西门子中国代理商-电线电缆总代理商批发

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本文介绍了人机界面与PLC通讯，在双模式生产锅炉上的应用。在人机界面上显示实时运行数据， PLC通过程序控制输出信号来控制锅炉的运行，以调整不同模式下不同工作方式。

一、系统构成
一个锅炉有两种燃烧模式，
1、燃油
由PLC控制风机的运行、点火棒打火、油路电磁阀的开关，同时监视光电开关的开闭。在运行过程结束后，有复位按钮来重启程序。
2、燃气
由PLC控制风机的运行、燃气电火棒打火、气路点火电磁阀；同时监视光电开关的开闭，以控制正常燃烧电磁阀的开关。在运行过程结束后，有复位按钮来重启程序。
两种模式都要由PLC实时监视锅炉内的水温、水位、风机运行情况，并实时警报监控。
 
二、系统工作流程
有燃油、燃气两种模式。由操作工人控制两种模式开关。
在燃油模式下：1、PLC送电，风机运行1分钟后，点火棒打火；
2、5秒后，油路电磁阀打开；
3、油路电磁阀打开2秒后，若光电开关仍然关闭（未检测到火焰），则关闭油路电磁阀，并且报警。
4、风机在1分钟后停止。
5、按下复位按钮，重新启动程序。
6、如果温度达到设定值,锅炉停止工作,温度下降后自动启动.
7、锅炉低水位时,停止工作,并且报警,
8、风机故障停止工作时,锅炉停止运行,并且报警.
 
    在燃气模式下：1、PLC送电，风机运行1分钟后，燃气电火棒打火；
2、5秒后，气路点火电磁阀打开；
3、点火电磁阀打开2秒后，若光电开关检测到火焰（接通），则打开正常燃烧的电磁阀后，关闭点火电磁阀。
4、点火电磁阀打开2秒后，若光电开关未检测到火焰，则关闭气路点火电磁阀，并且报警。
5、风机在1分钟后停止。
6、按下复位按钮，重新启动程序。
7、如果温度达到设定值,锅炉停止工作,温度下降后自动启动.
8、锅炉低水位时,停止工作,并且报警,
9、风机故障停止工作时,锅炉停止运行,并且报警.

三、系统配置方案
系统PLC是由正航A3系列配置，由于系统数字量点数为3进8出，所以选用CPU：A3-C2405DT；模拟量点数为2点，所以选用模拟量扩展模块：A3-AI0401LA；选用液位传感器和温度传感器配合模拟量模块采集信号。
上位机采用TP-200触摸屏，通过RS485通讯实时与PLC进行数据交流。

  1:Quantum以太网模板140NOE771X0上Appl灯亮，是什么原因？怎样使之熄灭？
NOE模板如果发生过系统崩溃，就会在模板内部创建一个记录文件，并且NOE模板上的Appl灯亮。要想使之熄灭，用IE浏览器进入NOE模板，进入NOE Diagnostics，再进入Crash Log File Diagnostics，崩溃信息会显示出来，点击“bbbbb Crash Log File”，就可以这些崩溃信息，Appl灯也会熄灭。
    2：如何获得Quantum内部的一些系统状态？以及RIO分站或DIO分站每个I/O模块的状态？
   在Concept中如用IEC编程，可通过功能块PLCSTAT获得Quantum内部的一些系统状态，此功能块的输出PLC-STAT包含了11个字，RIO-STAT包含了160个字，DIO-STAT包含了106个字，注意此功能块的输出DIO-STAT仅与RIO分站上的状态信息相关，而不是DIO分站上的信息。
   要获得某个RIO分站或某个DIO分站上I/O模块的状态，可分别用功能块RIOSTAT或DIOSTAT。
    3：Quantum中断锁存模块140HLI34000能用于双机热备系统中吗？Concept中用IEC编程，有中断指令吗？
   中断锁存模块只能用于本地机架，不能用于RIO或DIO分站上，故不能用于双机热备系统中。Concept中只有984LL中才有中断处理指令，Quantum中断有基于硬件的中断和基于定时器的中断，所有中断指令在984LL/Fast I/O Instructions下。IEC中无中断指令。
    4:配置Quantum远程I/O（RIO）时，主要应注意什么？
RIO结构基于S908的I/O联网，传输介质为同轴电缆，配置时应注意：
1：RIO多可有31个分站。
2：每个RIO分站，多64个字输入， 64个字输出。此字数限制包括了离散量和模拟量。
3:RIO不带中继器的传输距离为4572米（15000英尺），如使用光纤中继器，网络总长能到13公里。
4:Quantum双机热备支持RIO结构。
    5:如果连成双冗余MB+网, 则对CableA和CableB在长度上有没有要求?
   为了减少双冗余MB+网同时被干扰或同时被损坏的机会, 建议用户CableA和CableB分开跑线, 且系统对CableA和CableB在长度上也有要求, 即在MB+网路上的任何节点间CableA和CableB的总长度差不得大于500ft (150m). 例: 如果MB+网路上的节点1和节点6间CableA的总长度为200米, 而CableB的总长度为100米,200-100=100<150m, 符合要求。
   6:Quantum远程I/O如果分布于主站的两个方向，是否可行？
可行。常见有两种方案：
1: RIO处理器上有双电缆端口，在每个RIO分站适配器上有一单电缆端口，这样从RIO处理器的两个电缆端口有两个线性的电缆沿着分开的路线至不同的远程分站装置。干缆的长度和在每一根干缆上的分站数目在这种双电缆系统中不要求保持平衡。在大多数情况下，该两条线路的安装可看作是两个立的电缆系统。但注意在两条线路上的分站总数不得过由PLC支持的大分站数目，在两条干缆上的每一个分站要有的RIO网络地址。
2:采用光纤中继器的光缆拓扑结构也可实现RIO分站分布在主站的两个方向。详细拓扑结构可见《Modicon远程I/O设计和安装手册》。
    7:在MB+网络或DIO网络中，多安装几个RR85中继器？
   多三个RR85中继器，把网络分成四段，每段距离不过450米，这样以双绞线传输的网络距离能达到1800米。
   8：对Quantum PLC，如何配置MB+光纤网？
有两种方案，种可使用CPU上的MB+口或NOM模板，通过光纤中继器490NRP25400或490NRP25300，组成MB+光纤网。另一种方案是直接使用MB+光纤模板140NOM25200，由于NOM25200内置MB+光纤通讯支持，不需要连接光电转换器，可直接连光纤。
共有四种拓扑结构：Point-to-Point（点对点）连接，Bus（总线）配置，Star and Tree（星和树）配置，Self Healing Ring配置。其中Self Healing Ring配置具有上述配置的所有优点以及具有冗余的特点。环上任两个Quantum模板之间的断开连接将自动地将网络重新配置成总线配置，并继续通讯。 
9：用Quantum扩展模块140XBE10000扩展本地I/O时，能增加本地I/O的输入，输出字吗？
不能，加了扩展模块后，两个机架的本地I/O的输入，输出字仍为64字输入，64字输出。
但对于离散量较多的系统，使用扩展模块，能大大增加离散量的点数，而省去了远程I/O（RIO）分站的费用。例如不加扩展模块，一个16槽的机架如都配32点的离散量模块多能带14X32=448个离散量I/O，加扩展模块后，两个16机架的系统多能带13X32+14X32=864个离散量I/O。故对于离散量较多的系统，如本地I/O机架不够用，可考虑用扩展模块。
10：在配置Quantum和Premium，Micro时，主要注意什么？
在配置Quantum时，注意本地CPU能带的大I/O字数为64个字输入，64个字输出。此字数限制包括了离散量和模拟量，对于离散量I/O，16点为一个字。模拟量I/O所对应的字数可在样本上或用Concept作配置时找到。所有模板所需总线电流之和，小于电源模板提供的电流。
Premium，Micro在作配置时，离散量和模拟量的大数目依赖于所用的CPU，可在产品样本中找到。注意MicroTSX3721和TSX3722如带28点I/O模块，多能配5块；如配64点的高密度模块，多能配3块。
11：如何计算Quantum I/O模板和现场设备间的大距离?
Quantum I/O模板和现场设备间的大距离可通过以下公式计算:
X=(Uin–Uonmin)∕(Ionmin*2*Swire)
X: Quantum I/O模板和现场设备间的大距离
Uin:输入回路电压值
Uonmin: 输入为ON时的小电压值
Ionmin: 输入为ON时的小电流值
Swire: 信号线的衰减 (单位: 欧姆∕米) 
12：QUANTUM系列CPU处于掉电状态下，通过电池进行内存数据保存长期限是多少？
140CPU11302 454 days
140CPU11303 238 days
140CPU43412X 238 days
140CPU53414X 119 days
13：在Interbus-S网络中有无终端电阻?
没有终端电阻. Interbus-S网络是一个RS485网络, 终端电阻是通过网络中后一个从站实现的.在Interbus从站上有两个连接器,部左边的连接器将从站连入网络,部右边的连接器有两个功能,一个功能是连接其它的从站到Interbus网络,另一个功能是将网络终止.此连接器有一内置的微型开关,如果有电缆连接到此连接器,此微型开关打开终端电阻,如果不连接电缆,此微型开关将终端电阻接入网络.
14：在 Quantum 的冗余电源系统中如何进行总系统底板负载的计算?
如果在 Quantum 的机架插有N 个冗余电源, 那么总系统底板负载小于等于(N-1)个电源的容量, 例如: 如果在底板上装有2 个 8A冗余电源, 则大底板负载为 (2-1)*8=8A, 如果在底板上装有3 个 8A冗余电源, 则大底板负载为 (3-1)*8=16A 
15：Quantum双机热备系统在MB+或以太网出现问题时,能否实现自动切换?
不能. Quantum双机热备系统只有在以下四种情况下才能实现自动切换:
 主机架电源故障
 主机架CPU故障
 主机架RIO适配器故障
 主机架RIO链路故障
16：Quantum也有热起动和冷起动吗?
是的, Quantum也有热起动和冷起动之分.下载一个项目后的次起动为冷起动,除此以外的任何其它的起动均为热起动,例如PLC重新上电或PLC从stop到run都为热起动. 
17：在Quantum的一个底板上可否安装两个不同的可累加电源?
可以,例如140CPS11410和140CPS11420能安装在一个底板上,累加的电流以小的电流计算, 140CPS11410的电流为8A, 140CPS11420的电流为11A,所以总的累加电流为16A.
18：在quantum双机热备系统中，能在不停止热备运行的情况下升级固件吗？
可以。将热备系统命令寄存器里的12位置1。这样，就可以在不停止应用运行的情况下升级固件

[摘要]完成了采用可编程控制器PLC对东洋电梯速度曲线产生方法的技术改造。在改造中，提出了PLC控制速度曲线产生方法。试验和实际运行明，系统改造后，电梯运行的性显著提高，舒适性明显改善，并具有较高的平层精度。
[关键词]电梯改造 速度曲线 可编程控制器（PLC）中断
    电梯运行的舒适性取决于其运行过程中加速度a和加速度变化率p的大小，过大的加速度或加速度变化率会造成乘客的不适感。同时，为保证电梯的运行效率，a、p的值不宜过小。能保证a、p取值的电梯运行曲线称为电梯的理想运行曲线。电梯运行的理想曲线（图1） 应是抛物线-直线综合速度曲线，即电梯的加、减过程由抛物线和直线构成。电梯给定曲线是否理想，直接影响实际的运行曲线。

一、东洋电梯速度曲线的产生方法
    东洋电梯采用的方法是阶梯-滤波方式，和一般电梯的起、制动方式一样，起动受时间控制（称为时间原则），制动受距离控制（称为距离原则）。先通过电阻分压产生阶梯给定电压U，阶梯电压的顺序由继电器的触点控制。每一阶梯的保持时间，就是对应继电器常开触点吸合的时间，这一时间由延时电路实现。制动过程由对应减速距离的选层器凸轮触点和门区内的磁感应开关控制。起动过程分12级，制动过程为13级。这是为了在起动时有足够的起动转矩，而将级给定电压设置得较高。制动时，为保证平层精度，后一级要小一些。阶梯电压产生后，送到滤波电路，经滤波输出后，产生平滑的速度给定曲线。
    采用硬件电路实现的速度曲线产生方法，由于采用继电器逻辑控制，不仅性不理想，而且存在下述问题：（1）受分级电压级数的限制，不易使曲线达到理想；（2）调试困难；（3）加程采用由小到大的阶梯给定顺序，引起电梯起动时的冲击。这一问题是由于在电梯起动瞬间克服了机械静磨擦力后，给定电压没能随磨擦力的减小而及时降低造成。此外，在减程中，轿厢位置信号取自机械选层器，减速点及每级减速距离的精度也受到限制。
二、速度曲线产生方法的改造
    本方法是利用PLC扩展功能模块-D/A模块实现的，事先将数字化的理想速度曲线存入PLC寄存器，程序运行时，通过查表方式写入D/A，由D/A转换成模拟量后将理想曲线输出。本文选用的富士可编程控制器FLEX-PC的NB-AXY4-11型模拟输入输出模块，分别有两路8位A/D和D/A。
1.加速给定曲线的产生
    8位D/A输出0～5V/0～10V，对应数字值为16进制数00～FF，共255级。东洋电梯加速实践在2.5～3秒之间。按保守值计算，电梯加程中每次查表的时间间隔不宜过10ms。
    由于电梯逻辑控制部分程序大，而PLC运行采用周期扫描机制，因而采用通常的查表方法，每次查表的指令时间间隔过长，不能满足给定曲线的精度要求。在PLC运行过程中，其CPU与各设备之间的信息交换、用户程序的执行、信号采集、控制量的输出等操作都是按照固定的顺序以循环扫描的方式进行的，每个循环都要对所有功能进行查询、判断和操作。这种顺序和格式不能人为改变。通常一个扫描周期，基本要完成六个步骤的工作，包括运行监视、与编程器交换信息、与数字处理器交换信息、与通讯处理器交换信息、执行用户程序和输入输出接口服务等。在一个周期内，CPU对整个用户程序只执行一遍。这种机制有其方便的一面，但实时性差。过长的扫描时间，直接影响系统对信号响应的效果，在保证控制功能的前提下，大限度地缩短CPU的周期扫描时间是一个很复杂的问题。一般只能从用户程序执行时间短采取方法。电梯逻辑控制部分的程序扫描时间已过10ms，尽管采取了一些减少程序扫描时间的办法，但仍无法将扫描时间降到10ms以下。同时，制动段曲线采用按距离原则，每段距离到的响应时间也不宜过10ms。为满足系统的实时性要求，本文在速度曲线的产生方式中，采用中断方法，从而有效地克服了PLC扫描机制的限制。
    本文采用的NBI-P56PLC有三种中断功能：（1）外部中断；（2）高速计数内部中断；（3）定周期中断。前两种中断各有8个中断点，后一种有4个中断点。在程序中采用了后面两种中断方式。起动过程采用定周期中断，制动过程采用高速计数内部中断。中断服务程序放在主程序后，运行状态检测、运行保护、内选外呼等逻辑控制均在主程序中实现。而运行条件的判断、运行模式的选择、查表等与运行曲线产生有关的程序放在中断服务程序中。
    起动加速运行由定周期中断服务程序完成。这种中断不能由程序进行开关，一旦设定，就一直按设定时间间隔循环中断，所以，起动运行条件需放在中断服务程序中，在不满足运行条件时，中断即返回。
    高速计数中断可由相应的内部继电器进行开关，因而运行条件判别可放在主程序中，当运行条件满足时，将相应中断打开。本课题采用0号计数器，对应现行值地址D0000，设定值地址D0008，现在值预置数据地址D0010，设定值预置继电器M326，现在值预置继电器M327，中断指示器为I1100，中断接受EI/DI继电器M0323。程序框图如图2  所示。

2.减速制动曲线的产生
    为保证制动过程的完成，需在主程序中进行制动条件判断和减速点确定。在减速点确定之前，电梯一直处于加速或稳速运行过程中。加程由固定周期中断完成，加速到对应模式的大值之后，加速程序运行条件不再满足，每次中断后，不再执行加速程序，直接从中断返回。电梯以对应模式的大值运行，在该模式减速点到后，产生高速计数中断，执行减速服务程序。在该中断服务程序中计数器设定值的条件，保证下次中断执行。采用D/A方法的减速程序框图如图3  所示。

    在PLC的内部寄存器中，减速曲线表的数值由大到小排列，每次中断都执行一次“表指针加1”操作，则下一次中断的查表值将小于本次中断的查表值。门区和平层区的判断均由外部信号给出，以保减程的性。
三、结论
    采用PLC软件控制产生电梯速度给定曲线的方法，可简化硬件系统、提高性、减少故障率，并能改善舒适性、提高平层精度。用PLC实现数字方法产生电梯速度给定曲线时，应用中断技术，可较好地克服PLC扫描运行机制对速度曲线的影响，提高实时性。

摘要：在本系统中，为了实现能源的充分利用和生产的需要，需要对电机进行转速调节，考虑到电机的启动、运行、调速和制动的特性，采用ABB公司变频器，系统中由PLC完成数据的采集和对变频器、电机等设备的控制任务。基于S7 200 PLC的编程软件,采用模块化的程序设计方法，大量采用代码重用，减少软件的开发和维护。利用对PLC软件的设计,实现变频器的参数设置、故障诊断和电机的启动和停止。
关键词：PLC 变频器 变频调速

随着电力电子技术以及工业自动控制技术的发展，使得交流变频调速系统在工业电机拖动领域得到了广泛应用。另外，由于PLC的功能强大、容易使用、高性，常常被用来作为现场数据的采集和设备的控制。本设计就是利用变频器和PLC实现水池水位的控制。

变频器技术是一门综合性的技术，它建立在控制技术、电子电力技术、微电子技术和计算机技术的基础上。它与传统的交流拖动系统相比，利用变频器对交流电动机进行调速控制，有许多优点，如节电、容易实现对现有电动机的调速控制、可以实现大范围内的连续调速控制、实现速度的控制。容易实现电动机的正反转切换，可以进行高额度的起停运转，可以进行电气制动，可以对电动机进行高速驱动。完善的保护功能:变频器保护功能很强，在运行过程中能随时检测到各种故障，并显示故障类别(如电网瞬时电压降低，电网缺相，直流过电压，功率模块过热，电机短路等)，并立即封锁输出电压。这种“自我保护”的功能，不仅保护了变频器，还保护了电机不易损坏。

PLC特点：，性高、抗干扰能力强，平均故障时间为几十万小时。而且PLC采用了许多硬件和软件抗干扰措施。二，编程简单、使用方便目前大多数PLC采用继电器控制形式的梯形图编程方式，很容易被操作人员接受。一些PLC还根据具体问题设计了如步进梯形指令等，进一步简化了编程。三，设计安装容易，维护工作量少。四，适用于恶劣的工业环境，采用封装的方式，适合于各种震动、腐蚀、有毒气体等的应用场合。五，与外部设备连接方便，采用统一接线方式的可拆装的活动端子排，提供不同的端子功能适合于多种电气规格。六，功能完善、通用性强、体积小、能耗低、性能价格比高。

在应用PLC系统设计时，应遵循以下的基本原则，才能保证系统工作的稳定。

（1）大限度地满足被控对象的控制要求；

（2）系统结构力求简单；

（3）系统工作要稳定、；

（4）控制系统能方便的进行功能扩展、升级；

（5）人机界面友好。

本系统中，为了实现能源的充分利用和生产的需要，需要对电机进行转速调节，考虑到电机的启动、运行、调速和制动的特性，采用ABB公司的ABB ACS800变频器，系统中由S7-200系列PLC完成数据的采集和对变频器、电机等设备的控制任务。基于S7-200 PLC的编程软件,采用模块化的程序设计方法，大量采用代码重用，减少软件的开发和维护。系统利用对PLC软件的设计,实现变频器的参数设置、故障诊断和电机的启动和停止。

1 本设计的控制要求：

1)系统要求用户能够的直观了解现场设备的工作状态及水位的变化；

2)要求用户能够远程控制变频器的启动和停止；

3)用户可自行设置水位的高低，以控制变频器的起停；

4)变频器及其他设备的故障信息能够及时反映在远程PLC上；

5)具有水位过高、过低报警和提示用户功能；

2 本设计控制结构:

由于现场有一台电机作为被控对象，可以使用单台PLC进行单个对象的控制，只要适当的选用的PLC,能够胜任此功能。系统控制结构如图1所示。

PLC采集传感器、监控电机及变频器等有关的各类对象的信息。本系统中，对电机采用一台变频器来进行频率的调节控制。采用PLC输出的模拟量信号作为变频器的控制端输入信号，从而控制电机转速大小，并且向PLC反馈自身的工作状态信号，当发生故障时，能够向PLC发出报警信号。由于变频调速是通过改变电动机定子供电频率以改变同步转速来实现的，故在调程中从高速到低速都可以保持有限的转差功率，因此具有率、宽范围、的调速性能。

3 设备的选型

（1）PLC及其扩展模块的选型：

目前，存在着种类繁多的大、中、小型PLC，小到作为少量的继电器装置的替代品，大到作为分布式系统中的上位机，几乎可以满足各种工业控制的需要。另外，新的PLC产品还在不断的涌现，那么，如何选择一个合适PLC？

本系统有一台电机、一个液位传感器、一个变频器、五个继电器，共有十八个I/O点，它们构成被控对象。综合分析各类PLC的特点，终选西门子公司的S7系列PLC。

由于CPU226集成24输入/16输出共40个数字量I/O 点，能满足控制要求。此PLC可连接7个扩展模块，大扩展至248路数字量I/O 点或35路模拟量I/O 点。26K字节程序和数据存储空间。6个立的30kHz高速计数器，2路立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有多的输入/输出点，强的模块扩展能力，快的运行速度和功能强的内部集成特殊功能。

根据上述分析，参照西门子S7-200产品目录，选用主机为CPU226 PLC一台、另加上一台模拟量扩展模块EM235。

（2）变频器模块的选型：

目前，市场上存在各种各样的变频器，本设计采用ABB公司的ABB ACS800变频器。ACS800系列传动产品大的优点就是在全功率范围内统一使用了相同的控制技术，例如启动向导，自定义编程，DTC控制，通用备件，通用的接口技术，以及用于选型、调试和维护的通用软件工具。内含启动引导程序，令您调试易如反掌；自定义编程：内置可编程模块，犹如PLC令您发挥自如；体积小巧：内置滤波器，斩波器及电抗器、性能。

4 系统的控制流程：

（1）程序设计前准备工作：了解系统概况，形成整体概念，熟悉被控对象、编制出高质量的程序，充分利用手头的硬件和软件工具。

（2）程序框图设计：这步的主要工作是根据软件设计规格书的总体要求和控制系统具体要求，确定应用程序的基本结构、按程序设计标准绘制出程序结构框图，然后在根据工艺要求，绘制出各功能单元的详细功能框图。

（3）编写程序：编写程序就是根据设计出的框图逐条地编写控制程序，这是整个程序设计工作的部分。

（4）程序测试和调试：程序测试和调试不同，软件测试的目的是尽可能多地发现软件中的错误，软件调试的是进一步诊断和正软件中的错误。

（5）编写程序说明书：程序说明书是对程序的综合说明，是整个程序设计工作的总结。

下面是系统设计流程图：

图2 PLC水位控制流程图

5 程序结构：
本程序分为三部分：主程序、各个子程序、和中断程序（见四章）。逻辑运算及报警处理等放在主程序中。系统初始化的一些工作及液位显示放在子程序中完成，用以节省时间。利用定时中断功能实现PID控制的定时采样及输出控制。在本系统中，只用比例积分控制，确定增益和时间常数为：增益Kc=0.25；采样时间Ts=0.1S；积分时间Ti=30S；微分时间Td=0S。
6 PLC编程软件。
本设计使用的是软件是STEP7-Micro/WIN,该软件主要协助用户开发应用程序，除了具有创建程序的相关功能，还有一些文档管理等工具性功能，还可直接通过软件设置PLC的工作方式、参数和运行监控等。
该软件可以工作于联机和离线两种工作方式，所谓联机是指直接与PLC连接，允许两者之间进行通信，如上装或下载用户程序和组态数据等。离线则是指不直接与PLC联系，所有程序及参数暂时存入磁盘，联机后再下载至PLC。