西门子泰安PLC模块总代理

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  1原电气系统存在的问题

    三相异步电动机，启动采用了典型的晶体管时间继电器延时的Y-Δ启动方式，故障率较高。冷去风机380VAC、550W电动机，直接空气断路器启动。直流电源采用的是变压器加整流滤波电路，故障率也很高。采用继电器控制电磁阀的换向方式，可靠性低。采用行程开关换向检测元件，故障率非常高，经常影响混凝土泵正常工作。控制电路采用以步进继电器为核心的逻辑电路，步进继电器是西班牙和匈牙力产的，备件难找且非常昂贵（1只K1继电器价格达1500元，1只 K2继电器价格达700元），而其中的K2继电器较易损坏。因此，改造该泵旧的继电器系统是非常必要的。

    2改造设计方案

    原系统所用的核心控制部件步进继电器为西班牙和匈牙力产的，国内应用较少，市面上很难买得到，且控制线路复杂，维修不方便。此次改造采用 SIEMENS（西门子公司）的S7-200系列可编程序控制器作为控制核心部件。S7-200系列产品技术成熟，在国内应用非常普遍，许多代理商备有现货，采购方便。电气接线简单明了，程序编制调试也很方便，在计算机上用西门子公司的Step7-Micro/Win32编程软件将程序编制调试好后下载到 PLC，装机调试即可。

    主电动机启动仍采用Y-Δ启动，取消故障率较高的晶体管时间继电器，直接由PLC控制启动、Y-Δ转换和停止。冷去风机电动机也由PLC控制启动、停止。

    由于混凝土泵工作时的工况非常恶劣，施工中混凝土输送不能中断，所以系统的可靠性非常重要。为提高电气系统的可靠性，直流电源一定要可靠，故将原变压器加整流滤波电路的电源改为24VDC开关稳压电源，以提高整个直流电路部分工作的可靠性。

    原行程开关为普通触点式，可靠性较差、寿命短，代之以感应式接近开关。接近开关的工作温度范围宽、频响高、防护等级高，并带有发光二极管指示功能，由于采用无触点、非接触式工作方式，所以寿命比行程开关长得多。目前国产的接近开关已与进口产品质量很接近，而价格却要低得多，国产产品完全可以满足要求。

    有线远控器面板上的控制开关依次为：正泵启/停开关S1、反泵启/停开关S2、搅拌反转控制开关S3、急停开关S4。操作者可以在不同的位置进行操作，便于随时观察机器的工作状况。为了方便更换混凝土缸活塞头，特增加了主液压缸点动开关2SA。且增加了搅拌压力控制自动反转功能，当搅拌系统液压油压力**过 8MPa后，压力继电器P输出信号给PLC，PLC输出反转信号给电磁阀Y6，控制搅拌系统反转2分钟后再自动恢复正转。

2 电气控制任务分析
A186E型梳棉机电气控制系统主电路图见图1。由图1可知，A186E型梳棉机由5台电动机拖动，其中，M1为清洁辊电机，M2为吹风电机，M3为吸风电机，M4为锡林电机，M5为道夫电机。控制要求:
(1) M1、M2、M3单独控制启/停;
(2) M4起动时不接入热继电器，当锡林升速到一定值后再接入;
(3) M5采用双速电机，2套独立绕组，慢速16较，快速4较，利用慢速升头后，可将道夫转为，快速采用Y-Δ转换接线，以减小起动转矩;快速初始先接成Y型，经一定延时后切换为Δ型，变程中加一飞轮通过电磁离合器与道夫电机连接，以使升、降速时间符合要求，电磁离合器仅在道夫慢速和变速的过程中通电运行，正常停车时，道夫先减慢速后再停止;

宣龙高线精轧机采用国产**交45°轧机，设计较高速度为115m/s，保速度90m/s。在高速运转的精轧机组中，轴承是关键部件之一，其中对电机轴承温升的实时监测能可靠地反映其运行的稳定性。但现有监测系统中没有轴承温度的实时监测，仅靠不定期的检查，很难及早发现轴承故障隐患。将轴承温度信号测取出来，通过轧机生产线自动化网络系统，将其输入到人机接口，以随时掌握轴承温度变化情况，作出适时判断并采取必要措施，是确保精轧机安全稳定运行的有效手段。

一、系统配置
       宣龙高线的自动化系统由三级控制系统和两层通信网络构成。二级控制系统由人机接口（HMI）、基础自动化系统和调速传动控制系统构成，分别完成不同的控制功能在这项改造中，充分利用到人机接口和基础自动化系统。
1．人机接口（HMI）
       由高性能微机组成，主要实现自动化系统的人机接口功能，将采集到的参数进行动态显示，进行故障报警并记录，对生产报表进行生成、存储及打印等。
2．基础自动化系统
         采用西门子公司较新型PLC S7-400和PLCS7-300系列产品。SIEMENS S7系列产品功能强大，配置灵活，有如下**特点：(1)高速。较短的指令执行时间使S7-400和S7-300在竞争中脱颖而出；(2)坚固。即使在恶劣、不稳定的工业环境下，全封闭的模板依然可正常工作，无风扇操作降低了安装费用；(3)功能完善、强大。允许多CPU配置，功能更强、速度更快，同时，配有品种齐全的功能模板，充分满足现场需求；(4)通信能力强。分布式的内部总线允许在CPU与*I/O间进行快速的通信，P总线与输入／输出模板进行数据交换， K总线将大量数据传送到功能模板和通信模板。
        本系统所选CPU装备了ProfiBus-DP接口，保证了对分布式I/O进行快速数据交换。强大的通信模板允许点对点通信，并可用工业以太网进行通信。
        ET200M是一个模块化的I/O站，具有IP20的保护等级。它可以用S7-300可编程控制器的信号模板和功能模板进行扩展。由于它可安装的模板范围很广，因此，ET200M适合于特殊的和复杂的自动化任务。ET200M是ProfiBus-DP现场总线上的一个从站，较大的传输速率是12Mbps。

二、设计改造
1．温度检测
       温度信号的测取通过放置在精轧机轴瓦内部测温孔中的铂热电阻PT100传感器完成。其测温范围可达一200~850℃，具有测量精度高、稳定性好的优点。
2．ET200M与PLC之间的信号传输
        在精轧机附近的远程I/O站ET200M中增加一块模拟量输入模板，将铂热电阻连接到其任意通道中，以接收温度信号。由于PLC对远程I/O站模板信号状态的实时读取功能，能可靠的保信号的传输，使温度信号实时不失真地传输到PLC中。
         PLC与各自的远程I/O站之间和调速传动之间采用ProfiBus-DP通讯网络。ProfiBus网是一种实时、开放性工业现场总线网络。其特点是使用数字传输，易于正确接收和差错检验，保了数据的可靠性和准确性，有利于降低工厂低层设备之间的电缆连接成本。易于安装、维修和扩充，能及时发现故障，便于及早处理，较大优点是能充分利用智能设备的能力。
        ProfiBus网网卡的通信协议允许少量数据的高速循环通信，因而总线的循环扫描时间较短，在特定环境下可小于2ms。
3．PLC与人机接口之间的信号传输
         PLC将从远程站读到的模拟量信号进行编程和处理，得到所需要的精轧机轴瓦温度的实际值，送到人机接口的显示屏。
人机接口与PLC之间用以太网通信，实现彼此的信息交换。

三、软件功能实现
      本系统对精轧机轴瓦温度进行24h在线监测，并对数据进行有效管理，具有故障报警和初步自动应急处理功能。
l．实时信号采集、处理、报警及故障辅助处理功能
        图形软件采用ifix软件，具有实时监控，提供历史趋势图、报表、故障信息，人机界面良好，图形库丰富，还有过程控制及数学函数等功能。 
        轴瓦温度的实际值用数字显示，并用大字体便于观看。在温度不正常的情况下，主画面的显著位置将出现温度报警和故障报警。当温度达到**级报警值的设定温度时（报警温度可根据温度变化进行调节），画面中弹出黄色报警闪烁灯；当温度达到*二级报警值的设定温度时，画面中弹出红色报警闪烁灯，并发出声音报警在温升较快，操作人员来不及反应的情况下，自动控制程序将联锁，实时启动精轧机高压油**设备，使润滑油及时供给，冷却轴瓦，保护设备。
2．趋势分析功能
通过FIX画面系统，对实时反馈的温度值进行历史趋势记录、分析。
        实时采集的在线监测数据除即时显示外并自动进行趋势记录，保存大约1个月的时间，根据其运行周期对每天的趋势数据及动态曲线存档保留，作为历史数据以便于今后进行分析比较。
         趋势曲线可以较好地反映温升状态，画面还提供了对时间坐标轴的修改功能，可以在任意一个时间段内显示趋势曲线，便于分析比较。