西门子模块6AV2124-0MC01-0AX0供应

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一、前言

在城市集中供热系统中，热力站作为热网系统面对系统热用户后一级调节单元，热力站的控制效果直接决定热用户的采暖效果。太原市热力公司所辖城市热网包含400余座热力站，供热面积覆盖太原市总采暖面积的60%，所有热力站均采用间连型热力换热站。
 

在间连热网热力站中，二次网供回水压力、温度及流量均是影响供热效果的重要因素，而二次网各供参数的调节主要是依靠对二次网循环泵及泵的控制。传统的热力站控制中，循环泵与泵一般都采用工频泵，系统在设计选型时已经决定了系统二次网的主要参数，但是相对的，系统的适应性、扩展性及各参数的调整均受到大限制。
 

太原热力公司自99年起，开始逐步对太原集中供的各个热力站进行自动控制化改造。对于原有的热力站，统一增加自控仪表、PLC及变频设备；对于新建的热力站，在设计时即在工艺系统基础上引入自控设备。自控系统辅助将热力站的控制化，结合热网中控室全网平衡系统及通讯网络系统，进行全网均匀调节，达到较好的控制效果。本文着重介绍自控系统及变频器在热力站控制中的应用。
 

二、热力站自控系统构成

间连型热力站自控系统按设备类型分，可分为：温度、压力变送器，流量计，电动调节阀，循环泵及泵；按控制回路分，则可分为：一次网流量控制回路、二次网循环控制回路、二次网定压回路。
 

在热力站自控系统中，一次网流量控制回路主要通过调节一次回水调节阀来实现。二次网的调节回路则是通过调节二次网循环泵及泵转速来实现。一次网的控制指令主要由热网调度根据全网平衡算法下发，而二次网循环泵及泵变频器转速则由站内PLC系统依据各热力站所带热网的实际情况计算得出。

三、系统控制思想

在集中供热工程中由于各用户的建筑面积、暖气片能及房屋保温质量各不相同，很难确定一组典型的室内温度作为直接被控量，而供、回水的平均温度从整体上反映了各用户暖气片的平均温度，因此一般的供热系统都是根据室外环境温度及不同的供热时段来控制供、回水平均温度的方法来间接控制用户室温。
 

在太原各热网控制中，由于在进行热力站自控改造的同时，对热网调度系统也进行了调整。目前太原各个热力分公司热网调度都加设了全网平衡系统，调度通过与个热力站进行通讯，热网数据，并根据室外温度情况对全网热力站的供热效果进行均匀调整。
 

各热力站从控制对应的二次网供回水平均温度，站内系统将立控制回路分为二次网供回水平均温度控制回路和一次网流量控制回路，根据平均温度的偏差确定一次网流量的设定值，然后调节阀门开度使流量达到设定值。
 

站内的控制系统还根据热力站的实际情况对二次网循环泵及泵进行调速，
 

系统根据二次网供、回水平均温度的温差，通过变频器自动调节循环泵的转速，实现对系统总流量和温度的调节。使循环水泵按照实际负荷输出功率，减少不必要的电能损失，实现小流量大温差的运行模式。通过此举，可以及时地把流量、扬程调整到需要的数值上，多余的电能消耗，从而达到良好的节能效果。通常热力系统会设计两台变频泵，这不仅是为了系统备用，也是为了防止系统调。如果负荷不够，则泵的转速加大，达到100％时还不满足要求，则启动二台泵。同时系统还可以根据运行时间自动切换各循环泵，也提供低水压保护和连锁功能。
 

控制系统的二网供、回水压力是热网运行的重要参数。供水压力过高可能造成热水管道及用户暖气片的破裂；供、回水压力过低，使得部分热用户无法的到足够热量。恒压控制的方案是对泵进行变频调速控制，但考虑此处对压力的稳定性要求并不高，只要压力不出某一范围即可，所以也可以采用开关控制方案。
 

四、热力站控制系统的实现

1、一网回路控制：
 

热力站的一次网回路控制，主要是热负荷控制。通过控制调节一次网回路上的电动调节阀，来调节流过热力站的一次热水的流量。在全网控制系统中，全网控制根据目前室外温度情况，参考热源的运行情况及各热力站反馈的二次网运行数据，计算出各热力站一次网控制阀门的开度指令或二次网目标控制温度。热力站系统根据全网控制下发的指令，调节一次网流量调节阀，从而实现全热网的热资源均匀分配。
 

一次网回路控制中主要的参考对象为热力站一、二次网供回水温度；一网控制的对象为一次网调节阀；控制目的为提供热力站的供暖热量。
 

2、二次网循环泵控制：
 

热力站系统二次网循环泵是通过变频器来调速。
 

传统热力站系统循环泵通常采用工频泵，循环泵选定后，热力站二次网的流量无法进行调整，从而造成热力站系统无法根据室外温度及实际供热需求来调整，造成热力及电力资源的浪费。而且大功率的工频泵在起停时会对电网造成冲击。
 

目前，热力系统自控改造中，对15KW以上的循环泵普遍使用变频控制。一般的循环泵均采用压差控制方式，即循环泵的转速受二次网供回水压差调整。压差控制的方式可以通过调节循环泵转速，调节二网流量以满足供热需求，从而减少浪费。

     （采用触摸屏PLC一体机可代替PLC  触摸屏 扩展模块（IO和模拟量输入输出）包括温度压力控制）

依据脉动真空器的把持请求，把持体系采用日本(Japan)三菱公司的FX2N-16M可编程、F940GOT-LWD触摸屏、FX2N-2AD模量输入单位、FX0N-8EYR输出扩大模块。外围装备有SP-E4004迅普微型打印机，水环式真空泵，德国(Germany)宝得公司的气动角座阀及压力变送器、一体式温度变送器、门电机等。 

把持体系构造示意图如下： 

图1 脉动真空器把持体系输入输出构造框图

重要元件功效： 

1）主机FX2N-16MR可编法式把持器是三菱公司FX系列的产物。内置8K步的RAM存储器，帮助继电器3072点，8000点数据存放器，100ms、10ms、1ms等256点按时器，256点计数器。基础指令27种，利用指令128种。运算处置速度：本指令0.08μs/指令，利用指令1.52～数100μs/指令。 

2）FX2N-2AD模量输入单位，可(kě)以输入两路模量旌旗灯号，接收4～20mA电流旌旗灯号或0～10V电压旌旗灯号。 

3）F940GOT-LWD为6寸单色触摸屏，功效强盛，操纵简略。 

显示功效：多可显示500个用户制造画面。除了显示英文、汉字、数(shù)字等外，还能显示直线、圆、四边形等简略图形。 

监示功效：可用数值或条形图监示并显示可编法式把持器字元件的(博燃网（）10年来致力于服务燃气行业，我们不仅为您提供新的资讯及市场动态，有实时解析燃气行业发展趋势，是燃气企业成长的好帮手。)PLC和触摸屏霸系统在器上的霸设定值或此刻值。 

法式清单：可在指令清单法式方法下进行法式的读出/写入/监示。 

数据采样功效：在特定周期或起动前提成立时收集命据存放器的(dí)当前值，用清单情势或图表情势显示、打印采样数据。 

报警功效：可使多256点的可编法式把持器的持续元件与报警信息对应。 

4）FX0N-8EYR为8点继电器输出扩大模块。 

5）D50-BGD开关电源为触摸屏供给24V、打印机供给5V电源。 

2.2 把持体系的利用软件 

可编法式把持器的编程软件为SWOPC-FXGP/WIN-C[1]，是一个利用于FX系列可编程把持器的编程软件，可在bbbbbbS介面下运行。可用门路图、法式语句来创立顺控指令法式，树立注释数据及设置存放器数据；该法式可在串行体系中与可编法式把持器进行通迅、文件传送、操纵监控以及各类测试功效。 

触摸屏的编写软件为FX-PCS-DU/WIN-C[2]，具有字串库、图形库、数据文件、体系设定、项目检讨、蜂鸣器等功效。可给画面15级加密，让分歧级此外操纵者拥有分歧权限。 

2.3 重要法式编程道理构造框图如图2所示。 

图2 脉动真空器编程道理构造框图

3．把持法式 

为了适利用户的多种须要，设置了四种工作(zuò)法式：织物法式；器械法式；液体法式；B－D实验法式。 

3.1 织物法式 

织物法式合实用于纺织品、布类、手术包、卫生敷料的。出厂设定参数为脉动3次、温度134℃。法式运行进程：脉动—升温——排汽—干燥—回气—停止。 

3.2 器械法式 

器械法式实用于金属类手术器械、工用具、无菌器皿等物品的。出厂设定参数为脉动2次、温度126℃。 

3.3 液体法式 

为防止在高温下因液体沸腾而发生溅溢，液体法式特意采用了后迟缓排汽的技巧办法，特殊实用于非密封装载(zài)的医用液体。出厂设定参数为脉动1次、温度121℃。 

在液体法式中特设温度时光把持/F0值把持供用户选择(zé)。 

F0值是将被物品分歧受热温度折算到与湿热121℃时热效率相当的时光。F0值的盘算对验证后果为有效。在法式中设计每6秒采样一次，温度数据进行浮点运算，盘算出F0值。 

3.4 B－D实验法式 

B－D实验是为查验本装备后果而设置的法式。固定参数为温度135℃，3.5分钟。用于判定运行是否正(zhèng)常，是否能进行的。 

3.5 其它功效 

1）手动操纵画面：体系为了安装、调试及保护的须要特设置了手动操纵画面，对应每个履行元件均有一按键瓜代把持，即按一下启动，再按则停止，且对应唆使灯显示。 

2）帮助菜单：在体系画面中除了产物简介外，添加了具体的操纵阐明及故障处置先容，让用户直接面临触摸屏即可对产物有一个周全的懂得。 

3）数据打印：完毕后，可以打印温度、压力、F0值等参数。 

4．体系改良后的长处 

1）本把持体系将装备的全部工艺流程图显示在屏幕上，每个履行元件都有对应唆使，介面直观了然、不易犯错； 

2）可在线修正参数、法式，保护便利(biàn)； 

3）设有帮助菜单，使得后续操纵培训为轻松； 

4）把持电路简练了然，加强了靠得住性。 

5）体系有很高的稳固性和抗干扰才能。 

    机床PLC数据采集及条码识别打印网络作为多种业务的传输与交换平台，承担着数据采集、自动控制及其它数据业务信号的汇接和传输任务。从拓扑结构上，整个网路是环型结构互连的准星型网络结构，如图所示。其中，控制是由七台KIEN6000-2S组成的冗余环网，作为网络的层；分别采用单模光缆与七个厂区各骨干节点相连接；使用双光纤备份链路，每个厂区都有一个KIEN 6000-2S和16个KIEN 1000–8TX组成的100M/S冗余工业环网，使用双绞线连接成环。
    综上所述，我们选用东土电信公司的两层交换工业以太网交换机KIEN6000-2S和KIEN 1000-8TX，组成环型网络与星型相结合。
     
    根据光缆的铺设情况，此种网络结构为星状网络结构。在每个厂区MOUDBUS转以太网模块、CCM协议或无协议通讯转以太网模块分别接到厂区内的工业冗余环网上，相关的控制计算机、控制器等分别连接到冗余环网上。工厂内部的冗余环网是由KIEN6000-2S和KIEN 1000-8TX连接组成，使用KIEN6000-2S的1#、2# RJ45口与KIEN 1000-8TX的4#、8#口连接成一个双绞线冗余环网，切换时间为300MS，然后通过KIEN6000-2S的两个光口以冗余的方式与控制的一台KIEN 6000-2S相连，控制采用七台KIEN 6000-2S形成的冗余环网，他们之间也是用双绞线连接成环，使用KIEN 6000-2S的1#、2#口即可。每个KIEN6000-2S的两对光纤口分别用来连接七个厂区环网，在局端监控到每个监控点之间单根纤断裂时，可自动切换到备用通道实现业务的不间断传输。双电源的冗余备份、光口/电口自动故障保报警都显示了在工业场合上其他交换机所不能达到的强大网络优势。使用强大网络管理功能对整个网络系统进行管理。

由以上视图可清晰看出,该系统采用单台人机接口-触摸屏通过RS-485总线,实时对PLC进行监控﹑参数调整﹑断纱自动报警等多项功能.本系统的PLC通过调整160多个电磁铁开合时间来实现纱线接头长度及纱线支数的调整,由于受电磁线圈消磁特性及纱线粘度﹑引纱电机的速度等综合影响,电磁铁的开合时间亦通常有0.02-0.06秒的卫小调整来满足生产的需要.所以该系统单台人机接口的点睛运用,在有效控制成本的基础上,大地提高了生产效率及生产工义指针. 该系统PLC的I/O共计996点,面对如此庞大的系统设计及其成本的压力,设计者却一反传统的大而大做,巧妙地利用DELTA公司PLC(自带485口)及人机接口共同支持MODBUS协议的特点,根据纺纱工义的要求,将996点分为10台PLC主机的小系统,仅用双绞线将传统的10台PLC与人机接口连为统一的"大系统",真正做到了大系统小设计. 

在一个负载不断变化的引纱﹑喂给主轴上,实现纱线的支数稳定地控制,无疑都会采用速度死循环控制来实现,但在一定的物质成本限制下而达到的控制,将是今天乃至明天甚至将来工业控制的境界.而该系统全部采用DELTA公司的B型矢量变频器,该型变频器在有效控制励磁电流﹑转矩电流的基础上,利用PG速度反馈卡,轻松简单地实现纱线支数的稳定控制.另外,整条生产线的不间断的气流控制上也选用了DELTA公司P系列风机﹑水泵型变频器,而根据风机阻力与转速平方成正比特性开发的P型变频器,结合现场断纱的非同时性﹑非连续性,进行有级控制进风流量,使该套设备在用户使用不足一年中即可回收所有变频器的成本.

引人注目的是,以上示图中,例利用人机接口-触摸屏COM2 (DELTA公司的人机接口INTERFACE为2S/1P)口与三台变频器直接通讯,摆脱了"变频器 PLC 触摸屏"的传统模式.该系统精心大胆的设计,主要利用了DELTA公司人机接口的宏功能(综合数据处理﹑逻辑运算﹑通讯等功能),用软件开放出一自由协议口,使不同协议的智能单元能够在一个控制平台上实现相对统一和整合,同时减轻了同一总线上的通讯负荷和风险.在实际应用中,该系统的引纱﹑喂给电机的频率及相互匹配系数,可直接通过触摸面板快捷地调整和电流的实时监控,并且使线上所有10多台PLC程序严格的一致,增加了PLC应急互换性,实现了多层控制单一化,复杂简单化.

纵观整个控制系统,简洁﹑准确﹑节能﹑人性化的设计风格无不透着现代设计者的匠心具.同时也折射出新世纪传统控制产业的方向和主流.

KDN-K3系列PLC应用于锅炉监控

太重XX公司是太重集团下属的子公司之一，承担着整个集团的供水、供热等任务。热力公司内目前正在运行的锅炉有相当一部分是使用了10多年的老锅炉，原有的监控系统自动化程度比较低，并且基本上处于不可使用的状况。为了减少能耗，提率，并且保证生产，今年6月份，公司下决心对这些老锅炉的监控系统进行改造。经过对各厂家、产品进行充分地调查、论证之后，由于KDN-K3系列PLC高的性价比，以及北京凯迪恩公司强大的技术实力，良好的销售、技术服务态度，热力公司终决定了选用KDN-K3系列PLC进行的改造。
此次改造项目共涉及到用于供热的6台10吨的锅炉，主要是改造其监控系统。系统实现如下：对汽包水位进行监测，根据水位的高低进行报警指示，并对鼓风机、引风机进行控制。系统提供“投入自动/切除自动”选择，在“投入自动”方式下，PLC根据监测到的汽包水位值依据设定的程序自动进行联锁控制并报警；在“切除自动”方式下，PLC监测汽包水位值并报警，但由现场工人操作手动按钮来控制鼓风机、引风机的启停。
系统的点数及配置如下
点类型 数量 PLC型号 数量 描述
DI 7 K306-24DR 1 CPU306，14*DC24V输入，10*继电器输出
AI 6 K331-04IV 2 PM331，4*多信号输入（4-20mA、1-5V等）
DO 19 K322-08DR 2 PM322，8*继电器输出

在凯迪恩公司的技术人员的现场协助下，该项目在短的时间内完成了现场安装、调试。用户在调试期间对于KDN-K3系列PLC有了深入的了解，尤其对于硬件、软件一些细节上的人性化设计印象非常深刻：AI模块可以接受多种信号输入，并且仅仅由软件进行简单的配置即可；AI的测量值经过了模块本身的规格化，无论何种输入，AI值都是实际输入信号值的1000倍，非常直观；在EasyProg软件中进行在线监测时，模拟量数据有混合显示、十进制、十六进制等三种显示格式可选，在混合显示方式下，INT、DINT型的数据以十进制的方式显示，而BYTE、WORD、DWORD型的数据以十六进制的方式进行显示，这种设计为现场调试带来了大的便利。
调试完成后，用户了初对于国产PLC的疑虑，对KDN-K3 PLC的性能、符合标准而带来的方便性、软硬件的人性化设计以及凯迪恩公司的服务都给予了非常高的评价，并表示：希望在以后的项目中继续进行合作，共同为拥有自主知识产权的国产PLC的成长、壮大而努力。

附：由于改造的需要，此次项目仅仅对汽包水位进行简单的监控。但对于KDN-K3系列PLC来说，有能力对此类小锅炉进行的监控，包括上料、进出水、送风、炉膛负压、汽包水位等可以纳入整个监控系统中，这样用户以小的投入就会得到大的产出。

CPU306本体上的点
I0.0 1  自动  Q0.0 1#运行指示灯 启动闪烁，运行常亮
I0.1 1  1#手动启  O0.1 1#主接触器 
I0.2 1  1#手动停  Q0.2 1#启动接触器 
I0.3 1  1#过载  Q0.3 1#三角运行接触器 
I0.4 1  2#手动启  Q0.4 2#主接触器 
I0.5 1  2#手动停  Q0.5 2#启动接触器 
I0.6 1  2#过载  Q0.6 2#三角运行接触器 
I0.7 1  3#手动启  Q0.7 3#主接触器 
I1.0 1  3#手动停  Q1.0 3#启动接触器 
I1.1 1  3#过载  Q1.1 3#三角运行接触器 
I1.2 1  4#手动启  PM322上的点
I1.3 1  4#手动停  Q2.0 2#运行指示灯 启动闪烁，运行常亮
I1.4 1  4#过载  Q2.1 4#主接触器 
I1.5 1  手动  Q2.2 4#启动接触器 
PM321上的点 Q2.3 4#三角运行接触器 
I2.0 备用自动 暂不使用 Q2.4 3#运行指示灯 启动闪烁，运行常亮
I2.1 备用手动 暂不使用 Q2.5 4#运行指示灯 启动闪烁，运行常亮
I2.2 1  自动启泵  Q2.6 过载信号输出 
I2.3 1  自动停泵  Q2.7 蜂呜器输出 
I2.4 备用自动启泵 暂不使用   
I2.5 备用自动停泵 暂不使用   
I2.6 启泵顺序 I2.6(0)  I2.7（0）1#2#启3#4#备 I2.6(0)  I2.7（1）2#3#启4#1#备
I2.7 启泵顺序 I2.6(1)  I2.7（0）3#4#启1#2#备 I2.6(1)  I2.7（1）4#1#启2#3#备

系统实现的工艺过程为：
1）自动状态下（I0.1为1）输入自动启泵信号I2.2， Q2.7输出（工作2秒停止2秒）3次，蜂鸣器发出3声提示音，12秒后按星形方式启动台泵（启泵顺序由I2.6与I2.7的组合确定），15秒后转为按三角形方式运行，30秒后按相同的方式启动二台泵。I2.3为自动状态下停泵信号。
2）当其中运行中的一台过载，30秒后启动备用泵。
3）自动状态只能启动2台泵（内有互锁）。
4）手动状态下（I1.5为1）可以手动一台台启动泵，
5）当水泵启动（星形）时，该泵运行指示灯闪烁，运行三角（形）时运行指示灯常亮，当过载时该泵运行指示灯闪烁，并蜂鸣器和过载信号输出工作（Q2.6，Q2.7），直到过载信号消失。
6）在I0.0自动手动切换过程中会停止所有运行的泵。
7）自动状态下在没有消防用水需求下，台水泵启动（星形）15秒钟，运行（三角形）10秒后，停机待命120小时（五天）。待命期间如果没有消防用水，则二台水泵启动15秒，运行10秒，停机待命120小时，如此周而复始地循环。在有消防用水需求时，泵组立即自动启动，加压供水，充分发挥其应用的作用。（此功能暂不使用）