西门子中国授权代理商-DP电缆总代理商代理
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产品描述

产品规格模块式包装说明全新产地德国

西门子中国授权代理商-DP电缆总代理商代理

一、 系统概述:
本控制系统由微机控制系统控制监测工作,能够实现各种加减档操作以及变速箱的加载动作,还可通过微机控制界面对话完成各种操作指令的设定、实时监视、能自动显示变速箱输入输出转速,对错档实现报警,可动态监控变速箱加载扭矩,工作油温和液压,噪音等指标。

二、 控制要求:
1. 具有手动和自动切换功能;
2. 具有定量控制注油功能;
3. 注、抽油过程具备压力检测功能;
4. 具有正、反拖切换功能;
5. 具有变速器加减档操作功能;
6. 具有噪音实时检测功能;
7. 具有倒档开关实时检测功能;
8. 具有里程表实时检测功能;
9. 尾座前进分快进和工进,尾座后退只有快退;
10. 变速器到位具有两个检测点,以防止误判断;
11. 具有换档力实时检测;
12. 离合器具有脱开和闭合检测;
13. 注油器具有原位和到位检测;

三、 硬件系统配置:

1. PLC配置:采用日立EH-150系列PLC系统
1) 处理模块(CPU):日立EH-516;
2) 数字量输入模块(DI):日立EH-XD16;
3) 数字量输出模块(DO):日立EH-YT16;
4) 电阻温度检测模块(PT100):日立EH-PT4;
5) 模拟量输入模块(AI):日立EH-AX44;
6) 模拟量输出模块(AO):日立EH-AY4V;
7) 计数器模块(CU):日立EH-CU;
8) 通讯模块(DeviceNet):日立EH-RDM

2. 触摸屏配置:
采用一体化触摸式工控机,通过232接口与日立PLC的端口连接,采用日立的HI协议。

3. 传动及检测配置:
1) 变频器带PG速度反馈卡及制动装置(30KW);
2) 变频器带PG速度反馈卡及制动装置(55KW);
3) 电机(30KW);
4) 电机(55KW);
5) 接近开关;
6) 测速传感器;
7) 调速传感器;
8) 温度传感器;

4. 系统监控实现:
本控制系统的系统主要有PLC监控部分和上位机组态监控两部分组成。
1) PLC监控部分:PLC控制系统分为自动控制和手动控制。
当在手动控制时,手动操作实验过程,即液压系统将变速器推至操作位置并夹紧,尾座前进到终点位,此时注油器前进并注油;接着通过一体式触摸屏设置实验参数和操作按钮顺次进行正拖加载实验和反拖加载实验;操作实验完成按钮后,系统自动抽油,尾座退回原点,夹具松开,实验结束。
当在自动控制时,除了注油器自动注油外,其余操作过程与手动控制时一致。

2)上位机组态监控部分:
a. 软件可以对各档位转速、速比、扭矩进行设置;
b. 软件可以根据变速器的不同品种进行速度、速比、扭矩参数替换;
c. 设定各测量值的目标值、上下限;
d. 动画显示当前的设备动作、所处状态的显示;
e. 具有错误报警功能,其中包括:转速、速比、扭矩限报警;噪音限报警;油温限报警;换档力限报警;
f. 软件可显示变速箱条形码号码;
g. 可实时显示当前值,其中包括:试验日前、时间;换档力;档位数、速比;噪声;输入转速、左输出转速、右输出转速;注油量、油温;输入扭矩、输出扭矩及输出总扭矩;里程表;
h. 软件具有数据存储功能,有数据报表、历史数据曲线、实时数据曲线的显示;
i. 软件具有数据报表及数据曲线打印功能。

四、 结束语:
变速箱加载实验台控制系统自唐山爱信齿轮有限责任公司验收使用至今,正常运行证明:整个系统设计合理 ;操作简便;性高;符合用户预期的要求

 1.引言
二酿酒厂味淋酒、清酒生产时的温度控制由原来的车间室温环境保温改为单罐体热水夹套保温以实现节能降耗。味淋酒、清酒生产周期达60多天,如果糖化发酵罐的温度由人工逐罐控制显然是不现实的,而对物料温度进行自动调节,减少人为控制造成的差错,同时减少工作量,以保证产品质量。
2.系统描述
此系统采用上下位机的控制形式,选用美国GE公司的VersaMax系列可编程序控制器,通过以太网实现系统自控。PLC控制各工艺设备的运行,检测系统中各个生产设备的状态及工艺参数,并按确定的控制原则对各个设备进行控制和调节。操作站主要功能是操作人员通过CRT上的实时动态画面监控现场的生产状况并根据现场实际情况对生产过程进行必要的控制和调节。操作人员通过按钮转换,也可在变频控制现场对水泵采取手动操作,水泵的运行状态将在监控系统画面中显示。冷冻机组通过RS485标准接口,与PLC进行通讯,在监控系统中反映其运行状态。操作人员可对前发酵罐的搅拌实现计算机远程控制,并在操作界面上同步显示运行状态。

3.系统构成及工艺简介
本生产线自控系统分为变频控制系统、PLC控制系统、上位机监控系统三个系统。控制级别设置为三层:层为在上位机上显示现场所有的实时采集数据、报警,并对整个生产过程进行动画模拟显示,同时操作员可通过上位机对各阀门及变频器进行手/自动切换控制,对生产过程远程控制;二层为PLC逻辑联动控制,由PLC根据现场各测试设备采集的数据及系统设备运行逻辑关系,自动控制各站点内的电气设备运行状态;三层为现场手动控制,操作人员可单启停测试各变频器设备,并有现场报警指示。此时变频器工作状态也将在上位机上有状态显示,以便实现监控。
水泵的控制分成自动控制和手动控制二种方式,可以分别变频控制柜内的 手/自动转换开关进行切换。这样的控制方式能大限度地保证设备、装置的操作的需要。
在自动方式下,PLC可以根据压力变送器检测信号,对变频器进行自动调节水泵的转速以控制供水管道内的压力,当某一台水泵出现故障时,系统能根据要求采用手动方式切换到备用水泵上运行,以确保温控系统的正常运行。在手动方式下,操作工可根据实际的情况做出启动和停止控制,不管在何种控制方式下,在控制柜上面都有指示灯来显示每台水泵的工作状态。
前发酵罐的搅拌控制方式也分为现场控制操作和计算机远程操作,并互锁,以求达到方便和。
4.控制系统网络结构
网络采用目前10/100M自适应TCP/IP工业以太环网。支持标准的IEEE802.3 CSMA/CD.各站点的网络速度10M/100M自适应。可以同时支持上位机之间的文件访问, PLC控制站之间数据交换及PLC控制站和上位机之间数据交换。上位机能对分站的PLC的灵活地进行组态配置及编程调试。网络主干线路具有抗电磁、抗振动干扰、抗潮湿、耐腐蚀。某一个节点损坏或离线不影响整个网络的通讯。
5.系统PLC实现的控制功能
系统PLC除了实现如上所述的通讯功能外,还要实现对整个系统的控制。PLC完成对现场的数据,将采集到的数据传至操作站的上位机,同时,接受上位机发出的指令对现场的执行机构进行控制执行,现场采集的信号种类主要包括;开关量(自动阀的开、关回讯及各类报警信号的输出等)、模拟量信号(温度、压力等现场各种信号)等。控制输出信号主要有;泵、各种工艺阀门等控制输出的开关量。完成整个生产过程的自动顺序控制。PLC主要技术指标:
1)温度检测精度0.1℃,。
2)压力检测精度0.5%;
3)温度控制精度为±0.5℃ (发酵过程)。
4)开关状态检测:均以开关量形式读入,无触点开关 容量24V DC500mA。
5)控制信号输出:无触点开关,容量24V DC500mA。
6)采集、控制输出响应时间≤200ms。
发酵罐现场的温度测量采用PLC的温度模块完成,从热电阻或热电偶直接读取信号。读入的温度值为BCD码,可直接用于显示。具有断线检测等功能。虽然温度模块转换速度慢,响应时间以秒计,但一般温度这种参数变化比较缓慢,故使用它还是能满足控制要求的。
6.控制系统软件简介
操作站由工业控制计算机组成,系统的整个控制过程可从上位机画面上直接进行可视化操作。而上位机则完成工艺流程及参数、各控制回路的参数设定,测量参数的历史、实时趋势曲线、工艺曲线及报警等画面的显示,以及打印报表、保存数据的管理功能,系统提供了图形化的人机界面,操作方便,
操作站选用iFIX3.5组态软件做为控制系统工作平台,运行在bbbbbbS 2000系统。iFXE是由美国Inbbtion公司生产的软件产品。一个基于开放式、组件结构的平台框架,允许所有Inbbtion的应用程序及三方组件均可无缝插入(pulg-in)。iFIX是Inbbtion DYNAMICS自动化软件家族中的HMI/SA组件,是基于bbbbbbS NT 的对生产过程监视和控制的自动化解决方案。
iFIX3.5组态软件主要完成工艺流程监控,现场测量数据显示,控制回路参数设定,趋势曲线查询显示,温度曲线编辑,数据记录,报表打印,报警显示记录、配料控制和系统自检等功能。
7.结束语
将PLC技术应用于清酒、味淋酒生产中,开国内清酒、味淋酒生产之,生产史上将是一个里程碑。经过一年地运行,效果稳定,工艺参数控制,系数高,符合黄酒生产需求,并可提高产量30%,减少现场操作人员人数,减少劳动强度,提升了企业的形象,提高了企业经济效益,为将来大规模推广此技术积累了宝贵的手资料。

  采用PLC自动检测水仓水位和其它参数,根据水仓水位的高低、矿井用电信息等因素,建立数学模型,合理调度水泵运行,可以达到避峰填谷及节能的目的。介绍了PLC在岱庄煤矿井下主排水控制系统的组成、系统的功能和特点及应用状况。
1、概述
     随着计算机控制技术的发展,以微处理器为的可编程序控制器(PLC)控制已逐步 取代继电器控制,普遍应用于各行各业的自动化控制领域。煤炭行业也不例外,但目前煤矿井下主排水系统仍多采用继电器控制,水泵的开停及选择切换均由人工完成,还做不到根据水位或其它参数自动开停水泵,这将严重影响井下主排水泵房的管理水平和经济效益的提高。
     岱庄煤矿是1999年设计竣工的生产能力为1.8Mt/a的现代化矿井,井下涌水量较大,泵 设计安装了5台MD500-57×9主排水泵,配套电动机1250kW,3趟排水管路。正常涌水时,2 台工作,2台备用,1台检修。鉴于PLC的性和性,煤炭工业邯郸设计院对5台主排水泵及其附属的抽真空系统与管道电动阀门等装置实施了PLC自动控制及运行参数自动检测,动态显示,并将数据传送到地面生产调度,进行实时监测及报警显示。
    系统通过检测水仓水位和其它参数,控制水泵轮流工作与适时启动备用泵,合理调 度5台水泵运行。系统通过触摸屏以图形、图像、数据、文字等方式,直观、形象、实时地反映系统工作状态以及水仓水位、电机工作电流、电机温度、轴承温度、3趟排水管流量等 参数,并通过通讯模块与综合监测监控主机实现数据交换。该系统具有运行、操作方便、自动化程度高等特点,并可节省水泵的运行费用。
    2、系统组成
    岱庄煤矿泵房井下主排水泵自动化控制系统图如图1所示,整个自动控制系统由数据自 动采集、自动轮换工作、自动控制、动态显示及故障记录报警和通讯接口等5个部分组成。
    2、1  数据自动采集与检测
    数据自动采集与检测主要分为两类:模拟量数据和数字量数据。
    模拟量检测的数据主要有:水仓水位、电机工作电流、水泵轴温、电机温度、3趟排水管流量;数字量检测的数据主要有:水泵高压启动柜真空断路器和电抗器柜真空接触器的状态、电动阀的工作状态与启闭位置、真空泵工作状态、电磁阀状态、水泵吸水管真空度及水泵出水口压力。
    数据自动采集主要由PLC实现,PLC模拟量输入模块通过传感器连续检测水仓水位,将水位变 化信号进行转换处理,计算出单位时间内不同水位段水位的上升速率,从而判断矿井的涌水量,控制排水泵的启停。电机电流、水泵轴温、电机温度、排水管流量等传感器与变送器,主要用于监测水泵、电机的运行状况,限报警,以避免水泵和电机损坏。PLC的数字量输入模块将各种开关量信号采集到PLC中作为逻辑处理的条件和依据,控制排水泵的启停。
    在数据采集过程中,模拟量信号的处理是将模拟信号变换成数字信号(A/D转换),其变换速度由采样定律确定。一般情况下,采样频率应为模拟信号中频率成分的2倍以上,这样经A/D变换的精度可恢复到原来的模拟信号精度。A/D变换的精度取决于A/D变换器的位数。如5V电压要求以5mV精度变换时,精度为5mV/5V=0.1%,即1/1000十进制的1000用二进制表示时要求为10位,而本系统所采用的A/D模块分辨率为16bit,其精度在±0.05%以上,该精度等级足以满足控制系统要求。同时,PLC所采用的A/D模块均以积分方式变换,可使输入信号的尖峰噪音和感应噪声平均化,适用于噪音严重的工业场所。
    2、2  自动轮换工作
    为了防止因备用泵及其电气设备或备用管路长期不用而使电机和电气设备受潮或其他故障未 经及时发现,当工作泵出现紧急故障需投入备用泵时,而不能及时投入以至影响矿井,本系统程序设计了5台泵自动轮换工作控制,控制程序将水泵启停次数及运行时间和管路使用次数及等参数自动记录并累计,系统根据这些运行参数按一定顺序自动启停水泵和相 应管路,使各水泵及其管路的使用率分布均匀,当某台泵或所属阀门故障、某趟管路漏水时,系统自动发出声光报警,并在触摸屏上动态闪烁显示,记录事故,同时将故障泵或管路自动退出轮换工作,其余各泵和管路继续按一定顺序自动轮换工作,以达到有故障早发现、早处理,以免影响矿井生产的目的。
    2、3 自动控制
    系统控制设计选用了日本欧姆龙公司C200HE型PLC为控制主机,该机为模块化结构,由PLC机 架、CPU、数字量I/O、模拟量输入、电源、通讯等模块构成。PLC自动化控制系统根据水仓水位的高低、井下用电负荷的高、低峰和供电部门所规定的平段、谷段、峰段供电电价时 间段(时间段可根据实际情况随时在触摸屏上进行调整和设置)等因素,建立数学模型,合理调度水泵,自动准确发出启、停水泵的命令,控制5台水泵运行。
    为了保证井下生产,系统运行,水位信号是水泵自动化一个非常重要的参数,因此,系统设置了两套水位传感器,模拟量和开关量传感器,两套传感器均设于水仓的排水配水仓内,PLC将接受到的模拟量水位信号分成若干个水位段,计算出单位时间内不同水位段水位的上升速率,从而判断矿井的涌水量,同时检测井下供电电流值,计算用电负荷率,根据矿井涌水量和用电负荷,控制在用电低峰和中电价时开启水泵,用电高峰和电时停止水泵运行,以达到避峰填谷及节能的目的。
    2、4  动态显示
    动态模拟显示选用日本Digital公司的GP-570T型触摸式工业图形显示器(触摸屏),系统通过图形动态显示水泵、真空泵、电磁阀和电动阀的运行状态,采用改变图形颜色和闪烁功能进行事故报警。直观地显示电磁阀和电动阀的开闭位置,实时显示水泵抽真空情况和压力值 。
    用图形以及趋势图、棒状图方式和数字形式准确实时地显示水仓水位,并在启停水泵的水位段发出预告信号和低段、低段、高段、高段水位分段报警,用不同音响形式提醒工作人员注意。   

    采用图形、趋势图和数字形式直观地显示3趟管路的瞬时流量及累计流量,对井下用电负荷的监测量、电机电流和水泵瞬时负荷及累计负荷量、水泵轴温、电机温度等进行动态显示、限报警,自动记录故障类型、时间等历史数据,并在屏幕下端循环显示新出现的3条故障(故障显示条数可在触摸屏上设置),以提醒工作人员及时检修,避免水泵和电机损坏。
    2、5  通讯接口
    PLC通过通讯接口和通讯协议,与触摸屏进行全双工通讯,将水泵机组的工作状态与运行参数传至触摸屏,完成各数据的动态显示;同时,操作人员也可利用触摸屏将操作指令传至PL C,控制水泵运行。PLC同时将水泵机组的运行状态与参数经生产监测系统分站传至地面 生产调度监控主机,与全矿井生产监控系统联网,管理人员在地面即可掌握井下主排水系统设备的所有检测数据及工作状态,又可根据自动化控制信息,实现井下主排水系统的遥测、遥控,并为矿提供生产决策信息。触摸屏与监测监控主机均可动态显示主排水系统运行的模拟图、运行参数图表,记录系统运行和故障数据,并显示故障点以提醒操作人员注意。
    3、 系统功能及特点
    (1)PLC控制程序采用模块化结构,系统可按程序模块分段调试,分段运行。该程序结构具 有清晰、简捷、易懂,便于模拟调试,运行速度快等特点。
    (2)系统根据水位和压力控制原则,自动实现水泵的轮换工作,延长了水泵的使用寿命。 
    (3)系统可根据投入运行泵组的位置,自动选择启动就近的真空泵,若在程序设定的时间内达不到真空度,便自动启动备用真空泵。
    (4)系统根据电网负荷和供电部门所规定的平段、谷段、峰段供电电价时间段,以“避峰填谷”原则确定开、停水泵时间,从而合理地利用电网信息,提高矿井的电网运行质量。
    (5)PLC自动检测水位信号,计算单位时间内不同水位段水位的上升速率,从而判断矿井的涌水量,自动投入和退出水泵运行台数,合理地调度水泵运行。
    (6)在触摸屏上动态监控水泵及其附属设备的运行状况,实时显示水位、流量、压力、温 度、电流、电压等参数,限报警,故障画面自动弹出,故障点自动闪烁。具有故障记录,历史数据查询等功能。
    (7)系统具有通讯接口功能,PLC可同时与触摸屏及地面监测监控主机通讯,传送数据,交换信息,实现遥测遥控功能。
    (8)系统保护功能有以下几种。
    温保护:水泵长期运行,当轴承温度或定子温度出允许值时,通过温度保护装置及PLC 实现限报警。
    流量保护:当水泵启动后或正常运行时,如流量达不到正常值,通过流量保护装置使本 台水泵停车,自动转换为启动另一台水泵。
    电动机故障:利用PLC及触摸屏监视水泵电机过电流、漏电、低电压等电气故障,并参与控制。
    电动闸阀故障:由电动机综保监视闸阀电机的过载、短路、漏电、断相等故障,并参与水泵的联锁控制。
    (9)系统控制具有自动、半自动和手动检修3种工作方式。自动时,由PLC检测水位、压力及有关信号,自动完成各泵组运行,不需人工参与;半自动工作方式时,由工作人员选择某台或几台泵组投入,PLC自动完成已选泵组的启停和监控工作;手动检修方式为故障检修和手动试车时使用,当某台水泵及其附属设备发生故障时,该泵组将自动退出运行,不影响其它泵组正常运。PLC柜上设有该泵的禁止启动按钮,设备检修时,可防止其他人员误操作,以保证系统。系统可随时转换为自动和半自动工作方式运行。


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 0 引言
随着工业企业自动化技术的发展,PLC (Programmable Logic Controller,又称可编程控器),以其性、灵活性、优良的性能价格比、使用方便等特点在工业控制领域迅猛发,得到了越来越广泛的应用。
石油焦是铝电解用碳素阳生产的主要原料。石油焦系统,是把贮存在仓库中的石油焦,经过破碎筛分处理成满足煅烧需要的原料,输送到煅前料仓。由于该系统逻辑控制点多、自动化程度高、上下游设备间关联度大,所以选用PLC进行自动控制,并设立上位机进行全系统监控。本文着重讨论PLC在系统中控制功能的实现和上位机监控界面的开发。
1 工艺介绍
石油焦站系统主要由天车抓料系、破碎筛分系、提升系、分料输送系、收尘系组成。用来满足煅烧窑系统煅前日用料仓物料供给。主要抓料天车、调速皮带、破碎机、筛分机、输送皮带、斗式提升机、分料挡板等设备组成。其中破碎筛分系、提升系是两套系统,破碎筛分系统可以一备一用,也可以同时工作;提升系实现设备一备一用。工艺流程简图见下图1.


图1石油焦站工艺流程简图
2 控制系统设计及实现
2.1 SLC500的特点
SLC500模块化可编程控制器及输入输出模块由罗克韦尔自动化公司生产,产品目录号为1746和1747系列。该系列产品采用框架式结构,为在不同的工业现场使用提供了同样稳定的平台。SLC500系统构成处理器、输入输出模块和相关外部设备。处理器功能强大、使用灵活,并有各种内置通讯方式和不同容量的内存供用户按需选择。根据用户的实际需要,输入输出模块可以非常方便的扩展。同时罗克韦尔自动化提供了便捷的内置通讯接口、种类丰富的三方模块、简单方便的基于bbbbbbs平台的编程软件。因而SLC500成为当前市场上为流行的中小型PLC之一。
2.2 硬件配置
基于SLC的上述特点,本系统采用了美国罗克韦尔自动化公司的SLC505 PLC。系统所需的输入/输出配置是:开关量输入100点;开关量输出50点;模拟量输入5点;模拟量输出2点;在适当考虑余量的基础上,实际的硬件配置如下:
⑴ CPU选用1747-L551;
⑵ 8块开关量输入,共16×8=128点;4块开关量输出,共16×4=64点;1块模拟量输入,共8×1=8点;1块模拟量输出,共4×1=4点;
⑶ 两个机架,分别是10槽和7槽;
⑷ 交换机一台
⑸ 上位监控操作员站一个
⑹ 工程师站一个
2.3 系统网络拓扑
上位机通过RSLINX软件,建立与PLC的联系,可以通过RS232和以太网任意一种通讯方式通讯。本控制系统中,上位机监控操作员站通过以太网借助交换机与PLC进行通讯,设置工程师调试接口,同时交换机预留和其他系统进行数据交换和通讯的端口。网络拓扑图见下图2.
软件RSview-SE安装在上位监控计算机,开发出工艺流程界面,通过以太网一方面把设备的状态点取上来,在流程界面上显示;另一方面把操作员发出的操作命令送到PLC,进而通过PLC的输出驱动相应的设备做出动作响应。


图2 石油焦站系统网络拓扑图
2.4 控制系统设计
通过PLC程序完成石油焦自动控制系统,结合上位监控操作员站,在主控室实现对现场各个设备、工艺参数的监视、控制、操作、调整。
在程序设计中,考虑上、下游设备之间的关联性,设计了相关的连锁保护,下游设备不运行,上游设备无法启动;代表电机电流大小的4~20mA信号通过模拟量输入模块采集进PLC,送给监控界面显示,控制调速皮带速度的控制信号从软件写到PLC,再转换成4~20mA的标准模拟信号控制皮带调速。
在这个系统中有以下几个需要注意、影响整个系统平稳运行的关键问题点:
2.4.1 实现系统设备在线切换控制
根据工艺设计要求,两套筛分系统、两个分料挡板和两台斗式提升机可以在线切换控制,即如果其中一套(台)设备出现故障,操作人员可以在不停料的情况下,立即把另外一套(台)设备加入流程控制,出故障的设备退出流程检修。
设计的程序中考虑了在切换系统时,系统上、下游流程继续运行,新进入流程的和即将退出流程的设备有一个时间段是同时运行,具体的参数需要根据实际情况进行整定。这样能确保退出流程的设备里的物料能够排出,新进入流程的设备不会造成堵料。
2.4.2 自动停车保护
从角度考虑,在输送皮带两侧安装了拉绳开关。在斗式提升机的入口和出口处,安装了堵料报警开关。在设计程序时,编制了如下的保护。
如果有人不小心摔到皮带上或者违犯规定穿越(跨、钻)正在运行的皮带碰到拉绳开关,系统会立即停车,并发出声光报警,提示操作人员前往检查、处理。处理完毕后,按压复位按钮故障,系统方可重新启动。
一旦斗式提升机的入口或者出口出现堵料,堵料开关动作,系统会立即停车,并发出声光报警,提示操作人员前往检查、处理。处理完毕后,按压复位按钮故障,系统方可重新启动。
在设计PLC程序时,把两个煅前日用料仓的高限报警信号引到PLC程序,一旦煅前日用料仓料位过高限报警,操作人员没有发现,程序会自动保护性的停止系统。
2.4.3 收尘器的脉冲振打控制
石油焦系统中有三个收尘器,为了延长脉冲阀的使用寿命,在咨询厂家技术参数的基础上,设计了收尘器收尘布袋脉冲振打控制的PLC程序。根据生产厂家提供的数据,在设计的PLC程序中采用定时器和计数器,地控制收尘器收尘布袋的脉冲振打时间和振打间隔时间,让脉冲阀按照固定的顺序依次振打。
3 上位机监控系统的设计
3.1 RSview Supervisory Edition(RSview -SE)的特点
RSview-SE作为Rockwell Software人机界面软件产品家族的一员,支持诸如、画面、报警、操作和报警记录、趋势等等HMI的功能,为企业提供集成的一体化的监控方案,为目前市场主流的上位机软件之一,广泛应用于冶金、化工、石油、食品、建材、水处理等领域,深受广大用户喜爱。它主要有如下特点:
基于网络的分布式监控、共用的开发环境- RSview Studio、增强的罗克韦尔自动化优选连接方案、直接I/O数据关联、透明的数据集成、画面对象的VBA支持、数据通讯的冗余热备、集成了bbbbbbs。
3.2 监控系统设计
正是看中了RSview-SE的上述优点,本设计选用RSVIEW-SE上位机软件来实现石油焦系统的操作员上位机监控。RSVIEW-SE提供了强大的项目组态功能,项目设计者可以利用现有的图形库,建立自己的图形对象,其模块化的设计方法,大大提高了项目开发效率。
上位机监控系统包括系统工艺流程图画面和PC操作台画面。在操作台界面上,设计了所有的操作按钮,防止误操作,相关的按钮进行了集中放置;考虑到操作的方便性,部分设备设计了单动按钮。在工艺流程图界面上,为了能形象的反映现场设备的运行状况,采用动、静结合,不同的颜色表示不同的状态以及平面和立体相结合的方式,建立上位机画面。操作人员可以实时监视和控制整个工艺流程的设备运行状况、主要工艺参数,并可方便的在画面间切换。
在画面上设计了设备的状态,系统启动前,按压试灯按钮,不满足启动条件的设备会出现红灯闪烁,这样检修人员就直接到对应的设备出检查处理,节约故障查找时间,提率。
4 结束语
该系统自2004年8月设计调试完成并投入运行至今,系统稳定,运行,使用方便,自动化程度高,降低了定岗人员编制,提高了企业的工作效率;而且该系统具有一定的保护能力,受到了用户的。同时该系统在现场维护,设备调整和程序修改方便都体现了较强的优越性,因此具有很好的推广应用。


a) 上位机系统

本系统配置两台上位机,都可作为操作员站,其中一台兼作工程师站,且两台工控机可互为备用。上位机使用屏蔽双绞线同以太网交换机相连,通过以太网模块同PLC主机进行通讯。所有的数据显示和操作都可以在上位机上完成,并且还有报警,历史趋势和报表功能,给操作人员完备的使用环境。


b) 控制系统

本系统使用了两台型号是1756-L55M13的CPU,内存1.5M。两个CPU分别安装在两个机架上,互为热备用,先上电的CPU为主。为了避免同时失电,两个机架的电源分别取自厂用电和UPS电源。两个CPU中的程序一样,信息、处理程序、发出命令由主CPU完成,备用CPU在实时跟踪主CPU工作。一旦主CPU失电或者通讯中断,备用CPU将代替主CPU继续完成工作。

主机通过以太网同PC机相连进行数据交换,其下面带的3个本地I/O机架通过ControlNet网与主站相连(ControlNet网为冗余配置),由CPU通过判断采集的输入信号,经过预先编制好的程序进行运算处理后,再通过输出模块发出命令,来达到控制的目的。


c) 远程系统

本系统设置了一个I/O远程站,通过多模光缆与主站的I/O机架相连。这种应用方式大地减少了控制电缆的数量和长度,减少了因电缆过长而引起的接地或接线不良等故障,也减少了费用的投入。另外采用光缆连接远程站的通讯方式,使得通讯距离比应用同轴电缆通讯长了很多,并且了电压、电流的干扰,提高了的品质。


d) 同其他系统的通讯

同DCS系统采用以太网通讯,使用光缆连接两台交换机,DCS就可以很容易地直接从PLC主机中读取所需要的数据了。

同斗轮机系统和轨道衡系统通讯也是采用了光缆连接两台交换机的方式,由于输煤系统本身设备比较分散,距离又比较远(输煤主控室距离轨道衡控制室的距离过了3公里),使用普通电缆或多模光缆不加中继器根本无法达到要求,而使用单模光缆就简单了,不加中继器的远通讯距离可达到几十公里。


e) 工业电视系统

共有4台工业电视放置于的工业电视屏上,通过摄像镜头把相应设备的运行情况和事故情况显示在屏幕上,并可通过计算机进行记录存储,以便日后随时可以调出想要察看的那段时间的画面记录情况,分析事故原因。四台工业电视通过屏幕分割技术多可同时显示16幅画面,通过选择按钮,把画面调整到自己想要观察的地方进行监测。


2)软件配置

a) 上位机软件

本系统的上位软件选用的是Inbbtion公司的iFix3.5作为开发平台,利用该软件的变量存档编辑器和水晶报表设计器,可以很方便地为运行用户过程数据生成用户并生成报表。利用ODBC功能,把所有设备的报警和人员的操作都记录下来,通过声音通知操作人员,以便使操作人员能够立即进行处理,并给日后事故原因的分析创造有利条件。


b) PLC控制软件

PLC控制软件采用ROCKWELL公司的RSLogix 5000编程软件、RS-LINX通讯驱动软件和RSNetWorx组态软件作为编程调试软件的开发平台。既可以使用梯形图编程方式,又有IEC的编程方法,给了编程者大的自由度。这种软件的优点是有强大的功能块系统,针对不同功能都有一种功能块儿与之相对应,编程简便、灵活。


5.系统控制

自动启动时,按照逆煤流方向顺序启动设备;自动停机时,按照顺煤流方向延时停止设备;当某一设备出现事故跳闸时,由故障设备开始进行逆煤流跳闸(除铁器、电子皮带秤、取样器不参与跳闸)。并且本系统允许有多个流程在运行中,但不允许同时操作两个及以程启动或停机。当有两条流程在运行时,如果其中一条流程的某一设备出现故障造成此流程设备联跳时,不能影响另一条正在正常工作的流程



关 键 词:变频器内置PLC  嵌入  集成
1 引言
   在绝大多数变频器调速工程应用领域,都需要外围辅助机电联控系统实现变频器的自动化运行。外围机电联控系统随着调速对象的不同要求千变万化,有时可以是相当的复杂,例如常见的机电一体化运动系统,所以工程上变频器经常与PLC集成联控运行。
   台达VFD-E(图1)系列变频器在内部集成嵌入可编程控制器。VFD-E为机电一体化等复杂调速系统开创精简型整体解决方案时代。


         图1 台达VFD-E系列变频器
2 VFD-E变频器内置PLC简介
•PLC逐行扫描标准运行方式。
•丰富的编程语言:指令语句;梯形图;SFC。
•丰富的指令语句:45个指令种类,包括28个基本指令,17个应用指令。
•350步长程序容量。
•uS级基本指令的处理速度。
•结束再生的输入/输出控制方式(当执行END指令时输入输出有立即刷新指令)。
•8点基本I/O配置:6个输入点(X),2个输出点(Y)。
•I/O模块扩展功能:通过I/O卡可以配置9个输入点,4个输出点。
•通用辅助继电器M:160点。(M0-M159,特殊用继电器共32点M1000-M1031)
•定时器:16只。T0~T15(100ms)。
•计数器:8个16位(C0~C7);1个32(C235)。
•通用内部寄存器D:30点(D0~D29)
•特殊寄存器D:45点。(D1000~D1044)。主要作为存放系统状态、错误信息、监控。
•通过RS485编程。
3 VFD-E变频器的PLC程序执行方式
    PLC程序的上传和下载通过PLC2编程页面执行。按MODE键到“PLC0”页面,然后按上 键切换到“PLC2”,接着按下“ENTER”,成功会显示“END”,然后会跳回“PLC2”.在没有下载程序到变频器里面之前,如果出现警告可以不理会。注意在上传和下 载程序前变频器是在停止状态下。
执行VFD-E变频器内部PLC程序有三种方式:
    种方式:在PLC1编程页面下,自动执行PLC程序;
    二种方式:在PLC2编程页面下,经过WPL由通讯监控PLC程序运行(执行/停止);
    三种方式:端子运行方式。当为外部多功能输入端子(MI3-MI9)设定为“RUN/STOP PLC(99)”后,端子接点导通(close)时,在PLC页面会显示PLC1,执行PLC程序。端子接点断路(open)时PLC页面会显示PLC0,停止PLC程序。
4 内置PLC的特殊功能装置配置说明
    限于篇幅,本文中只是把常用的特殊继电器和寄存器等说明一下,详细的可以见到中达电通股份有限公司的网站上下载VFD-E系列的说明书。
4.1特殊继电器说明
M1000 运转监视常开接点(a接点)。RUN中常时On,a接点。RUN的状态下,此接点On
M1001运转监视常闭接点(b接点)。RUN中常时Off,b接点。RUN的状态下,此接点Off
M1005变频器故障指示
M1006输出频率为零
M1007变频器运转方向FWD(0)/REV(1)
M1025变频器RUN(ON)/STOP(OFF)
M1026变频器运转方向FWD(OFF)/REV(ON)
M1028高速计数功能开启(ON)/关闭(OFF)
4.2特殊寄存器功能说明
D1025高速计数器现在值(低位)
D1025高速计数器现在值(高位)
4.3变频器特殊指令
1 DHSCS高速计数功能说明:
  DHSCS    S1  S2  S3(S1:比较值 ; S2:高速计数器编号;S3:比较结果。)
•高速脉冲计数功能需要借助PG卡来实现外部脉冲输入。
•由设置DHSCS指令所需要的目标值,并且把M1028(特殊功能继电器,功能是变频器高速计数功能开启ON/OFF)打开,将自动进行计数。如果要计数 器的数值,需要将M1029(特殊功能继电器,功能是高速计数值)设置为ON。
•高速计数器有3种运动控制模式,可以通过特殊寄存器D1044来设定。
种模式是“A-B   相脉冲”的模式。使用可以通过输入A相和B相的脉冲来做计数器的输入, 需要和GND连接。
二种模式是“脉冲+符号”的模式。使用者可以利用脉冲的输入以及通过符号来做上数或着下数。定义A相来做脉冲,B相来做符号, 需要和GND短接。
三种模式是“脉冲+标志位”模式。在计数方式中,可以通过标志位M1030来判断上数或下数,所以使用者知需要连接A相就可以了, 需要和GND短接。
2 FPID变频器PID控制。
        FPID  S1    S2   S3  S4
        其中: S1:PID参考目标的输入端子选择(0~4);
S2:PID比例增益P(0~100);
S3:PID积分时间I(0~10000);
S4:PID微分时间D(0~10000)。
3  FREQ变频器运转控制。
FREQ   S1  S2  S3
其中:S1:设定频率;S2:加速时间;S3:减速时间。
例如:FREQ   K5000  K200  K100
则:设定目标频率为50HZ,加速时间是20S,减速时间是10S
4  RPR变频器参数读取。
RPR    S1  S2
其中:S1:参数字地址;S2:把读取的参数保存到S2中。
5  WPR变频器参数写入。
WPR    S1  S2
其中:S2为参数的地址, 把参数数值S1写到参数S2中。
5 VFD-E变频器内置PLC程序运行举例
5.1变频器转速程控源程序案例


5.2变频器转速程控案例运行


6 VFD-E变频器的功能特色
6.1内建的PLC功能
内建的PLC功能可以取代小型的单片机控制器、计数器以及定时器等,从而大幅度降低了系统成本。非常适用功能简单、价格敏感的机械加工行业。
6.2多样化现场总线通讯模块
多样化现场总线通讯模块非常适合系统整合应用、立体停车设备、以及远程监控的应用。
6.3紧凑灵活安装
VFD-E采用了欧式设计,既可以并排安装又可以加挂导轨背板,加上其小巧型可以大幅度缩小了安装空间。
6.4直流母线并联供电
VFD-E可以做直流母线并联供电,有效的相互吸收回馈能量,分散刹车电阻负担。并且多台使用同一个刹车模块,大大的降低了系统成本。
6.5标准EMC电磁兼容
滤波器内建(230V 1phase and 460V 3phase)符合CE/UL标准,符合中国出口的市场需要。
6.6 选购配件
方便灵活的各种选购配件,例如I/O卡,A/D,D/A模块,数字操作器,PG卡,通讯模块等,用户都可以根据系统的需要来合理的配置,让系统达到的性价比。

6 结束语
    VFD-E系列PLC嵌入型变频器为台达变频器机种系列的新产品,在产品功能、性能与控制技术上都保留了现有产品的优点。PLC嵌入型变频器将大大的提高了产品的性价比。VFD-E系列有利于开拓全新市场和现有市场。VFD-E系列变频器的应用领域将十分广泛,包括食品加工、风扇水泵、造纸纺织机械、机床/金属加工机械、输送机与搬运机械及木工机械等。
    PLC嵌入型变频器是变频器技术进步的划时代产品,具有非常广阔的应用前景。




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