6ES7331-7PF11-0AB0型号规格
1可靠性高，抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。
2配套齐全，功能完善，适用性强
PLC发展到，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
3易学易用，深受工程技术人员欢迎
PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
4系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。
5体积小，重量轻，能耗低
以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备一．引言
隧道窑是一种连续式窑炉，主要用于陶瓷建材、日用陶瓷等烧制，就其结构而言主要由预热区、高温区、急冷区和缓冷区组成，隧道窑的控制涉及风机的控制、温度的检测、压力的检测，温度的控制、压力的控制以及其它控制。将 CAN总线技术应用在隧道窑控制系统，可以很好地满足温度和压力实时控制的要求，系统通信速率高、稳定性强，而工业级人机界面的参与，使得控制系统更加直观化，易于用户使用和操作。下面以河北唐山某陶瓷厂的一条隧道窑为案例，介绍其控制系统的实现过程。
二. 控制对象
此窑是一条80m长的燃气隧道窑，共有温度检测点20个（K分度12个，S分度8个）,其中10个温度点受控，压力检测点2个，10个燃气执行器，10只烧嘴火焰检测，风机有：排烟风机2台（一用一备）、助燃风机2台（一用一备）、急冷风机2台（一用一备）、缓冷风机2台（一用一备）、抽热风机2台（一用一备）、窑头窑尾气幕风机各1台。10点温度控制是通过控制执行器阀位大小，改变燃料注入多少，从而使温度稳定。2点压力控制通过调节排烟风机和急冷风机转速来控制，实际上调节排烟和急冷变频器频率来控制压力。此外还有风机连锁，烧嘴熄火报警及各类故障报警。
三．窑炉控制系统的组成
本控制系统由3台嵌入式PLC（EASY-M2416R）、2台CAN-AD1216、1台CAN-AD1208、1台CAN-DA1208等部分组成。其中，嵌入式PLC用于逻辑开关量的控制，PID运算，以及通过CAN总线与下级的模块进行通讯；温度 采集模块CAN-AD1216用来完成20点温度模拟量的采集；压力采集模块CAN-AD1208用来采集2点压力信号；模拟量输出模块CAN-DA1208用来控制风机变频器。
下面为系统框架图：
作为本系统的控制核心嵌入式 PLC Easy-AD1216，下层网络采用CAN总线来进行通讯，对上分别用RS0口与HMI（人机界面），RS1口与计算机进行通讯。其特点如下：
• 有比较强大的通讯功能：
一路 CAN总线接口在应用层作了标准规划，凡遵循该标准的CAN总线设备，可以通过CANSET软件设置CAN网络配置文件，并下载固化到EASY-M2416R中，就可以把该设备映射到CAN网络中。CAN总线由于具有良好的实时性、可靠性、抗干扰能力及检错能力，所以在一些条件比较苛刻的场合里广泛应用。
另外，串行口 RS0可用于梯形图程序及上位机的监控，还可以与人机界面通讯；串行口RS1可用于下载 CANSET软件生成的CAN网络配置文件，还可以通过RS485网络连接第三方设备，如PC、三菱PLC。由于各个网络都是独立的，同个PLC在连接多个模式的网络也不会受影响。如此多样的通讯模式，确实为用户提供了更多的灵活性。
• 有和三菱相当的运算速度和几乎完全兼容的开发环境：
经过测试，基本指令的运算速度在 0.5u/步以下，和三菱FX2系列的PLC相当，这对于控制要求不是很高的用户来说已是足够了。它的梯形图以及指令和三菱PLC的也是完全兼容，并且都能在三菱编程软件里很好的运行。这对于使用过三菱PLC的用户来说减轻了很多的困难。
• 独立开发的CAN总线互联CANSET软件：
CANSET软件能很轻松方便的完成通讯设置。设置内容包括：网络设备总数、网络设备地址、网络通讯数据的内容、网络数据通讯速度等。它还能根据用户的需要，灵活设置每个设备的任务级别，以保证网络资源的合理分配。处于下层网络的AD和DA，以及Easy-M2416R设备，遵循CANBUS协议的接口，能很方便的联入CAN总线网络中，构成系统的主体。
四．系统功能的实现
1. 所有的逻辑控制和 PID控制都由Easy-M2416R完成，在CAN总线网络中，三台PLC中任选一台作为主站，这里选Easy-M2416R-1作其主站。它通过CAN总线与下层网络的每个设备进行通讯，两个设备之间的通讯也必须由主站来完成。同时它又作为从站与PC（上位机）和HMI（人机界面）进行通讯。
2. 整个CAN总线网络互联也全由CANSET软件来实现,它是图形化界面的软件,设置起来十分简便,并且在PLC的梯形图中除了地址和主从站外无须再对其他相关内容进行设置，在一定程度上简化程序设计的工作量。下图是在CANSET下设置的本系统CAN网络配置：
3. 系统具有很大的扩展性和可维护性，在工作环境改变时，可灵活增添或减少设备。实现起来也只需在CANSET软件中来设置即可，不用考虑其他事项，这对于系统的不断完善和升级换代奠定了很好的基础。
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4. 系统工作流程：下层网络的AD1216、AD1208设备把采集上来的温度，和压力信号转化为数据信号上传到 Easy-M2416R-1；运用于PID运算，控制各个执行器的正反转和DA的输入值，从而控制窑炉的各段温度和压力；另外在逻辑控制上完成各个风机和电磁阀的控制。
下面是其中一路执行器正反转控制的梯形图程序：
5. 人机界面通过串口RS0与EASY-M2416R-1连接，实现整个系统运行监控，其画面包含：现场模拟图、风机状态指示、温度压力显示、各种参数设置、变频调节、实时温度曲线图、设定温度曲线图以及报警信息。下面是本系统的主画面：
GE FANUC系列90－30系列的PLC实现双机热冗余由GE Fanuc系列90-30PLCmax_on构成的，90-30 Max-ON系统的冗余硬件部分是由两套90-30PLC CPU控制器组成，主控制器通过Genius网络总线与其备用控制器和I/O系统的通讯实现其热备冗余功能，一旦主PLC控制器或通讯出现故障；所有控制功能将平稳地切换至备用控制器以确保工艺装置正常运行。系统同时具有参数同步化，I/O总线冗余和系统诊断等功能。软件上90-30 Max-ON提供方便灵活的组态方式。组态软件基于bbbbbbs平台，采用对话框方式对系统进行组态，例如：网络结构，同步参数以及模拟量输入转换等。完成双机配置后,可在系统的程控组态软件versapro中引入其配置文件件,使两个PLC都置于运行模式,这样其冗余特性就挥发生作用，其主从切换的标志位在PLC的存储器中可以看到。
a. %M1017 CPUA标志位；
b. %M1018 CPUB标志位；
c. %M1019 CPU处于运行模式标志位；
d. %M1020 CPU为主机标志位；
e. %M1021 所有数据同步标志位。
这样,可以方便的在程序中通过对PLC存储器位操作来判断其冗余工作状态,从而判断控制器所处的主从地位,主控制器参与设备的控制,从控制器同样进行数据的采集,运算,并监视主控制器的运行状况,如有异常,立刻平稳的切换为主控制器。
3.2 PLC远程I/O结构的实现
镇海燃机循泵系统的就地信号的采集和设备的控制采用高通讯速率的versamax远程I/O结构。VersaMax是唯一具有“三合一"功能的系列产品，它既可以作为单独的PLC控制机，具有可接受的价格和优越的性能；又可以作为I/O子站，通过现场总线受控于其它主控设备。具有以下特点：
(1)I/O模块和通讯模块都可带电插拔；
(2)真正的即插即用；
(3)模块安装、扩展不需要任何工具；
(4)模块化结构，构成系统可大可小；
(5)安装费用低，减少工程成本。
基于上面的特点，系统中采取带有genius总线接口单元的versamax I/O通过genius现场总线受控于上层的PLC。每块总线接口单元都可下挂8块I/O模块，与就地设备相连。
根据现场的实际运行情况，整个PLC系统设置了4个远程I/O机架。
＃1远程I/O站主要用于采集＃1循泵系统的各设备的反馈信号，输出＃1循泵系统各设备的启停指令。
＃2远程I/O站主要用于采集＃2循泵系统的各设备的反馈信号，输出＃2循泵系统各设备的启停指令。
＃3，＃4远程I/O站主要用于采集公用系统包括循泵液压油泵，二次滤网前后压力，二次滤网进出口电动门，排水泵，轴流风机，冷却水泵等设备的反馈信号，输出各设备的启停指令。
3.3 上位机画面与操作的实现
在系统中，采用了以PLC为控制设备，工控机作为上位机，通过以太网连接的结构形式。这种结构充分发挥了PLC和计算机的优点。PLC可靠性高，抗干扰能力强，对设备的控制有其独立完成。计算机完成图形、实时数据的显示，故障报警等功能。
系统中采用ifix软件作为上位机的监控软件。Ifix作为一种多方面的监控软件，提供了与多种PLC通讯的I/O驱动程序，可方便的与PLC连接，在工业控制领域有着广泛的应用。监控系统包括SCADA系统和 HMI图形系统。SCADA系统通过与 PLC建立通讯关系通过软件接口I/O驱动程序与PLC直接建立通讯来读取数据，并形成实时数据库。HMI图形系统显示实时数据和报警信息，记录历史数据，打印报表，修改设定参数以及实现软手动控制等。
3.4 逻辑完善
在原有的设备运行中及新设备投运后系统逻辑需要完善的主要有以下几点：
3.4.1 现场和CRT上的操作
以循泵为例，在就地动力柜上设计“就地/检修/远方” 控制转换开关，及“启动”，“停止”控制按钮。在CRT上设计循泵的“连锁/解除”，“程控/解除”软转换开关，及 “启动”，“停止”软控制按钮。当就地动力柜上的“就地/检修/远方” 控制转换开关打在就地时，CRT上只监视其状态，对其操作无效，面板上“启动”，“停止” 按钮用于简单的启动，停止循泵，不参加系统连锁功能。当就地动力柜上的“就地/检修/远方” 控制转换开关打在远方时，面板上的按钮对其操作无效，此时，CRT上的软按钮对其操作启动，停止循泵，并且根据要求在停泵时自动投入加热，在启泵时自动投入轴流风机。当CRT上的“连锁/解除” 软转换开关置“连锁”时，两台循泵互为联锁，一台循泵处于备用，当另一台跳闸后，此循泵自动启动。否则，当软转换开关置“解除”时，此循泵不自动启动。当CRT上的程控/解除”软转换开关置于“程控”时，此循泵与循泵出口蝶阀程控联动状态。否则，当软转换开关置“解除”时，循泵的启停与蝶阀的开度无关。
3.4.2 循泵与出口蝶阀的控制逻辑改进
循泵与出口蝶阀处于相关的连锁状态。为防止循泵的空转，倒转引起泵的损坏，循泵的启停由出口蝶阀决定，并且考虑到系统有没充水的条件。
启动时，根据运行状况选择循环水管是否充水，当完全充水时（如一台已运行，开第二台泵），先启动出口蝶阀置15％，然后启动循泵，同时，蝶阀继续开启置全开。当未充水时（如水管放空后启泵），先启动出口蝶阀置15％，然后启动循泵，这时，出口蝶阀在15％处停留20min，使进行循环水管充分充水，再继续开启置全开。
停止时，正常顺控停泵时，先使出口蝶阀关置15％，然后停循泵，同时出口蝶阀继续关闭置关死。当发生循泵跳泵时，联锁关闭出口蝶阀。
3.4.3 循泵运行与冷却水压力保护的控制逻辑改进
在系统中，每台循泵的冷却水管路上分别设置两个冷却水压力低Ⅱ值和一个冷却水压力低Ⅰ值。冷却水压力低Ⅰ值作为启动备用冷却水泵的条件。冷却水压力低Ⅱ值作为启动循泵的闭锁条件，当循泵未运行时，两个冷却水压力低Ⅱ值都动作，不允许启泵，当循泵运行时，两个冷却水压力低Ⅱ值都动作后，延时20s，跳闸循泵。冷却水压力低Ⅱ值的闭锁条件可CRT上选择是否投入，当发生冷却水压力开关故障时可屏蔽，便于检修工作。
程序框图如图3。
图3 控制逻辑的改进
4 结论
在完成循泵控制系统统PLC改造后，增强了循环水系统的抗干扰能力，优化了逻辑组态，在运行中减少了人力操作，增强了报警功能和故障记录分析，减少了缺陷故障率，大大提高了循泵的运行可靠性使之不再成为燃机安全运行的薄弱环节，完成了设备改造的目的。
基于PLC的循泵控制系统，充分利用了PLC组网方便，抗干扰能力强，适用于逻辑顺序控制方面的特点，有效的完成了循环水系统的自动控制。并且为循泵无人化值班提供了条件，在镇海燃机运行的实际应用中得到了良好的效果，其经验可以用于今后其他循泵控制系统参考
概述：
**的定长控制设备往往要求具备高速输入和高速输出功能，同时又要协调多个设备间配合动作。PLC由于其集高速、通讯和控制功能于一身，被越来越广泛的应用到定长切割设备中。
本文将Emerson的EC20系列PLC应用到挂面切割机上，通过接收文本显示器信息和编码器的高速输入信号，利用高速输出驱动伺服放大器并通讯控制变频器，从而实现面条切割长度的**控制。
一．系统工艺介绍
挂面在刚刚生产出来时，并非像我们平时见到的那样短小，而是长度约1.3米的长长的一串，因此为了适合人们的食用以及方便运输，需要将其切割为长度适当的若干段。
长面切割前需要人工将其挂在面杆上，之后通过主传送带上的挂钩将面杆及长面带入设备。切刀后端接近开关感应到面杆到达后，控制切刀动作将面杆与挂面切离，而此时的挂面已经被一对导面滚轮压住继续向前行进。此后切刀不断动作切割面条，固定时间或长度后停止动作，等待下一杆面。
面条切割机的主传动为3.7KW电机，由艾默生变频器调速控制；切刀动作为伺服电机驱动，由伺服放大器控制；同时配备文本显示器，用于设置切面长度和监控设备状态；传动轴承装有欧姆龙1000线增量式旋转编码器；核心控制机构为艾默生EC20-PLC。
2．工艺要求
长度：要求切割出的面条长度为从100mm到400mm，可以调整的小范围为1mm，允许误差±2mm。
主电机转速：为了节能，当每连续中断几杆面时，需要将电机降频，直至低设定转速；当每连续来几杆面时，需要将电机缓慢增频，直至高设定转速。
切刀动作：由于切刀为双刃型，因此每次切割动作为转动半圈，且切刀的转速不可过慢，防止面条在切刀处短暂堆积。
切割刀数：对于固定面条总长、固定挂面单长的情况下，每杆面切割的刀数是固定的。但是刀数在小于实际值以内应该是可调的，因为有时长面的后面部分可能有弯曲等问题，不能制为成品。同时，剩余的部分需要回收重新制成长面，因此需要打碎。
3．电气系统结构及说明
整体系统的电气结构如下图
图中的黑线代表数据流，箭头表示数据的传递方向。
文本显示器与EC20的PORT0通讯端口采用MODBUS协议通讯，其中PLC作为从站。主站发送的信息主要有一杆长面的长度，切割挂面的单长，切割刀数，手动/自动切换等；从站返回的信息包括当前变频器运行频率，已切割刀数，总的面杆数计数等。
变频器与EC20的PORT1通讯端口采用自由口协议通讯。运行中PLC向变频器发送启动、停止、频率设定三种命令，具体发送时刻和发送周期由程序中的逻辑控制。
编码器将A、B两相信号分别送入PLC的X0和X1。PLC应用高速计数功能对编码器信号计数，经过内部计算和变换后确定何时驱动伺服放大器动作。
伺服放大器与PLC的高速输出端子Y0连接，通过PLC输出的高速脉冲的频率和数量确定切刀的转速与位置。
4．工艺的实现
长度控制：将编码器信号接入PLC中以实现长度**控制，实际上只需将编码器与面条长度之间的对应关系找到就可以。通过编程实验测得，十杆挂面编码器所发脉冲数为70610个，又通过实际测量得知每个面杆间的长度为1527mm，由此可得每毫米对应脉冲数为4.624个。因此只需在程序中将设定长度乘以4.624，当高速计数达到该要求时产生切刀动作即可。
主电机转速调节：该工艺如果直接按照原要求实现，程序修改较大，难点就是如何判断“连续”。如果采用时间间隔的概念来判断连续，在固定转速的情况下是可以的。但是在几次“连续”之后，对方要求增加转速，相应的时间间隔也将改变，这就要求用于判断“连续”的时间标尺也要连续变化，而时间间隔的变化与变频器频率的变化并不是完全的线性关系，问题更复杂了。
本次采用的是一种近似的实现方法：每次面杆到来即增加频率，而一定的时间内无面杆接近信号则降低频率。该方法的实验效果大致与用户要求的相同。
切刀动作：切刀的动作是由伺服放大器控制的，通过程序实测得知需要接收17173个脉冲转半圈（刀是双刃）。
切刀转速问题：实际上只需要找到传送带高转速时对应的切刀转速，它们之间保持等比例关系即可实现面条的无堆积。通过现场实测，在传送带转速达到高时，切刀伺服接收的脉冲频率为90KHz效果佳。
切割刀数可调：该问题可以看作是挂面总长的一种改变，因此只需正常切割规定的次数，剩余部分高速转动即可。需要注意的是高速转动时每一圈要消耗一个固定时间，因而在下一杆面的接近信号到来前的转动将可能使系统错过该接近信号。
为了避免这种现象，需要根据面条已经过长度决定后一次高速转动。本次利用编码器中的B相来反馈面条的长度，当脉冲数大于6000时（已经过面条1.3m），不再高速动作。
5．结束语
小型可编程控制器其典型应用之一便是通过一台上位机对PLC进行读写，控制和监视与PLC相连的其他设备。本文介绍的挂面切割机正是如此，通过上机实际操作，面条的切割效果比较理想，完全满足客户的各方面要求