变频器代理商-西门子代理商-大量库存

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1、PLC的安装

一、引言 

可编程控制器由于抗干扰能力强，性高，编程简单，性能价格比高，在工业控制领域得到越来越广泛应用。一个典型的PLC控制系统如图1所示。工业年月机作为控制单元，配有组态软件，选用大屏幕实时监视界面，实现各控制点的动态显示、数据修改、故障诊断、自动报警，还可显示查询历史事件，系统各主要部件累计运行时间，各装置工艺流程图，各装置结构图等。控制单元和下位机PLC之间采用串行通讯方式进行数据交换，通常距离在1000m以内选用485双绞线通讯方式，较常距离可选用光纤通讯，长距离也可选用无线通讯方式。下位机选用PLC控制，根据控制对象的多少，控制对象的范围，可选用一台或多台PLC进行控制，PLC之间数据交换是利用内部链接寄存器，实现数据交换和共享。由于PLC对现场进实时监控具有很高的性，且编程简单、灵活，因此越来越受到人们重视。

 

二、控制系统性降低的主要原因

虽然工业控制机和可编程控制器本身都具有很高的性，但如果输入给PLC的开关量信号出现错误，模拟量信号出现较大偏差，PLC输出口控制的执行机构没有按要求动作，这些都可能使控制过程出错，造成无法挽回的经济损失。 

影响现场输入给PLC信号出错的主要原因有：

1、造成传输信号线短路或断路（由于机械拉扯，线路自身老化，特别是鼠害），当传输信号线出故障时，现场信号无法传送给PLC，造成控制出错。

2、机械触点抖动，现场触点虽然只闭合一次，PLC却认为闭合了多次，虽然硬件加了滤波电路，软件增加微分指令，但由于PLC扫描周期太短，仍可能在计数、累加、移位等指令中出错，出现错误控制。

3、现场变送器，机械开关自身出故障，如触点接触不良，变送器反映现场非电量偏差较大或不能正常工作等，这些故障同样会使控制系统不能正常工作。

影响执行机构出错的主要原因有：

1、控制负载的接触不能动作，虽然PLC发出了动作指令，但执行机构并没按要求动作。

2、控制变频器起动，由于变频器自身故障，变频器所带电机并没按要求工作。

3、各种电动阀、电磁阀该开的没能打开，该关的没能关到位，由于执行机构没能按PLC的控制要求动作，使系统无法正常工作，降低了系统性。

要提高整个控制系统的性，提高输入信号的性和执行机构动作的准确性，否则PLC应能及时发现问题，用声光等报警办法提示给操作人员，尽除故障，让系统、、正确地工作。

三、设计完善的故障报警系统

在自动控制系统的设计中我们设计了3级故障显示报警系统，1级设置在控制现场各控制柜面板，用指示灯指示设备正常运行和故障情况，当设备正常运行时对应指示灯亮，当该设备运行有故障时指示灯以1Hz的频率闪烁。为防止指示灯灯泡损坏不能正确反映设备工作情况，专门设置了故障复位/灯测试按钮，系统运行任何时间持续按该按钮3s，所有指示灯应全部点亮，如果这时有指示等不亮说明该指示灯已坏，应立即换，改按钮复位后指示灯仍按原工作状态显示设备工作状态。2级故障显示设置在控制室大屏幕监视器上，当设备出现故障时，有文字显示故障类型，工艺流程图上对应的设备闪烁，历史事件表中将记录该故障。3级故障显示设置在控制室信号箱内，当设备出现故障时，信号箱将用声、光报警方式提示工作人员，及时处理故障。在处理故障时，又将故障进行分类，有些故障是要求系统停止运行的，但有些故障对系统工作影响不大，系统可带故障运行，故障可在运行中排除，这样就大大减少整个系统停止运行时间，提高系统性运行水平

四、输入信号性研究

要提高现场输入给PLC信号的性，要选择性较高的变送器和各种开关，防止各种原因引起传送信号线短路、断路或接触不良。其次在程序设计时增加数字滤波程序，增加输入信号的可信性。数字信号滤波可采用图2a程序设计方法，在现场输入触点后加一定时器，定时时间根据触点抖动情况和系统要的响应速度确定，一般在几十ms，这样可保证触点确实稳定闭合后，才有其它响应。模拟信号滤波可采用图2b程序设计方法，对现场模拟信号连续采样3次，采样间隔由A/D转换速度和该模拟信号变化速率决定。3次采样数据分别存放在数据寄存器DT10、DT11、DT12中，当后1次采样结束后利用数据比较、数据交换指令、数据段比较指令去掉大和小值，保留中间值作为本次采样结果存放在数据寄存器DT0中。

提高读入PLC现场信号的性还可利用控制系统自身特点，利用信号之间关系来判断信号的可信程度。如进行液位控制，由于储罐的尺寸是已知的，进液或出液的阀门开度和压力是已知的，在一定时间里罐内液体变化高度大约在什么范围是知道的，如果这时液位计送给PLC的数据和估算液位高度相差较大，判断可能是液位计故障，通过故障报警系统通知操作人员该液位计。又如各储罐有上下液位限保护，当开关动作时发出信号给PLC，这个信号是否真实，在程序设计时我们将这信号和该罐液位计信号对比，如果液位计读数也在限位置，说明该信号是真实的；如果液位计读数不在限位置，判断可能是液位限开关故障或传送信号线路故障，同样通过报警系统通知操作人员处理该故障。

由于在程序设计时采用了上述方法，大大提高了输入信号的。

五、执行机构性研究

当现场的信号准确地输入给PLC后，PLC执行程序，将结果通过执行机构对现场装置进行调节、控制。怎样保证执行机构按控制要求工作，当执行机构没有按要求工作，怎样发现故障？ PLC资料网

我们采取以下措施：当负载由接触器控制时，启动或停止这类负载转为对接触器线圈控制，启动时接触器是否吸合，停止时接触器是否释放，这是我们关心的。我们设计了如图3a所示程序来判断接触器是否动作。X0为接触器动作条件，Y0为控制线圈输出，X1为引回到PLC输入端的接触器辅助常开触点，定时器定时时间大于接触器动作时间。R0为设定的故障位，R0为ON表示有故障，做报警处理；R0为OFF表示无故障。故障具有记忆功能，由故障复位按钮。

 

当开启或关闭电动阀门时，根据阀门开启、关闭时间不同，设置延时时间，经过延时检测开到位或关到位信号，如果这些信号不能按时准确返回给PLC，说明阀可能有故障，做阀故障报警处理。程序设计如图3b所示。X2为阀门开启条件，Y1为控制阀动作输出，定时器定时时间大于阀开启到位时间，X3为阀到位返回信号，R1为阀故障位。

一. 概述
本人有幸参加了安钢2800 m3高炉建设工程中电气设备安装和施工验收，通过几个月的实践学习和研究，我对该工程的基础自动化的配置和特性有了一定的认识。
该工程基础自动化包括电气传动自动化和仪表自动化，其主要功能是对生产过程进行数据采集、顺序控制、连续控制和监控操作等。操作人员通过HMI(人机接口)进行人机对话，修改过程参量和改变设备的运行状态，监视整个生产过程。
本工程基础自动化系统由PLC控制器、HMI人机界面、控制软件及其相关的环形以太网络组成，同时提供了与进程计算机系统，实现安钢一期2200 m3高炉系统，2800 m3系统和基础自动化控制系统的网络接口。基础自动化系统的操作方式分为：

1)过程计算机设定方式
2)基础自动化全自动方式
3)基础自动化手动方式
4)机旁手动方式
安钢两座高炉的工程基础自动化系统采用施耐德电气公司Modicon Quantum系列PLC控制系统、100M Modbus TCP/IP工业以太网，采用环形冗余方式，通讯介质采用单模光纤，增加了整个网络的性，性及网络的速度，同时使得大高炉区具有整体的网络结构。
二. 控制系统的构成
1.硬件组成
本次选用的PLC数字量输入模块型号为140 DDI 353 00，配电电压为DC24V，输入点数为32，每组点数为8个，其运行电压为15.0 …30Vdc，数字量输出模块型号为140 DDO 353 00，配电电压为DC24V，输出点数为32，每组点数为8个，运行电压为15.0 …30Vdc。该输出模块直接驱动直流继电器线圈，利用继电器接点和线圈实PLC与外部电路隔离的模式，从而减少外部故障波及系统内部，便于维护和检修。模拟量输入模块型号为140 ACI 040 00,输入信号为4-20mA DC,输入点数为16个, 模拟量输出模块型号为140 ACO 130 00,输出信号为4-20mA DC,输入点数为8个。
2.I/O结构简介
Quantum自动化系列提供了一个高度灵活的结构，确保性能价格比高。Quantum I/O能用于三种主要结构以满足控制系统要求：本地I/O，分布式I/O及远程I/O。无论你的要求是改进空间利用或减少安装费用或高的性能或与HMI和主机的连通性，都能从Quantum I/O中找到一种符合要求的结构。PLC的另一新特点是能定义输出模块的故障状态。
1)本地I/O结构：
本地I/O能够与CPU和电源装在一个底板上，少有一个，多有14个I/O。在本地I/O结构中，小的系统包括一个电源模块，一个CPU模块以及所需的若干个I/O模块。本地I/O配置规则：
a.底板可用的模块槽数(2,3,4,6,10,16共6种)。
b.适用于已装入的模块的电源容量。
c.可使用的寻址字以组态模块。
d.有效的可选模块槽位。
2)分布式I/O结构：
该结构的价格比和灵活的解决办法适用于I/O信号分布在较大区域的应用。该结构是为在一个较大范围内，点数较少，I/O分站较多的应用而设计的。分布式I/O系统配置规则，有五点考虑以确布I/O系统的有效组态：
a.主站末端和节点接口的正确安装。
b.模块安装所需的槽位数。
c.模块适用的电源。
d.足够的寻址字以配置模块。
e.敷设的电缆线路有足够的强度。
3)远程 I/O结构
对于需要大量I/O的远程安装分站，需要具有高的I/O性能。远程I/O(RI/O)使用同轴电缆敷设线路，网络距离可达4500米，如距离长，则使用光纤敷设。远程I/O系统配置规则，远程I/O系统需考虑以下五个特性，以确保配置有效：
a.主站末端和分站末端适配器的正确安装。
b.用于模块安装的底板槽位数。
c.安装模块适用的电源。
d.足够的寻址字以配置模块。
e.敷设的电缆线路有足够的强度。
2.编程软件
Quantum自动化系列通常给用户选用Unity Pro及Concept编程软件包。bbbemecanique Unity Pro及bbbemecanique Concept符合IEC1131-3编程语言标准并支持5种IEC标准语言：梯形图、顺序功能表、功能块图、结构化文本和指令表
每一种语言针对特定的用途都有一定的特点。梯形图不仅对离散控制和联锁逻辑是的，而且还具有把功能块指令权载入在一级梯形图内的能力。功能块图提供了一个有效的开发环境并特别适用于过程控制应用。结构化文本是一种类似于Basic或Pascal的语言，对复杂算法及数据处理是的解决办法。指令表为优化编码性能提供了一个环境，与汇编码非常相似。
三．感想和体会
通过参与配合施工单位调试和逐项验收，逐渐掌握Quantum系列PLC的构成，特性，功能及相关技术知识。该系列PLC产品以其的品质和性能，为控制需求提供恰当的解决办法，在工业自动化控制系统和其它许多领域中发挥了越来越强大的作用。由于它提供的是可按控制要求配置的模块化结构，因此Quantum控制器能够对中型至大型控制系统进行配置，其坚固的结构能保证在恶劣的环境下工作，满足性能的应用要求。Quantum系列PLC产品具体小型化，结构模块化，拥有较强的存储能力和I/O接口能力以及高性和抗干扰性等优点，其为提高自动化智能控制水平，生产效率和质量，大程度上减轻了操作人员的工作量做出贡献。
Quantum系列PLC及其它系列PLC产品中包含多种规格和型号，其特性和功能不尽相同，要想达到自动化系统的理想、优化控制，较熟悉各种PLC的工作原理、功能特性。具体说来，我认为有如下几点：
1.PLC的选型 它是系统设计的一个重要环节，我们设计人员需要根据不同使用场合、控制对象、工作环境、费用以及用户的特殊要求综合考虑，保证其在功能上满足要求又经济合理。
2.输入/输出(I/O)点数的估算 这其中包括数字量和模拟量输入和输出。根据不同工程的各电气设备等的不同控制要求，对需要利用PLC进行控制的信号点进行估算是一项很重要的基础工作。例如自动开关、接触器、热继电器等的辅助触点，选择开关，限位开关等单个系统检测点数，系统集中/机旁选择开关以及其它控制设备的硬件联锁信号等。联系到高炉及其配套的水站，锅炉和汽轮鼓风机站等站控制设备设计，其工作状态需输入PLC进行监控。而整个系统中的电动阀门利用PLC进行控制的数字量输入信号包括：集中控制/机旁操作信号，开阀、关阀和停止信号，阀门运行信号，阀门开到位和关到位信号，开阀过转矩和关阀过转矩信号及电气故障信号。输出信号包括开阀和关阀，开到位和关到位，过转矩和电气故障，并通过指示灯指示阀门各状态。我认为能否做好这些输入和输出点的估算工作也决定于你对各电气设备的控制要求和方式是否真正理解，且对下一步模块的选用具有重要意义。
3. 输入/输出模块的选择 : 输入模块一般分为数字量和模拟量两种。输出模块可分为交流数字量输出、直流数字量输出、模拟量电压输出、模拟量电流输出等。Quantum系列PLC及其它类型PLC的数字量输入/输出模块的电压等级可根据现场设备与模块之间的距离来选择。当外部线路较长时，可选用AC或DC 220V/110V模块；当外部线路较短、且控制设备相对集中时，可选用DC24V、DC48V模块。

总之，无论你的应用是怎样的, 可使用任何IEC语言, 支持热插拔, PLC运行时也可方便换模块,可自由扩展的机架, 灵活的系统升级,还有灵活方便的接线,参数自动设定,优化的性能。任何控制方案的都是综合各种因素并加以全盘考虑的结果。随着计算机科学技术的日新月异，Quantum自动化系列PLC也必将迅猛发展，其品种会繁多，性能会优越,它们将不断改善和提高自动化系统控制水平，在今后许多工程项目中会继续得到广泛的应用。

随着工业自动化程度的不断提高，可编程序控制器（PLC）正在走入工矿企业的每一个角落，只要有控制要求的场合，就有PLC的应用。PLC常被称为“工业电脑”，用它可以方便地对工业现场进行实时控制。在工业电气控制系统中，经常遇到控制常数设定和修改的问题，例如：某加热控制系统加热时间常数的设定和改变问题。PLC改变控制常数的常用方法有两种，其一，通过上位计算机对原程序中控制数据进行修改;其二，利用外部装置输入数据，控制系统运行。即由外设将数据送入PLC，进行数据处理，然后对PLC内部参数进行修改，实现对工业设备的实时控制。二钟数据输入方法，具有不修改原程序，数据输入方法简单、操作方便，能实现实时控制等优点，不仅适用于计算机设计人员使用，而且还适用于普通操作人员。在电气控制设备上，有着非常广泛的应用，并且许多厂家 PLC产品都具有外部数据输入功能。所以，利用PLC控制技术对外部BCD码数据进行输入，充分发挥工业控制计算机—PLC数值计算和处理能力的编程、控制方法，具有实际应用的推广意义。这里，以SIEMENS公司PLC构成的某加热系统为例，详细、具体地对加热时间常数外部数据输入方法及用户处理程序作以介绍。

1 BCD码数据外部输入应用设计举例

1.1 设计思路

介绍SIEMENS（西门子）公司PLC S7—200的物理存储区结构，一般情况下，物理存储区是以字节为单位的，所以存储单元为字节单元，操作数长度是字或双字时，标识符后给出的存储单元参数是字或双字内的字节单元号。图1（a）给出了字节、字、双字的相互关系及表示方法。当使用数据宽度为字或双字时，应保证没有生成任何重叠的存储器字节分配，例如，字地址编码应采用MW10、MW12、MW14······等偶数字地址或MW11、 MW13、MW15·······等奇数字地址，由于存储器字MW10占用MB10、MB11两个字节，而MW11则要占用MB11、MB12两字节，存在字节地址重叠单元MB11，所以字地址编码时奇偶不能兼用，以免造成数据读写错误。图1（b）给出数据存储结构，数据的高位用MSB表示，低位用LSB 表示。

其次，以德国SIEMENS（西门子）公司的S7—200 PLC为例。构成加热控制系统，加热时间采用三位十进制数的BCD码拨盘从PLC外部输入。PLC输入/输出接点分配如下表所示：

附表：PLC输入/输出接点分配

加热系统的加热元件用PLC输出点Q0.0控制，系统起动按钮由I1.4输入，复位按钮由I1.5输入。

这里选择两个字节的PLC输入映象寄存器IB0和IB1作为外部数据输入端，利用三个BCD码拨盘将外部数据分别置入IB0、IB1两个字节中。每个 BCD码拨盘需用四位PLC输入点，如个位BCD码8421端分别接至PLC的I0.3、I0.2、I0.1、I0.0输入接点，分配PLC的输入接点 IB0的低4位为BCD码的个位数、高4位为BCD码的十位数、IB1的低4位为BCD码的百位数、高4位为无效位。利用传送指令分别将个、十、百位数送入三个内部标志寄存器（或内部变量寄存器）保存，并将送入的十位、百位数分别乘以权10和权100，后将处理好的个位、十位、百位数相加，运算结果作为加热器的加热时间常数，PLC在用户程序初始化时，将其送入加热时间定时器中，对加热器加热时间进行实时控制，PLC在每次运行开始初始化程序中读取 BCD码拨盘数据。这样采用改变外部拨盘的数据。即可以灵活地改变加热时间。

后，在图2程序流程中，介绍了外部数据输入处理过程的基本思路。

1.2用户处理程序

用户程序由主程序和初始化子程序组成，根据特殊标志位SMO.1在程序扫描时给出的脉冲信号，调用初始化子程序，实现BCD码的数据输入。这样，在其后的扫描周期中不再会调用该程序，这减少了扫描时间且程序结构化。用户程序说明：（1）程序段一实现子程序调用功能;（2）段二和段三实现加热器加热控制功能，输出继电器Q0.0由I1.4置位、定时器T37或I1.5复位，定时器T37的计时常数由内部标志寄存器MW8置入;（3）段5—段9为 BCD码数据输入、处理子程序。段六、七分别将个位、十位、百位送MW2、6和VW2保存。段八实现十位乘10，百位乘100,运算结果分别送入VD4和 VD8功能，并且将个位、十位、百位数求和运算结果送入MW8作为加热器加热时间。（4）段九为子程序返回

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