西门子模块6ES7321-1BH02-0AA0型号规格

系统基本配置：　　台达程控器 DVP20EX00R2、
　　　　　　　　　台达变频器 VFD150F43A
　　　　　　　　　人机界面 TD210

　　PLC是空调风柜的主控器，完成机组的参数采集、故障检测和流程控制功能，这款PLC 的特殊之处在于开关量为8 入6 出、模拟量为4 入2 出，是一种混合型的PLC，能直接采集温度模拟信号，即可直接连接温湿度传感器（0~10V 或4~20mA），实现根据现场采集的温湿度值对蒸汽阀、冷水阀进行控制，并根据室内正压差的变动调节变频器的频率（即调节风机转速）；人机界面采用文本显示器TD210（黑白3 寸），可进行控制系统起停、参数修改、故障报警、系统状态信息显示等功能。

一、简介
　　首先根据系统结构图（图1）选择PLC、变频器、人机界面以及各种电气元件，然后绘出电气接线图（图2），并编制PLC程序，后根据所需要的控制、监控功能设计人机界面画面。

　　由图1 可知，PLC 所需的开关量点数为3 入2 出、模拟量点数为3 入1 出，因此我选择了台达PLC DVP20EX00R2。选定好PLC后，根据给出的电气接线图（图2）用WPL2.08软件编辑程序（见附件程序）；然后使用TD210V36 软件编辑人机界面。

二、流程简述
1、初始状态
主风机、变频器、蒸汽阀、冷水阀为关闭状态。

2、启动
㈠ 根据新风温度与界面设定的新风换季温度对比：
① 当新风温度大于新风换季温度时为夏季工况；
② 当新风温度小于新风换季温度时为冬季工况；
㈡ 按下“开机”按钮后，变频器带动主风机起动，变频器频率以界面所设定的下限频率运行，30 秒后所有电气元件根据冬季/夏季工况的不同进入不同的自动调节状态；

3、运行状态
㈠ 变频器频率由室内正压差P控制，当P=设定值Po±范围值△P内时，变频器频率在下限频率和上限频率之间自动调节；
㈡ 冷水电动阀由送风湿度RH控制，当送风湿度RH=设定值RHo±范围值△RH内时，自动调节比例积分电动阀，冬季工况不开冷水阀；
㈢ 蒸汽比例积分电动阀由送风温度Ts控制，当送风温度Ts=设定值Tso±范围值△t内时，自动调节再生蒸汽比例积分电动阀；

4、报警控制
当主风机过流报警或室内正压差报警发生时，执行故障停机程序，人机界面自动进入故障报警画面，且相应的报警指示灯亮，当故障解除后，按“复位”键报警指示灯熄灭。

5、停机
㈠ 正常停机
停机时，先关闭冷水阀和蒸汽阀，延时4分钟后停止风机和变频器。
㈡ 故障现象
　　① 出现主风机过流报警时，执行正常停机程序，人机界面自动显示报警画面，且相应的指示灯亮，故障解除后按“复位”键，报警指示灯熄灭；
　　② 当室内正压差>上限值（界面设定）时，执行正常停机程序，人机界面自动显示报警画面，且相应的指示灯亮，故障解除后按“复位”键，报警指示灯熄灭；
　　③ 出现初效过滤网压差报警和中效过滤网压差报警时，系统不停机，人机界面自动显示报警画面，且相应的指示灯亮，故障解除后按“复位”键，报警指示灯熄灭。

6、人机界面显示要求
㈠ 在界面上可进行开机、停机、变频器手动选择的操作；
㈡ 显示送风温度Ts（℃）、送风相对湿度RH（%）、 新风温度Tx（℃）、室内正压差P、冷水阀开度和蒸汽阀状态；
㈢ 可设定新风换季温度Txo、送风相对湿度RHo, 夏季/冬季送风温度Tso、变频器下限/上限频率、压差上限报警值Po；
㈣ 可校正送风温度Ts、送风湿度RH、新风温度Tx、室内正压差P。
㈤ 可设定△t、△RH、△P、t1、t2、t3、t4

7、RS-485串行通讯功能
　　利用PLC 上的RS-485 通讯口与变频器RS-485 通讯口进行数据交换，实现变频器控制方式的变换及频率的自动调节。
　　手动：变频器设定频率由变频器面板给定；
　　自动：变频器设定频率由PLC给定；

三、变频器参数设定参考
01-00： 此参数设定变频器大操作频率命令范围，以键盘设定的主频率命令以此参数设定为限制；
01-07： 此参数设定值会限制变频器的大输出频率；

01-08： 此参数设定值会限制变频器的低输出频率，当变频器的频率命令小于此设定值时，变频器的输出频率会保持在此下限频率设定；

01-09： 此参数为变频器由0.00Hz 加速至大操作频率01-00 所需的时间，即为加速时间；

01-10： 此参数为变频器由大操作频率01-00 减速至0.00 Hz 所需时间，即减速时间；

02-00： 此参数设定变频器的主频率来源；

02-01： 此参数设定变频器运转信号来源；

02-06： 此参数设定当变频器设定由外部端子控制，且变频器上电时外部端子已经处于运转状态下，驱动器是否要执行运转命令；

03-00： 此参数设定变频器上的多功能输出端子1（RA1-RC1）的功能；

09-00： 此参数设定变频器串行通讯时的位址；

09-01： 此参数用来设定PLC与变频器彼此的传输速率；

09-04： 此参数用来设定通讯资料格式；

09-05： 此参数用来设定奇偶位元及停止位元；

09-07： 此参数用来设定变频器的运行频率，仅在通讯时可设定，键盘设定无效，即利用PLC修改此参数可改变变频器频率

  在矿热炉冶炼的多数应用中，由于电气控制较为简单，现场都是人为调节控制生产，对矿热炉的整体效能产生很大影响，造成功率因数低、电耗高、产量较低的明显缺点。本次将人机界面与PLC结合应用在矿热炉的实践中，提高了系统的自动化程度，操作性能大大增强，提高了系统的可靠性，基本上达到了电气系统免维护，并且整套设备的重要指标功率因数、电耗、产量都取得了良好的成绩，取得了满意的效果。

    章 引言
　　
    矿热炉工业实际应用中主要用于生产硅铁、锰铁、工业硅、硅锰、铬铁、电石等，由于配套电气控制较为简单，一般智能控制的因素较少，基本上谈不到自动化程度，现场都是人为调节控制，根据操作电流变化而变化，这样必然产生与工艺标准要求滞后的电量反应，因此，对矿热炉的效能产生很大影响，造成功率因数低、电耗高、生产成本高的明显缺点。固然造成这些因素有一部分是因为设备、原材料、生产工艺造成的，但是绝大部分是因操作因素导致。相比国外进口同类设备，机械设备技术基本上已经消化，还存在个别关键设备技术有待提高和消化外，电气上自动化程度低是普遍现象。存在这个现象通常认为是此类系统没有必要提高设备自动化，另一个因素就是节约成本，再加上国内部分原材料在质量上的不过关，势必造成整个设备系统的低效率。
　　
    自2004年国务院为了整顿西部环境污染、彻底强制关闭能耗大、效率低、小容量企业，促进西部地区可持续发展战略以来，矿热炉企业用户不得不面临更残酷的现实，依靠产品竞争力来赢得市场，就变得尤为重要。这样一来，扩容、降耗、提高自动化程度、优化系统设备匹配性能，提高操作工艺水平、降低生产成本就变得更为迫切。

    第二章 系统配置
　　
    该套电气系统是配套某电石厂13500KVA电石炉，由于资金限制，该套电气配置仅增设了PLC和LEODO人机界面等智能化单元，以提升整套电气系统的自动化程度和系统可靠性。PLC完成所有电气联锁、动作，以保证电气系统的正常运行，LEODO人机界面完成各种电气参数的远程数据采集、数据存储、数据运算、趋势拟合分析和数据输出等功能。该系统包含的控制有电极控制、电极压放控制、液压系统控制、高压联锁控制、变压器调挡联锁控制、报警保护控制、远程数据采集输出、上位人机动态显示及交互等功能。

    系统配置图

    第三章 系统特点
　　
    系统网络虽然单元较少，但具备了实现电气控制自动化的所有功能。

    LEODO人机界面具有丰富的网络和通讯接口。一对标准RS232和RS485串行总线通讯接口，根据外接智能单元通讯形式的不同，可以连接RS232或RS485，通过RS485总线可以扩展连接更多的智能设备。一个标准并行输出接口，可以外接打印等输出设备。一个ETHERNET接口，可上传下载工程文件，并可以扩展多台以太网络设备实现数据共享。一个USB接口支持标准USB协议的外接设备，实现数据输入输出交换功能。还有其他VGA、AV、AUDIO等多种接口，丰富设备连接和扩展。
　　
    LEODO人机界面屏幕触摸功能，节省了硬键盘，又节约了空间。64M真彩色液晶显示屏，使得工程界面更加柔和鲜明。

    经实践应用，LEODO人机界面外壳虽然采用了工程塑料，抗干扰性却能胜任矿热炉恶劣工作环境。
　　
    PLC选用OMRON CJ1M，远程数据采集模块选用研华ADAM 4000系列。PLC通过RS232与LEODO COM1口相连，ADAM通过RS485与LEODO COM2相连，LEODO人机界面设定数据更新频率500MS时，采样数据的快捷性、准确性，既满足了生产数据需要，又保证了各个通讯设备的稳定。

   本文主要介绍人机界面组成的热处理炉自动控制系统，结果表明，该系统完全可以满足用户的需求。

一、背景
 
    目前国内的工业热处理炉制造厂家在工业热处理炉的电气控制上大多还是停留在采用过去比较陈旧的控制方式，在配置上如：温度控制表+交流接触器+纸式记录仪+开关按钮，这样的控制方式自动化程度低、控制精度低、生产过程的监控少、工业热处理炉本身的档次低。
 
    近年随着电气控制技术的发展，人机界面的功能、可靠性和性价比不断提高，在工业控制的各个环节的应用都得到了很大的发展。开发采用由LEODO人机界面组成的热处理炉自动控制系统，使工业热处理炉的控制技术更具有飞跃的提高。

二、LEODO人机界面概述
   
    LEODO人机界面是由32位嵌入式系统、WinCE.net操作系统和组态软件构成的新颖人机界面产品。该产品适用于工业现场环境，安全可靠，可以广泛应用于生产过程设备的操作和数据显示，与传统人机界面相比具有信息处理、存储和网络功能的特点。

三、热处理炉自动控制系统优点
 
    采用由LEODO人机界面组成的自动控制系统，可以取代温度记录仪，利用LEODO人机界面可自带硬盘的优势进行温度数据的长时间无纸化记录，而且记录通道可以比记录仪多得多；与PLC模拟量模块共同组成温度控制系统，可以取代温度控制表，进行处理温度的设定显示和过程的PID控制；可以取代大部分开关按钮，在LEODO人机界面的触摸屏上就可以进行不同的控制操作。采用由LEODO人机界面组成的自动控制系统，还有以下比普通控制系统无可比拟的优点：1.热处理炉的各个运行状态都可以在LEODO人机界面的彩色显示屏上进行动态模拟；2.可以利用LEODO人机界面的组态软件的配方功能进行工艺控制参数的设置、选择和监控；3.具有网口的LEODO人机界面可以通过网线连接到工厂的计算机系统，实现生产过程数据的远程集中监控。

四、热处理炉自动控制系统组成
  
    该热处理炉控制系统的各部分组成及功能如下：

    1.人机界面：采用LEODO人机界面，真彩显示，带触摸屏操作功能，用于所有的手动/自动操作、动态模拟监控、数据记录及显示、报警提示及记录、组网等。

    2.PLC：采用三菱的FX2N-128MR小型PLC，用于热处理炉的所有开关量采集和控制、另外加FX2N-4AD-TC扩展模块，用于实时温度的模拟量数据采集；加FX2N-4DA扩展模块，用于燃烧器的模拟量输出控制。

    3.外围强电执行部件：如交流接触器、电磁阀、电动执行器、燃烧器等，由PLC控制，用于热处理炉的风机、炉门、料车、燃烧器等的直接驱动。

    4.控制软件：主要由LEODO的ET组态软件运行画面实现所有的开关操作、工艺参数设定、炉况动态模拟、温度数据记录及显示、报警等监控功能；由梯形图编写的三菱PLC控制程序实现热处理炉所有开关信号采集、温度模拟信号采集、手动/自动过程控制及温度的PID控制、报警及互锁保护控制等。

五、LEODO人机界面的画面组成

    该控制系统主要由以下8个控制画面组成：

    1.主监控画面

    a.上面有时效炉的动态监控图，炉门的开闭状态、料车的进出状态、风机启停状态、火咀燃烧状态等可以在该画面上实时显示。通过画面右上角的火咀燃烧状态百分比显示模拟火咀的实际输出。当火咀没有输出时，火咀模拟喷出的火焰消失。

    b.在动态监控图的炉的上方标注有3个测温点的温度值，其中PV为实时测量温度值，SV为设定温度值。

    c.动态监控图的下方有各种状态的指示灯。