6ES7511-1CK01-0AB0性能参数

SLC 500可编程序控制器是A－B公司生产的一个不断完善的中小型可编程序控制器系列，具有功能强大、处理快速的处理器，较大的存储容量(多可达64kB)和丰富的指令集，能实现多种控制任务；同时处理器自带多种类型的通信接口：RS－232、DH－485、DH＋、Ethernet，可实现远程控制及与上位机的远程通信；深受工业控制领域的青睐。

高炉上料是整个高炉冶炼生产的一个重要环节，担负着为炼铁高炉提供原料的功能，其将来自料仓的各种原料按一定的配料比送到高炉内进行冶炼。整个上料过程大部分是顺序逻辑控制，涉及到一些模拟量控制，但没有反馈，不构成闭环过程控制，故而多采用PLC进行控制。
　

辽阳钢铁集团2#高炉是2003年新建的高炉，上料系统采用继电器控制方式，手动操作，人工记录，劳动强度大，极易误操作，使得高炉的利用系数低；2004年9月份决定采用PLC控制系统，根据实际情况和特点选用了SLC 500 PLC，对原有的系统进行全面的自动化改造。

系统结构及软件配置　

控制系统由SLC 500 PLC和上位工控机组成(如图1所示)。根据控制任务需要，使用1747－L551处理器，2个1746－IB32数字量输入模块，1个1746－OB32及1个1746－OB16数字量输出模块，2个1746－NI8模拟量输入模块；上位机采用研祥工控机，通过以太网经交换机与处理器进行数据通信。所有输入输出(除模拟量输入部分)都采用中间继电器隔离，强、弱电分开，使系统更安全可靠。PLC柜和上位机均安装在料车主卷扬的控制室内，所有输入输出点通过电缆连接到位于主卷室内的输入输出模块。

使用RSLogix500对控制器进行编程；用RSLinx对处理器通道进行组态。同时RSLinx也是连接上位机和控制器的通信软件；上位机监控软件使用RSView32。

人机画面构成　

系统的人机画面显示各种现场设备状态和工艺参数，根据料单实现对不同矿种的上料量的设定，同时打印当班上料报表。画面的主要组成如下：主画面、设定画面、报警画面、趋势画面、打印画面。主画面(如图2所示)主要显示高炉上料时的各种实时数据和现场设备状态，如1～8#振动筛的状态、1～8#料秤的瞬时称量值及料秤门的开关、皮带的起停、料车位置、钟阀开关、探尺位置等；设定画面完成1～8#料秤上料值设定及高炉料线设定功能；报警画面显示各种报警信息，如大小钟故障、卷扬故障、振动筛故障、亏料超料、料秤门开/关故障等；趋势画面显示8个料秤上料总量的实时趋势；打印画面为记录当班各料仓上料数据，不实时显示出来，每天换班时可自动打印出来。

程序的设计　

该系统共使用了112个数字量输入输出点、16个模拟量输入点、500多位中间变量位，不仅涉及到顺序逻辑控制，还有对模拟量的控制、数据处理和故障处理，整个系统的编程量较大。在此，采用多个子程序分段实现的设计方法。除主程序外，还包括主卷扬、1～8#料秤、左右中间仓、钟阀、探尺、故障报警、数据处理共15个子程序块。主程序控制整个上料流程，子程序则控制相应及相关的设备或完成相关的数据处理功能。

系统功能

系统分为手动控制和自动控制，通过新安装的转换开关实现。在单机调试、维修、PLC硬件或程序出现故障时，使用手动控制，在原有的操作台上对设备进行控制，从而防止因PLC硬软件出现故障而导致高炉停产；设备和PLC皆正常工作时，使用自动控制方式，通过PLC对设备进行控制和监视。自动控制又分为集中自动和集中手动，在上位机的人机画面上对单个的设备进行选择。当选择集中自动时由PLC用户程序进行控制，选择集中手动时可在人机画面上对单个设备进行集中手动起停(或开关)。

当系统的所有设备工作在集中自动方式时，可实现对上料系统的顺序自动控制。程序正常运行时，在人机画面上点击“装料”按钮，振动筛起动向料秤装料，达到设定值后自动停止；再点击“下料”按钮，料秤向皮带上下料；其后程序将顺序自动控制设备：左(右)中间仓门开、左(右)中间仓门关、左(右)车上行、料车过小钟检查点小钟开、小钟关、大钟开、大钟关、放探尺、提探尺。其中1个1746－NI8模块采集8个料称的瞬时称量值，因为振动筛都有余振，该瞬时称量值与人机画面的满点设定值——预满设定值(预满设定值即余振量大小，根据积累的经验进行设定)进行比较，当达到上述值时，振动筛就自动停止，通过余振达到满点设定值，从而实现了**的按照配料比上料。另一个1746－NI8模块采集探尺的瞬时位置值，再跟设定值比较，从而判断高炉料况，是否亏料、超料。

系统同时对所有的电气设备进行了必要的电气联锁，保证设备正常运行和生产安全。设备的电气联锁确保了安全，防止各种不当操作引起设备损坏及安全事故。

整个工程于2004 年11月竣工，运行证明PLC控制系统安全可靠，操作灵活，自动化程度高，大大降低了工人劳动强度；控制精度高，误操作少，较大的**了高炉利用系数，带来了可观的经济效益。
　　
　　来源：《电气时代》

一、食品包装机的工作原理

    目前的枕式自动包装机采用国内且为成熟可靠的技术设计生产，汇集了包装机械领域多年经验的精华，该包装机能够采用各种复合包装膜卷材对块状食品进行包装，十分适合中国广大用户的需要。

    1)自动包装机的电气部分一般由以下组成：

    a)主控电路由变频器、可编程控制器（PLC）组成控制核心；

    b)温控电路由智能型温控表、固态继电器、热电偶元件等组成，控温**，显示直观，设定方便；

    c)由光电开关、电磁接近传感器等实现多点追踪与检测；

    2)全自动枕式工作原理

    随着自动化程度的**，包装机的操作、维护和日常保养更加方便简单，降低了对操作人员的技能要求。产品包装质量的好坏，直接与温度系统、主机转速精度、追踪系统的稳定性能等息息相关。

    追踪系统是包装机的控制核心，采用正反向双向追踪，进一步**了追踪精度。机器运行后，薄膜标记传感器不断的在检测薄膜标记（色标），同时机械部分的追踪微动开关检测机械的位置，上述两种信号送至PLC，经程序运算后，由PLC的输出Y6（正追）、Y12（反追）控制追踪电机的正反追踪，对包装材料在生产过程中出现的误差及时发现同时准确的给予补偿和纠正，避免了包装材料的浪费。检测若在追踪预定次数后仍不能达到技术要求，可自动停机待检，避免废品的产生；

    由于采用了变频调速，大幅减少了链条传动，**了机器运转的稳定性和可靠性，降低了机器运转的噪音。保证了该包装机高效、低损耗、自动检测等多功能、全自动的高技术水平。使其既有美丽时尚的外表，又有健康机敏的头脑。

    食品包装机所用传动系统虽然应用功能比较简单，但对传动的动态性能有较高的要求，系统要求较快的动态跟随性能和高稳速精度。因此必须考虑变频器的动态技术指标，选用高性能变频器才能满足要求。

    易能EDS1000-2S0022G无速度传感器矢量变频器，能满足包装机的要求，因为它具有如下特点：

    1)应用无速度传感器矢量控制技术，自动修正频率，以达到负载变动时电机转速稳定的效果；

    2)具有较高的稳速精度和快速动态响应，能满足高性能场合的传动控制要求。减少了因传动系统故障导致的时间和经济损失。同时省去了速度传感器，具有较低的维护成本。

    3)具有功能丰富、性能稳定、小型化、低噪音运行等优点。

    二、应用易能变频调速设备的优点

    1)简化传动系统，大幅度降低故障率，减小企业维修费用。

    2)增加产量、降低成本。可以**生产技术，使产品产量和品质都得到**，并能有效节约成本，实现利润大化。

    3)实现控制的软件化，**功能。

    4)通过转矩补偿、防止失速和再启动等功能，实现不跳闸运行；使生产的产品质量稳定、效率**

  2）开关磁阻电动机（SRM-SwitchedReluctanceMotor，简称SRM）在功率因数上。在很宽的范围内一般在0．95左右，高可达0.99，呈容性负载。起动电流30％额定电流，可获得150％额定转矩:调速性能：调速比超过1:20;转速稳定度，转速波动<0.1％，实测数据表明，可达0.06％；空载电流：以30kW为例系统电流约0.5A。由以上比较可看出，高性能开关磁阻调速节能电动机系统具有独特之优势，之所以有“独特之优势”，那取决于它的新型结构。

    2高性能开关磁阻调速节能电动机系统结构特征

    开关磁阻调速节能电动机系统是崭新的一种系统，并且已经是智能化和模块化，不仅调速性优越，而且各种保护功能也很完善，已在很多方而大量使用。这项技术一经问世，便以其宽广的调速范围，良好的机械特性，卓越的启动制动性能，节能，易维护等一系列突出优点而引起电气及其他行业的关注。

     开关磁阻调速节能电动机系统是由SRM（开关磁阻电动机）和SRD（控制器，包括信号处理与功率变换二部件）结合组成，并能将电功率与机械能互换输入输出的机电一体化装置，即将电能转换成机械能，也可能将机械能转换成电能。实际糸统可由开关磁阻电动机（SRM）、功率变换器、微控制器、电流及位置检测器等5大部分组成。

    2．1开关磁阻电动机（sRM）结构特征

    它是系统中实现能量转换的部件，它与传统的磁阻电动机相比，具有本质的区别。在结构上．SRM采用双凸极形式，即定子、转子均为凸极式构造:定子线圈采用集中式而不是分布式绕组；加在定子绕组上的电压为不连续的矩形波而非连续的正弦波。转子仅由硅钢片叠压而成，既无绕组也无永磁体，定子各极上绕有集中绕组。图4所示为12/8极（定子12极、转子6极）四相SRM剖面图。SRM有两种独特的运行方式：低速时采用电流斩波方式；高速时采用单脉冲角度控制方式。在电流斩波方式中，系统是通过调节相绕组电流的大小来控制转矩，因此能准确知道绕组中实际电流的大小，对电流进行反馈是很必要的：在角度位置控制方式中，系统通过调节触发角和关断角来实现对转矩的控制，此时电流己不再作为控制量，但为了防止系统过载或故障则要进行过流保护，所以系统中需要进行电流检测。

    （1）SRM电动机机械特性及与其他调速系统的性能比较

    遵循“磁阻小原理”，通电后，磁路有向磁阻小路径变或化的趋势。当转子凸极与电子凸极错位时，气隙大、磁阻大：一旦定子磁极绕组通电，就会形成对转子凸起的磁拉力，使气隙变小，磁路磁阻变小。与此同时用电子开关按一定逻辑关系切换定子磁极绕组的通电相序，即可形成连续旋转的力矩。开关磁阻调速电动机的调速功能是由开关磁阻电动机转于位置检测器、功率变换器和控制器（微控制器）共同配台实现的。

   （2）功率变换器

    功率变换器是连接电源和电动机绕组的开关部件。通过它将电源能量馈入电动机，也可将电动机内的磁场储能反馈回电源，其功率变换电路所用的开关器件为绝缘栅双极型晶体管（IGBT）。

    值此需要特别指出，与众不同的是，开关磁阻调速节能电动机系统很容易通过改变电动机的工作方式和控制参数实现不同的性能特点和满足特殊的性能指标，尤其当采用微控制机为控制核心时，往往只需通过修改软件，便能满足用户许多不同的性能要求。

一、概述
　　造纸工业是我国的基础工业之一，国内纸浆造纸企业数量大，分布广。 旧的造纸机传动系统多采用单台普通异步电机通过皮带轮，齿轮及离合器带动各传动辊轴，以机械有级调速的方式变速驱动，机械结构复杂，运行不可靠，维护工作量大。 而现在多数造纸企业采用多台直流电动机带动各传动辊轴的传动方式，可做到无级调速，但由于碳刷的存在使维护相当麻烦。 随着交流变频控制系统及通讯技术的发展，交流变频传动系统在新型造纸机上的应用越来越广泛，交流调速范围宽、调速性能好、节能效果好、操作简便。 现代化的造纸机系统采用上位机、PLC、变频器交流电机构成的系统，完成纸机的监控、运行及生产管理。

二、造纸机变频传动系统的构成
　　造纸机结构上大致有流浆箱、网部、压榨部、干燥部、压光、卷曲几部分组成。传动系统是由多分部传动点组成的速度链式协调系统。 要求控制系统：
1、各分部传动点之间应保持一定的传动比，使各传动辊线速度保持一致。
2、连续平稳地拖动纸机运行。
3、具有平滑加减速，点动、爬行运行功能。

PLC通过RS485和变频器通讯，控制主传动点的起停、运行控制。同时把从变频器获取的运行参数及故障信息传递给上位机。上位机将获取的信息进行处理、图形显示、监控，数据报表的生成等工作。

三、TD系列变频器在造纸系统中的优点：
现场面板、端子控制及远程通讯控制切换操作，点动、爬行、运行切换控制。
可接入脉冲编码器反馈构成速度闭环，满足高精度的控制要求。
对薄型纸种可考虑在卷曲前一级加张力传感器，确保不断纸，卷好纸。
和PLC进行RS485串口通讯，实现单主多从的数字化的速度链式同步运行，可进行单台微调及系统联调，控制精度高，确保各分部间同步运行。

　松原市江南污水处理厂是国家松花江环境保护重点工程，该项目由日本政府贷款，设计日处理污水能力10万吨，在2006年建成并投入运行。
　　
该厂污水处理方案使用SBR污水处理技术，相对来说该工艺对主要设备自动控制的要求较高，所以自动控制系统使用了日本欧姆龙公司生产的CS1D PLC（CPU热后备的可编程控制器），并选用了Controller bbbb光纤环网构建该厂污水处理方案的自动控制系统。
　　
自控系统构成
　　
松原市污水处理厂污水自动控制系统由中央控制室监控及各分站、子站监控组成的两级监控部分和现场控制站（PLC1～PLC3）、控制子站（PLC4～PLC9）组成，控制子站的现场操作设备为10.4”触摸屏。
　　
本系统集自动控制、数据采集功能为一体，较好地完成了整个污水处理过程的自动控制、工艺流程动态显示、设备运行状态的实时监测、记录和故障报警。




中央控制室配置的四个操作站（二级监控部分）、各分站、子站操作站（一级监控部分）、各现场控制站通过安装在操作站和控制站内的Controller bbbb通讯单元与工厂Controller bbbb冗余光纤环网建立可靠的工业局域网络通讯。
　　
除Controller bbbb通讯方案外系统还建立了：

　　■远程中途**泵站和中控室的无线通讯方案，在中控室即可实现6km外的中途**泵站的生产监控。
　　■鼓风机站PLC主站和鼓风机监控分站PLC的date bbbb 数据映射用于建立PLC之间的数据通讯。
　　■鼓风机站PLC主站和第三方设备CAN总线数据采集服务器的协议宏通讯（建立Modbus协议的通讯序列），实现中控室对变配电间高压控制保护设备及工厂变电运行的运行监控。
　　
系统重要的监控运行目标的实现
　　
SBR工艺是污水处理的新技术。近年来自动控制技术、在线分析仪表的快速发展为污水生物曝气处理的自动化提供了可靠的基础。本系统采用以PLC为核心的工艺过程自动监控系统,通过控制鼓风机、水泵、电动阀等设备对反应段时间、曝气时间、曝气强度等工艺参数进行控制，使水质达到国家规定的排放标准。
　　
SBR污水处理自动控制过程特点是变量多（如液位，水质成份，温度、压力、**）、任务多（如污水输送、风量控制、反冲水量控制、水泵的启停等）、设备多（如格栅机、水泵、鼓风机、阀门、污泥处理设备等），而且是具有随机性、时变性和耦合性的复杂控制系统，本文仅对其主要监控任务作出简要叙述：

　　■运用欧姆龙公司CS1 PLC软件的堆栈技术使粗格栅站和其他类似控制要求的14台潜水泵的控制达到国内外**水平，既用自动控制去实现操作员根据操作规程要求作手动操作时的正确操作，其自动控制过程和操作员在现场操作时无误操作的过程一致并且及时，实现了根据对液位、设备状况、设备运行记录等因素进行综合分析之后的智能自动判断并以此作出的随动的自动控制决策。
　　
控制效果大体可描述为：根据液位的高低决定启动泵的数量，增加启动泵的数量时要做到哪台无故障的泵休息的时间长就自动启动哪台泵，需要减少启动泵的数量时要做到哪台泵运行的时间长就自动停哪台泵，当运行的泵出现故障时将停止该泵的运行，其他无故障的泵将根据前述原则自动补足缺少的运行泵数量，当因故障原因停止的泵恢复正常时将自动进入准备启动队列。

该潜水泵控制方案在松原污水处理的各个环节得到了广泛的使用使该监控环节完全达到了可以取消现场一级监控的运行效果，极大的**了设备运行质量，保证了设备的连续长周期正常运行，**了设备使用寿命，解决了工厂操作人员不足的问题。

　　■SBR工艺的联锁和溶解氧浓度的反馈控制
　　
控制方案主要依据生产工艺提供的控制要求；SBR工艺的控制大体可以分为三个方面的内容：一是生物浓度控制，即根据在线测得的水质参数与设定参数形成的闭环控制；二是反应时间控制，即根据SBR工艺的各个阶段所需要的时间进行的自动控制；三是**程序控制，即根据污水**的变化来调整各个阶段所需时间的自动控制。
　　
生物浓度控制的基本原则是动态的控制SBR工艺的反应时间，使其中的有机物浓度（COD）达到允许的排放标准后就立即停止曝气。目前，受检测技术的影响，在线测定有机物浓度（COD）的实时性效果较差，基本不能实现反馈控制的实时性要求。
　　
但是，在一定的SBR工艺条件下，反应池中的COD浓度与SBR池中的溶解氧变化速率有着直接的关系。因此可以通过测定溶解氧的变化来监测有机物浓度的变化，实现反应过程的反馈自动控制。
　　
SBR池溶解氧浓度的反馈控制控制方案是在SBR工艺的暴气过程中，将溶解氧传感器检测到的SBR池溶解氧浓度信号和工艺工程师制定的暴气阶段SBR池溶解氧浓度的给定值作实时动态比较，然后按比例、积分、微分（PID）的控制方案去控制空气电动调节阀的开度既控制由鼓风机给出的空气**，闭环的PID控制方案较好的保证了暴气阶段SBR池溶解氧浓度的要求，**了工厂污水处理的能力和处理质量。
　　
与时间相关的控制程序是根据对SBR反应池的五个运行阶段所需要的时间进行的自动控制。如SBR反应池的进水时间、搅拌时间、曝气时间、静沉时间、滗水时间及等待时间都可由操作员在上位机给定。SBR反应池的各段工艺过程的执行时间均严格按规定的时间顺序进行，通过电气操作台上的手动/自动转换开关可以改变主要电器设备的操作状态。
　　
该厂污水处理过程大体可分为四套SBR的轮流进水（含搅拌）、暴气、静沉、滗水等几个过程，每套SBR工艺设备主要由鼓风机、搅拌器、电动调节阀、滗水器等主要设备组成，其中滗水器为电动机械受控设备，受多种原因影响其控制的可靠性显得重要，而生物净化过程中的污水溶解氧浓度控制对**SBR工艺的运行效率、工艺的污水处理能力和质量、保护有用微生物的生存环境起着置关重要的作用，所以SBR工艺的自动控制关键是作好上述两个环节。

　　■系统还实现了中控室对工厂变配电设备的远程集中监控
　　
系统通过使用欧姆龙公司的串行通讯单元，利用协议宏的组态编程方法实现了中控室计算机操作站通过Controller bbbb光纤环网对安装在工厂变电间的CAN总线数据采集服务器的远程通讯，实现了重要的工厂变配电数据（高压控制保护器数据）的采集，其中包括模拟量（包括三相电流、电压、各功率参数、工厂用电累计量等）、开关量（包括各种开关状态、设备运行状态、故障状态）共计400点并在中心控制室操作站上通过操作画面进行实时显示、记录、报警，其记录报表可用于故障的事后分析，为工厂供电环节的安全管理提供了可靠保证。
　　
现场控制站概述
　　
现场控制站PLC是直接控制和监测生产过程的单元，本系统厂区共有9个现场控制站，每个站设一台可编程逻辑控制器，通过工业控制网Controller bbbb传输数据，每个现场站的监测和控制可以在现场站进行，也可以在中央控制室进行。现场控制站主要包括以下设备：可编程序逻辑控制器（PLC），可编程终端PT（触摸屏），现场计算机操作站。
　　
本项目PLC设备采用日本OMRON公司新一代可编程序控制器—CS1系列，PLC设备采用双机冗余热备CPU；输入输出模块均具备光电隔离性能；支持所有模块的热插拔；
　　
PLC产品还具有中文资料丰富、备品备件方便，技术服务及时、国内有维修站等特点。
　　
结束语
　　
该厂自投产以来，以OMRON公司CS1系列PLC为核心的自动控制系统能够长周期可靠运行，未发生过任何故障，特别应提到的是Controller bbbb光纤环网的运行故障记录等于零，从未出现过如通讯超时、通讯报警等在一般工控局域网络上常见的故障提示。