长春西门子PLC代理商触摸屏供应商

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1.人工操作存在调节滞后，整个系统稳定性差，自动化程度低，使得溢水管经常排水造成资源浪费；
2.水泵定速运行，不仅造成电能的浪费，而且由于泵长期高速运行，易使轴承损坏，影响泵的使用寿命，且备用水泵出现过锈死的现象；
3.每年夏天用水高峰时段水压不能得到保，当出现了突发性电网故障时，由于水量不足给住户生活造成不便；
为了提供恒压供水，因而对生活小区供水系统进行改造就显得非常重要。
二、系统要求：
1.原供水系统
原供水系统采用两台（一台备用）７.５KW电机控制水塔水位，通过改变阀门的大小的方法调节流量和压力，以达到调节水压供水，系统中电机采用硬启动，且供水中只有一种压力。
2.改造后供水系统要求
(2)水泵工作时可由变频运行转换为工频运行，也可由工频运行转换为变频运行，工频运行与变频运行之间有连锁控制。
(3)当电机由变频运行切换至工频电网运行和由工频电网切换到变频器电动运行时，有一定的延时，进行速度稳定后接触器才自动合闸，以防止操作过电压和电机高速产生的感应电势损坏电力电子器件。
(4) 具有自动、稳定、节能、经济等。

三、改造方案确定及系统的构成
1.改造方案
(1)根据系统节能、经济的要求选用三台10KW电机控制三台水泵进行供水。其中一台备用，当用水高峰时两台水泵运行以满足水压要求，用水低峰时一台水泵运行，实现节能目的。
(2)选用PLC、变频器、压力传感器、时控开关作为控制单元，实现出水管网压力的自动化控制，水泵之间的自动切换和阀门的自动开关等，大幅度提高设备的自动化水平和度。
2.系统构成
变频器是调速设备，其主要作用是通过改变输出电源频率而对电机，水泵实现无级调速，达到随用水量变化而自动调节电机、水泵转速，使管网保持恒压的目的。另外，系统通过软硬件实现过压过流过热等较齐全的保护功能，以及对电机实施热启动，每台水泵均具有变频，手动等操作功能。从而，根据用水所需的压力来调节电机速度控制压力，达到节能的目的
四、系统改造
1.元件选型
(1)时控开关选用LT311A型时控开关。它为单片机可编程时间控制器，具有24个可预置的时间程序，按顺序设置可组成12对定时开关。其中1～8程序组成4对定时开关为路输出，9～16程序组成4对定时开关为二路输出，17～24程序组成4对定时开关为三路输出，若将三路输出合并为一路使用，可实现每天12次开12次关的定时控制
(2)压力传感器选用PS4型压力传感器，该传感器具有开关量与模拟量输出功能，传感器的测量范围为0.3~0.8Mpa，外形引脚如图四所示。其开关量输出可通过压力预置，当检测到的压力达到预置压力时开关闭合。
(3) PLC选型：根据系统输入输出点数选择。时控开关有三个时控输出信号，再加上启动、停止，手动控制三台电机及六个电磁阀等共计有22个输入点，22个输出点；另整个系统对PLC没有特殊功能指令要求，因此可选择经济小型的FXON-60MR型PLC。
(4)根据电机的功率选择变频器：电机功率为10KW，可选本三菱公司的FR-A540-10KW变频器，其变频器本身具有制动功能，可不用外接制动元件。
2.全系统控制
(1)时间压力匹配控制
①时控开关时间设定：0:00~5:00,11:00~14:00,21:00~24:00为1~6组时间程序，由路输出；5:00~8:00,14:00~17:00为8~11组时间程序，由二路输出；8:00~11:00,17:00~21:00为17~20组时间程序由三路输出。然后接于PLC输入端的X10、X11、X12端子。
②压力设置分别为0.38MPa、0.5MPa、0.47MPa、0.52MPa、0.48MPa、0.53MPa、0.42MPa，其实现可通过PLC输出的开关量信号来控制变频器2端子输入电压大小以达到实现的目的
③变频器在某一时段给定压力后，与压力传感器检测到的压力信号反馈到变频器的4端子进行比较，可随时调整变频器输出频率，以达到实际压力与给定压力相等，从而实现了变频器的PID控制。
(2)变频运行与工频运行的转切换
当电机的变频供电频率上升到工频运行时，则PLC控制继电器断开变频器的供电，直接由电网进行供电，当供水管压力还达不到要求时，二台电机变频启动运行。根据现场实测情况有如下特点：当压力达到0.5Mpa时变频器输出频率为工频，此时要求将变频运行切换成电网供电运行。其实现是将压力传感器设定值为50Hz，通过传感器开关量的输出来控制PLC，实现电机变频与电网运行的切换。
5)变频器程序设置如下：
Pr79=2；(操作模式选择外部操作模式)
Pr128=20；(PID控制动作选择负反馈)
Pr129=300%；(PID比例范围)
Pr130=180s；(PID积分时间)
Pr134=3s；(PID微分时间)
Pr1=10Hz；(下限频率)
Pr2=50Hz；(上限频率)
Pr904=0mA;0Hz；(传感器输出校正)
Pr905=16mA;50Hz；(传感器输出校正)
五、结束语：
采用该PLC控制的恒压变频供水系统肯定能保证小区用户的用水，同时很大程度上降低了维修的劳动强度和延长了设备的使用寿命，实现了真正的自动控制，不仅可解决了现供水系统存在的问题，而且节能效果显著。因此，从节能和改善用户的生活条件上有着重大的。

Monitor Pro 功能特点：
    1.大容量实时数据库
    2.强大的网络连接能力
    3.,的网络及系统结构
    4.在线新功能；上位画面如图所示。

    程序控制软件采用Concept 2.6编程软件，Concept编程软件基于 bbbbbbs 的集成开发环境；含有全部的 IEC-1131 规定的编程语言；用户可创建自己的函数块，可重复使用；内置的模拟调试器可离线，加快应用软件的开发和调试；提供多达7 层的软件存取保护，防止非法访问，、；具有强大的在线帮助功能，界面友好，信息量大，大方便应用开发人员的使用。

4、实现功能

4．1本体辅机系统控制功能

    在一个冶炼周期内,加铁水、废钢、转炉出渣及等待时炉前挡火门处于打开状态,从转炉加完料氧下降开始到出钢结束期间为关闭状态。大门处于关闭状态时,观察炉口火焰或炉前取样,可以通过打开门上观察窗和取样窗完成。两个火焰观察窗及取样窗单控制开闭。大门走行有声光报警。炉后挡火门大门走行控制在就地操作箱上完成，要求主控室CRT上能显示在门开闭状态。大门行走遇接近开关时自动停止。大门走行时声光报警发出声响和光亮。

    转炉主控室卷帘门设备走行控制能在就地操作箱和主控室CRT上完成。就地操作箱和主控室CRT按钮启动升降，碰撞行程开关后自动停止。当卷帘门下降时,防护板碰到下限限位开关,停止下降;当卷帘门上升时,防护板碰到上限限位开关,停止上升。设备还设有一个机械上限,做为上限。移动烟道台车走行控制能在机旁操作箱上完成。可以点动控制设备走行,以便调整停止位置。横移小车是在换氧或转炉修炉时,带着升降小车及氧一起横向移动的。氧横移、锁定的操作控制，可在主控室CRT和就地操作箱上完成。氧横移台车的控制为点动控制，以提高横移台车就位的准确性。正常生产换时,两台横移车一起同向移动,一台从工作位移到其等待位,与此同时另一台到达工作位,转炉炉衬修砌时,两台横移车背向移动,分别到达修炉位。氧横移车轨道上设有6个行程开关,每台车3个,一个为到达工作位时发讯,一个为到达等待位时发讯,一个为到达修炉位时发讯。在横移车工作位处设有电液缸定位锁紧装置,当横移车碰到工作位行程开关停车后,延时0-10秒,定位锁紧装置动作,把横移车锁定在工作位。当工作氧需要换维修时,在确认氧己提升出烟道上的氧口至氧升降换氧位（H。点）后。要将工作位横移车的锁紧装置脱开,然后启动横移车移至等待位,同时另一横移车（车上氧己换好）移到工作位,碰到工作位行程开关时,重复前述定位锁紧动作,完成工作横移车和备用横移车的位置交换。烟罩升降操作控制，可在主控室CRT和就地操作箱上完成。烟罩设上下两个工作位，升降动作的启动来自系统指令（手动按钮），停止来自限位开关信号。当转炉不在垂直位（0°）时,烟罩不能下降。控制场所选择开关设在现场操作箱上，主控室和现场只能有一点处于操作状态。

4．2二次除尘系统控制功能

    二次除尘设备包括18个电动蝶阀，每个转炉高位辅原料料仓排烟罩、中位铁合金料仓排烟罩、炉后铁合金料仓排烟罩、转炉炉后吹亚喂丝除尘管道的每个除尘点都设置一个电动蝶阀。18台电动蝶阀，由MCC供电，传动电压为AC380V。

    二次除尘阀门共设两个操作地点，分别为：转炉主控室CRT操作、现场操作箱操作。
二次除尘电动蝶阀，应能实现就地操作箱控制和主控室控制。主控楼CRT画面上应设置阀门工作显示及故障报警。

1）转炉高位辅原料仓二次除尘

    每个除尘点上的电动蝶阀与料仓上卸料小车位行程开关联锁，当卸料小车停在将要卸料的仓时，此料仓除尘阀站打开，其它高位辅原料料仓除尘点上的电动蝶阀处于关闭状态。当卸料小车离开此仓后，延时50秒，此仓除尘阀门关闭。

2）中位铁合金料仓二次除尘

    每个除尘点上的电动蝶阀与料仓上卸料小车位行程开关联锁，当卸料小车停在将要卸料的仓时，此料仓除尘阀站打开，其它中位铁合金料仓除尘点上的电动蝶阀处于关闭状态。当卸料小车离开此仓后，延时50秒，此仓除尘阀门关闭。

3）炉炉后铁合金料仓二次除尘

    每个除尘点上的电动蝶阀与料仓上卸料小车位行程开关联锁，当卸料小车停在将要卸料的仓时，此料仓除尘阀站打开，其它炉后铁合金料仓除尘点上的电动蝶阀处于关闭状态。当卸料小车离开此仓后，延时50秒，此仓除尘阀门关闭。

1 引言

传统的金刚石合成机控制系统是由一个PLC和一个可显示终端构成。其缺点如下：（1）系统所有的工作（如信息检测、处理和系统控制）都是由PLC完成，其控制精度较差，致使合成的金刚石质量较差;（2）显示终端的平面尺寸过小，一方面操作人员观察系统的状态很不方便，另一方面常常会引起误操作;（3）金刚石合成工艺复杂，需控制的参数很多，但原控制系统不能对参数进行保存，而根据不同产品和工艺的要求对部分参数进行调整时，每次都重新设置所有的参数，操作非常麻烦;（4）界面不友好;（5）不能由系统自动考核操作人员的工作质量。因此，为了提高控制精度、方便操作，开发新的控制系统迫在眉睫。笔者针对以上问题，将IPC与PLC结合，开发了一套控制系统。

2 控制系统的开发

2.1 系统结构及配置

由于单纯采用PLC控制有上述的那些缺点，但是PLC又具有很高的稳定性与性且抗干扰能力较强，很适合现场控制;而采用微机控制具有很高的灵活性和方便性，但是抗干扰能力较差。这里结合PLC控制和微机控制的优点，提出了IPC+PLC的新型控制方法，将IPC和PLC控制的结合在一起，而且还可以利用现有的PLC系统。

这里采用当前且比较成熟的DCS方式[1][2]，控制站采用西门子公司的S7-200系统，操作站为采用人机界面非常友好的bbbbbbs98系统的工控机。操作站与控制站之间通过RS-232串口通信协议进行;此外操作站通过RS-485串口对变频器进行控制以实现金刚石合成中的微调控制功能。由于在该项目中软件所占的比重较大，并且为了好地满足系统功能需求，所以就自行开发控制软件和操作软件，不仅满足了系统要求、提高了系统性能、方便了维护和升级工作，而且降低了成本。

2.1.1 系统结构

新设计的控制系统采用的IPC+ PLC模式，操作站由一台工控机构成，控制站由一套西门子公司的S7-200构成。上位机系统主要功能：参数设置、实时监控、调整操作和信息查询等。下位机系统主要功能：实时控制、数据采集等。

2.1.2 硬件配置

本系统有20路开关量输入，19路开关量输出，1路模拟量输入和2路模拟量输出。硬件配置如表1所示。

2.1.3 系统软件配置

整个系统软件的开发是运行于bbbbbbs98平台的，因为bbbbbbs98具有良好的操作界面，功能强大，比较普及，大家都能熟练操作。

下位机PLC程序开发采用SIMEMENS公司的STEP7，它具有以下功能：（1）良好的操作界面;（2）硬件的组态和参数设置;（3）通信的定义，主要有通过MPI的时间驱动循环数据传送和事件驱动;（4）编程，提供的语言有梯形图、功能模块图和语句表;（5）程序下载、测试、启动和维护。

上位机软件开发采用VC++6.0，它具有以下优点：（1）VC++和bbbbbbs98之间的兼容性好且性高;（2）采用面向对象技术，软件的维护和升级代价小;（3）MFC封装了很多组件，软件开发、;（4）功能强大，能开发出高质量的软件，满足不同需求;（5）方便地通过串口与PLC进行通信;（6）操作界面友好。

2.2 应用软件的编制

2.2.1 下位机PLC程序

下位机程序采用STEP7中的梯形图方法进行编制[3]，其功能结构图如图1所示。

其中：下位机程序编制的难点在于通信程序、PID控制程序子模块的编制。

对于通信程序模块来说，由于PLC程序需要从上位机获得设定参数和一些控制指令，并且把现场状态反馈给操作人员。这里，需要定义通信协议以及通信指令的格式。微机通过COM口发送指令到PLC的PORT0（或PORT1）口，PLC通过RCV接收指令，然后对指令进行译码，译码后调用相应的读/写子程序实现指令要求的操作，并返回指令执行的状态信息。

对于PID控制程序模块来说，由于典型PID控制算法有微分突变现象与启动回绕现象两个弊端，根据特定的现场环境和用户需求，对标准的PID算法进行了改进。本文采用了参数自整定PID控制算法，达到了很好的控制效果。并且PID控制模块具有良好的扩展性，以便于软件的维护和升级。

2.2.2 上位机监控系统程序

监控系统程序采用VC++6.0开发了一个对话框类型的应用程序[4][5]，其功能结构图如图2所示。

其中：监控系统中的一些功能模块所完成的具体工作如下所示。

（1）通信模块 该模块实现与下位机PLC之间的问题，在上、下位机之间起到桥梁作用。

（2）参数设置 控制系统所需要的参数都是通过该模块完成的，并且可以保存和读取参数设置。

（3）故障报警 当现场产生故障时候，该模块会给出报警信息提示并且及时反映出来，以供操作人员处理参考。

（4）实时信息显示 把当前系统中的实际值显示出来，并与预先设定的值进行比较，以此来判断控制算法的好坏和系统是否正常工作。

（5）调整操作 给用户提供一些手动操作的面板，这样可以使工作人员很方便地进行调整和控制操作。

（6）报表 记录历史数据，供以后分析使用，并且可以随时打印数据，供工作人员观察系统的运行状态。

（7）变频器控制 该模块用来控制变频器，以维持金刚石合成过程中的压强基本不变，生产出高质量金刚石。

（8）信息管理系统 信息管理系统是采用数据库开发技术开发，用来登记操作人员工作、出勤、工作量等情况，提供查询、汇总等管理功能。

由于通信模块与变频器控制模块都要进行串口通信，所以在软件编制过程中设计了串口通信通用类CSerialPort，该类封装了串口通信的基本数据和方法，以解决RS-232和RS-485等不同类型串口的通信问题。CSerialPort类头文件中的主要成员变量和成员函数如下：

Class CSerialPort

｛

Private:

HANDEL m_hPort;

DCB m_Dcb;

COMMTIMEOUTS m_TimeOuts;

DWORD m_Error;

Public:

CSerialPort（ ）; //构造函数

virtual ～ CSerialPort（ ）; //析构函数

//InitPort（ ）函数实现初始化串口

BOOL InitPort（ ）;

DCB GetDCB（ ）; //获得DCB参数

//SetDCB（ ）函数实现设置DCB参数

BOOL SetDCB （）;

// GetTimeOuts（ ）函数获得时参数

COMMTIMEOUTS GetTimeOuts （）;

// SetTimeOuts（ ）函数设置时参数

BOOL SetTimeOuts （）;

// WritePort（ ）函数实现写串口操作

Void WritePort （Cbbbbbb port, Cbbbbbb）;

Cbbbbbb ReadPort（Cbbbbbb port ）; //读串口操作

BOOL ClosePort（Cbbbbbb port ）; //关闭串口

｝;

对该类的重要函数说明如下：

InitPort（ ）函数完成串口的初始化工作，包括打开串口、设置DCB参数、设置通信的时时间等。打开串口使用CreateFile（ ）函数。

SetDCB（ ）函数用于设置DCB参数，包括传输的波特率、是否进行奇偶校验、每字节长度以及停止位等。

WritePort（ ）函数用来完成向串口写数据，由于该系统中需要对多个串口进行通信，所以把串口号作为参数传递给该函数;该函数把要发送的数据行编码（加入校验，以减少误码率），然后再调用bbbbbbs API函数WriteFile（ ）把数据发送到串口中。

ReadPort（ ）函数用来完成从串口读数据，它先调用API函数ReadFile（ ）把下位机发送的数据读出来放到缓存里面，然后对数据进行处理并变换成字符串（Cbbbbbb）类型返回。

2.3 控制系统软件设计中几个关键技术性问题的解决

2.3.1 上位机VC++程序设计中技术问题

（1）由于上位机和下位机需要进行实时通信并且上位机还要对系统进行实时监控显示，所以上位机程序设计中采用了多线程技术。当监控系统开始工作时，用AfxBeginThread（）函数[4]创建辅助线程来管理串口通信。这样设计后，当进行串口通信时候，主线程能够继续完成监控功能和处理其它事务。辅助线程函数的主要代码如下：

UINT SerialPro（void＊ bbbbb）

｛

Ccrystal＊ mdlg=（ Ccrystal＊）bbbbb;

Cbbbbbb str;

int flag=1;

… … //如果初始化串口失败返回

//循环读写串口，直到结束

while（flag）

｛

… … //这里把要发送的数据赋给变量str

//向串口写数据

mdlg->serial.WritePort（hport，str ）;

_sleep（100）; //让辅助线程休眠100毫秒

//从串口读数据并赋给变量str

str=mdlg->serial.ReadPort（ ）;

… … //这里把从串口得到的数据进行处理

｝

｝

（2）由于在系统开发中加入了数据库开发，因此数据库规划也是一个工作。数据库的开发采用SQL Server，上位机通过在Visual C++中用ADO进行数据库编程。

2.3.2下位机PLC程序设计中技术问题

下位机PLC主要是进行实时控制，所以PLC程序运行的好坏直接影响着整个系统工作的好坏，其中控制算法是需要认真进行设计的。本文将PID控制算法立出来成为一个子模块，这样做的好处是以后维护和升级比较方便，如果有好的控制方法，只需要改该PID控制模块即可，这样系统的维护代价比较低。

2.3.3IPC与PLC之间通信程序的设计

IPC与PLC之间采用主从应答方式，IPC具有传送权，根据需要向PLC发出读写命令;下位机处于被动状态响应上位机的命令。上位机读数据时向PLC发出读数据命令，PLC响应命令并将数据传回上位机;写数据时，上位机向PLC发出写命令及数据，PLC即可接收。当PLC没能正确响应时，PLC返回没能正确响应标志。

为了使IPC和PLC建立起正确的通信，进行如下工作：，要定义好通信协议如指令格式等，且在PLC的特殊寄存器作相应的设置;其次，要确定微机串行口且对进行传输数据的端口参数进行设置，如波特率、数据长度、校验方式等;后，由于过程中有误码率，所以需要进行数据校验，这里采用自己设计的数据校验算法。

3 应用

本控制系统应用于山东某金刚石加工厂，经过半年多的运行，本文所述的控制系统运行情况良好，与原来的单纯PLC控制系统相比，大大提高了控制精度和金刚石产品的质量，大大减轻了操作人员的劳动强度，基本上杜绝了误操作。现在，本控制系统能自动记录操作人员的工作情况及其所生产的产品质量，还能考察职工的出勤情况，这样使公司的管理上了一个新台阶。在良好的经济效益的同时，也了良好的社会效益。

4 结论与建议

1、将IPC与PLC结合，发挥各自的优势，并利用现有的设备，有效地解决了目前金刚石合成机控制系统不能适应生产需要的问题，提高了金刚石产品的控制精度和质量，了良好的社会和经济效益，这无疑为传统设备、传统控制系统的改造走出了一条既经济又有效的方法。

2、计算机监控操作人员的工作情况和产品质量，提高了企业管理的科学化水平。

3、该控制系统软件设计中应用了面向对象技术，使得软件以后的维护和升级成本降低，很适合进一步的推广使用。

4、下位机PLC控制系统中采用的是参数自整定PID控制算法，可以根据实际情况采取其它的控制算法，比如模糊控制、自适应控制和神经网络控制等。

5、根据需要，只需要将控制系统稍微改动，就可以由I制多个PLC操作站