Siemens Automation And Drive Technologies » 应用实例 Applications http://www.autocon.net.cn Tel: 8610-59799985,82252701 Fax: 8610-82252454 Fri, 03 Feb 2012 07:29:35 +0000 en hourly 1 http://wordpress.org/?v=3.1.1 变频器用于交流提升机控制系统的研究 http://www.autocon.net.cn/2011/03/%e5%8f%98%e9%a2%91%e5%99%a8%e7%94%a8%e4%ba%8e%e4%ba%a4%e6%b5%81%e6%8f%90%e5%8d%87%e6%9c%ba%e6%8e%a7%e5%88%b6%e7%b3%bb%e7%bb%9f%e7%9a%84%e7%a0%94%e7%a9%b6/ http://www.autocon.net.cn/2011/03/%e5%8f%98%e9%a2%91%e5%99%a8%e7%94%a8%e4%ba%8e%e4%ba%a4%e6%b5%81%e6%8f%90%e5%8d%87%e6%9c%ba%e6%8e%a7%e5%88%b6%e7%b3%bb%e7%bb%9f%e7%9a%84%e7%a0%94%e7%a9%b6/#comments Wed, 09 Mar 2011 03:12:02 +0000 admin http://www.autocon.net.cn/?p=5318 摘要：通过SIMOREGK6RA24全数字直流调速装置的运用实践，根据交交变频器主电路和基本控制的特点，提出一构成交流提升机全数字拖动控制系统的方法，对其主电路接线及
控制部分进行论述。
Abstract: By means of operational practice of SIMOREG K 6RA24 full digital DC governer unit,according to main circuit of AC/AC FC and fundamental control feature, a method of constitute AC lift with full digital draw control system was raised,and its main circuit connection and control part were discussed.
关键词：低频制动交交变频全数字控制Keywords:Low－ frequency brake， AC/AC FC， Full digital control
　　1引言
矿井提升机所使用的交流绕线式电动机通常是靠切换其转子电阻来进行调速的。但电动机依靠转子电阻获得的低速，其运行特性较软。当提升容器通过给定的减速点时，由于负载的不同，而将得到不同的减速度，不能达到稳定的低速爬行，最后导致停车位置不准，不能正常装卸载。通过操作人员同时施用机械闸，利用闸制动和电机拖动的合成特性来得到要求的减速度及低速爬行。这样做，不仅耗电量大，闸瓦磨损大，而且操作人员工作非常紧张，安全性、可靠性差。
晶闸管串级调速自动化提升机，可以获得较好的控制特性。但电控设备多、容量大。为获得减速阶段的制动力矩，还需一套动力制动装置，因而使系统复杂，投资增加。特别是对于500kW以上的绕线电动机，其转子电压约为700V左右，使晶闸管装置的选择带来困难。
　　当交流提升机只采用动力制动时，减速爬行阶段就要出现制动－电动、电动－制动的多次转换，才能获得平均的、而非平稳的爬行速度，能满足爬行距离较长的提升机。这种方法要求主减速器有两个主轴，并增加气囊离合器，增加了机械结构和制造过程的复杂性。动力制动的最大弱点是不能提供正力矩。当系统需要低速正力爬行时，要从动力制动转换到高压状态工作，实行爬行阶段二次给电的脉冲爬行。这种方法机械特性较软，不易控制。
　　采用低频制动，即将电动机定子绕组从三相电网（6kV，50Hz）上断开后，接至电压相序相同的低频电源上。提升机低频拖动在减速阶段使电动机运行在再生发电制动区内，在爬行阶段运行电动区内。并且，提升电动机由制动状态到电动状态是自然过渡的。交交变频器作为一种在大功率、低速范围内得到很好应用的交流调速方案，其频率范围容易调节，作为低频电源适用于各种作业的交流提升机。而数字化是现代传动技术的发展趋势，实现全数字控制是交流提升机自动化的新课题。
2交－交变频器
交交变频调速系统是一种不经过中间直流环节，直接将较高固定频率的电压变换为频率较低而可变输出电压的变频调速系统。其每一相均由两组（正、负组）三相全波变流器反并联构成。输出的整流电压为：
Ud=Ud0cosαp=－Ud0cosαN(1)
式中：αP——正组整流器控制角；
αN——负组整流器控制角；
Ud0——α=0°输出电压平均值。
交交变频器输出电压的基波为正弦波，即：
Ud=Udmsinω1t(2)
则
cosαP=(Udm/Ud0)sinω1t=ksinω1t(3)
式中：k——输出电压比，k=Udm/Ud0；
ω——输出电压基波的角频率。
通过改变正、负两组整流器触发角的频率，即可改变输出电压的频率；改变输出电压比k值，即可改变输出电压值。
交交变频器通过两组反并联的晶闸管交替工作来产生一相低频的交流电压供给负载，存在环流问题。在可逆直流传动中采用的工作方式（如逻辑无环流、错位无环流、可控环流）一般在交交变频器中均可适用。交交变频器的主电路及基本控制部分可采用直流传动的相同组件和技术。
3主电路接线及其特点
SIMOREGK6RA24是SIEMENS生产的一种紧凑式三相交流直接供电的全数字直流调速装置，设计电流范围15A～120A。其基于高性能的16位微处理器，采用参数组态方式用软件实现调速传动控制系统的各种控制功能，具有较高技术水平。该全数字交交变频系统采用三台6RA24构成，主电路为三相桥式，速度－电流双闭环控制，逻辑无环流工作方式。外环为速度环，实现精确的速度控制，内环为3个电流环，以满足三相电流的平衡和协调配合，对三相电流进行交流调制以使输出电流波形为正弦波。主电路接线如图1所示。

图1交交变频器主电路接线图
由图1可看出，该系统构成为三相桥式6脉波接线交交变频器。相电压分别为UOR，UOS，UOT，彼此相差120°，作为三相电压输出。这种联结可使在选用的晶闸管承受电压较低的情况下，提高装置的输出电压。如果3个相电压中含有同样的直流分量，由于采用星形联结，线电压中不含有直流分量，变频器输出到负载的电压波中也不会出现直流分量。从而改善了变频器的输入功率因数。如果3个相电压中含有3,6,9等次谐波，由于这些谐波彼此同相，在该接线（Y接输出）中也相互抵消，不反映到负载及线电压中去，即输出相电压中的3倍频谐波不会传到电动机端。因此，该系统输出功率大，高次谐波少，输出波形好，工作可靠。
4控制系统构成
低频制动方式，使提升机在减速段可将部分机械能转变为电能回馈到电网，并自然过渡到爬行阶段，实现稳定的低速爬行。通过采用数字控制技术，其控制性能得到大大改善。本系统为速度、电流双闭环控制，充分利用了SIMOREGK6RA24的基本控制功能。主要由以下几个部分组成：
（1）主机板。核心为一16位单片机，用以完成系统的自动调节、逻辑操作、故障诊断、自动优化和运行状态及故障显示；
（2）信号板。完成控制电源分配、电流反馈信号传送、脉冲信号隔离放大、操作连锁等。
（3）光电隔离开关量输入、输出板；
（4）智能化A/D，D/A板；
（5）总线板。
各功能控制通过外部总线构成一控制系统，共同完成各项控制任务。其数字控制结构框图如图2所示。
图2中，3个电流反馈信号经电流互感器检测，并由两对采样开关整形后送入单片机；速度给定及速度反馈信号经滤波电路和绝对值电路变换后送入各组单片机。电流和速度调节均由计算机软件完成。数字触发脉冲信号由单片机的6个高速通道输出，并由高频调制信号一起送入逻辑门阵列电路，变换成互差60°的双脉冲列，再经放大和隔离，分别去触发各相功率组件。所有调节和控制全数字化，保证了系统的调节精度。

图2数字控制结构框图
交交变频器用于交流提升机控制系统的研究
传动装置的工作状态通过开关选择。“内控”时通过主机面板按键进行参数设置和装置调试；“外控”时由操作台接通传动装置，通过主机串行接口RS232（485）施加主给定，使交流提升机低频制动过程操作实现自动化。同时可利用6RA24的状态字观察晶闸管工作状态反馈信号，读出实际值及参数组的写入和储存，完成各数据与PC的通讯。
5应用实例
该交交变频全数字拖动控制系统就用于某矿主井，提升机型号JKMD－2.25×4E，AC6kV，800kW。其定转子回路采用真空接触器换向，整个操作过程为PLC控制带CRT监控。中信重机自动化工程公司制造安装，1998年12月投入使用。技术性能完全达到设计要求，运行效果良好，保证了提升设备的安全生产。
6结论
（1）采用全数字控制交交变频装置作为低频电源用于交流提升机的拖动控制，提高了提升机运行的安全性，具有显著的节能效果。有利于改善提升机制动、爬行阶段的控制性能，减小爬行距离，缩短提升周期，提高生产能力。
（2）根据系统的运行结果，本装置可适用于矿井提升机的各种运输形式。由于控制器硬件采用了SIEMENS公司技术先进的标准产品，具有很高的可靠性，结合自行开发的软件和主电路控制系统，整套装置具有较高的性能价格比。
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]]> http://www.autocon.net.cn/2011/03/%e5%8f%98%e9%a2%91%e5%99%a8%e7%94%a8%e4%ba%8e%e4%ba%a4%e6%b5%81%e6%8f%90%e5%8d%87%e6%9c%ba%e6%8e%a7%e5%88%b6%e7%b3%bb%e7%bb%9f%e7%9a%84%e7%a0%94%e7%a9%b6/feed/ 0 软PLC在全电动注塑机控制系统设计中的应用 http://www.autocon.net.cn/2011/03/%e8%bd%afplc%e5%9c%a8%e5%85%a8%e7%94%b5%e5%8a%a8%e6%b3%a8%e5%a1%91%e6%9c%ba%e6%8e%a7%e5%88%b6%e7%b3%bb%e7%bb%9f%e8%ae%be%e8%ae%a1%e4%b8%ad%e7%9a%84%e5%ba%94%e7%94%a8/ http://www.autocon.net.cn/2011/03/%e8%bd%afplc%e5%9c%a8%e5%85%a8%e7%94%b5%e5%8a%a8%e6%b3%a8%e5%a1%91%e6%9c%ba%e6%8e%a7%e5%88%b6%e7%b3%bb%e7%bb%9f%e8%ae%be%e8%ae%a1%e4%b8%ad%e7%9a%84%e5%ba%94%e7%94%a8/#comments Tue, 01 Mar 2011 02:13:08 +0000 admin http://www.autocon.net.cn/?p=5311 摘 要：软 PLC是一种基于PC机的新的自动控制技术,与传统的PLC控制方式相比,它不仅能够实现硬PLC的所有功能,而且它遵循IEC61131-3编程标准, 为用户提供了更多的开放性,本文通过介绍使用德国3S公司的软PLC产品CoDeSys在注塑机控制系统设计中的应用,为传统控制系统的改造提供一种全新的控制方案。

关键词：软PLC;注塑机;控制系统

Abstract: Soft PLC is a new technology in the world industrial automation field ,It is based on the PC,Contrast to the traditional hardware PLC control system ,It provide more open opportunity to the customers.This paper based on new automation software CoDeSys ,and illustrate an example in the Plastic Injection Molding Machine to introduces the new control mothod to replace the traditional control system and realize the auto-control.

Key words: SoftPLC,Plastic Injection Molding Machine,Control System

1 前言

　　注塑机是目前广泛应用的高分子材料加工机械，目前在国内大量使用的注塑机基本上是采用机械或液压驱动的，控制系统大多采用触点继电器逻辑控制电路，这种控制系统的最大的弊端是控制系统自动化程度不高、精度较低、生产效率较低。采用硬件PLC的控制系统虽然能够实现各种控制功能，由于每个厂家的硬件专有性，封闭性使的用户升级和改造困难。随着自动化和计算机技术的发展，利用计算机的软硬件资源，通过软件可以实现硬件PLC的功能，并能实现精确的电子齿轮和电子凸轮的高精度同步运动控制，即软件PLC技术。它遵循IEC61131-3的国际标准。

　　采用软PLC的典型的系统结构是工控机加I/O接口加软PLC软件包。软PLC产品是基于PC机开放结构的控制装置，它具有硬PLC在功能、可靠性、速度、故障查找等方面的特点，利用软件技术可将标准的工业PC转化成全功能的PLC过程控制器。软PLC综合了计算机和PLC的开关量控制、模拟量控制、数学运算、数值处理、通信网络等功能，通过一个多任务控制内核，提供了强大的指令集、快速而准确的扫描周期、可靠的操作和可连接各种I/O系统及网络的开放式结构。通过采用软PLC和高精度控制性能的伺服电机作为驱动系统的全电动注塑机能极大的提高设备的易操作性，产品的质量和生产效率。

2 全电动注塑机结构及工作原理

　　2.1全电动注塑机的结构

　　全电动注塑机主要由注射装置、合模装置和电气控制系统组成。如图1所示，和通用的注射机相比，采用了高精度控制性能的伺服电机和滚珠丝杠实现圆周运动到直线运动的转换。注射装置的作用是将塑料均匀地塑化,并注射到模具型腔中。注射装置由塑化部件（螺杆,料筒,加热装置,喷嘴）,料斗、计量装置、传动装置、注射电机及基座电机等组成。合模装置实现模具的开闭,在注射时应保证模具可靠地合紧。合模装置主要由前后固定模板,移动模板,连接拉杆,连杆机构,调模装置,合模伺服电机,脱模伺服电机组成。电气控制系统提供动力并使注射机按预定的工艺过程要求（压力,速度,时间,温度）和动作顺序工作。

 


图1 注塑机系统组成示意图

　　2.2 工作原理

　　注塑机生产一件产品的过程一般要经过合模、注射、保压、冷却（塑化）、开模、顶出制品工序

　　操作方式：

　　（1）手动操作 利用手动操作可以进行单步的调试，包括手动设置开合模，手动模高调整，螺杆的手动操作，注射座的前后移动的手动调节等。

　　（2）半自动操作 按下半自动操作按钮，注塑机开始合模、注射等工作，直到产品加工完成，然后处于等待状态，当再次按下半自动操作按钮时，将开始下一次循环。

　　（3）自动操作 完成一个注射和计量周期后，程序自动进入下一个循环周期。

3 系统设计

　　全电动注塑机控制系统设计中需要解决三大问题：一是采用了伺服电机后如何保证高精度的运动控制，如何在程序中实现位置控制、速度控制、力矩控制以及这几种控制之间进行切换的问题。二是如何实现温度、压力模拟量的精确控制，来确保每个注射周期都能保证塑胶原料充分加热至合适的温度和确保注射压力、保压压力的精确控制。三是如何设计人机界面来实时状态的监控、在线数据的修改、出错报警的处理、对错误进行及时的诊断及消除。

　　3.1 系统的硬件设计

　　控制系统的硬件由工控机、SERCOS IO模块、博士力士乐公司数字伺服驱动器以及伺服电动机组成，控制系统的结构示意图如图2：工控机作为上位机构成控制系统的核心，通过软PLC和SERCOS光缆环控制锁模伺服电机、注射伺服电机、塑化伺服电机、脱模伺服电机按照编写的程序运动，可以实现注塑过程中高精度的运动控制，以及位置、速度、力矩以及这几种控制之间切换的问题。输入按钮、行程开关等外部数字量输入信号通过IO模块采集到PLC程序中，经过程序处理变成逻辑关系，得到所需要的输出状态来控制现场设备，指示灯和报警灯显示当前设备运行状况和错误报警信息。温度传感器、压力传感器模拟量信号通过SERCOS IO模块转换为软PLC可以识别的数字量信号，通过在编程系统中编写的PID模块程序可以实现注塑过程中的精确温度和压力PID调节。

　　SERCOS运动控制总线符合开放式数控系统的标准，可以根据系统需要灵活添加设备，有利于智能数控设备的集散控制，节省了设计和调试周期，同时使系统的可靠性大大提高。

　　3.2系统的软件设计

　　3S公司的CoDeSys与其它软PLC产品如SIEMENSE公司的SIMATIC WinAC、SOFTPLC公司的SoftPLC等相比。最大优点在于它集成了逻辑控制、运动控制和可视化于一体。

　　CoDeSys是符合IEC61131-3标准的编程工具。只要在计算机上安装了CoDeSys SP RTE软件，就可以成为一台先进的高性能可编程控制器（PLC），另外用CoDeSys不需要其它的组态软件就可以轻松实现实现可视化。可以用CoDeSys SoftMotion实现运动控制编程，包括单轴运动到复杂的多轴插补运动。

 


图2 控制系统结构示意图

　　本控制系统的程序设计采用模块化的设计方法，包括了运动主程序、手动控制程序、半自动控制程序、自动控制程序、IO控制程序、温度控制程序的设计

　　（1）任务设置

　　在程序任务中设置四个任务 MotionTask 、TEMPCTRL、PressureRead、IOTask

　　如图3所示：四个程序任务是并行的，根据设置的优先级和周期扫描的时间，这样就能保证逻辑控制和运动控制的不互相干扰。

 


图3 任务配置图

　　（2）运动主程序设计

　　运动主程序中主要由参数初始化、轴组上使能、电机回零位、操作模式选择、轴组状态处理模块组成，在操作模式选择下，选择相应的操作模式（手动、半自动、自动），主程序将调用相应的处理程序（手动控制程序、半自动控制程序、自动控制程序）程序模块简图如图4所示：

 


图4 程序模块简图

4 结束语

　　本文作者创新点为该控制系统的设计采用了软PLC技术和SERCOS运动控制总线技术，简化了硬件结构，使得开发的控制系统符合开发式体系结构的要求，系统的可扩展性、可靠性、可维护性大大提高，最重要的是实现了注射的高速高精度以及短周期循环。经过实践检验，本控制方案达到了预期的效果，具有十分广阔的应用前景。

参考文献:

　　[1] 付应红,李晓帆等.软PLC（SoftPLC）技术、产品及控制方案探讨[J].微计算机信息 2000,5

　　[2]胡燕海等.注塑机主体结构模块化设计及其实例研究.机械设计与研究,2004,6

　　[3]陈卫福,杨建武.开放式数控系统及SERCOS接口技术应用.机械工业出版社,2003.1

　　[4]CoDeSys User Manual

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    自来水厂的制水过程是从水源地取水经输水管网至水厂经处理达标后通过配水管网送至用户。北京市石景山区杨庄水厂是以地下水为水源的水厂，规划供水管线39千米，其中输水管线4千米，配水管网35千米，工期工程设计供水能力为5万吨/日，1998年月12月正式供水。该厂有10口水源井、1口补压井及1 配个水厂，水源井潜水泵电动机容量为6台85KW、4台45KW，补压井为45KW，配水厂内有配水泵房一座、清水池两座、变电站一个、加氯间一座、综合楼一座，配水泵房内有6台160KW配水泵，其中2台为变频调速泵，4台工频泵，由两路10KV/0.4KV容量为800KVA变压器，加氯间有3台加氯机，配水管网设有8个远端压力测量点。
   我们针对水厂制水过程的特点和对控制系统的功能要求，并根据该厂的具体情况，最终决定采用罗克韦乐自动化的基于PLC的SCADA系统和基于客户/服务器HMI组态软件RSView32活动显示系统（Active Display System ,ADS）

2、水厂对控制系统的要求
2.1、分散性
    水厂最大的特点是地域极为分散。通常水源地、补压井、测压点距离厂区几公里甚至几十公里，这样就造成控制系统I/O点分散，因此需要分布式的具有SCADA功能的控制系统。此外，控制功能也具有分散性，如各配水泵、水源井能分别地，互不影响地进行起动或停止控制。
2.2 集中监控
    为了节省人力，降低制水成本，水源井、补压井等应常常是无人值守，操作人需要在中控室对整个水厂进行集中监控。
2.3 小型化、集成化
    以水源井为例，泵房内通常有一口号或两口井，对一台或两台泵的控制点数很少，对于管网测压点也很少。因此为了降低系统造价，控制系统需要小型化、低成本的具有集成SCADA通讯功能的控制器。
2.4 适应性
    通常水源井泵房内环境温度一年四季变化很大，对于北方地区更是如此，此外供水量随着季节和白天夜晚有很大变化，控制系统应能适应环境和供水量的变化，保持稳定供水。
2.5 以逻辑控制为主
    水厂的控制大部份是对输水泵和配水泵的逻辑控制，回路控制通常只应用在加氯量及出水压力的控制。而逻辑控制是可编程序控制器（PLC）的传统应用领域，因此这也是目前水厂的控制系统广泛采用PLC的原因。
2.6 可靠性、安全性
    水厂的安全、稳定运行直接关系到千家万户，所以从控制系统的结构设计、软硬件产品质量到控制程序编制等各个环节都必须是高可靠性的。
2.7 可维持性
    系统在系统软件、应用软件和硬件方面具有强大的报警和故障自诊断功能，方便工程师对系统故障进行分析和维护。
2.8 可扩展性
    系统应采用具有一定标准及应用较为广泛的软硬件产品，并考虑一定的余量，为将来水厂的扩建及系统的变更打下基础。
2.9 开放性
    开放性是用户对控制系统的普遍需求。随着计算机和网络技术的发展和应用的普及，人们越来越需要过程控制系统与管理信息系统交互信息，从而实现管理与控制一体化。尽管各控制系统生产厂家在现场控制器模块级还不可能完全开放或通用，但必须要求上位机监控系统具有开放性，例如：监控系统应基于微软公司的WindowsNT、2000或9X平台，支持各种规范的协议如OPC、ODBC、ActiveX、DDE等。

3、 控制系统构成
3.1 控制系统硬件
    杨庄水厂根据系统不同功能层次采用四种通信方式，共有19个PLC控制站构成控制系统。以太网用于系统的管理层，DH+网和无线通讯用于各PLC控制器及计算机操作站之间的控制层通讯，远程I/O网用于配水厂PLC控制器与变频器\软起动器的设备层通讯,管理层与控制层通过服务器实现信息交互。DH+网和远程I/O网采用屏蔽双绞线进行通讯，具有连接方便、通讯距离远的特点,是PLC通讯应用很广的工业网络,在通讯速度为57.6Kbps下，不加中继可达10000英尺（3040米）加中继可达12公里，DH+网可挂接64个控制器，远程I/O网可挂接32个设备。无线通讯采用具有SCADA功能DF1主从通讯协议，PLC通过其标准RS232口与数传电台相连来实现无线通讯，通讯速率为9600bps/19200 bps。PLC1作为SCADA系统的主站用于控制和监测配水系统和供电系统，PLC2用于监控加氯系统，PLC00～PLC03、PLC07分别控制0#～3#、07#水源井，PLC05、PLC08分别控制5#、6#、和8#、9#两口水源井，PLC10控制10#补压井，PLC11～PLC18用于配水管网压力监测，位于中控室的OS1、OS2计算机PLC00～PLC02控制器只采用DH+网进行通讯；3#水源井～9#水源井距厂区较远，为了防止通讯电缆被意外切断影响水厂的运行，PLC03～08控制器采用互为热备的DH+网和无线通讯，通常性况下采用速度较高的DH+有线通讯，一旦DH+网通讯失败，系统将自动转换到DF1无线通讯；10#补压井和测压点距离厂区更远，采用有线通讯方式代价太高，因此PLC10及PLC11～PLC18控制器只采用DF1无线通讯方式。
在控制系统中，用于配水管网压力监测的PLC11～PLC18采用最为经济的微型可编程控制器MicroLogix1000，其它控制器均选取用可编程控制器SLC5/04，用于1#、6#配水泵的变频器采用A-B公司1336Plus变频器，其它配水泵和水源井都采用A-B公司具有泵控功能的SMC Dialog plus智能马达控制器，HMI操作站选用研华586工控机，ADS服务器采用惠普HP E60服务器，工控机、服务器的DH+通讯接口卡采用A-B公司的1784-KTX，无线通讯电台采用深圳华夏盛公司数字电台2710。
3.2 控制系统监控组态软件
    水厂的人机监控系统由位于中控室的两套RSView32计算机操作站和位于综合楼的基于客户/服务器RSView32活动显示系统（ADS）组成。操作站安装Windows95操作系统作为RSView32运行平台，ADS服务器安装Windows NT Server运行平台，ADS客户端安装Windows98中文版操作系统作为RSView32 ADS Client运行平台。RSView32是罗克韦乐自动化软件公司采用开放技术，以MFC（微软基础级）、DCOM（分布元件对象）组件技术为基础的人机监控软件，是第一个在图形显示中利用ActiveX、VBA、OPC的MMI产品，提供了监视、控制及数据采集等全部功能，是一个使用方便、可扩展性强、监控性能高的监控组态软件。RSView32 ADS将RSView32功赎罪MMI软件扩展为客户/服务器结构。ADS服务器不仅可在现场，而且可以通过国际互联网（Internet）在世界任何地方连接进入。客户端可以采用ADS软件或Internet Explorer作为监控软件平台。ADS最多可以同时支持20个特许的客户连接。系统的安全策略利用Windows NT和RSView32提供的双重安全功能，Windows NT在企业网络系统层面负责管理操作人员或系统管理员和登录，而RSView32通过设置不同的安全级别在应用层面对用户的操作权限进行控制，从而保证系统和正常操作，防止越权操作。
3.3 控制系统SCADA协议
    A-B公司的可编程控制器SLC5/04和MicroLogix1000具有内置的多功能的标准RS232接口通道0，通过该接口可以和编程器连接进行编程，也可以建立DH485网络，还可以实现SCADA系统功能。该RS232接口有两种工作方式，一种是系统方式，另一种是用户方式，系统方式支持DH485和DFI通讯协议，用户方式支持标准ASCII码方式，通讯速率从110bps到19.2bps可组态。DFI协议是A-B公司PLC系统广泛支持的通讯协议，包括各系列PLC及装有RS Linx通讯软件的计算机均支持DFI协议，通过该协议可以构成基于PLC的SCADA系统。DFI协议支持点对点全双工通讯模式以及点对多点半双工主从通讯模式，DFI主从通讯方式支持包括主站在内的多达255个站，站地址为0-255。SLC5/04通道0可组态选择DFI全双工，DFI半双工主或DFI半双工从，MicroLogix1000通道0可选择DFI全双工或DFI半双工从。杨庄水厂无线通讯SCADA系统采用点对多点半双工通讯模式，PLC1作为主站采用DFI半双工主通讯方式，其它PLC控制器作为从站采用DFI半双工从通讯方式，主站PLC采用对各从站轮询方式并通过信息（MSG）指令来实现数据交换的。DFI主从通讯方式不仅能实现主站与从站的通讯，而且能实现从站与从站的通讯。主站对从站的通讯可组态面基于信息的轮询方式或标准的轮询方式。

4、 控制系统功能
4.1 可靠的控制策略
    互为备用。在控制系统的功能设计上，各配水泵、输水泵都具有独立的控制功能互为备用，相互之间既可以在自动控制方式下实现任意组合联锁控制，也可以地手动控制方式下独立控制。中控室的两台操作站具有同等的功能且互为热备，当一台出现故障时也不会影响水厂的操作。水源井PLC通讯采用了互为备用的DH+有线和DFI无线通讯。
    就地和远程控制方式。各配水泵、输水泵通过配水泵控制柜上的选择开关,可以选择就地控制方式和远程控制方式。远程控制是通过计算机操作站由PLC控制泵启停，就地控制是用控制柜或现场操作箱上的按钮控制泵的启停。当PLC处于编程状态或出现故障时可以采用就在控制方式。就地和远程控制方式相互切换不会影响泵的运行。
4.2 配水泵的控制
    手动控制。各配水泵在远程控制方式下分手动控制和自动控制。手动控制是由操作员根据管网的压力情况对配水泵进行启动和停止操作。远程控制方式下配水泵与电动阀的联锁控制都由PLC自动完成。
自动控制。PLC根据出水压力和变频器的输出频率，处于自动方式的配水泵进行循环启停控制，循环启停控制的规则是先开先停。
4.3 水源井输水泵的控制
    手动控制。操作员根据清水池液位对输水泵进行启动和停止操作。
    自动控制。PLC根据清水池液位及各输水泵起动水位和停止水位，对处于自动方式的输水泵进行启动和停止操作。
4.4 出水压力变参数PID调节
    出水压力的调节是通过变频器控制配水泵的转速来实现。在现场调试中，我们发现固定参数的PID调节不能解决供水高峰的出水压力控制动态响应和稳定性问题。我们通过采用变参数PID调节方法很好地解决了这一问题。变参数PID调节是根据出水流量的大小采用不同的PID参数进行出水压力调节。
4.5 出水压力自动设定
    配水管网的压力损失大小随着供水量的变化而不同，供水量越大压力损失也越大。力了达到既满足用户对水压稳定的要求又能实现节能降耗的目标，我们根据出水量、出水压力及各测压点压力测量值，采用模糊控制的方法对出水压力进行自动设定。
4.6 丰富的画面显示功能
    在计算机操作站显示的画面有工艺流程主画面、工艺流程分画面、高低压供电监控画面、设备操作画面、趋势图、调用菜单画面、报警画面、报表画面、防盗报警画面。操作人员通过调用这些画面可以全面地了解水厂的运行情况，并且很方便地对设备操作。
4.7 故障诊断与报警处理功能
    在各设备的操作画面中都列出其起动条件状态，如：上电情况、通讯状态、故障状态、就地/远程状态、热继状态等。记录报警发生时的有关信息，如：故障标签名称、报警信息、故障报警时间、确认报警时间等，并对报警信息进行管理。
4.8 多重主设备保护功能
    1336 Plus变频器和SMC Dialog Plus智能马达控制器提供了多重设备保护功能,如：过载、失速及堵转、欠载、欠压、过压、电压不平衡等保护。
4.9 报表功能
    本系统输出的报表有以下五种，即输水工艺参数日报表、配水工艺参数日报表、输水工艺参数月报表、配水工艺参数月报表、水厂工艺参数年报表。
4.10 远程监控功能
    采用基于客户/服务器HMI组态软件RSView32 ADS，实现了对水厂的远程监控。操作人员可在中央控制室对生产过程进行监控、公司经理、厂长、工程师坐在办公室甚至在家里也可以监控水厂的运行情况。

5、 结束语
    本系统在该水厂已稳定运行三年多，运行结果表明罗克韦尔自动化的PLC基于SCADA系统能充分满足对水厂控制系统的要求，对水厂的安全运行、提高供水质量、节能降耗、优化管理等方面起到了至关重要的作用。
(本文转自电子工程世界：http://www.eeworld.com.cn/gykz/2011/0127/article_4498.html)

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关键词: 变频调速; PLC; 触摸屏; DCS

Reconstruction Design for Coal Feeder Control System
for Thermal Power Plant Based on PLC
QIAO Dong – ka i
（Maoming College Electromechanical Project College, Maoming 525000, China）
Abstract: The status quo of coal feeder control system for a thermal power p lant is introduced. Elaborates on the working p rincip le and way of the reconstructed control system, system components, design ideas of PLC control program, design of touch – screen and the setting of parameters. Tests show that the operation of reconstructed control system can meet a expected requirement as it is economic, efficient, and steady.
Key words: frequency conversion; PLC; touch – screen; DCS
1 　系统说明
1. 1 　系统工作原理
给煤机系统的主要功能就是根据发电功率的要求来调整燃烧所需要的煤量。给煤机主要由输送带和马达组成,从煤仓落至给煤机输送带上的煤通过输送带输送至磨煤机。系统原理如图1所示。系统将两路称重传感器测得重量信号转化得到实际煤重,比较两路重量大小判断称重传感器是否失效,如果没有失效,实际总重量即为两路重量之和;如果失效,实际重量等于密度与容积之积,实际重量与输送带速度的乘积即为实际给煤率,然后根据请求给煤率和实际给煤率的偏差,采用常规PID控制调节给煤机马达转速,最终实现系统煤量调节,同时也实现发电功率调节。

1. 2 　系统工作方式
（1）遥控方式是给煤机控制系统主要的工作方式,所谓的“遥控”是相对DCS主控室而言,也就是说给煤机在该工作方式下接受来自DCS主控室的控制信号实现煤量控制,控制信号主要有给煤机的启停信号和请求给煤率信号。当操作人员选择“遥控方式”时,给煤机按用户请求的给煤率实现恒流量控制。
（2）停止方式
使给煤机停止工作,有2种方法: ①主控室发出一个给煤机停止信号; ②在就地控制柜的触摸屏上选择“停止方式”。给煤机的停止方式主要是为了实现在该工作方式下的“校验皮带秤”的工作。当操作人员选择“停止方式”时,给煤机先停止运行,然后用户可以选择“校验皮带秤”等功能进行相关操作。
（3）就地方式
就地方式是一种就地调节给煤机转速的工作方式,在该工作方式下,系统不接受来自DCS主控室的控制信号。当操作人员选择“就地方式”时,给煤机按现场设定的速度运行。该方式作为校验系统转速变频控制功能是否正常的一种方式。
2 　控制系统设计
2. 1 　系统基本组成
该控制装置主要由PLC、NT（工业触摸屏）、变频 器、重量检测机构、给煤机马达转速检测机构及各种执行机构等组成,控制系统组成结构如图2所示。

可编程控制器PLC采用日本OMRON 公司的CQM1H,CPU模块为CQM1H – CPU51,该CPU模块自带16个输入点,包括了3个高速计数脉冲输入;另外加1个D I模块CQM1H – ID211, 2个DO模块CQM1H -OC221, 1个4点A /D转换模块CQM1H – AD041, 1个4点D /A转换模块CQM1H – DA021及相应供电模块,以满足输入/输出点数及模拟量输入要求。变频器采用日本安川公司的YASKAWA—Varispeed G7系列3. 7kW变频器,该变频器具有操作简单、体积小、功能全面、抗干扰强、变频效果好等特点。
NT是与PLC配套使用的设备,它具有操作简单、界面美观直接、与PLC通讯良好、抗干扰能力强的特点,是一种取代控制面板和键盘的智能操作显示器,用于设置数据、显示参数、以动画等形式显示自动控制过程;作为PLC的人机界面,一方面扩展了PLC的功能,组成交互式工作界面的独立系统,另外一方面也可以大大减少操作台上按钮、开关仪器等使用数量,使PLC外围电路更简单。本系统选用OMRON公司的NT631C,它与PLC配套使用,实现各种开关量输入、系统参数设定、修改及各种工作状态显示,它通过RS – 232与PLC通讯。
2. 2 　PLC程序设计
给煤机控制主要有远控方式下的流量PID调节,就地方式下转速调节,停止方式下的给煤机的校验等,根据生产工艺要求,考虑操作方便及安全可靠性,采用模块化程序设计,系统程序结构如图3所示。

给煤机的流量P ID调节是根据实际给煤率和请求给煤率的偏差进行P ID调节,实际给煤率的计算精度将直接影响到给煤机控制系统的调节精度,因此实际给煤率的计算非常重要。系统称重传感器称重的有效范围是91. 44 cm,也就是说称重传感器检测出的称重信号值是91. 44 cm长度内的重量,如果不加处理进行累加必然出现重复累加,所以必须把91. 44 cm长度内的称重重量先转化为单位长度的重量,然后才进行累加。具体做法是先将每个扫描周期所累计的称重重量除以91. 44 cm所对应的齿轮脉冲数,得出单位脉冲所对应的重量,然后再乘以单位时间所对应的脉冲数即得到实际给煤率。
2. 3 　NT设计
NT631C是一个小型多功能5英寸的全屏幕显示面板,屏幕为320 ×240点,防水、防振动、防反光,可以在恶劣环境下运行。它通过本身具有的RS -232以直接连接方式与PLC或个人计算机通讯,在计算机上通过它的支持软件NTST3. 3C设计各个控制及说明画面,下载到触摸屏后,再通过与PLC的通信来完成。


屏幕的软件框图如图4所示。2类画面之间的切换由箭头的方向表示,可有2种方式切换: ①设置功能键,两屏幕之间直接切换,不经过PLC; ②设置开关键,由PLC控制切换。
（1）初始画面　显示本控制系统名称;
（2）参数设置　包括就地控制转速、校验挂码重量、P ID调节参数、各报警的时间参数及报警值的设置。在每一个参数设置画面都有输入键盘,每个键盘都为触摸键,用户可直接输入数据,这些数据被放入NT631C的数据表中,通过通信再送至PLC的数据寄存区, PLC程序运行时就会调用这些参数。为了保证系统参数的安全,进入“参数设置”项必须输入密码,密码输入正确才能进入设置或者修改参数,当然密码随时可以修改。
（3）运行　包括运行操作和运行状态的显示,运行中所有的操作都通过触摸屏完成,其中包括运行方式的切换,系统功能的选择都是通过触摸屏实现;运行操作按钮也同样是设置了密码的权限保护,避免其他人等的误操作。状态显示包括了系统中所有的重要参数,如请求给煤率、实际给煤率、实际转速、给煤机马达电流等。
（4）报警历史　报警历史可以显示多达256 条报警记录,用于帮助分析系统出现的问题。
2. 4 　变频器参数设置
在该控制系统中,变频器接受远方模拟量端子输入控制,也就是说PLC输出模拟量转速控制信号到变频器,由变频器来完成变频控制给煤机马达。其中主要参数设置如表1,其余参数按出厂的默认设置。

3 　结语
本系统自2006 年11 月投入运行以来,运行稳定,状况良好,显示、控制功能正确,大大提高系统控制精度和稳定性,为管理人员、操作人员带来了极大的方便。特别是本系统投资少,实用性强,在实际应用中取得了良好的效果。
参考文献:
[ 1 ]陈远立. 电气控制与可编程控制器[M ]. 广州:华南理工大学出版社, 2004, 4.
[ 2 ]陈康全. 一种火电厂给煤机变频控制系统的研究[ J ]. 安徽工程科技学院学报, 2003, （2） .
[ 3 ]宋永兵. 可编程控制器原理及应用[M ]. 武汉:华中科技大学出版社, 2003, 5.
[ 4 ]齐重谦,王兰. 变频器的应用技术与维护[M ]. 北京:机械工业出版社, 2000

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现用控制设备是建厂时原始设备厂家提供的S5系统，设备运行了近十年，逐步进入故障高发期。由于S5产品正逐步退出市场，模块备件供应周期很长，保障性差，某些部件甚至有价无市。为了保证设备满足稳定生产的需要，决定将S5升级到S7。

原S5系统的构成：
控制主机采用的是西门子S5-95U，控制机配有两个机架，I/O配置共有数字输入64点，数字输出80点，其中包含了CPU集成的I/O通道。人机界面为OP393，用于修改CPU的内部参数和工艺数据，实际生产中很少用到。系统所用流量，压力，温度及液位传感器的状态正常。

改造方案：
为恢复控制设备的可维护性、兼容性和可扩展能力，消除设备这些方面的不稳定对正常生产的影响和隐患，需要对现有控制系统进行改造升级。
根据目前设备稳定性和可维护性问题主要集中在控制主机PLC上，为尽可能减少升级改造工作对正常生产的影响，原有控制柜改造不进行整体升级替换，而是保留现有低压主回路，控制柜体和端子等部分均予保留，只对PLC部分进行拆除，然后用替代新产品在现场重新安装、配线成柜。PLC的程序也对应由S5状态升级到S7。由于用户方所提供的时间比较紧，故采取局部更换升级的方案：一方面是缩短工期和费用，利用大修有限的停机时间完成改造升级工作，节省时间、降低成本；另一方面原有柜体和低压器件等元器件仍有保留的价值。
PLC:根据设备的工艺及性能要求，PLC采用西门子S7-300系列产品。更新替代产品根据原有技术要求和状态选型，不兼容的部分在设计时通过增加接口来解决。
HMI：混比机的人机界面OP393因工艺上没有保留的必要,故改造升级后不再保留。


效果反馈：
混比机控制系统S5升级S7的改造工程于2007年完工，设备状态及性能稳定正常。正式投入生产后，设备运行的生产线经过了多品种产品的系列完整考验，运行状况稳定，各项功能指标达到甲方的要求，由于北京金鼎旺科技有限公司专业的品质和优质的服务，用户非常满意，二期的多条生产线的S5升级改造即将开始，我们期待与更多的企业合作！

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　　3．2　手动控制方式

　　选择该种工作方式时，应先将控制室操作面板和泵房内电器控制柜上的“自动／手动”转换器打到手动工作状态，参数设置同上。根据被检表量程人为判断起动哪一台泵：首先，在电器控制柜上将要起动泵输出旋钮合上，点动变频柜上的变频器起动钮，泵起动后可通过调节操作面板或电器控制柜上的电位器旋钮来实现流量的调节。现场和控制室手动对流量调节的异地操作通过操作面板上“控制室频率调节现场”旋钮来实现。软件流程图见图2。

　　4　结束语

　　本系统较好地扩展了功能，扩大了系统应用范围， 投入运行以来由于配置灵活、机动性好、工作稳定，取得了令人满意的效果。

]]> http://www.autocon.net.cn/2011/01/%e6%b0%b4%e6%b5%81%e9%87%8f%e8%ae%a1%e6%a3%80%e5%ae%9a%e6%8e%a7%e5%88%b6%e7%b3%bb%e7%bb%9f%e5%8e%9f%e7%90%86%e5%8f%8a%e8%ae%be%e8%ae%a1-3/feed/ 0 水流量计检定控制系统原理及设计 (2) http://www.autocon.net.cn/2011/01/%e6%b0%b4%e6%b5%81%e9%87%8f%e8%ae%a1%e6%a3%80%e5%ae%9a%e6%8e%a7%e5%88%b6%e7%b3%bb%e7%bb%9f%e5%8e%9f%e7%90%86%e5%8f%8a%e8%ae%be%e8%ae%a1-2/ http://www.autocon.net.cn/2011/01/%e6%b0%b4%e6%b5%81%e9%87%8f%e8%ae%a1%e6%a3%80%e5%ae%9a%e6%8e%a7%e5%88%b6%e7%b3%bb%e7%bb%9f%e5%8e%9f%e7%90%86%e5%8f%8a%e8%ae%be%e8%ae%a1-2/#comments Wed, 19 Jan 2011 07:47:50 +0000 admin http://www.autocon.net.cn/?p=5219 2．2　现场检测执行部分

　　现场检测执行部分由标准表、被检表、变频器、标准罐、换向器、水泵组组成。

　　（1）标准表

　　在水流量检定系统*有DG300、DG200、DG100三种口径标准表各一块，标准表的AC220V和DC5V的工作电源由系统控制柜供给。标准表工作时发出的脉冲信号经工控机中的PCL－836采集卡采进上位机，通过计算公式换算出流量作为标准值来检定被检表的精度。

　　（2）被检表

　　被检表的口径从DG80～DG300共有六种，且被检表的供电电源及信号输出种类较多，供电电源有：DC5V、DC12V、DC15V、DC24V、DC100V、AC110V、AC220V；信号输出有二线制4～20mA、四线制4～20mA、0～5V、0～10V、0～20mA，被检表电源的供给和信号的输入由下位机选择。被检表输出信号进入上位机前以信号转换器转换成1～5V和0～5V的电平信号，经工控机中PCL－818采集卡转换成流量在监视器上显示。

　　（3）变频器

　　变频器是水流量检定系统中执行部分的核心，流量大小的调节及流量的稳定都是上位机通过变频器来实现的，其工作状态的好坏极其关键，所以，上位机对变频器进行实时监控，从组态画面中可以直接看到变频器的工作情况。当变频器由于某种原因出现故障时，控制系统会发出声光报警提醒操作者对发生的故障进行处理，故障原因可以在变频器液晶屏上查阅。

　　（4）标准罐、换向器

　　系统中有四个标准罐，其容积分别为10m3、2m3、1m3、0．2m3，每个罐上都装有高精度的差压变送器用来检测罐内的液位。其中1m3和0．2m3的罐为1号罐组，10m3和2m3的罐为2号罐组，两组罐上各装有一台换向器，换向器系统由电磁阀、气缸、分水板、光电开关、遮光板五部分组成。光电开关产生的信号直接送给上位机作为检定计时的开始和结束。

　　（5）水泵组

　　泵间共有五台泵，分别由160kW、90kW、75kW、30kW和7．5kW电机带动。泵的流量分别为0～1600m3／h、0～400m3／h、0～240m3／h、0～120m3／h、0～40m3／h。检表时根据被检表的量程由上位机选择、下位机执行起动不同的泵。泵的起动又分为变频起动和工频起动两种工作方式，两种方式都可在现场和控制室中实现。另外在泵间还装有一台真空泵和水箱，其作用是起动160kW和75kW泵之前，起动真空泵将泵体和管道内抽成真空，使水充满泵体。

　　3　系统软件设计

　　为了加强系统使用的灵活性及保证系统的正常运行，系统设计成自动控制和手动控制两种工作方式。

　　3．1　自动控制方式

　　首先，通过控制室操作面板上的钥匙开关给系统供电，这时操作面板、现场被检表电源柜、变频柜上的电源指示灯亮，表明系统供电正常。将操作面板和电气控制柜上的“自动／手动”转换器打到自动工作方式，然后打开计算机进入水流量检定系统，先点动操作面板上的就绪按钮，待就绪指示灯亮后在参数设置画面中设置参数：根据被检表口径选择检定线；根据精度等级或是否有信号输出来选择是标准表法还是标准罐法或是无讯表法检定；根据被检表的量程来设置流量点，流量点的设置可以自动设置也可以人为设置；根据被检表的工作条件选择其供电电源和信号接收种类。在以上参数和其它需要设定项设定好后，用鼠标单击“开始检定”。系统根据所设被检表的最大量程选泵，下位机执行起动命令后根据所设流量点的不同自动调节变频器的工作频率，使泵工作在当前流量点。同时，也可根据需要在参数设置画面中的“频率调节方式”选项后选择“手动”，那么就可在操作面板上通过频率调节电位器来实现流量的调节，手动工作方式时上位机既起控制作用又起监视作用。

]]> http://www.autocon.net.cn/2011/01/%e6%b0%b4%e6%b5%81%e9%87%8f%e8%ae%a1%e6%a3%80%e5%ae%9a%e6%8e%a7%e5%88%b6%e7%b3%bb%e7%bb%9f%e5%8e%9f%e7%90%86%e5%8f%8a%e8%ae%be%e8%ae%a1-2/feed/ 0 西门子S7-200/300 PLC的远距离隔离通信解决方案 http://www.autocon.net.cn/2011/01/%e8%a5%bf%e9%97%a8%e5%ad%90s7-200300-plc%e7%9a%84%e8%bf%9c%e8%b7%9d%e7%a6%bb%e9%9a%94%e7%a6%bb%e9%80%9a%e4%bf%a1%e8%a7%a3%e5%86%b3%e6%96%b9%e6%a1%88/ http://www.autocon.net.cn/2011/01/%e8%a5%bf%e9%97%a8%e5%ad%90s7-200300-plc%e7%9a%84%e8%bf%9c%e8%b7%9d%e7%a6%bb%e9%9a%94%e7%a6%bb%e9%80%9a%e4%bf%a1%e8%a7%a3%e5%86%b3%e6%96%b9%e6%a1%88/#comments Mon, 17 Jan 2011 08:06:30 +0000 admin http://www.autocon.net.cn/?p=5213 由西门子S7-200PLC组成的RS485通信网络其最大通信距离为500米，可挂接32个节点，距离超过500米时需在RS485总线上加装 RS485中继器，为方便接线，每个PLC的通信端口需安装总线连接器，网络的两端需配接终端电阻。这是一种常规的通信方案，有以下几个缺点：
　　1、 当距离超过500米时，需增加RS485中继器来延长通信距离，而中继器需要供电，这对于有些无供电条件的场合，如野外、油田、海底等将带来很大麻烦。
　　2、 整个通信网络是非隔离的，抗干扰能力较差，特别是当网络上连接有变频器通信时容易造成误码和死机。
　　3、 由于通信网络是非隔离的，当有雷电或其它较强的瞬变电压干扰作用于网络上时势必造成网络上的全部PLC损坏，带来重大的损失！
　　采用德阳四星电子研制PFB-G总线隔离器或CAN-485G远程驱动器可以很好的解决以上问题：
　　
一、采用PFB-G隔离器达到2公里通信距离：
　　通过在每台PLC的通信口安装PFB-G总线隔离器，如下图所示，无中继器时可实现最大通信距离为2公里（9600bps时），最多站点数量为160 个，如距离超过2公里可在网络中加装RS485中继器（型号：E485GP），PFB-G的最高通信速率为12Mbps，可用于PROFIBUS网络、 PPI网络、MPI网络和自由口通信网络等一切RS485网络，特别适用于干扰较大的恶劣环境，由于光电隔离解决了各个节点由于地电位差带来的经常损坏通信口的问题，并使通信中的干扰减小到最小，特别是当网络中有变频器通信时效果更为明显。

　　如总线上需挂接变频器通信，为便于安装和接线，可将PFB-G换成BH-485G隔离器，将变频器的RS485口经BH-485G隔离后再和总线相连，这种方案可以很好的解决PLC与变频器通信时的干扰和死机问题！
　　
二、采用CAN-485G远程驱动器达到5公里通信距离：
　　通过在每台PLC的通信口安装CAN-485G远程驱动器，如下图所示，无中继器时可实现最大通信距离为5公里（9600bps时），这可能是目前无中继器时铜线传输的最大距离，CAN-485G是隔离的透明传输驱动器，该产品并未使用CAN协议而采用了透明传输方式，因此使用CAN-485G后并不需对原有软件作任何修改！CAN信号与RS485信号相比有诸多优点，读者可参看网站的相关文章。

　　说明：
　　通信线的截面积比RS485通信线大，应选1mm2的双绞线，由于CAN-485G和CAN-232G（接电脑的RS232口）设计有二对总线端子，按图所示接线也就不存在分支线问题了。
　　CAN-485G和CAN-232G内部已设计有终端电阻，需将总线的始端和末端上的终端电阻设置开关K拨到“R”（接入120欧终端电阻），而其它站点应拨到“OFF”（不接终端电阻）。
　　如总线上需挂接变频器通信，请将变频器的RS485口经CAN-485G隔离后再和总线相连，这种方案可以很好的解决PLC与变频器通信时的干扰和死机问题！
　　CAN-232G和CAN-485G均需5VDC工作电源，对于CAN-232G的工作电源可取自电脑的USB口或用5VDC稳压，而CAN- 485G的工作电源须单独由5VDC稳压电源供给，因为西门子S7-200PLC通信口上6、5脚输出的5VDC电源因串联了100欧的限流电阻而无法作为电源使用。
　　以上方案已在实际工程中证明非常稳定可靠，实际上对于其它任何使用RS485通信的设备都适合该方案，即使是近距离通信，虽然不需隔离驱动也能完成，但经过隔离后的网络是非常稳定可靠、安全的，设备的故障将会大大降低，如此较小的投入必将获得很大的收益。

]]> http://www.autocon.net.cn/2011/01/%e8%a5%bf%e9%97%a8%e5%ad%90s7-200300-plc%e7%9a%84%e8%bf%9c%e8%b7%9d%e7%a6%bb%e9%9a%94%e7%a6%bb%e9%80%9a%e4%bf%a1%e8%a7%a3%e5%86%b3%e6%96%b9%e6%a1%88/feed/ 0 西门子自动化产品在北京地铁5#BAS项目中的应用 http://www.autocon.net.cn/2011/01/%e8%a5%bf%e9%97%a8%e5%ad%90%e8%87%aa%e5%8a%a8%e5%8c%96%e4%ba%a7%e5%93%81%e5%9c%a8%e5%8c%97%e4%ba%ac%e5%9c%b0%e9%93%815bas%e9%a1%b9%e7%9b%ae%e4%b8%ad%e7%9a%84%e5%ba%94%e7%94%a8/ http://www.autocon.net.cn/2011/01/%e8%a5%bf%e9%97%a8%e5%ad%90%e8%87%aa%e5%8a%a8%e5%8c%96%e4%ba%a7%e5%93%81%e5%9c%a8%e5%8c%97%e4%ba%ac%e5%9c%b0%e9%93%815bas%e9%a1%b9%e7%9b%ae%e4%b8%ad%e7%9a%84%e5%ba%94%e7%94%a8/#comments Mon, 17 Jan 2011 08:02:55 +0000 admin http://www.autocon.net.cn/?p=5211 一、项目简介
　　1. 概述
　　北京地铁5号线线路南起宋家庄，北至太平庄北站，线路全长约27.6km。全线设22座车站，其中16 座地下站，分别为宋家庄，刘家窑、蒲黄榆、天坛东门、磁器口、崇文门、东单、灯市口、东四、张自忠路、北新桥、雍和宫、和平里北街、和平西桥、北土城东路、干杨树，线路总长约16.9km。平均站间距为0.9km，其中两个区间长度超过1.5km，最长站间距离1.7km。6座地面站，分别为大屯、大羊坊、立水桥、立水桥北站、太平庄、太平庄北，线路总长约10.7km，在太平庄设置车辆段1座、在宋家庄设停车场1座、在小营设控制中心1 座。地铁5号线是北京奥运会的重要基础设施建设项目之一，计划2007 年6月30日建成并投入运营。规划年限初期为2009 年，近期为2016 年，远期为2031年。
　　北京地铁五号线设有8 座换乘车站，分别为：宋家庄站与亦庄线、11号线、10 号线换乘；崇文门站与地铁2 号线换乘；东单站与地铁1号线换乘；东四站与地铁6号线换乘；张自忠路站与地铁3 号线换乘；雍和宫站与地铁2 号线换乘；北土城东路站与地铁10号线换乘；立水桥北站与地铁13 号线换乘。5 号线BAS与换乘站的接口通过综合监控系统实现。
　　此项目由北控电信通公司做为北京地铁5#线BAS 项目的总包商，西门子在此项目中负责5 个典型车站的软件功能设计、编程、组态和调试。包括2个地下站、1个地上站、1个停车场、1个车辆段。
　　北京地铁五号线机电系统包括：火灾自动报警系统（FAS）、环境与设备监控系统（BAS）、暖通空调系统、低压配电与动力照明系统、给排水、电梯系统。
　　2. BAS工艺概述
　　北京地铁五号线的环境与设备监控系统（简称BAS）包括16个地下车站的站级BAS、6个地面车站站级BAS、宋家庄停车场的站级BAS、太平庄车辆段的站级BAS。该系统对北京地铁五号线22 个车站及停车场、车辆段的暖通空调系统、给排水、低压配电与动力照明系统、电梯系统、车站事故照明电源等车站设备进行全面、有效地进行自动化监控及管理，确保设备处于安全、可靠、高效、节能的最佳运行状态，从而提供一个舒适的乘车环境，并能在火灾或阻塞等灾害状态下，更好地协调车站设备的运行，充分发挥各种设备应有的作用，保证乘客的安全和设备的正常运行。
　　北京地铁五号线的综合监控系统 （ISCS）面向的对象是控制中心（OCC）的调度员（如行车调度员、电力调度员、环境调度员、维修调度员、总调度员等）和车站值班人员（包括车站值班站长、操作员）。综合监控系统可以根据不同运营人员的不同需求提供不同的信息。BAS系统设置2路独立IP 的100M 以太网接口与ISCS的通信前置机联接，实现BAS与ISCS 的数据交换。
　　车站BAS系统作为ISCS 的一个子系统，可以通过接口实现和综合监控系统集成，从而在综合监控系统的协调下完成车站BAS功能。同时车站BAS系统又可以形成一个以车站为单位的相对独立的系统，通过车站维修工作站、现场触摸屏、PLC 控制器等完成对车站环境与机电设备的监控，可以脱离ISCS 而独立工作。
　　通常情况下，ISCS 完成中央级及车站级的BAS功能的监控任务，包括设备的远程点控、组控及模式控制，并实时监视各车站BAS 被控设备的运行状态。BAS系统主要负责实现车站级的控制功能，通过PLC 控制器及接口设备将现场各被控设备的状态数据采集，整理，一方面用于ISCS 的监控，一方面用于BAS 维修工作站及现场操作平台的监控。同时接收来自上述的数据及命令，经优先级判断、冲突判断后执行对被控设备的控制功能。
　　3. 车站BAS功能
　　1） . 车站综合监控系统在调控地铁舒适度的同时，根据空调环境温、湿度计算焓值，控制空调系统冷冻水阀门。充分利用自然有利条件，实施节能控制。在车站级控制方式下，车站综合监控系统可进行环控工艺模式选择（允许多组模式选择）、修改和添加通过执行不同的环控模式和照明控制方案，实现节能控制。
　　2） . 接收本站火灾自动报警系统发送的报警指令，本站综合监控系统停止命令发送，火灾自动报警具有控制优先权，并返回指令的执行信号。
　　3） . 模式执行。所监视的模式分类如下：
　　o 正常模式
　　o 阻塞模式
　　o 夜间模式
　　o 时间表
　　4） . 单动控制功能：在车站综控室，通过操作员工作站，可实现对现场机电设备的远程单动控制。
　　4. BAS中西门子产品配置
　　1） PLC 及IO 的型号
　　16 个地下站分别选用S7 414-2H 型PLC 做为主控制器，每个地下站采用两套S7414-2H 型PLC 控制器，分别设置在车站的南北端。在停车场、车辆段以及6个地面站选用S7 414-3型PLC 做为主控制器。每个地下站中选用的专用PLC 均选用S7 300 系列PLC。以下配置以一个典型地下站为例

　　2） 车站的远程IO 模块采用：ET200M 系列模块。

　　3） 地下站设置双冗余以太网环网配置如下：


　　4） 现场总线：采用冗余Profibus 现场总线，主要用来完成远程IO 与PLC 主站的通信。

　　5） 监控计算机


　　6） 软件


　　二、 控制系统构成
　　1. 整个项目中的硬件配置、系统结构；各组成部分选择的依据。
　　车站BAS设备由车站BAS局域网、车站BAS控制器（PLC）、远程I/O、现场总线、网络设备、BAS维修工作站、传感器、接口转换设备等构成。主要设置在环控电控室、照明配电室、暖通空调机房、电梯系统的控制箱等位置。
　　具体描述如下：
　　对于16 个地下站BAS系统，每个地下站由如下设备构成：通信介质为光纤的冗余的双环型工业以太网――选用西门子的SCALANCE网络交换机组建；两对热备冗余的PLC 控制器――选用西门子S7 414-2H 及其配套设备组成；1套不冗余的专用PLC控制器和1 套不冗余的IBP 盘PLC――选用西门子S7 300PLC 组成；冗余的Profibus 现场总线；若干远程IO 站及模块――选用西门子的ET 200M 远程站及相关IO 模块组成；1个BAS维修工作站（含监控软件）――选用西门子工业级工控机和工业监控SCADA系统软件WinCC 构成；还有若干传感器和接口转换设备等构成。其中刘家窑、蒲黄榆、天坛东门、磁器口、雍和宫、和平西里、干杨树等7个站需使用光纤来连接区间PLC，其中蒲黄榆需要连接两个区间PLC，在总线末端使用总线藕合器及OLM 来连接光纤和区间PLC 。

　　CPU 设计要求：根据地铁车站建筑形式，分为南端与北端BAS子系统，同时综合考虑地铁系统的安全　　性、先进性、可靠性和经济性的需求，每端各设置一对冗余的S7 414HPLC 站。当任一一端的CPU 故障，不影响另一端设备正常监控。每套S7414H PLC 包含如下模块：两个互为独立的安装机架，两块功能和配置完全相同的S7414H 型CPU（带DP口和MPI口）、两个互为冗余的PS 407 电源模块、两块互为冗余的CP343-1型100M 以太网模块（连接综合监控的PLC，增加两块CP343-1 以太网模块），2块4M 的扩展内存卡，4 块通信速率达10MB的光纤同步模块，2条CPU 数据同步光纤，4块用于保持的电池。每端的CPU 分别连接各自端的远程IO 和通讯设备。
　　专用PLC：每个地下站均需要配备专用PLC－S7 300用于本站的冷水机组和IBP的监控。
　　以太网络：系统根据车站建筑形式分为南端与北端BAS子系统。车站的环境与设备监控系统网分二层布置，第一层为站级系统网络，采用工业以太网，担负BAS与ISCS,南北端PLC 间、维修工作站同南北端PLC的数据交换。采用SCLANCE 交换机配置为冗余的双环以太网。
　　现场总线网：第二层为现场设备级网络，采用冗余PROFIBUS 工业控制网，担负BAS控制器与BAS现场设备的数据交换。由于第三方的通讯设备转换模块（DS）以及专用PLC 的通讯接口为单PROFIBUS总线，所以采用Y-LINK 连接器,将冗余的双PROFIBUS总线转换为单PROFIBUS总线。
　　第三方的通讯设备转换模块（DS）：地铁中很多第三方通讯的设备需要监控，例如冷水机组、FAS、电扶梯、电梯、轮椅升降台、EPS、UPS、振动检测、变频器。此次采用鼎实公司的通讯转换模块，将以上设备转换为PROFIBUS 通讯，接入BAS系统。如图 1 中的DS 设备

图 1 地下站系统结构图

图 2 南端大系统－系统图

图 3 南端大系统－模式表图

图 4 电梯系统图

图 5 冷水系统图

　　三、 BAS 实现的功能
　　1. 控制功能
　　BAS 系统的被控对象是车站的各种机电设备，由西门子自动化产品实现下述BAS 系统设备控制功能：
　　（1）模式控制：属于一种特定的设备组控制。模式的定义是根据工艺设计要求而形成，其触发可有两种方式：人为触发（HMI，IBP）和自动触发（FAS 系统）。
　　BAS系统可以实现对本站所有模式及模式控制相关设备的监控与操作功能。如：
　　· 正常模式控制;
　　· 早晚换气模式控制;
　　·阻塞模式控制;
　　·火灾模式控制;
　　采用STEP7中SCL语言编写模式控制逻辑块FB，模式控制逻辑块的输入管脚为各系统的模式号。输出为根据模式号控制的一组设备的控制指令。模式控制的优先级在BAS系统中是最低的，因此在OB35中进行调用，扫描周期设置为500ms。
　　（2）焓值自动控制：主要是面向车站空调系统设备的一种控制方式。BAS将实时检测车站的空气参数并进行焓值运算，根据室内外焓值和温度，确定空调运行工况，实时控制空调设备的运行，如控制空调新风机的运行，各种风阀的控制，冷水机组的控制等；
　　采用STEP7中SCL语言编写焓值自动控制逻辑块FB，逻辑块的输入管脚为焓值和温度，自动调节的死区。输出为计算后需要执行的相关工况模式号。焓值控制分为暖通空调系统和冷水系统，暖通空调系统的焓值控制在南、北端的PLC 中完成。由于冷水系统的被控制设备，均接在冷水机房的专用PLC中，因此冷水系统的焓值控制在专用PLC 完成。
　　（3）时间表控制正常工况下设备运行控制基本上采用时间表控制方式。时间表作为BAS控制设备在正常情况下运行的控制输出，它以设备、设备组或系统为单位，确定设备在某段时间内的运行状态。BAS PLC 根据当前的时间表执行相应的模式。车站操作员可以选择设备的控制方式。时间表的控制优先级低于模式控制和手动控制。
　　BAS系统支持三类时间表（包括工作日、周末、夜间）的运行，同时在BAS维修工作站上可以监控任何一个时间表。BAS系统同综合监控的通讯为MODBUS TCP协议，综合监控将时间表下载到BAS PLC 中，BAS将根据时间自动判断并执行时间表的控制内容，相应控制设备启动或停止。
　　PLC 中的通讯程序将综合监控下载的时间表保存在PLC 的DB 块中，采用STEP7中SCL语言编写时间表控制逻辑块FB，根据当前的系统时钟，判断出需要执行的相应模式号输出。时间表控制的优先级在BAS系统中较高的，因此在OB34中进行调用，扫描周期设置为300ms。
　　（4）FAS 的通讯控制
　　当车站或区间隧道发生火灾时，BAS系统根据FAS的要求执行相应的火灾控制，包括火灾发生时关闭相应的风机和风阀，气灭完成的排废气功能。BAS同FAS系统的通过第三方的通讯转换模块，转换为DP 进行通讯。FAS 通讯的所有数据只有2个字节，其中一个做为地址，一个是指令。在用SCL进行编程时，首先建立一张数据表，里面填好FAS数据的地址，当收到FAS数据时，根据收到的地址，到数据表里去查询到相应的地址，再把指令填写到里面。同FAS的通讯是优先级最高的，因此在OB33 中调用，扫描周期设置为50ms。
　　（5）单体设备控制车站BAS系统对单体设备的控制方式，由综合 监控、BAS维修工作站、现场触摸屏实现（5）。BAS系统接收这些操作指令并根据连锁条件控制单体设备的启停。其触发方式由操作人员人为完成，车站BAS系统控制器具体执行控制任务，并进行设备连锁逻辑判断。单体设备控制功能优先级最低的，因此在OB35 中调用，扫描周期设置为500ms。
　　STEP7 中采用梯形图编写FB 块，每类设备为一个FB，每个设备为一个FB 的背景数据块，BAS维护工作站中WINCC 组态全部采用结构变量，操作面板采用画中画。采用这种方法，工程师每类设备只需要组一个结构，画一个操作面板，同类其它设备调用同一画中画输入不同的变量前缀即可。方便工程师的组态。
　　（6）多控制源功能的实现：地铁BAS系统控制权分为五级控制，就地控制箱、IBP盘、综合监控、BAS维护工作站、现场触摸屏。每个控制源的控制级别由高到低排列。每个可控制设备都有这五个控制级，因此在用SCL编写程序时，需要对设备控制源进行检查。
　　2. 冗余环网络功能的实现：
　　地铁BAS的控制设备是根据地理位置进行分散式安装，集中控制，同时由综合监控系统下来的控制命令只进入到南端的PLC，通过冗余环形以太网再传送到北端PLC，并且南北两端的设备需要相互协调动作。因此要求南北两端间PLC、维护工作站同PLC 间的数据传送可靠，不能因为单点或任意两点间故障，造成三者间的数据出现中断，而一般的单环以太网和简单的双环以太网无法实现用户要求，如图 8，因此设计采用冗余的双环以太网保证数据传送的可靠性。配置4台SCALANCE202-IRT 交换机和2 台SCALANCE204 交换机组态冗余的环形以太网。如图 9
　　配置方法如下：
　　·X202-2S和X202-2M1配置为Ring redundancy manager 。
　　·X202-2M 和X202-2M2配置为Standby manager 。
　　· X204-2S和X204-2S2不需特殊配置要配置。
　　· X204-2S和X204-2M 间连接级连网线。
　　·X204-2S2 和X204-2M2 间连接级连网线。

　　四、 项目运行
　　典型车站的整个系统的结构和编程已经基本完成，所有功能已经同业主测试完成，并通过出厂验收测试。北京地铁5#线明年3月通车，需要在剩下时间将其它车站的组态和现场调试完成。
　　五、 应用体会
　　项目进行当中，使用西门子自动化产品的体会。如使用方便的地方，遇到的困难，解决的方案。
　　在北京地铁5#线项目中，西门子工程师同设计院，业主和甲方进行全方面的沟通和交流，了解用户的需求。采用西门子的PLC、远程IO、工业以太网交换机、工作站为用户解决了一个又一个的地铁控制中的难题。
　　因此我们相信西门子的自动化产品能够为以后其它的地铁项目为用户提供更好的解决方案

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　　焊接工艺是在连接钢结构方面最为人所熟知的方式。不幸的是，这是一个具有极高劳动强度的工作，在大多数情况下，它必须通过人工来完成。这个方法的显著缺点是，在焊接过程中，工人不仅暴露在紫外线、电磁辐射中，而且会接触高温、灰尘和有毒气体。
 
　　排除这些艰巨的工作条件是著名的焊接系统制造商PROMOTECH的主要目标。该公司开发了一套基于大门设计的全新焊接系统。这个新的解决方案对于操作人员的好处，主要来自于高性能、高精度的全自动化工艺和最小的劳动量。
 
提高生产力和质量
　　新方法还促进了建筑梁的焊接工艺。这部机器能够完成长达16米和2m x 2m节段的建筑构件的焊接。它能够同时焊接两个对称的焊缝，这样可以大大降低热变形的风险，每个焊枪分开控制。
 
　　由于导向传感器的存在，该系统可以在高精度下运行。状态可以进行实时控制，并且焊缝可以精确地定位在指定的位置。贝加莱伺服驱动器的使用确保了高精度和动态运动。
 
这部机器能够在长达16米的建筑构件上同时焊接两个对称的焊缝。状态可以进行实时控制，并且焊缝可以精确地定位在指定的位置。
 

 

由于移动操作站的存在，操作人员可以保持一个安全的距离控制机器

　　“由于采用了PROMOTECH公司的系统，生产时间被缩短到了接近原来的五分之一。这套设备完成了相当于六名工人的工作量”，P. Charkiewicz谈道，他是位于Bialystok的MOSTOSTAL公司的生产经理，同时也是一位对PROMOTECH十分满意的客户。
 
易操作
　　操作人员输入工艺参数，定位焊枪，并按下启动按钮。然后，该设备便开始独立地控制加工程序。用户可以通过贝加莱提供的移动控制面板重新调节焊枪的位置。系统具有远程控制能力，使工作条件得到了显著的改善。

 

　　通过在控制系统中使用高品质的贝加莱组件，机器可以很好地克服不利条件，达到100%的可靠性。焊接过程中的间断会削弱焊缝，这会给梁构件带来副作用。焊接电流高达400A，最大功率高达15kW。这些类型的电流是电磁干扰的主要来源。在如此恶劣的环境下，系统必须完全抗电磁干扰以保持精确的操作。此外，操作单元必须增加对灰尘和毒气的抵抗。即使控制系统被直接放置在焊接电弧旁边，贝加莱的Power Panel面板在这些条件下也非常耐用。尽管环境条件艰苦，但是系统仍然可以在任何时候不受干扰地运行，并且确保高质量的焊接。

]]> http://www.autocon.net.cn/2011/01/%e8%87%aa%e5%8a%a8%e5%8c%96%e5%9c%a8%e7%84%8a%e6%8e%a5%e4%b8%ad%e7%9a%84%e5%ba%94%e7%94%a8/feed/ 0