威海西门子PLC代理商变频器供应商

威海西门子PLC代理商变频器供应商

1  引言

一方面由于出口商品外需比较多，另一方面由于人们的生活水平内需不断提高，使得纸包装印刷质量和品种严重滞后于社会经济发展的速度。日常消费品包装正在从单色向多色发展，市场潜力。单张纸多色高速双面印刷机领域的空白还有待于别的关键技术与装备突破。

数字化、智能化印械关键技术与装备项目是围绕书刊、报业、包装装潢、商业印刷的重大装备急需。双面印刷是出版物印刷、说明书印刷以及笔记本印刷的印刷工艺。双面印刷可以保证印品一次印刷完成，效率成倍增长。对开双面平版印是一种新型高速双面印刷机，适用于书刊杂志等印品的印刷。高速双面印刷机以高速印刷高质量的印刷品受到用户的青睐。项目选用了台达机电自动化系列产品对电气进行了改进设计。

2  工艺自动化分析

高速双面印刷机整机动作控制整机由输纸机、收纸机和主机三部分组成。主机除主电机，上、下水辊电机，制动辊电机分别由四个变频器控制外，其余主要动作由七个气缸分别来控制上水辊、下水辊、上墨辊、下墨辊、递纸、上滚筒、下滚筒等的离合动作。气路的控制分为手动和自动两种模式。整机的调试工作就是电气、气动与机械动作相匹配，避免印刷中纸张的浪费。

由于自动工作模式下各动作要以一定的顺序工作，机械采用凸轮来控制各动作离合时的角度，电气选用二相增量型旋转编码器来实时测量凸轮的旋转角度，编码器每旋转一周，产生360个脉冲，plc高速计数器计数720，到零位后复位重新计数。我们可以随时改编码器的角度值，来配合机械的改动或因速度不同，惯性不同，所需动作的角度值不同，省却了烦琐的机械控制。

3  台达机电技术的自动化应用

3.1 系统原理设计

机床的控制以台达的dvp-eh型plc为技术平台，触摸屏为操作界面，变频器作为执行构件。触摸屏通过com2口与dvpeh plc的com口相连，采用modbus协议。plc通过485口控制四台变频器，支持modbus协议。

3.2系统配置设计

台达plc：dvp64eh00r+扩展dvp08xp11r。台达触摸屏：dop-a57cstd。台达变频器：vfd110b43a；vfd004m21a。框架如图1所示。

图1  印刷机系统配置设计

3.3 编程案例

(1) 触摸屏显示报警。台达eh系列plc提供了方便的高速计数功能，使程序编写简单，调试快速。我们将编码器的信号线接入plc的高速计数端子x0，x1，编码器的复位端子接x2，对应计数器为c251，y23为主机运行，当编码器两相接错时，触摸屏显示报警m455,如图2所示。

图2  触摸屏显示报警

(2) 通讯调试。在小型电气控制系统中，设备间的通讯调试是一个难题，但台达plc与变频器有简洁的通讯指令，一条指令即可解决问题。如读取主变频器的输出频率,先写好通讯协议，然后利用下条指令即可：

其中通讯命令装置地址为01，数据地址h2103，数据长度2个word。

两者的通讯省却了中间继电器的控制，减少了故障隐患，再利用触摸屏将plc中的数据读出，可以方便地监视运转中出现的问题。

(3) 画面设计。触摸屏的应用省略了原有的一些按钮、指示灯、计数器、转速表、时间继电器及润滑程控控制器等元器件，降低了故障率，也减少了接线的工作量。台达的人机编辑软件－tp editor提供了7个等级密码的保护，有利于使用厂家对某些特定的使用条件进行了限定，保护了用户的利益。因触摸屏有3m的内存，所以设计时在画面中以走马灯的形式提供了大量的报警信息，也设计了多屏plc输入、输出状态监视画面，在系统帮助里详细介绍了本机电气操作及维修提示，使整机的电气系统操作、使用、维修简单方便

1  引言

高炉主卷扬上料系统是料车的主提升设备。它要求启动、制动平稳、加减速均匀、性高。传统的控制方式常采用绕线式串级调速方式，设备投资大、控制性差。采用plc交流变频系统替代上述调速方式，使上料系统控制简单，协调运行稳定，实现了稳产、高产的工作目的。根据高炉主卷扬机电气传动的特点，本项目使用交-直-交电流型和电压型两种形式的变频器，分别应用在300m3高炉和390m3高炉主卷扬机电气传动系统中，了良好的效果。

2  系统工作原理

料车上料过程主要有两种形式：一种是卷扬料车上料，另一种是皮带上料。卷扬料车上料结构紧凑、占地面积小，对于中小高炉有足够的上料能力，能实现自动控制。在中小高炉中广泛采用料车卷扬上料。卷扬上料系统主要工作过程是：各种原料经过槽下配料放入中间料斗，料车到料坑后，中间料车把料放入料车，中间料斗闸门关到位，并且炉准备好后，料车启动，经过加速→匀速→减速1→匀速→减速2→匀速，到达炉。在工作过程中两个料车交替上料，当装满炉料的料车上升时空料车下行，空车重量相当于一个平衡锤，平衡了重料车的车箱自重，这样当上行或下行两个料车用一个卷扬机拖动时，不但节省了电动机的功率，而且电动机运行时总有一个重料车上行，没有空行程。拖动电动机总是处于电动状态运行。具体上料原理图如图1所示。 

图1  料车上料原理图

高炉上料系统中采用双料车运行方式，将准备上料的料车在料坑底部已经装好备料(矿石或焦碳)，另一料车在斜桥部，当炉布料器料空时，请求上料，由主控plc发出命令给控制柜内的传动plc，在综合各种情况关判断零压回路闭合后，传送运行命令至mm420变频器，由变频器系统发出打开抱闸命令，使抱闸打开，实现料车的平稳启动。料车启动运行时，起始阶段斜桥坡度较大，所带负载惯量较大，电机先以高速运行；在运行至减速点时，由行程开关返回位置信号至plc处理，输出低速信号至mm420变频器开关量输入端子，以选择低速给定，电机开始减速运行继续提升负载；料车继续上行，变频器将实际速度值与设定速度进行比较，如果实际速度小于或等于设定值，则变频器输出一个信号给plc，经综合判断系统是否工作正常或速停机；若料车正常条件下向上运行到停车点时，行程开关发送停车信号给plc，plc控制变频器停车和抱闸闭合，料车停车位置应符合工艺要求的角度，即能将车内的炉料倒净，又不碰上限弹簧[1]。整个运动过程分为“一加速二减速三匀速”，速度调节曲线如图2所示。

图2  速度调节曲线

采用plc控制变频器，通过变频器控制电机，并实现多段速度切换，使料车根据运行要求实现不同运行，并包含限保护、松绳保护、继电保护等等的控制框图如图3所示。

图3  plc控制框图

3  驱动控制系统设计

3.1 主卷扬系统设计

根据高炉上料系统工艺要求设计主要包括以下几个特点：

(1) plc可单实现电机正反转和变频调速控制功能。

(2) 两个料车可同时用一个卷扬机拖动工作，没有空行程，拖动电机始终处于电动状态。

(3) 用mm420标准型变频器设置参数来实现多段速度。

(4) 系统设有保护功能(包括松绳保护、限保护等)。

(5) plc和变频器结合使用，实现上料系统的自动控制。

plc开关输入量设计，以7个开关按扭来分别控制plc的模拟电压输出和电机的正反转，其电机保护装置的具体电路如图4所示。从图4中可知q0.3为抱闸保护装置, mm420中3、4号引脚为模拟频率输入口，通常与plc的vo、mo输出端口相连，实现变频器频率变化控制， plc的q0.1、q0.2输出端口与mm420的5、6号引脚相连，实现电动机正反转控制。

图4  plc－变频器控制系统电路图

为使电动机快速制动，在变频器的p+、n-端口中，设计了一个制动单元和一个制动电阻，当变频器在降低频率或停机过程中，由于负载惯性的作用，电动机将处于再生制动状态，拖动系统的动能产生泵升电压反馈到直流电路中，使直流电压上升，为消耗再生到直流电路的那部分能量，制动电阻起了非常重要的作用。根据p+、n-两端电压u和负载功率p，由公式i=p/u，其制动电阻rb的计算公式为：

rb=p/i2   (1)

主卷扬plc可编程控制器i/o分配表如表1所示。

表1  主卷扬plc可编程控制器i/o分配表

本系统采用速度闭环控制方式，一旦出现飞车失控现象，测速装置就会向变频器mm420发出真实的速度信号，mm420通过对速度信号鉴别，发现给定与所需的反馈信号不符，立即发出关闭指令，同时向plc发出故障信号，plc发出停车抱闸指令。

3.2 mm420变频器设计

按照主卷扬电机控制实际工作要求，料车定位、限位行程开关、松绳开关等均按实际情况进行设计。将变频调速频率设为正转：高速50hz、中速20hz、低速6hz；反转：高速50hz、中速20hz、低速6hz；停车：频率0 hz共七段频率。

变频器从零开始加速，通过斜坡时间至全速，实现对电机的软启动，考虑到卷扬机钢丝绳的伸缩以及减速机的齿隙影响，在加速开始加入圆弧曲线，从而进一步减小对机械部分的冲击。

西门子工程型mm420变频器含有线性v/f控制、二次v/f控制、可编程多点控制、磁通电流控制等多种控制模式；具有3个数字输入、1个模拟输入、1个模拟输出、1个继电器输出；有7个可编程固定频率、4个可编程跳转频率和一个rs485通讯接口，可选送proflbus-dp/device-net通讯模块，电流过载能力1.50倍，具有快速电流限制功能和过电压、欠电压、过流、短路、过热、接地障碍、失速等一系列保护功能。mm420参数设置如表2所示。

3.3 s7-200 plc设计

采用西门子s7-200plc作为变频调速控制系统主站，按照工艺要求，设计一个7段频率控制功能，用定时器设定时间段来控制不同频率的转换，实现电动机的变频控制保护。部分plc控制程序如图5所示，plc编程流程框图如图6所示。

 (a) 电机正行程序图

(b) 电机反转程序运行图

 (c) 定时器控制转速及模拟输出

图lc部分控制程序

图6  plc程序流程图

由程序流程图可知，当给定电机一个正转信号，料车起动，重料车开始上行，同时空料车自炉限位置下行，钢绳自卷筒退出加速度不应过料车加速度，以免产生钢丝绳松弛现象；电机上升速度是否达到大值，达到开始匀速运动，否则加速；重料车进入卸料曲轨道时开始次减速，卷扬电机低速运行，电机回馈制动使料车减速，匀速走一段时间后，重料车进入二次减速，当速度降低到预期值时，开始匀速运行，否则继续进行减速；当收到制动信号时，重料车开始制动停车。制动运行指电机处于爬行状态，由plc发出停车指令，变频器执行调速制动，同时执行抱闸动作，防止料车下滑。

4  实验结果与分析

在plc－变频器控制台进行了模拟实验，对高炉主卷扬料车运行按1/10时间缩短比例进行了控制，绘制了高炉主卷扬plc－变频控制系统实际测试料车运行速度曲线如图7所示(其中正、负号分别代表料车上下运行)，图8是料车运行速度波形。

图7  料车运行速度测试曲线

图8  料车运行速度波形图

从实测结果可知，应用plc－变频控制系统可以实现高炉主卷扬优良控制，主卷扬电机在起动、停车保持稳定的低速运行，克服了电机低速运行转矩不足的问题。为防止料车倒滑现象，plc设有料车防倒滑保护故障控制信号，使主卷扬主回路跳闸，将料车抱闸，从而防止了重车倒滑和空车掉道现象的发生[7]。同时具有松绳保护功能，当松绳现象出现时，松绳开关立刻向plc发出信号，plc产生停车命令[8]。

5  结束语

通过高炉冶炼工艺和上料系统工作循环过程的控制研究，提出了基于plc－变频器综合控制方法，设计了高炉主卷扬plc－变频控制系统，改善了高炉上料控制系统自动化程度，生产效率，解决了主卷扬控制系统不稳定而造成的休风、停产问题，确保卷扬上料系统的稳定性。实验操明，控制维修方便，符合生产实际要求。

1  引言

随着水电厂“无人值班”(少人值守)工作的不断开展，以及电力体制的改革，对水电厂的自动化技术提出了高的要求。计算机技术、信息技术、现场总线网络技术的飞速发展给水电厂自动化系统无论在结构上还是功能上，都提供了一个广阔的发展空间。水电厂自动化系统应该成为一个集计算机、控制、网络为一体的综合系统。本文就自主产权的国产mb40 plc在水电厂自动化系统中的应用作些探讨。

2  mb40 plc功能特点

2.1 mb40概要

mb40系列plc由国网电力科学研究自动控制研究所自主设计与研发，汲取了主流plc的成功经验，改进了其不足之处,根据当今plc的新发展方向，采用了计算机、通信、电子和自动控制等方面的技术，在cpu操作系统、i/o信号处理、网络通讯、软件开发及生产工艺等方面具有优越的性能，是适用于各种自动化控制的可编程控制器。mb40  plc是对传统plc功能的大提升，其组网的灵活性、系统平台的开放性、编程软件的灵活性以及模块的智能性可使复杂的控制项目得以地实现。

2.2 mb40特色

mb40系列plc与其它厂家plc相比，功能加强大，配置简单，编程方便，下面介绍mb40系列plc的特色。

(1) 性高。全智能i/o设计和一系列性、性设计为系统的运行提供了；提供冗余系统的解决方案，支持电源冗余、cpu冗余、以太网冗余、总线冗余，切换无扰动；具有通信故障时的输出保持功能；模件支持带电热插拔，换模件时中断系统运行，并且对于信号线及其它输入/输出无干扰 ；cpu与i/o信号、通讯网络、电源采用隔离保护措施；

(2) 功能强大、类型丰富的模件以适应各种不同应用领域，包括电源模块、cpu模块、通信模块、数字量输入模块、中断量模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、温度量模块、脉冲量模块、综合量模块等；采用嵌入式实时多任务操作系统，支持多任务分配，合理使用cpu资源 开放式网络：100m以太网，支持modbus/tcp协议；多串口通讯，支持modbus及自定义协议；丰富的内置集成功能，除提供各种标准操作符、控制功能模块、标准函数外，还提供pid、soe等实用性功能模块，解决控制应用需求；支持包括硬件在内的广泛故障监视和诊断；

(3)编程调试方便快捷。支持iec61131-3标准；具有系统配置、数据库组态、程序编写、在线监视、在线修改、在线调试、在线功能；支持编程语言：梯形图ld、顺序控制图scc；中/英文编程，大大提高了程序的可读性；

提供智能化的图形及文本编辑功能，界面友好；通过以太网支持远程编程与调试；

(4) 全智能i/o设计和一系列性、性设计为系统的运行提供了。

数字量输入模块的通道全部采用光电隔离，同时具有软件滤波功能，每一通道可以设置相应的滤波时间，可以有效地避免因现场信号抖动而产生的误动作信号。

数字量输出模块采用输出回路密码锁设计，通过模块的反读、校核及执行的联合控制保证在任何情况下不会发生误动。由于模块本身具有cpu可以实现的脉冲型输出脉宽的控制，和其它plc不同，mb40 plc的脉冲宽度控制是由模块来控制的，cpu模块将动作信息和动作时间发送到输出模块，输出模块完成输出动作及动作时间的控制。

模拟量采集采用了飞度电容的设计方法，保证了内部电路和外界干扰的隔离，大大提高了采集精度，大限度地降低了模拟量漂移。

温度量模块设计突破了常规温度量模块所有通道公用一路恒流源的设计，采用了的每路立恒流源设计，因此有效地避免了因一路信号干扰过大而使其它各路产生串扰的问题，从而大大提高了采集速度和抗干扰性。

(5) 顺序控制图编程技术。采用了“所见即所得”技术设计的顺序控制图编程语言是一种可视化的编程语言，非常适合复杂的顺序控制过程，它与设计单位设计的控制流程非常类似。当控制流程设计完成时，即意味着编程的结束，编程过程简单易学。此外，用各种语言编写的程序之间可互相调用，使得程序编写加灵活方便，能满足多种复杂工况的要求。支持顺序控制图组态和操作、图形化显示、单步执行、加锁、解锁；通过顺序控制图的预编译，确保程序正确执行。 

(6) 网络编程与调试。mb40-plc使用统一的编程和调试软件。提供10/100m以太网作为编程与调试接口，提供程序下载和联机在线调试功能。通过以太网支持远程编程与调试，满足在远方控制对现地控制装置控制流程的修改、在线维护。

(7) 强大的串口通讯功能。串口通讯模件：可自由配置串口通讯模块数量，每个串口通讯模块提供多达4到8个串口，每个串口均支持rs-232/rs-485接口标准，并且全部支持可编程方式。

3  水电站自动化系统

3.1 原理架构

目前，水电厂自动化系统大多采用全计算机监控系统，取消或简化常规控制手段。而当前，计算机监控系统一般采用全分布、开放式结构，设电厂级和现地控制单元级。其系统结构原理如图1所示。

图 1  水电站自动化系统原理与结构图

3.2 基于mb40 plc的水电站解决方案

基于mb40 plc的可编程序控制器基板配置方案如图2所示。

图2  plc配置系统图

(1) 在上述配置中，mb40 cpu 511是控制的，iim 214、dim 214分别负责采集开入量和中断开入量，tim212 和aim 212分别采集温度量和模入量；dom 214输出开出量。在mb40 cpu 511上有一个rs232串行通讯口，支持modbus规约，利用这个端口可以直接和触摸屏连接。

(2) 在本方案中，cpm 418模件可以提供八个个串口对外通讯，通讯协议可通过编程实现，编程语言采用c语言。编译环境为linux或虚拟linux环境，对外通讯接口为rs232或rs485。

(3) 该plc 配置方案中的cpu模件(cpu 511)，提供一个标准的网络接口，规约为modbus tcp/ip，这样可通过以太网与上位计算机通讯，以便上位机对现地单元监视和控制。

(4) 在水电厂自动化中，机组容量增大、控制信息增多、控制负荷增加等都会造成现地控制单元控制能力的降低。针对水电厂被控制对象分散的特点采用现场总线将分散在现场的智能i/o、智能控制器连成一体。正好体现了分散控制的特点，提高了系统的自治性和性，节省了大量的信号电缆和控制电缆。对于现地控制单元，智能控制器(可编程序控制器)加上现场总线技术应是一个良好的发展趋势。

(5) 在plc软件的设计中，在plc的寄存器空间，开辟了一段寄存器作为上位机和plc交换数据的空间，同时根据开入量、开出量、模拟量以及通讯采集量的特点了相关的通讯规约，以便plc和上位机能快速的交换数据。

采用mb40 plc系统运行稳定、网络节点以及plc输入输出可灵活配置；具备数字量、模拟量、输入输出回路光电隔离保护功能；对外通讯功能增强，支持多达8口，规约可以自定义；所有mb40 plc 模块系国产，维护及售后服务方便；与同档次进口plc相比，，显著的降低了投资成本。

4  结束语

采用mb40系列plc的现地控制系统已被国内上百个中、小型水电厂所采用。从系统运行情况来看，系统性高，在各种方式下设备操作正确无误，数据采集与通讯正常，上位机监控也很正常，各项性能满足水电厂自动化系统的要求。

1  引言

滑油系统在机械传动系统中起着至关重要的作用。滑油系统能否、地运行对于整个机械传动装置的性有着其重要的影响。本文研讨基于ge plc的新型的滑油压力控制系统。该系统通过调节阀开度调节滑油系统的出油量和回油量，实现滑油压力的控制，并增加应急阀构成应急润滑通路，保润滑系统的有效工作和机械传动系统的正常运行。

2  系统设计

2.1 润滑系统

润滑系统主要由油箱、供油泵、电动调节阀、应急油箱和应急阀构成，如图1所示。其中，为防止系统失电等意外情况对机械系统带来的危害，应急阀为反逻辑设计，掉电打开；应急油箱部接压缩氮气瓶，当应急阀打开时，滑油通过氮气压力进入供油管道，从而达到应急润滑的目的；电动调节阀由执行机构和调节机构两部分组成。执行机构是电动调节阀的推动部分，接收控制信号产生相应的推力，通过阀杆使调节阀阀芯产生相应的位移(或转角)。调节机构是电动调节阀的调节部分，它与调节介质直接接触，在执行机构的推力下，改变阀芯与阀座间的流通面积，从而达到调节流量的目的，进而达到调节供油压力的目的[3][4]。

图1  润滑系统示意图

2.2 电控原理

滑油控制系统主要由现场测量装置、电动调节阀、控制柜中间继电器和接触器、plc以及工控机监视面板构成。此外，还有一些基本的附加电路，如手动操作电路、报警电路、互锁电路等。示意图如图2所示。

图2  控制系统结构图

2.3 压力调节驱动电路

为降低干扰和保证手动操作，采用了dc24v和ac220v两级控制电路，dc24v为操作室继电器柜控制回路，ac220v为现场控制室控制柜控制回路。用24v的开关信号控制ac220v继电器的开闭，从而实现电机的制动和启动功能，并通过现场接触器的换相控制电动调节阀执行电机的正/反转，同时在电机控制接触器的一对常开触点和电动调节阀的限位开关触点中串入指示灯，以标示电机的正/反转和限位状态[5]。通过控制电动执行机构的正反转来调节电动调节阀的开度，从而调节油路的直接回油量，控制供油压力。

2.4 应急电路

应急电路主要是通过对应急电磁阀的控制来完成，分为手动控制和plc控制两种方式，为防止供电中断等意外情况对系统带来的损害，应急电路采用掉电保护的反逻辑控制方式，当系统掉电或切断电磁阀供电时，电磁阀变为打开状态，应急油箱的润滑油在油箱压缩氮气的驱动下进入油路，从而保证润滑系统的正常工作。

3  plc梯形图设计

3.1 电动调节阀

为满足电动调节阀不同应用环境的需求，电动调节阀的开度调节采用点动调节和开关调节两种方式，两种调节方式在上层监视界面有切换开关进行切换，梯形图如图3所示。

图3中，s1和s2分别为上位机开阀和关阀输入信号；sz1和sz2分别为正转限位和反转限位常开触点反馈信号；do1和do2分别对应于plc数字量输出模块的开阀和关阀输出； s3为上位机两种调节方式切换信号。

图3  电动调节阀开度调节梯形图

(1)点动调节方式：当s3置零时，电动调节阀处于逐步点动调节方式，在正转没有到限位状态，即sz1为零，且电机没有处于反转状态，即do2输出为零时，每次开关变量s1置1，do1置高，plc输出dc24v开阀信号，其常闭触点断开，锁住反转控制回路，而当开关变量s1清零时，do1输出随即清零，互锁定解除；同理，可实现反转逐步点动调节。

(2)开关调节方式：当s3置1时，电动调节阀处于一步调节方式，在正转没有到限位状态，即sz1为零，且电机没有处于反转状态，即do2输出为零时，一旦开关变量s1置1，do1置高，plc输出dc24v开阀信号，其常开触点闭合，输出回路自锁，常闭触点断开，锁住反转控制回路，直到正转至满开度时，正转限位开关打开，控制回路被切断，do1输出随即清零，自锁和互锁定解除；同理，可实现反转一步调节。

3.2 应急电路程序设计

为保证应系统的及时有效启动，本方案的应急方式采用自动和手动两种方式，自动方式为plc自动跟踪现场测量信号，当压力值警戒值时，控制应急阀自动打开，当压力值回到正常位后，控制应急阀关闭。为防止因现场测量信号错误而引气应急阀的误动，本方案在监控界面上增加了手动应急按钮和自动应急使能按钮，且任何情况下手动操作，手动操作一直有效[6]，梯形图如图4所示。

图4  应急阀控制梯形图

图4中，变量ai0305为现场压力传感器测得的供油压力值；变量r00101和r00103分别为用户自定义应急阀开启警戒值和应急阀关闭正常值；变量s4为上位机手自动应急切换信号；变量s5为自动应急程序块的输出；变量s6为控制柜面板手动应急按钮输入信号；开关量do3对应于plc模块的为应急输出；#fst_scn为系统变量，在plc上电后的个扫描周期置高；mid1、mid2和mid3为中间变量。

为防止系统在上电时各个阀的误动，程序在plc上电个周期进行了初始化，把所有开关变量和数字量输出清零，如梯形图行所示。

自动应急：梯形图二行和三行为数值比较，当供油压力值开启警戒值时，变量mid1置1，如果自动应急方式开启，即变量s4为1，则自动应急输出s5自锁置1，应急输出do3掉电，应急阀开启，在压力值上升至变量应急阀关闭正常值时，变量mid3置1，自动应急输出s5清零，应急输出do3得电，应急阀关闭。为防止应急阀在应急阀关闭正常值附近频繁打开，变量mid3使用了自锁，使得应急阀在关闭后压力值开启低才能重新打开。如果自动应急方式关闭，自动应急随即处于无效状态变量s5复位为0。

手动应急：手动应急且一直处于打开有效状态，当手动应急开关s6置1时，应急do3无条件处于断开状态，即应急阀处于打开状态，当手动应急开关s6清零且自动方式开启时，自动应急输出方才处于有效状态。

4  结束语

本文中采用新型的节流管式电动调节阀，调节阀在高压差下也只需要很小的力就能被驱动，这样驱动阀的电机就可以用很小功率的电机获得运动控制功能。plc电控系统是整个机械传动系统的一部分,具有简单、、响应速度快，控制精度高、维修率低灯特点。增加的应急润滑油路，提高了机械传动系统的性和稳定性，适合在机械传动系统的润滑系统中推广使用。

1  引言

随着我国城镇化的快速推进，城镇污水的处理问题日益凸显。一方面，经过不懈的努力，近年来，我国城镇污水的处理能力大幅度增加；另一方面，我国在今后的十年里仍将处于城市污水处理设施建设的高峰期。截止到2009年年底，贵州省在列入《“十一五”后三年全省城镇污水和垃圾处理工程建设方案》的98个污水处理设施建设项目，建成比例达80%，已建成污水处理厂设计规模155.35万吨/日。仅去年一年，新建污水处理厂57座，占累计建成总数的73%，新增污水处理能力77.35万吨/日[1]。

一体化氧化沟工艺是在充分发挥氧化沟技术优势的基础上，开发出的为的氧化沟技术，由美国于上世纪80年代初提出[2]。该技术具有工艺流程短，构筑物和设备少，占地面积小，投资省，运维，启动快，运行操作简单，沉淀，出水水质稳定等诸多优点，非常适合中小型污水处理厂的应用。

2  总体方案

贵州省某县城2008年年底开工建设污水厂一座，主要用于处理该县生活污水和部分工业废水，处理污水规模1万m3/日，总投资近四千万。该污水厂采用一体氧化沟技术，其处理工艺及主要处理构筑物如图1示。

图1  一体化氧化沟污水处理工艺流程图

自动控制部分要求采用两台simatic s7-300 plc完成对整个污水处理系统的控制，通过以太网将现场相关信息传递到控制室上位机显示。操作人员通过上位机监控界面和安装在电器柜上的触摸屏设定系统自动运行的相关参数，查看整个污水处理系统的运行情况及设备状态，并可以对系统中的设备进行远程手动启停控制。

3  自动化系统设计

3.1控制系统硬件设计

在实际开发时，根据系统设计要求，及现场开关量分布情况，用一套s7-300plc设置在控制柜i内，在控制柜ii内设置远程io。这样既减少了硬件投入成本，又免去了两个plc之间通信的问题。

s7-300 plc的cpu模块cpu315-2pn/dp(315-2eg10-0ab0)安装在控制柜i中，远程i/o模块et200m(6es7 153-1aa03-0xb0)安装在控制柜ii中，两个控制柜之间通过的profibus-dp总线相连；中控室的上位机通过以太网与控制柜i中的cpu模块相连，控制系统结构图如图2所示。

图2  控制系统结构图

控制柜i中选用sm321 di32×dc24v数量输入模块3块、sm322 do32×dc24v数字量输出模块2块、sm331 ai8×14位模拟量输入模块1块；控制柜ii中选用sm321 di32×dc24v数量输入模块4块、sm322 do32×dc24v数字量输出模块2块、sm331 ai8×14位模拟量输入模块2块。

3.2控制系统软件设计

软件设计部分主要包括plc编程，控制柜触摸屏编程，上位机wincc编程。s7-300支持用户程序的块调用，使得用户程序结构化，且易于修改[3]。因此在程序编写时，以设备所处污水处理工艺的不同阶段为界限，根据设备的功能及设备间的逻辑关系，将相关设备的基本控制分置于几个功能块中，再由一个功能块按该工艺阶段的逻辑关系编写控制程序，将这几个功能块连接在一起，将相关信息写入共享数据库中，便于hmi和上位机监控系统显示。编写好的程序结构如图3所示。

图3  用户程序结构图

程序编写中较困难的地方是对三台罗茨风机和四台潜水排污泵的控制。这两类设备工作时的共同特点是：①要根据每台设备的累计运行时长，在启动时选择设备的启动顺序，即累计运行时间短的设备启动。②每次启动时，总要保持一台设备处于备用状态，当运行设备出现故障或不能启动时，备用设备就自动投入运行。为此，我们用多个计数器(c)配合定时器(sd)分别记录这两组设备的每个设备的运行次数，通过采集设备组总启动信号的上升沿，完成设备组中启动顺序的逻辑判断，实现一台备用其它启动，先开先停，累计运行次少的设备启动的设计要求。

在s7-300 plc编程时，充分应用了结构化编程的设计思想，在触摸屏编程和上位机编程时就比较方便了，在此不再赘述。

4  调试效果

进行现场调试时，将现场已安装好的手动电器控制系统与plc控制系统进行整合，实现自动、手动、就地控制三种方式的相互切换。正常生产时，使用自动方式，设备按照工艺要求的流程和顺序由plc自动控制启停；操作人员可以根据，污水处理系统的实际运行情况或生产要求，通过手动模式，从上位机软件或安装在电器柜上的触摸屏上完成对设备的手动启停操作；当现场设备需要检修或出现故障时，技术人员在现场设备附近的就地控制箱中，将设备工作状态开关切换到手动模式，设备不再接受plc的的控制，但plc仍会采集设备的启动、停止及故障信号用于显示。

另外，根据污水厂的要求，我们在程序中加入了定时启动功能，这样污水厂可以根据实际运行情况及分时电价的安排，每天污水处理系统的启动时间，降低整个系统的运行成本。

图4  上位机监控系统主界面

5  结束语

该污水处理厂自动控制系统在结构设计上采用了分散控制集中管理的集散控制系统模式，具有，易于扩展，便于维护的特点。通过该项目的实施可以得到以下结论及展望：

(1) 根据系统的实际情况，在满足设计要求的情况下，合理选择plc硬件，可以减少硬件采购的费用降低软件开发难度。

(2) 当前中小型污水厂对设备的控制方式只需要简单的启停操作，适当引入节能控制技术，可以降低污水处理厂的运行成本。

(3) 污水处理系统中，部分设备组具有的输入输出点数少、工作过程相对立的特点，可以通过基于单片机或嵌入式系统的小型智能控制模块进行控制。引入小型智能模块后，基于plc的污水处理自动控制系统整体解决方案将具有市场竞争力。