西门子模块6ES7321-1CH00-0AA0详细说明
各模板的型号、数量确定后，再选择放置模板的框架的型号和数量以及电源的型号和数量。终选用长为530mm的导轨。据模板的数量选取择4个机架，考虑到成本问题而选取用了3个S7-300机架，1个S7-400机架，一个为主框架（含3个机架、一个S7-400机架、2个S7-300机架）放在蒸发主控制拒中，另一个远程控制I/O框架(含一个S7-300机架)放在ET200蒸发控制柜中。
2控制措施
本系统采用西门子公司的S7-300系列产品。在设计当中，根据设备测控点的情况和厂方用户的要求，系统以S7314-2DP控制器为核心，通过PROFIBUS-DP总线与2个ET200M远程站相连（如图2所示），用于采集现场仪表数据信息和控制算法的实现。在现场实际应用中，数字量输入输出，、模拟量输入输出都留有部分备用，已备系统将来扩充的需要。西门子公司的ET200系列是采用PROFIBUS-DP协议的分布式I/O，应用时，S7PLC作为DP主站，通过带有集成DP接口的CPU315-2DP接到PROFIBUS总线，而ET200作为DP从站接到PROFIBUS。整个控制系统采用两个控制柜（主柜和副柜）。S7主站、#1ET200M从站放在主柜，采集系统的模拟信号；#2ET200M从站放在副柜，用来采集工段的电动机执行机构阀位反馈信号及输出执行机构的驱动信号。系统采用主站加从站的结构，可使系统造价降低，并且扩展灵活
S7-200SMARTPLC设计精良且性能可靠。CPU模块配备了标准型和经济型供用户选择，分别用于复杂和简的工业领域。可扩展的标准型模块可处更多I/O需求的复杂务，大可扩展到188点，可满足大部分小型自动化设备的控制需求。经济型CPU模块则直接通过机本体满足控制需求。S7-200SMARTCPU模块本体多可集成3路高速脉冲输出，频率高达100KHz，支持PWM/PTO输出方式以及多种运动模式，可自由设置运动包络。新颖的信号板设计可扩展通信端口、数字量通道以及模拟量通道。在不额外占用电控柜空间的前提下，信号板扩展能更加贴合用户的实际配置。高速处芯片，基本指令执行时间可达0.15μs。该产品还集成了MicroSD卡插槽，使用市面上通用的MicroSD卡即可实现程序的更PLC固件升级，极大地方便了客户对终用户的远程服务支持，也省去了因PLC固件升级返场服务所带来的不便。作为SMART解决方案的核心，SimaticS7-200SMARTPLC可无缝集成西门子SMARTLINE操作屏和SinamicsV20变频器，为OEM客户提供高性价比的小型自动化解决方案，满足客户对人机界面、控制和传动的一站式需求。创新一直是西门子不断进步的源动力之一，加之西门子坚持扩大本地化的投入，为其新产品在这个快速变化的市场带来了更多的竞争优势。适应本地需求的SMART产品和解决方案不仅将**中国OEM市场的自动化水平，也将助力加快中国工业化的发展进程。
黑液蒸发把洗选工段产生的副产品------稀黑液高度浓缩后送燃烧工段处理，碱回收设备的工况十分恶劣，尤其是腐蚀性和黑液结垢问题很为棘手，平稳整个工艺过程的运行，使设备工作在合理，优的工艺参数范围内是减慢结垢速度、延长设备使用寿命的有效方法。
黑液蒸发的主要设备是蒸发器。蒸发器串联组成蒸发站。本设计中所控制的蒸发站是由五台板式降膜蒸发器串联组成。还有一些的蒸发设备，如降膜板式冷凝器，温水槽，稀黑液槽,闪蒸罐，液位罐等。在黑液蒸发过程中包含以下三个基本的工艺流程，即蒸汽流程，黑液流程，冷凝水流程。本蒸发站中，外网来低压蒸汽(0.4Mpa151℃)，首入I效蒸发器，I效蒸发器产生的二次蒸汽经闪蒸罐闪急蒸发后，再引入II效，为II效蒸发器提供热源，以此类推直至末效。末效二次蒸汽经冷凝后成冷凝水排出，不凝气体则由真空泵排空。而黑液则采用逆流供液方式，即制浆车间来稀黑液，首入稀黑液槽,经稀黑液泵进入末效蒸发器，再到IV效，III效，以此类推，直至I效。与蒸发流程反向而行。这样随着黑液浓度的**，蒸发温度也**，而黑液粘度增加缓慢。蒸汽流与黑液流反向而行的供液方式，不仅可节省蒸汽消耗，部分程度上也可缓解黑液结垢问题。
在本蒸发工段的主要控制目标是稳定浓黑液的深度和降低蒸汽消耗，影响浓黑液波美度的因素主要是进效稀黑液的浓度和**及蒸发设备各效的总有效差压。稳定有效差压要稳定进I效的新鲜蒸汽的压力和末效二次蒸汽的真空度，即稳定总压差。尽量减少和稳定蒸发过程中的压差损失，必须要控制下列参数：
我们选取压力、**、温度、液位为主要的控制对象，共设置了8路压力、6路**、21路温度、16路液位总计51个测控点。为防止流送过程中，因电机启停不当而造成的不良后果，我们又对所使用的22台电机实行连锁控制。
1.1系统硬件设计
1.1.1本自动控制系统采用西门子的S7-400可编程控制器。它是西门子公司开发的适合当代计算机技术发展的新一代可编程控制系统。它具有更高的控制能力、运算速度、网络功能和更优的性能价格比。通过PROFIBUS-DP现场总线可与ET200MI/0站相连。ET200M 可置于MCC低压柜旁边，从而可方便将电机和泵类的控制纳入DCS中去。
DI模板主要用于显示电机启停和过载指示；DO模板用于控制电机启停；AI模板主要用于对电动机电流、功率以及各测控点如温度、压力、**、液位进行采样显示。DO模板在实际应用中为**抗干扰能力和控制容量要通过中间继电器隔离，由中间继电器触点去控制电气设备（如接触器etc）。模拟量输入模板在使用前要通过跳线组态成本方案所需要的输入方式
西门子电抗器6SE7022-6ES87-1FE0
问题
如何在几个控制单元之间的实现24V电源级联？
“可关断"和“非可关断"24V电源的含义？
答案
级联
每个接头连接器的负荷为8A，这就限制了控制单元的级联数量。
图 01
必须定义以下术语：
“可关断"和“非可关断"24V电源
非可关断24V
非可关断24V电源供电通常指用于装置的功能和电流消耗：
非可关断24V供电通常指用于装置功能。非可关断24V的电流消耗依赖于使用的控制单元（PROFIBUS 和PROFINET），功率单元和连接的传感器/编码器。
SINAMICS G120D 的非可关断24V电源电流消耗计算如下：
CU2x0D-2 DP = 300mA
CU2x0D-2 PN = 400mA
+ 传感器的数字量输入大电流约300mA
+ 传感器的模拟量输入（仅CU240D-2) =大电流约 2 x 10 mA
+ 4kW及以上功率单元，风扇电流=150mA
+ HTL编码器=大电流约150mA
+ SSI编码器 (仅 CU250D-2) = 电流约250 mA
说明：
如果非可关断24V直流供电容量不够，会产生以下情况：
1.控制单元无反应。
2.现场总线检测不到G120D节点，或偶尔报通信故障。
可关断24V
可关断24V仅提供给两个数字量输出DO0和DO1，每个数字量输出提供0.5A电流。 输入级联切换需要断开24V电源供电。所有的执行器级联,要在断电状态，连接到数字输出。
图 02
如果需要不断开24V电源，那么可关断24V和非可关断24V使用相同的供电（需要短接“可关断的0V"和“非可关断的0V"-和短接“可关断的+24V"和“非可关断的+24V‘，请参考图03）
| 系统设计的主要任务包括分析工艺流程，明确控制要求、确定控制方案、选择机型和输入输出设备选择及输入输出点分配，施工设计、总装调试等。 一、分析工艺流程，明确控制要求，确定控制方案 要详细分析实际生产的工艺流程，工作特点及控制系统的控制任务、控制过程、控制特点，控制功能，明确输入，输出量的性质，充分了解被控对象的控制要求。 在分析被控对象的基础上，根据plc的特点，与继电器控制系统和计算机控制系统进行控制方案的分析与比较，如果被控系统的应用环境较差，而安全性，可靠性要求较高，输入输出多为开关量，而用常规的继电器接触器实现，系统较复杂或难以实现，工艺流程经常改变，那么，用可编程序控制器进行控制将是合适的。 二、选择机型 随着PLC的推广普及，PLC产品的种类和型号越来越多，功能日趋完善。从美国，日本、德国等国家引进的PLC产品及国内厂商组装或自行开发的PLC产品已有几十个系列。上百种型号。其结构形式、性能、容量、指令系统，编程方法、价格等各有不同，适用的场合也各有侧重。合理选择PLC产品，对于**PLC控制系统的技术经济指标起着重要作用。一般来说，各个厂家生产的产品在可靠性上都是过关的，机型的选择主要是指在功能上如何满足自己需要，而不浪费机器容量。PLC的选择主要包括机型选择，容量选择，输入输出模块选择、电源模块选择等几个方面。 1、可编程控制器控制系统I/O点数估算 I/O点数是衡量可编程控制器规模大小的重要指标。根据被控对象的输入信号与输出信号的总点数，选择相应规模的可编程控制器并留有10%～15%的I/O裕量。估算出被控对象上I/O点数后，就可选择点数相当的可编程控制器。如果是为了单机自动化或机电一体化产品，可选用小型机，如果控制系统较大，输入输出点数较多，被控制设备分散，就可选用大、中型可编程控制器。 2、内存估计 用户程序所需内存容量要受到下面几个因素的影响：内存利用率；开关量输入输出点数；模拟量输入输出点数；用户的编程水平。 （1）内存利用率 用户编的程序通过编程器键入主机内，后是以机器语言的形式存放在内存中，同样的程序，不同厂家的产品，在把程序变成机器语言存放时所需要的内存数不同，我们把一个程序段中的接点数与存放该程序段所代表的机器语言所需的内存字数的比值称为内存利用率。高的利用率给用户带来好处。同样的程序可以减少内存量，从而降低内存投资。同样程序可缩短扫描周期时间，从而**系统的响应。 （2）开关量输入输出的点数 可编程控制器开关量输入输出总点数是计算所需内存储器容量的重要根据。一般系统中，开关量输入和开关量输出的比为6：4。这方面的经验公式是根据开关量输入、开关量输出的总点数给出的。 所需内存字数=开关量（输入+输出）总点数*10 （3）模拟量输入输出总点数 具有模拟量控制的系统就要用到数字传送和运算的功能指令，这些功能指令内存利用率较低，所占内存数要增加。 在只有模拟量输入的系统中，一般要对模拟量进行读入、数字滤波、传送和比较运算。在模拟量输入输出存在的情况下，就要进行较复杂的运算，一般是闭环控制，内存要比只有模拟量输入的情况需要量大。在模拟量处理中。常常把模拟量读入、滤波及模拟量输出编成子程序使用，这使所占内存大大减少，特别是在模拟量路数比较多时。每一路模拟量所需的内存数会明显减少。下面给出一般情况下的经验公式： 只有模拟量输入时： 内存字数=模拟量点数*l00 模拟量输入输出存在时： 内存字数＝模拟量点数*200 这些经验公式的算法是在10点模拟量左右，当点数小于10时，内存字数要适当加大，点数多时，可适当减小。 （4）程序编写质量 用户编写的程序优劣对程序长短和运行时间都有较大影响。对于同样系统不同用户编写程序可能会使程序长度和执行时间差距很大。一般来说对初编者应为内存多留一些余量，而有经验的编程者可少留一些余量。 推荐下面的经验计算公式： 总存储器字数＝（开关量输人点数+开关量输出点数）*l0+模拟量点数*150。按计算存储器字数的25%考虑裕量。 3、响应时间 对过程控制，扫描周期和响应时间必须认真考虑。可编程控制器顺序扫描的工作方式使它不能可靠地接收持续时间小于扫描周期的输入信号。例如某产品有效检测宽度为5cm，产品传送速度每分钟50m，为了确保不会漏检经过的产品，要求可编程控制器的扫描周期不能大于产品通过检测点的时间间隔60ms（T＝5cm／50m／60s）。 系统响应时间是指输入信号产生时刻与由此而使输出信号状态发生变化时刻的时间间隔。系统响应时间＝输入滤波时间+输出滤波时间+扫描周期. 4、功能、结构要合理 单机控制往往是用一台可编程控制器控制一台设备，或者一台可编程控制器控制几台小设备，例如对原有系统的改造、完善其功能等。单机控制没有可编程控制器间的通信问题；但功能要求全面。选择箱体式结构的可编程控制器为好。若只有开关量控制，可选择F1、F2、FX、GE-1、C-20、S5-101、TI100、EX-40等品种。国产化CKY-40H、D-40、CF-40、PCZ-40、ACMY-S256品种也可与进口货相媲美。 若被控对象是开关量和模拟量共有，就要选择有相应功能可编程序控制器。模块式结构的产品构成系统灵活，易于扩充，但造价高，适于大型复杂的工业现场。 5、输入输出模块的选择 可编程控制器输入模块是检测并转换来自现场设备（按钮、限位开关；接近开关等）的高电平信号为机器内部电平信号，模块类型分直流5、12、24、48、60V几种；交流115V和220V两种。由现场设备与模块之间的远近程度选择电压的大小。一般5、12、24V属低电平，传输距离不宜太远，例如5V的输入模块远不能超过10m，也就是说，距离较远的设备选用较高电压的模块比较可靠。高密度的输入模块如32点、64点，接通点数取决于输入电压和环境温度。一般讲，接通点数不得超过60%。为了**系统的稳定性，必须考虑门槛（接通电平与关断电平之差）电平的大小。门槛电平值越大，抗干扰能力越强，传输距离也就越远。 输出模块的任务是将机器内部信号电平转换为外部过程的控制信号。对于开关频繁、电感性、低功率因数的负载，推荐使用晶闸管输出模块，缺点是模块价格高；过载能力稍差。继电器输出模块优点是适用电压范围宽，导通压降损失小，价格便宜，缺点是寿命短，响应速度慢。输出模块接通点数的电流累计值必须小于公共端所允许通过的电流值。输出模块的电流值必须大于负载电流的额定值。 6、结构型式的考虑 PLC的结构分为整体式和模块式两种。整体式结构把PLC的I/O和CPU放在一块大印刷电路板上，节省了插接环节，结构紧凑，体积小，每一I/O点的平均价格也比模块式的便宜，小型PLC控制系统多采用整体式结构。模块式PLC的功能扩展，I/O点数的增减，输入与输出点数的比例，都比整体式方便灵活。维修时更换模块，判断与处理故障快速方便。对于较复杂的要求较高的系统，一般选用模块式结构。 7、对用户存贮器的要求 一般PLC都用CMOSRAM作用户存贮器，它具有静态消耗电流小（1／A）的特点。为了在停电时保护用户程序和现场数据，通常用锂电池作后备电源。 如果被控系统的工艺要求固定不变，所编程序经调试后己比较完善，不需要经常修改，为了防止他人随意改动控制程序，可以采用EPROM（选购件）将用户程序固化。 8、是否需要通讯联网的功能 大部分小型PLC都是以单机自动化为目的，一般没有和上位计算机通讯的接口。如果用户要求将PLC纳入工厂自动化控制网络，就应选用带有通讯接口的PLC。一般大、中型PLC都具有通讯功能。（http://www.diangon.com/版权所有）近年来，一些高性能的小型机（如FX、C40H、S5-100U等）也带有通讯接口，通过RS-232串行接口，与上位计算机或另一台PLC相连，也可以连接打印机、CRT等外部设备。 以上简要地介绍了PLC选型的依据和应考虑的几个问题，用户应根据生产实际的需要，综合考虑各种因素，选择性能价格比合适的产品，使被控对象的控制要求得到完全满足，也使PLC的功能得到充分发挥。 三、输入输出设备选择及输入输出点分配 在PLC控制系统中，通常用作输入器件的强电元件是控制按钮，行程开关、继电器等的触点。PLC的执行元件通常有接触器、电动机、电磁阀，信号灯等。要根据控制系统的需要进行选择。 四、施工设计 与一般电气施工设计相同， PLC控制系统的施工设计需完成下列工作：画出完整的电路图；注明电气元件清单；画出电气柜内电器位置图和电器安装接线互连图。还需完成下列几项工作： 1、画出电动机主回路及不进入PLC的控制回路。为了保证系统的可靠性，手动电路、急停电路一般不进入PLC控制电路。例如，保护开关，热继电器，熔断器和限位保护开关等均不进入PLC控制电路，电源也应相互分开，以备PLC异常时能够使用。 2、画出PLC输入，输出接线图。注意要按现场信号和PLC软继电器编号对照表的规定，将现场信号线接在对应的端子上。 3、对重要的互锁，如电动机正反转、热继电器等需在外电路用硬接线再连锁。凡是有致命危险的场合，设计成与PLC无关的硬线逻辑。 4、画出PLC的电源进线接线图和执行动作电器的供电系统图。 五、总装调试 1、程序调试 将设计好的程序用编程器输入到PLC中，进行编辑和检查，发现问题，立即修改和调整程序。 2、现场调试 现场安装完毕后，可对硬件和软件进行联调，实现对某些参数的现场确定和调整。 3、安全检查 后对系统的所有安全措施作彻底检查，准确无误后即可投入试运行，待一切正常后，将程序固化在有长久记忆功能的只读存储器EPROM中长期保存。 |