西门子中国一级代理商|模块总代理商批发

西门子中国一级代理商|模块总代理商批发一般各型PLC（以下以无锡华光电子工业有限公司生产的SR系列PLC，做为描述样板，其余各型PLC大同小异）均设计成长期不间断的工作制。但是，偶然有的地方也需要对动作进行修改，找到这个场所并修改它们是很重要的。修改发生在PLC以外的 动作需要许多时间。
    查找故障的设备
    SR PLC的指示灯及机内设备，有益于对PLC整个控制系统查找故障。编程器是主要的诊断工具，他能方便地插到PLC上面。在编程器上可以观察整个控制系统的状态，当您去查找PLC为的控制系统的故障时，作为一个习惯，您应带一个编程器。
    基本的查找故障顺序
    提出下列问题，并根据发现的合理动作逐个否定。一步一步地换SR中的各种模块,直到故障全部排除。所有主要的修正动作能通过换模块来完成。 除了一把螺丝和一个万用电表外，并不需要特殊的工具，不需要示波器，精密电压表或特殊的测试程序。
    1、PWR（电源）灯亮否？如果不亮，在采用交流电源的框架的电压输入端（98-162VAC或195-252VAC）检查电源电压；对于需要直流电压的框架， 测量+24VDC和0VDC端之间的直流电压，如果不是合适的AC或DC电源，则问题发生在SR PLC之外。如AC或DC电源电压正常，但PWR灯不亮，检查保险丝， 如必要的话，就换CPU框架。
    2、PWR（电源）灯亮否？如果亮，检查显示出错的代码，对照出错代码表的代码定义，做相应的修正。
    3、RUN（运行）灯亮否？如果不亮，检查编程器是不是处于PRG或LOAD位置，或者是不是程序出错。如RUN灯不亮，而编程器并没插上，或者编程器处于RUN方式 且没有显示出错的代码，则需要换CPU模块。
    4、BATT（电池）灯亮否？如果亮，则需要换锂电池。由于BATT灯只是报警信号，即使电池电压过低，程序也可能尚没改变。换电池以后， 检查程序或让PLC试运行。如果程序已有错，在完成系统编程初始化后，将录在磁带上的程序重新装入PLC。
    5、在多框架系统中,如果CPU是工作的,可用RUN`继电器来检查其它几个电源的工作。如果RUN继电器未闭合(高阻态),按上面讲的步检查AC或DC电源如AC 或DC电源正常而继电器是断开的,则需要换框架。
    一般查找故障步骤
    其他步骤于用户的逻辑知识有关。下面的一些步骤，实际上只是较普通的，对于您遇到的特定的应用问题，尚修改或调整。查找故障的工具就是 您的感觉和经验。，插上编程器，并将开关打到RUN位置，然后按下列步骤进行。
    1、如果PLC停止在某些输出被激励的地方，一般是处于中间状态，则查找引起下一步操作发生的信号（输入，定时器，线川，鼓轮控制器等）。 编程器会显示那个信号的ON/OFF状态。
    2、如果输入信号，将编程器显示的状态与输入模块的LED指示作比较，结果不一致，则换输入模块。入发现在扩展框架上有多个模块要换， 那么，在您换模块之前，应先检查I/O扩展电缆和它的连接情况。
    3、如果输入状态与输入模块的LED指示指示一致，就要比较一下发光二管与输入装置（按钮、限位开关等）的状态。入二者不同，测量一下输入 模块，如发现有问题，需要换I/O装置，现场接线或电源；否则，要换输入模块。
    4、如信号是线川，没有输出或输出与线川的状态不同，就得用编程器检查输出的驱动逻辑，并检查程序清单。检查应按从有到左进行， 找出个不接通的触点，如没有通的那个是输入，就按二和三步检查该输入点，如是线川，就按四步和五步检查。要确认使主控继电器步影响逻辑操作。
    5、如果信号是定时器，而且停在小于999.9的非零值上，则要换CPU模块。
    6、如果该信号控制一个计数器，检查控制复位的逻辑，然后是计数器信号。按上述2到5部进行。

  一、换框架
    1、切断AC电源 ；如装有编程器，拔掉编程器 。
    2、从框架右端的接线端板上，拔下塑料盖板，拆去电源接线。
    3、拔掉所有的I/O模块。如果原先在安装时有多个工作回路的话，不要搞乱IU/O的接线，并记下每个模块在框架中的位置，以便重新插上时不至于搞错。
    4、如果CPU框架，拔除CPU组件和模块。将它放在的地方，以便以后重新安装。
    5、卸去底部的二个固定框架的螺丝，松开上部二个螺丝，但不用拆掉。
    6、将框架向上推移一下，然后把框架向下拉出来放在旁边。
    7、将新的框架 从部螺丝上套进去，
    8、装上底部螺丝，将四个螺丝都拧紧。
    9、插入I/O模块，注意位置要与拆下时一致。
    如果模块插错位置，将会引起控制系统危险的或错误的操作，但不会损坏模块。
    10、插入卸下的CPU和模块。
    11、在框架右边的接线端上重新接好电源接线，再盖上电源接线端的塑料盖。
    12、检查一下电源接线是否正确，然后再通上电源。仔细地检查整个控制系统的工作，确保所有的I/O模块位置正确，程序没有变化。
    二、CPU模块的换
    1、切断电源，如插有编程器的话，把编程器拔掉。
    2、向中间挤压CPU模块面板的上下紧固扣，使它们脱出卡口。
    3、把模快从槽中垂直拔出。
    4、如果CPU上装着EPROM存储器，把EPROM拔下，装在新的CPU上。
    5、将印刷线路板对准底部导槽。将新的CPU模块插入底部导槽。
    6、轻微的晃动CPU模块，使CPU模块对准部导槽。
    7、把CPU模块插进框架，直到二个弹性锁扣扣进卡口。
    8、重新插上编程器，并通电。
    9、在对系统编程初始化后，把录在磁带上的程序重新装入。检查一下整个系统的操作。
    三、I/O模块的换
    1、切断框架和I/O系统的电源。
    2、卸下I/O模块接线端上塑料盖。拆下有故障模块的现场接线。
    3、拆去I/O接线端的现场接线或卸下可拆卸式接线插座，这要视模块的类型而定。给每根线贴上标签或记下安装连线的标记，以便于将来重新连接。
    4、向中间挤压I/O模块的上下弹性锁扣，使它们脱出卡口。

1、引言
在工业现场控制领域，可编程控制器（PLC）一直起着重要的作用。随着国家在供水行业的投资力度加大，水厂运行自动化水平不断提高，PLC在供水行业应用逐步增多。触摸屏与PLC配套使用，使得PLC的应用加灵活，同时可以设置参数、显示数据、以动画等形势描绘自动化过程，使得PLC的应用可视化。

变频恒压供水成为供水行业的一个主流，是保证供水管网在恒压的重要手段。现代变频器完善的网络通信工程，威电机的同步运行，远距离集中控制和在线监控等提供了必要的支持。通过与PLC连接的触摸屏，可以使控制加直观，操作加简单、方便。

组合应用PLC、触摸屏及变频器，采用通信方式对变频器进行控制来实现变频恒压供水。

2、系统结构

变频恒压供水系统，它主要由PLC、变频器、触摸屏、压力变送器、动力及控制线路以及泵组组成。用户可以通过触摸屏控制系统的运行，也可以通过控制柜面板上的指示灯和按钮、转换开关来了解和控制系统的运行。通过安装在出水管网上的压力变送器，把出口压力信号变成4～20mA或0～10V标准信号送入PLC内置的PID调节器，经PID运算与给定压力参数进行比较，输出运行频率到变频器。控制系统由变频器控制水泵的转速以调节供水量，根据用水量的不同，PLC频率输出给定变频器的运行频率，从而调节水泵的转速，达到恒压供水。PLC设定的内部程序驱动I/O端口开关量的输出来实现切换交流接触器组，以此协调投入工作的水泵电机台数，并完成电机的启停、变频与工频的切换。通过调整投入工作的电机台数和控制电机组中一台电机的变频转速，使系统管网的工作压力始终稳定，进而达到恒压供水的目的。

3、工作原理

该系统有手动和自动两种运行方式。手动方式时，通过控制柜上的启动和停止按钮控制水泵运行，可根据需要分别控制1#～3#泵的启停，该方式主要供设备调试、自动有故障和检修时使用。自动运行时，由1#水泵变频运行，变频器输出频率从0HZ上升，同时PID调节器把接收的信号与给定压力比较运算后送给变频器控制。如压力不够，则频率上升到50HZ，由PLC设定的程序驱动I/O端口开关量的输出来实现切换交流接触器组，使得1＃泵变频切换为工频，2＃泵变频启动，若压力仍达不到设定压力，则2＃泵由变频切换成工频，3＃泵变频启动；如用水量减少，PLC控制从先起的泵开始切除，同时根据PID调节参数使系统平稳运行，始终保持管网压力。

若有电源瞬时停电的情况，则系统停机，待电源恢复正常后，人工启动，系统自动恢复到初始状态开始运行。变频自动功能是该系统基本的功能，系统自动完成对多台泵的启动、停止、循环变频的全部操作过程。

4、设备参数的设置

在进行通信之前对PLC、触摸屏和变频器的通讯参数进行正确设置。本系统定义为Modbus协议，波特率为9600，数据位为8，无校验，停止位为1。变频器除设置通信参数外，还需启用“自由停车”以保护电机。

PLC通讯参数设置:TWDLCAA24DRF——硬件——端口——端口设置，在端口设置中进行端口参数设置；触摸屏通讯参数设置：IO管理器——ModbusRTU01[COM1]——Modbus Equipment，双击“Modbus Equipment”即可进行通讯参数设置。

5、PLC控制系统

该系统采用施耐德的TWDLCAA24DRF，I/O点数为24点，继电器输出，PLC编程采用施耐德PLC编程软件Twidosoft，软件提供完整的编程环境，可进行离线编程、在线连接和调试。为了提高整个系统的性价比，该系统采用可编程控制器的开关量输入输出来控制电机的起停、自动投入、定期切换，供水泵的变频及故障的报警等，而且通过PLC内置的PID给定电机的转速、设定压力、频率、电流、电压等模拟信号量。

施耐德PLC的编程指令简单易懂且程序设计灵活，步进计数器功能模块（%SCi）提供了一系列的步，这些步可赋值给动作。从一个步移动到另一个步取决于外部或内部事件。通过模拟输入和输出模块TWAMM3HT以及内置的PID运算器，实现顺序切泵。

PLC是一种用于工业生产自动化控制的设备，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工业环境中使用。然而，尽管有如上所述的性较高，抗干扰能力较强，但当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证PLC的正常运行，要提高PLC控制系统性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求设计、安装和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。因此在使用中应注意以下问题：
1．工作环境
（1）温度
PLC要求环境温度在0~55oC，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大。
（2）湿度
为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85%（无凝露）。
（3）震动
应使PLC远离强烈的震动源，防止振动频率为10~55Hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时，采取减震措施，如采用减震胶等。
（4）空气
避免有腐蚀和易燃的气体，例如、等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。
（5）电源
PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力。在性要求很高或电源干扰特别严重的环境中，可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。一般PLC都有直流24V输出提供给输入端，当输入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源。因为普通的整流滤波电源，由于纹波的影响，容易使PLC接收到错误信息。
2．控制系统中干扰及其来源
现场电磁干扰是PLC控制系统中常见也是易影响系统性的因素之一，所谓治标先治本，找出问题所在，才能提出解决问题的办法。因此知道现场干扰的。

（1）干扰源及一般分类影响PLC控制系统的干扰源，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，其原因是电流改变产生磁场，对设备产生电磁辐射；磁场改变产生电流，电磁高速产生电磁波。通常电磁干扰按干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压叠加所形成。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要原因），这种共模干扰可为直流，亦可为交流。差模干扰是指作用于信号两间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种干扰叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。
（2）PLC系统中干扰的主要来源及途径
强电干扰：PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压。尤其是电网内部的变化，开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。
柜内干扰 ：控制柜内的高压电器，大的电感性负载，混乱的布线都容易对PLC造成一定程度的干扰。
来自信号线引入的干扰 ：与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。
来自接地系统混乱时的干扰
接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。

    1 概述

    可编程逻辑控制器作为新一化的工业控制装置，结构简单、性能、性高。其的优点是：使用方便，具有的实时功能和强大的通讯能力。在其小小的单元中，包含了强大的功能，使之能够立地或通过网络分布式系统轻而易举地完成复杂的控制任务，很小的投入即能获得有效的自动化系统，在工业现场领域深受欢迎，非凡是经过非凡模块配置后，可以在保持简单易用的特点的同时大大扩展其应用领域。PLC的体积小，结构紧凑，编程方便，梯形图编程方式面向一般电气技术人员，操作简单，维修方便，易于实现机电一体化，因而在变电站综合自动化中得到了广泛的应用。

    中小变电站综合自动化中的自动化设备有：可编程自动化监控装置、可编程变压器自动化屏、可编程微机计量屏、可编程微机线路保护屏、可编程微机同期系统、可编程信号屏、可编程电容屏、可编程微机直流电源系统等均应用了PLC为其智能化单元，并且都能够挂网运行，方便地实现遥信、遥测、遥控功能，取代了传统的RTU。本文主要介绍由PLC构成的变压器自动化部分在自动化变电站中的实现。适用于老式变电站的自动化改造及新式变电站的建设。

    2 变压器自动化的构成方案

    在中小型变电站中，一台变压器及其配套设备一般包括：断路器及操作单元、变压器、变压器控制屏、避雷器、差动保护屏、变压器接地系统等。下面以两种情况分别讲述变压器的自动化构成方案。

    2.1变压器及配套设备为常规设备

    如断路器及操作单元、变压器、差动保护屏、变压器防雷接地系统等均为不含智能单元及计算机接口的常规设备，那么只需将变压器控制屏部份选用可编程变压器自动化屏，就能构成比较完备的变压器自动化系统。其系统框图如图1所示，变电站中控室内的变压器控制屏及其配套设备分别与可编程变压器自动化屏通过电缆直接连接，进行信息交换。中控室或远方的主计算机监控系统通过对可编程变压器自动化屏的监控来实现对变压器的监控，其中的信息交换由主计算机监控系统中的工控机与可编程变压器自动化屏中的PLC通过工业现场通讯网络来实现。这种变压器自动化系统一般适用于改造旧站或建设资金规模不大的自动化新站。

    2.2 变压器及配套设备为智能化设备

    如断路器及操作单元、变压器、差动保护屏、变压器防雷接地系统等均已含有智能单元及计算机接口，那么变压器控制屏部份选用可编程变压器自动化屏，就可以非常方便地构成功能强大的变压器自动化系统。其系统框图如图2所示，变电站中控室内的变压器控制屏及其配套设备分别与可编程变压器自动化屏通过工业现场通讯网络与中控室或远方的主计算机监控系统进行信息交换。可编程变压器自动化屏与变压器及配套设备之问仅有少量的电缆连接，整个系统显得非常简单。

    3 可编程变压器自动化屏的组成及实现

    可编程变压器自动化屏的硬件设备一般包括：PLC，PLC输入/输出信号隔离继电器，近地操作按钮及故障事故指示灯、警器、智能变压器油温度巡检仪，智能信号测试议，小直流电源，通讯适配器等。其系统框图如图3。软件主要由PLC自动化监控程序和与监控主计算机的通讯程序组成。

    3.1PLC的选型

    从上述的被控对象的电气特性看出，这个系统几乎是对开关量进行监控。温度模拟量及信号模拟量均有智能仪表对其监控，智能仪表的输出触点开关量进入PLC，因此PLC只需选用基本模块及通讯模块，而不需非凡模块。接下来应确定PLC输入∕输出点数，统计可编程变压器自动化屏对变压器及配套设备的监控点数，一般输入不过64点数，输出不过40点。在实际中我们选用了北京安控科技发展有限公司研制的Rock系列PLC产品：RockE20系列PLC产品。此产品采用的16位CPU，配置嵌入式实时多任务操作系统，可实现采集、运算、逻辑、定时、控制、通讯等功能，其单CPU＋扩展模块，可承载32模块，测控500个I∕O点。以RS485或Intranet进行本地扩展，以拨号Modem或GPRS等方式进行远程扩展。该产品采用插拨方式扩展、模块尺寸小巧，安装使用方便、维护简单，具有应用灵活、、等特点。

    3.2可编程变压器自动化屏的硬件

    组成可编程变压器自动化屏的各部件应严格照按电气规范设计、连接。此外，与PLC相连的部份应严格按照PLC厂家技术要求进行设计、连接。

    3.3PLC的自动化监控程序

    变电站的变压器组成方式不同决定了可编程变压器自动化屏PLC的监控程序的不同。在此以35KV单母线、一台主变压器为例，其开机预备条件及开机程序.

    4 可编程变压器自动化屏的运行

    可编程变压器自动化屏在变压器的自动化运行中处于实时监控的重要位置，它通过输入∕输出信号隔离继电器按变电站变电设备的状态∕控制信号，可编程逻辑控制器将上述信号按具体的自动化流程进行实时控制，并与监控主计算机通过网络传递数据。完成变压器的开、停，运行维护与继电保护。它不仅使变压器处于闭环自动控制之中，而且使变压器自动化与测控保护系统协调运行，从而使整个变压器处于运行状态。由于PLC自身的特性，每个输入∕输出信号都有指示灯，使得变电站这个信号比较分散的场所维护检修工作变得异常轻易。

    5 结束语

    本系统已在我市多个变压器的自动化工程中成功投运。我们发现其处理故障十分轻易，既缩短了停电维护时间、运行维护费用又很低。运行中发生诸如变压器的瓦斯继电器触点进水短路、中控室各接触器电触点断线、变压器控制回路等故障均能及时发现、警与自动进入其处理程序，并能在监控主计算机上集中监视。用PLC构成的应用环境，可以构成满足不同用户或同一用户不同时期对系统的需求，改变系统的组织方式只需重新输入PLC监控程序即可，我们对此相当满足。

现在采用PLC控制的机床是越来越多，运用PLC的控制能简化电路，使设计加简单，，。一些的PLC具备了各种接口以实现连机，上网等功能。使得人们可以远程控制设备。那么，如何才能设计好一台由PLC控制的机床呢？以本人的经验，至少要了解以下几方面的知识：

1 知道PLC的工作原理

    可编程序控制器又简称PLC，和继电器系统类似，PLC也是由输入部分，逻辑部分和输出部分组成，输入部分收集并保存被控制部分实际运行的数据，逻辑部分处理输入部分所的信息，并判断那些功能需作出输出反应。输出部分提供正在被控制的许多装置中，哪几个设备需要实时操作处理。PLC采用大规模集成电路构成的微处理器和存储器来组成逻辑部分。尽管逻辑部分的作用与继电器控制系统类似，但是其组成，工作原理，运行方式与前者是截然不同的。通过编程，可以灵活的改变其控制程序，相当于改变了继电器的硬接线线路，这就是所谓的“可编程序”。

2 掌握PLC的语言和指令

    知道了PLC的工作原理后，理解它的语言就比较容易了。PLC语言常见的有梯形图和语句表两种。其中梯形图又是为直观和好用的。要详细了解可以关教材，要强调的是，虽然原理一样，基本指令也大同小异，但厂家不同PLC指令符号会有所不同，例如，同是上升沿微分，三菱公司的产品用PLS表示，欧姆龙公司却称为DIFU，而西门子公司则是│P│。这些具体的区别就要看各种产品的编程手册了。

3 学会使用各种编程软件

    一个程序编好后要把它输入PLC中，过去用的较多的是手持编程器，要人工输入，比较麻烦，容易出错。近年来年随着计算机的普及，已逐渐被各种编程软件所取代。例如永宏公司的WinProladder 编辑软件，欧姆公司的CX-PROGRAMMER。西门子公司的STEP-7-MICRO-WIN32等。这些工具软件都可以在bbbbbbS的环境下运行，用起来很方便，当你选定了一个厂家PLC后，一定要学会使用它的编程软件，因为这将大的节约你的编程和调试时间。以永宏公司的WinProladder 编辑软件为例，在编程时它能为你提供操作数的输入范围，搜索特殊指令。根据梯形图自动生成语句表，并指出其中的语法错误，在调试时它通过数据线把程序快速准确传入PLC，然后监控执行状态，可以对各输入输出点强制置位/复位。还可以进行在线编辑。总之，当你熟练掌握了编程软件的使用方法。就一定能事半功倍的完成的设计任务。

4 明白PLC控制的信号有那些

    PLC是根据输入条件来控制输出信号的。输入信号就是控制台上的按钮，机床上的限位开关，压力继电器和光电开关等各类传感器，而输出点则控制继电器或接触器线圈的通断，指示灯的明灭，液压阀电磁铁的吸合及变频器的信号端子的输出。在做一个机床设计时我们经常会碰到两个问题，一个是PLC可扩展的I/O点数是有限的，另一个是增加I/O点数是要增加成本的。所以我们要知道控制的信号有那些，各是多少，统计出需要多少输入和输出点，据此选出PLC 。

1 引言

水下电弧有着广泛的用途，其中应用之一是水下制取“电弧气”。制造电弧气的一个关键要素就是保持电弧电压的稳定，使电弧能在水下稳定放电。大电流（1000 A，DC）、大功率（50 kW）水下电弧放电本身是一个复杂的过程，电弧长度短，具有非线性、变参数、不易稳定等特点。试验表明采用PFC-PID串级控制策略的水下电弧控制系统的动态品质明显采用传统PID控制的系统，具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。

大多数PID控制都是基于单片机进行，但单片机控制的DDC系统软硬件设计较为复杂，特别是涉及到逻辑控制方面不是其长处，而PLC在这方面却是公认的选择。随着PLC功能的扩充，许多PLC控制器中都集成了PID控制功能，因此在逻辑控制与PID控制混合的应用场所中采用PLC控制是较为合理的。经过认真的市场调研和技术准备，笔者使用了目前比较的PLC技术开发控制系统，对现场各种生产过程信号进行采集.监测、计量。从实际应用的效果来看，该系统具有、可维护性强、性能稳定等优点。

2 系统的工作原理

在水下电弧控制系统中，电弧放电在反应器中完成，气体由此产生。电控制装置连续地将碳棒电送入反应器中并维持电电弧的稳定，从而保持电弧电压和电流的恒定，使得产气成分稳定且产气效率提高。水下电弧控制系统示意图如图所示。

1.控制器，2.伺服放大器，3.220 W交流伺服电动机，4.进退限位开关，5.碳棒检测开关，6.前进限位开关，7.阴碳棒，8.阳碳棒，9.下棒控制电磁阀，10.反应堆，T.反应罐温度，P.反应罐压力，U.电弧电压，I.电弧电流。

碳棒的进退是通过伺服电机经传动作用来实现控制的。控制器通过不断检测T、P、U、I值的大小及各开关量的状态来控制电机的转速，通过动丝杆传动作用推动碳棒前进，当碳棒前进速度同碳棒燃烧速度一致时，可认为弧长基本不变，从而实现整个电弧的电压电流恒定控制。

由于阴碳棒相对阳碳棒燃烧速度较慢，在工艺设计时，将阴碳棒与推进导杆连为一体，由伺服电机控制该碳棒的进退，其换棒工序需人工手动完成;阳碳棒则与推进导轩相分离，导杆只可往前推进碳棒，而不能控制其后退，通过位置检测开关检测碳棒是否推进到位，以决定是否进人自动换棒工序。在进行换棒时，电机控制阴导杆快速后退，同时另一电机控制阳碳棒自动跟进，以免断弧。

3 S7-200系列PLC的特点

S7-200为西门子公司生产的SIMATIC系列小型PLC，无论是立运行，还是相连成网络，皆能实现复杂控制功能，适用于各行各业、各种场合中的检测、监测及控制的自动化。此次选用的CPU226有如下特点：24输入、16输出共40个数字量I/O点，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;13 KB程序和数据存储空间;6个立的30 kHz高速计数器，2路立的20 kHz高速脉冲输出，具有比例、积分、微分（PID）控制器;2个RS485通信-编程口，具有PPI通信协议、MPI通信协议和自由方式通信能力;I/O端子排可很容易地整体拆卸。自由通信是S7-200系列PLC的一大特色。它使S7-200系列PLC可以与任何通信协议公开的设备、控制器进行通信，即可以由用户自己定义通信协议（如ASCⅡ协议）。波特率为38.4 kbit/s（可调整）。因此可以通信的范围大大增加，控制系统配置也加灵活、方便。

4 控制系统方案设计

如图2所示，本控制系统的现场控制部分选用了S7-200 Micro PLC CPU226 DC/DC/DC型和SIMATIC TP 270型触摸式面板作为基层控制部分。PLC与触摸屏间的通讯通过RS-485串行总线完成。PLC控制器本机系统通过其扩展模块主要完成5方面功能：DI（开关量输入）、DO（开关量输出）、AI（模拟量输入）、AO（模拟量输出）、通讯。其中DI口用于检测开关状态（如液位开关、接近开关、光电开关等）;DO口用于高速脉冲的发送、变频器的开停控制、各电机的开停控制、电磁阀的控制等。AI用于模拟量的采样，现场模拟量主要包括反映罐温度、压力、电弧的电压电流等，从现场传送到AI模块的信号为4 mA～20 mA电流信号。AO则根据现场采集到的信号调节模拟量输出大小来控制变频器频率的高低，进而通过变频器来实现对循环泵和气体压缩泵的速度控制。伺服电机的控制则通过告诉脉冲输出控制来完成。在控制柜内部预留出用于其它功能模块的扩展空间，如额外的压力检测、气体浓度检测，还有Medem上网模块，以后系统升级可将现场得到的各种数据通过Modem发送到Internet。

5 系统软件设计

5.1 PLC程序设计说明

CPU226是西门子S7-200系列中的PLC，本机自带24个数字输入口、16个数字输出口及两个RS-422/485串行通讯口，多可扩展7个应用模块。这里通过扩展EM231模拟输入模块来采集电压信号，输入模拟信号可选择O V～10 V、±5 V、0 mA～20 mA等多种信号输入方式。终PLC根据输入电压信号的大小控制脉冲发送周期的大小，从而达到控制伺服电机速度的目的。本系统中控制程序主要完成以下几个任务：

1）系统参数的初始化;

2）各种检测开关的读取;

3）电压、电流、工作压力、温度等的读取;

4）电机、变频器、电磁阀等的控制。

为了完成上述各种功能，程序分为七大模块，分别为：

1）初始化程序：完成系统各种参数的初始化，如在控制面板上对参数作了修改，则下次运行时会自动用新参数完成初始化;

2）模拟量的读取：开机工作便开始完成电压、电流、工作压力、温度等的监测与读取，实时传递数据到面板显示;

3）主控程序：完成各子程序使能模块的调用及切换，各种限制及保护功能等;

4）手动控制程序：实现各种控制状态的手动操作;

5）自动控制程序：完成自动换棒、自动、自动引弧、各种电机等的控制;

6）控制算法程序：完成对产气压力和工作电弧的恒定控制;

7）PWM/PTO脉冲控制：根据检测到的电弧电压及碳棒状态自动调节脉冲频率或脉冲个数、两个脉冲口的配合与切换、PWM/PTO工作方式的配合与切换等。

5.2 程序控制流程

整个程序的控制难点在于对电弧的控制，因此，本文仅给出电弧控制的流程，如图3所示。电弧控制难的主要原因在于电弧燃烧时其间距较小，容易受到外界干扰，引起控制器的震荡。在换棒过程中，出现断弧现象，针对电弧燃烧时阴和阳燃烧速度不同设计了以下控制程序（阳燃烧速度远远大于阴）。

在换棒时，右电机（控制阳碳棒）控制滚轴丝杆全速后退，左电机（控制阴碳棒）则进入PID调节程序自动跟进，当检测到碳棒到位，右电机先控制滚轴丝杆快速前进以虚位，然后将PID控制切换到右电机上，左电机缓慢后退。

6 结束语

基于PLC的水下电弧控制系统软硬件设计较为简单，但逻辑控制功能强大，由于许多PLC控制器中都扩充了PID控制功能，因此在逻辑控制与PID控制混合的应用场合采用PLC控制是较为合理的。从系统实际运行的效果来看，该系统、可维护性强、性能稳定。