石家庄西门子中国代理商交换机供应商

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3.4控制特点
1#PLC设在污水提升进水泵房，监控范围包括：粗格栅间、提升泵房、细格栅间、沉砂池、进水计量井、配泥井、浓缩池等处的设备及仪表。
3.4.1．井
进水闸门的控制
进水闸门设置现场控制箱，并具有现场控制I/O接口。由控制箱面板上的按钮直接控制闸门的运行。
3.4.2. 粗格栅间
格栅除污机、压榨机的控制
粗格栅除污系统包括二个粗格栅除污机、一台螺旋压榨机。格栅除污机、压榨机按运行设置现场控制箱。
       格栅除污机操作根据时间间隔及持续时间的定时法来控制，时间间隔及持续时间由格栅除污机控制箱设定，操作人员调整所有格栅具有相同的时间间隔及持续时间。时间间隔能从零调整到24h，但每一档不少于30min，持续时间能从零调整到3h，但每一档不少于5min，初将时间设置为3h，持续时间为15min。
3.4.3. 进水泵房
进水水泵的控制
不使每一泵每小时起动六次以上。控制系统监视泵的起动和停止过程，如泵故障报警并手动选择代替的泵。
3.4.4. 细格栅及旋流沉砂池
格栅除污机、输送机的控制
格栅除污机、输送机由所在单体的现场控制站（PLC）控制。
格栅的前后提供液位差测量，以检测格栅是否堵塞。如果液位差过设定的数值，则格栅除污机开始连续工作，直至液位差预先设定的数值。如果液位差继续增加，触发报警，格栅除污机停止运行。格栅组的恢复运转，由操作员来进行，而不是自动执行，液位差的预先设定的调节范围不过0.2m，每一档不大于0.05m。每组格栅被立控制，螺旋压榨机与格栅除污机联动。当水位差小于0.03米时， 细格栅机关闭。
旋流沉砂装置的控制
旋流沉砂池共有2套旋流沉砂装置，每套装置包括输砂泵、立式桨叶式分离机、水力旋流浓缩器等设备。
旋流沉砂池还设有1套砂水分离机旋流沉砂装置运行时，砂水分离机随之联动。
旋流沉砂装置和砂水分离机由所在单体的现场控制站（PLC）控制旋流沉砂装置和砂水分离机的运行。
3.4.5．污泥脱水间
脱水机房的控制
脱水机房设备自动控制系统离心脱水机组、加药系统和皮带输送机等设备实行联动控制。与脱水机配套提供的自动控制系统按污泥自动分配脱水机组、自动加药混合，自动脱水。
加药系统根据污泥干固量，比例控制高分子混凝剂加量，一般控制在0.3%。
脱水机房进泥泵受储泥池泥位控制，当储泥池低泥位时，脱水机机组应停止运行。
3.4.6．生化池
生物池曝气优化控制系统
该系统包括在线仪表和活性污泥模拟系统。生物池在线检测仪表安装在生物池，监测生物池内的曝气状况和水质变化，从而反映出活性污泥性能，主要有DO检测仪、SS检测仪、在线氨氮（NH3-N）硝态氮（NO3-N）综合分析仪组成。在线活性污泥模拟系统内嵌于置于控制室的A/O生物池曝气量控制工作站，系统通过中控室以太环网获得污水处理厂的污水排放目标值及相关的在线仪表数据后，计算出生物反池优化控制参数，包括曝气池溶解氧DO控制值、内回流IRQ、外回流、排泥量WAS、曝气池鼓风量等，然后由控制系统通过现场控制站实现这些优化参数的控制。
生物池曝气优化控制系统以污水厂每天进水的水质、水量变量进行在线计算（检测计算周期为15min），实现对整个生物反池的水力和活性污泥反的在线模拟，包括碳氧化、氨氮硝化，盐反硝化的在线模拟，从而给出优化的污水厂处理运行操作条件。控制系统具有用时间越长，积累数据越多，在线计算越准确，具有自我学习功能，具有工艺运行预警作用和帮助工艺恢复作用，能增加污水厂处理量和节省基建费用。
系统软件用水力和生物模型对硝化，反硝化进行在线模拟，从而给出优化的操作条件。系统主要功能概述如下：
模型以水协ASM2D为基础，数据来源为工艺SA数据（包括进水量、温度从、COD等）、化验室分析数据，生物池在线分析仪器，进行活性污泥模型在线模拟，给出生物反池的优化控制参数。
系统给出的优化参数包括生物反池各个控制区的溶解氧DO控制目标值、内回流IRQ控制目标值、外回流RAS和排泥量WAS的控制目标值等。
      系统给出的优化参数目标值的频率达到15min，其中DO给出的控制目标值精度范围±0.3mg/L，IRQ精度范围在±10%。
根据进水流量和进水污染物浓度实时计算出的各个好氧控制区的溶解氧浓度分布，能保证适度的碳氧化及氨氮硝化反，既能达到排放标准要求，又可降低曝气量。
系统计算出的IRQ控制目标值既能满足反硝化脱氮目标，又能充分利用盐中的氧，降低曝气能耗，另外，还可防止沉淀池盐浓度过高，反硝化后氮气逐出，影响沉降效果。系统根据混合液浓度，进出水流量和污泥性质实时优化排泥过程。系统还具有处理工艺预警功能、处理工艺恢复协助功能、数据存储功能等。
控制主系统软件安装在中控室内曝气量控制工作站内。 根据该系统给出的优化参数包括生物反池各个控制区的溶解氧DO控制目标值、内回流IRQ控制目标值、外回流RAS和排泥量WAS的控制目标值，在计算机软件正常运行的过程中，通过控制环境及控制系统的模拟，计算出在鼓风机总管压力恒定不变的条件下，鼓风机合适合理的供气量及生物池内各个曝气干管上电动调节阀的开启度。综合所有控制回路的实际空气流量信号及阀位信号，通过计算，给出一个所需的压力设定，来重新调整鼓风机的操作压力（调节出口导叶），以达到按实际所需供空气的目的。
鼓风机房风机的控制
控制室设置一套生物池曝气量控制系统，通过基于氨-氮（NH3-N）和硝态氮（NO3-N）等营养物质检测分析以及溶解氧（DO）设定，在保持鼓风机内外压差不变的条件下，通过调节鼓风机的进出口导叶角度对输出风量进行控制。

一、 项目概述
本污水处理工程一期5万吨/日项目（采用AAO污水处理工艺）已成功投运，现运行情况良好，二期工程正在筹建中。
全厂仪电自控系统由新华集团分包，自控系统按照功能和区域划分为4部分-进水泵房、污泥处理PLC1站；初沉、生物反应池PLC2站；二沉、出水PLC3站；控制室。现场采用光纤冗余环网连接上述4部分并预留二期工程扩容接口，实现一、二期工程共用控制室。
其中现场的污泥处理子系统PLC（西门子）、加氯子系统PLC（欧姆龙）和出水水质分析子系统PLC（三菱）、成套设备PLC系统均通过新华集团的ONXDC上位机组态软件加载相应的驱动程序进行数据的采集和控制室的集中显示和设备操作，新华PLC400系列PLC和其他PLC厂家的产品可以的共存和兼容，保证全厂设备的统一集中管理，使系统架构清晰，降低系统维护难度，减轻维护工作量，从而大限度的保证了系统的投运率和性。
对于污水厂重要转动机械设备，比如鼓风机房的罗茨鼓风机，通过单开发的设备运行管理系统实时监控设备运行状况，根据单体设备累积运行时间自动安排保养计划并通过声光报警提醒相关运行维护人员，保证重要设备正常连续运转需要。
二、 TiSNet-PLC400系统介绍
TiSNet-PLC400是基于制（PC－based control）的过程控制系统，其I/O模件采用大规模生产的新华32系列I/O设备。
TiSNet-PLC400系统的基本配置包括了32系列I/O、人机接口站HMI、网络、以太网交换机、电源等设备，采用统一的分布式数据库。
TiSNet-PLC400系统运行新华集团公司配套的TiSNet软件包OnXDC，包括xHMI人机界面可视化图形组态软件和xCU图形组态编程软件。xHMI具有强大的图形生成、图像显示功能和方便、直观的组态方式。xCU图形组态编程软件具有非常丰富的控制算法，符合IEC 61131-3标准的应用指令和控制算法的多种编程方式。系统能在HMI人机接口站——工程师站――上采用仪表人员熟悉的SAMA图方式完成现场控制站控制策略的组态以及流程画面生成。
2.1 TiSNet-PLC400系统特点
●CPU采用标准工业PC总线结构和bbbbbbs 操作系统
●扫描执行周期可达0.25μs，网络数据刷新周期可达0.1s
●提供了大容量可扩展的存储空间，便于用户应用程序的扩展
●高度的性、稳定性 、实时性
●集中的，可视化图形组态方式
●符合IEC 61131－3标准的应用指令和控制算法
●开放的结构，可以同管理级进行通讯
●的在线编程、友好的人机界面、方便的在线参数修改能力
●具备强的数据处理能力。交互方便，快速
●具备控制器互联功能，可用于分散控制系统
●具备远程I/O功能，可大量节省配线成本，传输速度高达10Mbps
●具备完善的自诊断、信息和报警指示功能
●适用于I/O点数少于3000点的工业过程监控系统

2.2 PLC编程软件OnXDC的特点
2.2.1CPU的在线组态的编程环境
CPU模块中运行嵌入式操作系统bbbbbbs ，组态采用控制策略图形组态软件xCU 。
XCU在线组态软件主要以可视化的界面操作完成对CPU的在线组态、调试、组态工程保存的。软件具有以下几个特点：
a.符合IEC 61131-3中功能块图形组态的标准。
b.可读入磁盘上的组态文件下装到CPU;可上装CPU中的组态，再保存到磁盘上。
c.可在图形组态界面上直接对CPU进行修改、操作、调试、观察趋势曲线等。
d.软件可对一个组态文件进行离线组态，并保存到磁盘上。
e.类似于SAMA 图形式的逻辑图，用户直接以软件存盘或打印存档。
f.提供各种预定义的功能块，提供由用户可自定义新功能块的工具，功能块之间 的连线与添加采　　用拖放形式，“ 画图即组态，所见即所得” 非常简单、直观；
g.虚拟技术的应用，可在PC 机上对组态进行真实的。
h.调试时，组态页上的功能块输出引脚上，标出实时值，开关量连线用二种颜色 表示二种状态；
I.在线调试时提供直观方便的趋势及操作器功能。

全厂范围内共设置3场控制站PLC和一套远程I/O站。1#PLC设在污水提升进水泵房，监控范围包括：粗格栅间、提升泵房、细格栅间、沉砂池、进水计量井、配泥井、浓缩池等处的设备及仪表。主要设备包括CPU模块、电源模块、DI、DO、AI、AO模块和各种网络通讯接口适配器等；一台现场显示操作屏；电源、信号防雷器以及各种隔离器。2#PLC设在变电所，监控范围包括：生化池、变配电间等处的设备及仪表。主要设备包括CPU模块、电源模块、DI、DO、AI、AO模块和各种网络通讯接口适配器等；一台现场显示操作屏；电源、信号防雷器以及各种隔离器。3#PLC设在加氯间，监控范围包括：加氯间、出水仪表间、出水计量井、出水泵房和二沉池等处的设备及仪表。主要设备包括CPU模块、电源模块、DI、DO、AI模块和各种网络通讯接口适配器等；一台现场显示操作屏；电源、信号防雷器以及各种隔离器。3-1# PLC设在剩余及回流污泥泵房，监控范围包括：剩余及回流污泥泵房的设备及仪表。主要设备包括电源模块、DI、DO、AI模块和各种网络通讯接口适配器等；电源、信号防雷器以及各种隔离器。

我们知道，现代中小型PLC基本上都带有模拟量扩展模块和相关的数据处理能力，例如：算术运算、PID运算、模糊控制等，过去PLC 仅擅长处理逻辑回路，加入的新数据处理能力无疑扩展了PLC的应用范围！

     但是，由于普通PLC扩展能力有限，并非一出世时就具备强大的数据处理能力，而是在原逻辑处理机的基础上扩展功能和模块，因此，模拟量能力真有点先天不足,它主要表现在：

    1、模拟量模块扩展数量有限：

    由于PLC设计为逻辑控制回路，根据PLC的品种和规模，一般分为微型（32点以下）、小型（128点以下）、中型（1024点以下） 、大型PLC（2048点以下）、大型（8192点及以上）。对于大多数逻辑处理基本上满足绝大多数工程需要，但由于扩展了模拟量模块 其占用了大量点数大大减少，表现为：一个模拟量输入通道在工业环境中一般需要10bit分辨率以上，经过特殊处理，平均一个模拟量点要消耗8～16个开关量点（内部）。如果需要处理很多模拟量，则PLC外部输入能力急剧下降。这对于资源有限的PLC无疑雪上加霜。

    我们可以分析：向三菱FX2n PLC，FX2n-4AD模拟量模块扩展多只能扩展8块，8AD则少，只能扩展3块！即32个模拟量输入通道。如 果想继续扩展多模块，采用增加主机，构成多站通讯方式或者选择大型的PLC，增加成本！

2、PLC模拟量模块与开关量模块和其他工业计算机的模拟量采集卡件相比相当昂贵！平均1个通道需要人民币500～100左右。而普通 开关量点数仅为几十元！

3、有些微型、小型PLC根本就没有模拟量扩展模块或者模拟量扩展能力十分有限，常规方式根本就无法进行模拟量等的特殊处理。

4、PLC的易操作性和性使得大量的工程技术人员容易掌握编程、调试方法，这给很多非计算机编程人士但又熟知各种工艺设 备的运行、维护和其他人员造就应用空间，他们得心应手的编制特殊的控制程序，并将精力集中在工艺过程的合理性上，性和 复杂的控制程序也相对容易办到了，加上PLC周边产品不断完善和功能增强通讯能力扩展、触摸屏、支持各种PLC的组态软件的推出给PLC的应用方式展现了色彩斑斓的应用前景。他们开始关注PLC模拟量输入数量了！

    例如：PLC＋模拟量模块＋组态软件构成的数据采集系统越来越多的在各个领域中广泛应用。但PLC 模拟量模块价格昂贵和通道数量 太少却限制了很多工程应用。

捷通科技有限公司推出DDMF系列模拟量输入、输出模块从根本上解决了PLC模拟量扩展的限制，在许多场合下都可以使用它！

1、DDMF1采用三菱 RS－485通讯总线方式（或者CAN通讯硬件）可满足大多数距离、速度和方便互联；

2、通讯协议为三菱bbbb通讯协议，可满足大多数带自由通讯口编程的PLC使用，例如：三菱FX系列、欧母龙Cxx系列、西门子S7－200系列 、松下NP系列等PLC；

3、使用方式有直接与PLC RS－485BD通讯口联接和配合DDMC1F进行通讯转接的模式！其中，直接与PLC RS－485BD通讯口联接需要用户进行 通讯程序编制。而配合DDMC1F进行通讯转接模式则用户编程，而且通讯速度还可提高许多！

3、为方便用户使用，我们建议与DDMC1F多主站通讯模块配合，完成及其方便的扩展方式，见下图所示：

图中：右部为三菱FX2N－32MR PLC，主要配置如下：

PLC部分：

FX2N－32MR 1个

FX－485BD模块 1个 (或者使用编程接口电缆而配置485BD模块）

扩展模块：

DDMF1－8AD 10个

DDMF1－8DA 2个

DDMC1F 通讯转换模块 1个

    共计12个模块，模拟量输入通道＝8×10＝80个，模拟量输出＝2×8＝16个，共计96个模拟量。

    其中，DDMF1－8DA模块分别设置地址号为0～9，占用地址段从D200开始计：D200～D279；

    DDMF1－8DA模块设置地址号为10、11，占PLC通用数据地址D280～D295。

    所有DDMF1模块设置波特率为57.2Kbps,7位数据位、偶校验。并按需要同时联接于DDMC1F TXD2和RXD2端；

    设置DDMC1F的通讯波特率为57.2Kbps,7位数据位、偶校验。并设置下位机（指DDMF1系列模块）的终端地址11号。

    后与FX2N－32MR的485BD模块联接。DDMC1F就自动进行如下操作：

    DDMC1F从地址0开始搜索并数据，该数据即为对应地址的DDMF1系列模块所采集的模拟量数据，共8个数据并暂存于DDMC1F中，该数据同时也向联接于PLC的通讯口传输数据。DDMC1F继续搜索下一个DDMF1模块，并相应数据直到所有模块数据采集完毕。即完成一个数据采集周期。DDMC1F通讯转换模块的通讯数据缓冲区数据全部发送完毕后（通讯传输周期）即完成一个数据采样周期，即PLC数据采样周期＝数据采集周期＋通讯传输周期。我们根据设置的通讯波特率和联接模块数量就可以计算出PLC采样周期。

数据采集周期＝(（（总模拟量模块数×68）+300)×10000)/ DDMF1波特率 (ms)

通讯传输周期＝(（（总模拟量模块数×68）+300)×10000)/ PLC通讯口波特率

即：

    PLC数据采样周期＝数据采集周期＋通讯传输周期

    上述经验公式可以大至估算数据采集系统的采样周期，看是否符合您的要求！

    例如，根据上面的例子配置的96个模拟量值，则PLC数据采集周期大致为：

（（（12×68＋300）×10000）/57600） + （（12×68+300）×10000/19200）＝774 (ms)

    可见，即便是模拟量数量达96个通道，也能保通讯速度在800ms内全部刷新。满足大部份的数据采集系统要求。

    如果DDMF1模块配置为115200bps，其数据刷新速度还能提高！

    因此，如果配置了DDMC1F通讯转换模块，不但提高了系统数据采集速度，由于用户编制通讯程序，可直接到的D数据地址中数据以便进行处理，大地方便了用户！

产品特点：用PLC完成逻辑控制，用操作控制单元处理系统信息，使整个系统的控制充分优化。

在纺织行业，浆纱是一道重要的前期工序，它对于织机的效率和成品的质量都有很大影响。而浆纱机的运转状态直接决定了上浆的质量。浆纱过程中要保持上浆均匀一致，使经纱维持恒定且为限的张力，并使回潮率保持不变，就对浆液的温度、粘度，经纱张力，烘干温度及回潮率进行自动控制。

由于各部分受控对象处于分散控制状态，浆纱过程中各种技术参数协调性不理想。浆纱机中各部分张力不均匀，会使经纱的断头增加，影响浆纱机及织机的正常操作。为了解决上述问题，我们与纺织机械厂合作，利用了当今世界的西门子驱动技术，把浆纱机的主传动从总轴驱动方式改为分阶段控制方式，即机器的各部分分别由单的电动机驱动。并开发了以西门子自动化与驱动技术和产品为基础的双浆槽七单元浆纱机变频伺服驱动控制系统。系统采用变频伺服驱动器驱动主传动各部分的电动机，用可编程控制器（PLC）完成逻辑控制，协调各种技术参数，用操作控制单元处理系统信息，使整个系统的控制充分优化。

本控制系统主要用于控制双浆槽多单元浆纱机从纱线的退卷、经过浆槽浸浆、烘房烘干、控制伸长比并按要求的卷绕张力卷绕成轴。在这一工艺过程中，需要进行温度PID 控制、压浆辊压力控制、伸长率控制、张力／转矩控制、计长控制及逻辑联锁控制和实现工艺参数的可读性和可调整性。

电气控制系统主要由可编程控器（PLC）、操作控制单元（HMI）、变频伺服驱动器、伺服电机以及回潮检测控制仪等构成。

选用西门子多功能操作控制面板SIMATIC Multi Panel MP370 作为人机界面，可以显示浆纱机的工艺过程和工艺参数，具有设定和储存浆纱品种的工艺参数、检测全机各控制点的工艺参数、进行分析计算和控制、历史数据管理、在线显示工况、故障诊断、效率分析等功能。

可编程控制器（PLC）完成整个浆纱机的逻辑控制功能，如启停控制，温度、压力、伸长率、回潮率的控制，通讯控制，各过程量数据采集，设定参数下载等。同时，它也是现场总线的主站。PLC 选用西门子S7-300 系列PLC，选用硬件PID 功能模块进行温度控制。

利用的德国mahlo 回潮仪在线测量纱线的回潮率，由回潮控制仪输出控制信号和参考信号，PLC自动控制全机车速在设定范围内升降，以达到控制回潮率的目的。

电气驱动采用西门子新的运动控制系统 MASTERDRIVER MC 伺服驱动器和数字伺服电机，实现浆纱工艺过程的高速度和。

变频伺服驱动器直接连接旋转编码器反馈信号，同时通过Profibus DP 总线联网，作为现场总线的从站，向PLC 传输数据和接收控制信号，调节各单元伺服电机的速度。

MP370 控制操作面板、可编程控制器（PLC）、伺服驱动器之间通过高速现场总线Profibus DP连成现场控制网络，通讯速度高达12Mbps。

多单元浆纱机电器控制系统采用了多项西门子公司技术，在西门子公司的全套技术支持下研制开发成功，具有技术、性能、价格合理等特点。

    1 数控提升机可编程控制器的性研究

    中国矿业大学和兖州矿业（集团）有限责任公司使用可编程控制器来改造现有的矿井提升机电控系统，进行数控提升机可编程控制器的性研究，使其具有强的抗干扰能力伙计与用户连接的适应性。

    可编程控制器系统的故障包括外部设备故障、系统故障、硬件故障和软件故障。

    此项研究指出：

    ①安装与布线方面，可编程控制器应远离大功率的可控硅装置、高频电焊机和大型的动力设备等干扰源；I/O线与控制线应分开走，并保持一定距离；在电缆沟内把动力线与控制线分别敷设在电缆沟的两侧，测温电缆要采用屏蔽线，而且要接地良好。

    ②输入端或输出端接有感性负载元件时，应在两端并联续流二管或阻容电路，以抑制电路断开时产生的电弧对可编程控制器的影响；当井筒接近开关、光电开关等两线式传感器的漏电流比较大时，可能出现故障的输入信号，可在输入端并联旁路电阻，以减少输入电阻。

    ③可编程控制器应与其它设备分别使用自己的接地装置，也可采用公用接地线，但禁用串联接地方式，因为这种方式会在设备间产生电位差。

    ④提升机对控制系统有较高的性要求，在可编程控制器出现故障的时候采用冷备系统，即主控可编程控制器和辅控可编程控制器应尽量一致，以满足紧急运行时可投入使用。

    ⑤供电部分应考虑几个因素：输入电源的电压在一定允许范围之内变化；输入交流电断电时，应不破坏控制器的程序和数据；在控制系统不允许断电的场合，要考虑供电电源的冗余；当外部设备电源断电时，应不影响控制器的供电；要考虑到电源系统的抗干扰措施。他们采取了使用不间断供电系统、双路供电系统、隔离变压器供电系统、单电源给每一个可编程控制器供电或选用高质量的直流电源等方案来提高控制系统性。

    2 采用可编程控制器改造矿山老旧提升机

    兖州矿业（集团）有限责任公司从鲍店煤矿开始研究在保留提升机机械部分和直流主电机的基础上，采用大功率晶闸管变流器和可编程控制器来改造老旧提升机的原继电器控制，走出了一条可行之路。

    其实施步骤如下：

    ①整体搬移原有操作台，为新操作台安装创造条件，提升机改造期间临时在搬移到一边的原操作台操作，但仍以老系统运行。

    ②在电枢回路上安装新旧系统转换闸，以便新老系统转换。提升机制动系统润滑油泵控制采取多路航空插头进行新老系统切换，老系统可在新系统调试期间与之并存，互为备用。以后有必要的话可保留。

    ③在安装中严格质量控制，将来参与维护的技术熟练人员进行安装，通过全程参与为调试完成后转入正常运行和维护创造条件。

    ④为缩短新系统调试时间，对井筒位置开关与行程、各个机械润滑制动系统状态等提升系统电控监测量，在传感器安装完后进行在线送电测试，校准每个测量参数，保证与提升系统实际相对应。老系统提升时逐步在计算机中检验每一部分持续的运行过程，保证提升系统能一次性无误地实现切换。

    ⑤完成装卸载系统在线调试后利用老系统提升，但提升机装卸载站由新系统中可编程控制器系统控制。采用新老系统混合控制的方式使装卸载及提升信号系统控制一次性投入成功，减少了新系统调试工作量。

    ⑥在传动回路中，电流闭环和速度、位置闭环是关键的部分，其正确与否直接关系和影响到闭环系统的稳定性。他们利用每天两个小时的日检修时间对这些环节进行编码器输出试验和电枢回路电流环控制的动态试验，确定系统的动态响应各参数，为全系统空载和重载测试运行创造条件。

    ⑦利用全矿井机电设备停产两天的检修时间直接一次性进行全系统空载试运行，经过数次提速后达到了设计运行速度。系统运行平稳和准确后再进行装煤重载运行试验，后实现全载全自动方式的提升。

    3 KZP型盘式可控制动装置在下运胶带机的应用

    兖州矿业（集团）公司济宁三号煤矿在五采区的下运胶带输送机中加设了KZP系列盘式可控制动装置，配合可编程控制器实现了对下运胶带输送机的软制动。

    KZP系列盘式可控制动装置是机电液一体化设备，由制动装置、液压站以及配套电控系统组成。盘式可控制动装置的制动力矩是由闸瓦与制动盘摩擦而产生的，调节闸瓦对制动盘的正压力即可改变制动力，而制动器的正压力又与液压系统的控制油压成比例。机械设备正常工作时油压达到大值，此时正压力为0，闸瓦与制动盘之间留有1～1.5mm间隙，即制动闸处于松闸状态。机械设备需要制动时，电液控制系统就会根据工况发出控制的指令，使制动装置按照预定的程序自动减小油压以达到制动的要求。盘式可控制动装置在环境温度为40℃时每小时制动10次，盘面的温度远小于150℃，而且无火花产生。与电控装置相互配合，可以使大型机械设备的停车减速度保持在0.05～0.3m/，在系统突然断电时仍能确保大型机械设备（尤其是带式输送机）平稳地减速停车。其液压控制系统采用双回路结构，两个回路对称，可以互为备用。一般依靠蓄能器工作的制动闸就可以实现对下运带式胶带输送机的软制动。

    KZP系列盘式可控制动装置的主要特点体现在“可控”上。通过主驱动电动机的输出轴以及胶带输送机上的速度传感器来读取电动机转速及胶带速度。重载时下运胶带有时会出现“飞车”的现象，这个时候就要由可编程控制器监测速度传感器的数据。当得到的速度大于正常运行设定值时，由可编程控制器减小制动闸电液比例阀的供电电流，从而减小制动系统的油压，制动系统施闸使得制动闸瓦贴近制动闸盘为胶带减速。当胶带速度降至正常值以下时，可编程控制器再按照预先编制的程序增大制动闸电液比例阀的电流，使得闸瓦打开，实现了制动闸的动态可控运行，了胶带输送机的正常运转。

    4 井下风门实现自动启闭

    兖州矿业（集团）公司东滩煤矿和山东省煤炭科学研究所开展了井下风门自动控制的研究，通过井下风门的特殊结构，由远红外传感器对来往的车辆进行动态检测，同时利用可编程控制器实现井下风门的自动开启和关闭，了车辆和行人的。

    现在井下使用的风门均是由人工操作的。由于负压大，开门的操作力相当大，不仅开启、关闭十分不便，而且其容易损坏风门。这项研究的技术关键在于先开窗口然后开门。风门两侧的空气有着一定的压差，由于风门的面积很大，一般风门的开启压力为30～50kg。但是当风门已经有了比较小的开启时，这个压力就会锐减到5kg以下。为了减小开启的压力，他们在风门上设置一个窗口。因为窗口的面积比较小，其开启压力只有10kg左右。窗口打开以后，风门内外两侧的压差立刻大为减小，有效地减小了开启机构的强度和汽缸的操作力。

    此项成果工作原理如下：当风门需要开启时，控制信号传送给了二位五通双控电磁阀，电磁阀打到供气位置，汽缸的活塞带动行走部分向外运动，随即打开设在风门上的小窗。当小窗开启到与风门夹角成30时，小窗就会被固定销挡住，无法继续打开，而行走支点继续向前移动，从而带动风门开启。由于风门上的小窗已经打开，风门内外的压差基本消失，所以风门很容易就可以开启。当风门开启角达到90时自动停止动作，车辆和行人可以通行。当风门需要关闭时，控制信号传输到二位五通双控电磁阀使其换向，控制压气进入汽缸的另一端，汽缸的活塞带动行走部分向回移动，先是小窗被关严，然后带动风门转动，直到风门被关严为止。

    们认为：此项成果有效地解决了风门开关不便的难题，可以防止风门撞车事故的发生，值得大力推广使用。

    5 可编程控制器在通风机自动化变频控制中的应用

    兖州矿业（集团）公司杨村煤矿在山东科技大学的协助下，成功地将可编程序控制器应用于南风井和北风井的主通风机自动化变频系统，运行稳定、调速平滑方便，而且实现了包括前导器和风门在内的全自动操作，由于其结果使得矿井的风量需求减少而全年节约电费110万元。

    该系统是以可编程序控制器为控制、智能变频器为执行的机电一体化成果。为了确保通风机的运行，主回路设计为两部分：低频部分由1台VF61-2004智能变频器和2台ABB型低频接触器组成，是通风机的主运行回路；工频部分由2台降压启动器组成，作为低频系统的后备回路，用于低频系统发生故障的时候降压启动并且全速运行通风机。

    控制系统由5部分组成：SU-6B工业可编程序控制器完成系统的自动控制和智能保护、风量传感器实现系统的风量闭环控制、风门绞车编码器实现风门的绞车行程控制、电流变送器实现通风机的过流保护、前导器电动执行机构由可编程序控制器控制自动开启和关闭通风机的前导器。

    通风机的风门控制和风量闭环是程序设计的关键点。①在通风机运行过程中，如果风门的开、关过位，则有可能造成风门绞车断电或者对风门造成损坏；如果开、关不到位，则会引起漏风从而影响通风机的效率。因而，除了在系统的硬件设计中给予了充分的重视之外（采用TRD1000型轴编码器），软件的设计也作了周密的考虑。②风量闭环的质量直接影响到矿井的通风质量甚至通风，所以在软件设计中采用了PD调节的方式，以保证闭环的质量。

    实践表明：此项成果与国内使用单片机和工业控制机进行改造的类似项目相比较，无论是在性还是参数变的灵活性方面都具有很大的优越性，可以广泛地应用于矿井主通风机的自动化改造。

    6 空气压缩机群组的微机监控系统

    由兖州矿业（集团）公司杨村煤矿和山东省煤炭科学研究所研制的以可编程控制器为的空气压缩机群组微机监控系统，解决了以单片机或者工业控制机为的空气压缩机微机监控系统数据测试不准以及整机抗干扰能力差的问题，完善了空气压缩机在运转过程中的保护。

    空气压缩机是煤矿生产的重要动力设备之一。国内目前运行的空气压缩机大都是采用一般的继电器控制，其监控与保护的技术水平低下，不能够达到《煤矿规程》对空气压缩机运行的规定要求，因而故障率高、维护量大。虽然有些矿井采用了空气压缩机自动控制以及微机控制技术，但由于所选机型或采取的技术措施不能适应煤矿空气压缩机房的特殊生产环境，安装不久就不能正常使用。新研制的空气压缩机群组微机监控系统由温度变送器、压力变送器、断水装置实时采集现场信号，送到可编程控制器各相关模块，由CPU进行处理，经传感器数显仪表实时监测、显示设备的工作状态与参数值，具有温度监测与保护、压力监测与保护、断水指示与保护、电参数监测与保护、空气压缩机群组集中控制等功能。

    其主要性能特点是：①主机采用进口可编程控制器，整机稳定，抗干扰能力强；其模块化结构与简单易懂的编程语言，便于现场维护。②采用温度、压力变送器及传感器数显仪表、线性电源对AD/DA模块供电、“一对一”屏蔽电缆接线等技术。③系统具备集中控制、参数自动巡检（巡检时间间隔由用户自由设定）与手动检测的功能，且具有运行指示、告警指示、消音、复位等项功能。④整机硬件配置合理，软件结构化设计，性能价格比高；面板PVC工艺制作，外形美观漂亮。

    7 PLC在矿山空气风缩机集中监控中的应用

    兖州矿业（集团）公司兴隆庄煤矿与山东省煤炭科学研究所合作，采用SU-6B可编程控制器对4台空气压缩机进行集中监测与控制改造，通过对现场出现的问题不断进行持续调整，达到了基本完善的集中监测与控制功能。

    该矿工业广场的空气压缩机房布置4台L8/60-7空气压缩机，采用同步电动机直联拖动，励磁柜供励磁电源。每台空气压缩机采用9路开关量、7路模拟量信号输入、7路开关量输出。水温与水压设计成4台机公用，模拟信号传输电缆采用屏蔽电缆，输出数据采用4台机公用显示，定期扫描巡检输出，带手动自锁巡检按钮，便于司机抄表。系统具有故障记忆功能，在声光告警状态下，自动记忆并锁定故障车号及故障状态参数，以便分析，按下“复位按钮”方可恢复系统自动运行。为了确保设备在可编程控制器及故障检修状态下运行，设置了手动控制系统与可编程控制器系统相互切换，手动控制与改造前的控制功能相同。由于压风机启动、停车都按程序进行，先卸荷、放风使空气压缩机空载然后再停车，故将方式开关作为紧急停机开关信号引入。

    在软件上加了紧急停车回路，按照《煤矿规程》的要求，将停水、断油、温与紧急停车开关组合成紧急停车回路，确保故障状态或紧急情况下人为紧急带负荷停车，防止事故蔓延。由于卸荷打风的压力传感器都是的，每台机的打风卸荷受各自传感器控制，而传感器都装在各自的风，风包排气管路又相互联结在一起，就使较灵敏的压力传感器先动作，打风卸荷交替运行，而不灵敏的传感器基本上不动作，总处在满负荷工作状态。为此，将程序作了修改，使一台机连续运行一定时间后自动卸荷，直到风压降到下限，再投入运行。

    8 集散式分布控制系统应用于矿井水处理系统

    兖州矿业（集团）公司济宁二号煤矿原有的矿井水处理设施已无法满足矿井水排量的需求，对原处理设施进行技术改造，提高矿井水的处理能力。为此，他们在山东省煤炭科学研究所的帮助下增设了一套新的矿井水处理设备。为了降低了水处理成本，采用了集散式分布控制系统，对设备异常采用级文本指示可能出现故障的原因，有利于准确分析、判断和排除故障。

    该矿的矿井水处理设施分两点布置，一级站与二级站相距450m。站内设备布置相对集中，分别设有1台可编程控制器（PLC）对设备进行控制。由于过程控制涉及到整个系统设备监控、数据采集及自动加药排泥、等诸多环节，所以自动加药排泥和都具备立的控制单元。矿井水处理过程控制系统由网络服务器、上位机系统、可编程控制器控制系统、控制系统、智能仪表、传感变送器以及打印机等组成。此系统采用Porfibus工业总线集散式分布控制方式。上位系统通过MPI总线与下位控制单元PLC、智能控制单元等进行通讯，从而完成相关设备运转的工况监控、相关工艺参数的实时监测和显示、工艺流程控制、动画显示、数据存储、报表管理、定时打印。

    实践表明，集散分布控制方式的大优势在于控制风险分担，将控制功能分散到若干个智能控制单元，避免系统某一环节异常或故障而造成整体瘫痪，有着较高的性。下位机如PLC、智能仪表具有立的CPU，既可脱离上位机立完成控制功能，又可通过网络通讯接受上位机的监控与管理。由于系统配置灵活、扩展方便，各工控智能单元作为下位机既立又与整个系统融为一体，优势得以充分发挥，具有较高的性能价格比。

    9 用PLC实现选煤厂设备起车前故障检测

    兖州矿业（集团）公司济宁三号煤矿选煤厂采用可编程序控制器控制选煤厂设备起车前的故障预检测，保证全部设备一次起车成功，成功率几乎达到了**，了良好的效果。

    该厂的设备均采用集中控制方式。在起车过程中，只要其中有一台设备发生了故障，其余的设备就全部停车检修，而且要待到所有设备均无故障后才能再次起车。由于选煤厂的设备数量多达数百台，因而起车的过程经常需要重复好几次，不仅严重影响了正常生产秩序，还造成了设备的空运转磨损，浪费了电能消耗。为此，他们采用可编程序控制器对设备进行起车前的故障预测。此项改造完成后，开车前由可编程序控制器对电动机的二次控制回路进行故障检查，检测接点被串入集中控制起车信号回路和电动机控制回路中。在设备完好状态下，检测接点是闭合的，设备有输入信号，此时即可以起车；当设备有故障时，检测接点则是打开的，这时设备没有输入信号，立即可找出故障。常见故障有漏电继电器、热继电器、综合保护器等跳闸及停止按钮按下后没有复位等。

    运行实践表明，这项改造成果的预检测功能是相当的，经济效益和社会效益均非常显著。们对济宁三号煤矿选煤厂应用可编程序控制器实现全厂设备起车之前的故障预检测的成果给予了高的评价，希望能够尽快地在大的范围得到推广。

    10 PLC在鲍店选煤厂系统的应用

    兖州矿业（集团）公司鲍店煤矿选煤厂的控制系统采用底层可编程控制器系统与上位机监控相结合的模式，以数据量逻辑控制为主，配以少量工艺过程参数的模拟量检测监视，用于实现工艺流程系统设备的集中启、停车控制和运行过程中的连锁控制，并且具有工艺过程参数的闭环控制系统，达到国内**业中的水平。

    该厂原先的系统采用SIMATIC TI545、配煤系统采用SIMATIC S70-300。系统的整体框架分为原煤重介选矸系统、筛分系统、储装运系统、跳汰(水洗)系统、捞坑系统、沉降离心脱水系统、除木杂系统及压滤车间监控系统。系统有三个操作站:调度室操作洗煤系统的跳汰(水洗)系统、捞坑系统和沉降离心脱水系统；原煤室操作原煤系统的重介选矸系统和筛分系统；储运室操作储装运系统；压滤车间设备仅在模拟盘上显示。三个室有各自的可编程控制器主机，互不通讯，版本不一。改造后的新系统将洗煤、压滤与储运系统合为一台可编程控制器主机，原煤车间单一台可编程控制器主机；两台主机不直接通讯，系统通过上位机通讯互访。

    控制方案选用施耐德140系列PLC系统，主机选用CPU11303处理单元，具有512K字节RAM，MODBUS、MODBUS PLUS接口。与现场设备状态检测及控制电路相连的部分采用MODBUS PLUS工业总线结构的分布式控制系统，在厂调度室和原煤车间分别设置立的可编程控制器主机站，在主厂房洗煤车间9PD、10PD和5PD-1配电室、原煤车间3PD、重介二楼配电室、重介三楼配电室、筛分车间配电室、原煤1#变电所、储运5PD-1、原煤2#变电所、块煤仓下、原煤仓下和压滤车间配电室设置分布站，除了原煤车间3PD、重介二楼配电室、重介三楼配电室、筛分车间配电室和原煤1#变电所分布站由原煤系统可编程控制器控制外，其余分布站均由厂调度室可编程控制器控制。

    11 提高PLC控制系统性的措施

    可编程控制器在选煤厂已得到广泛应用，但由于各种原因造成控制系统性低。兖州矿业（集团）公司职工大学通过原因分析，从软硬件及安装使用等方面提出一些措施，有效地提高可编程控制器的性。

    ⑴设计完善的故障报警系统。在自动控制系统中设计三级故障报警系统。一级设置在控制现场的各种控制面板上，用指示灯指示设备正常运行和故障情况。二级故障显示在的控制大屏幕监视器上，设备出现故障时有文字显示故障类型，工艺流程图上对应设备闪烁。三级故障显示在控制室信号箱内，出现故障时信号箱声光报警，提示及时处理。

    ⑵提高输入信号性。①硬件。选用性较高的变送器和开关，防止各种原因引起的传送线路短路、断路或接触不良。②软件。在程序设计中加数字滤波程序，增加输入信号的性；现场输入触点后加一定时器，其定时时间根据触点抖动情况和系统要求及相应速度确定，保触点稳定闭合后才有其它响应；模拟信号滤波采用下法：对现场信号连续采样3次，其间隔由A/D转换速度和模拟信号变化速度决定，去掉大、小值，保留中间值存放在数据寄存器中；程序设计时可利用信号间关系判断信号程度，如贮罐上下液位保护的开关动作发出信号给可编程控制器，将此信号与液位计信号对比正确说明真实，反之可能限开关故障或传送信号线路故障；系统功能表上有时不出现互锁，但为了提高性在编程时加以互锁。

    ⑶执行机构。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，吸合、释放；开启或关闭阀门时，关闭时间根据阀门开度而不同，设延时又检测不到开或关到位的信号，如信号不能准确返给可编程控制器则阀门可能有故障。

    ⑷安装、布线采取抗干扰。PLC的电源、I/O电源一般采用不带屏蔽层的隔离变压器供电，在较强干扰源环境中使用时接地截面积不小于2，接地电阻不大于100kΩ，接地线采用立接地方式；可编程控制器电源线、I/O电源线、输入信号线、输出信号线、交流线和直流线尽量分开布线，开关量信号、模拟量信号要分开布线，模拟量和数字传输线采用屏蔽线并屏蔽接地