和维修人员的培训，提高他们处理问题的能力。

（2）由于竖炉风机负荷较大，它的启动、停车对电网影响较大、PLC系统因电网干扰有时误动作，为此，我们在PLC供电部分增加了隔离变压器滤掉电网尖峰干扰。

通过对上述方案的、完善、保证了PLC控制系统的性。

3.4 实施效果

该控制系统自2004年11月投入生产后，效果显著，通过生产实践，该系统优点主要体现在以下几方面：

（1）系统设计合理，较好地满足了8立方米竖炉生产的工艺要求。

（2）该控制方案功能齐全，系统灵活，在国内同类竖炉中达到了国内水平。

（3）本系统与具有相同功能的继电器控制系统相比，结构大大简化，线路清晰直观，便于维护，缩短了故障处理时间，减少了工人的劳动强度，深受工人。

（4）该系统对恶劣的环境适应性很强，抗干扰性能好，运行稳定，降低了故障率，提高了设备作业率，从而提高了竖炉产生能量。