西门子6ES7222-1BD22-0XA0支持验货
1 引言
在自动生产线上，各工序之间的物品常用有轨小车来转运。小车通常采用电动机驱动，电动机正转小车前进，电动机反转小车后退。
2 控制要求
对小车运行的控制要求为:小车从原位A出发驶向1号位，抵达后立即返回原位;接着又从原位A出发直接驶向2号位，抵达后又立即返回原位;第三次还从原位A出发，直接驶向3号位，抵达后仍立即返回原位，如图1所示:
图1 小车行驶示意图
根据工作需要，可以将上述三次运行作为一个周期，每个周期间小车可以停顿若干时间。也可以无须停顿而重复上述过程，直至按下停止按钮为止。
3PLC选型及I/O接线图
根据控制要求，系统的输入量有:启、停按钮信号;1号位、2号位、3号位限位开关信号;连续运行开关信号和原位点限位开关信号。系统的输出信号有:运行指示和原位点指示输出信号;前进、后退控制电机接触器驱动信号。共需实际输入点数7个，输出点数4个。选用日本三菱公司F-20M产品，其输入点数12，输出点数8。小车行驶控制系统PLCI/O接线图如图2所示:
图2 PLC I/O接线图
4 控制程序设计
小车运行控制过程如下:
(1) 小车处于原位 压下原位限位开关SQO，X401接通Y430，原位指示灯亮。
(2)小车行驶至1号位返回原位 按下启动按钮SB1，Y431被X400触点接通并自锁，运行指示灯亮并保持整个运行过程。此时Y431的常开触点接通移位寄存器的数据输入端IN，M100置1(其常闭触点断开，常开触点闭合)，M100和X402的触点接通Y432线圈，前进接触器KM2得电吸合，电动机正转，小车驶向1号位。当小车到达1号位时，限位开关SQ1动作，X402常闭触点断开Y432线圈，KM3失电释放，电动机停转，小车停止前进。X402接通移位寄存器移位输入CP端，将M100中的“1”移到M101，M101常闭触点断开，M100补“0”，而M101常开触点闭合，Y433接通，接触器KM4得电吸合，电动机反转，小车后退，返回原位。
(3) 小车行驶至2号位又返回原位当小车碰到原位限位开关SQO，X401断开Y433线圈通路，KM4失电释放，电动机停转，小车停止。X401与M101接通移位输入通路，M102接通Y432线圈，小车驶向2号位。当小车到达1号位时，SQ1动作，X402动作，但因为M102和X402仍接通Y432，M100为“0”，不影响小车继续驶向2号位。直至小车碰到2号位限位开关SQ2，X403断开Y432，小车才停止前进。X403与M102接通移位输入通路，将M102中的“1”移到M103，M103为“1”，其余位全为“0”。M103接通Y433线圈，小车返回原位。
(4) 小车行驶至3号位再返回原位当小车碰到原位限位开关SQO后，小车停止后退。M103和X401接通移位输入通路，M104和X404接通Y432，小车向3号位驶去。小车经过1号位和2号位，但因为M100~M103均为“0”，不会移位，M104和X404仍接通Y432，直到小车碰到3号位限位开关SQ3动作，X404才断开Y432线圈，小车才停止前进。这时M104和X404接通移位输入通路，M104移位到M105，M405为“1”，其它位为“0”，M105和X401接通Y433，电机反转，小车后退返回原位。
(5) 小车运行一个周期小车运行一个周期返回原位后压下原位限位开关SQO，X401又断开Y433，小车停止运行。M105和X401接通移位输入通路，M105移位到M106，M106为“1”，其余位为“0”，即M100~M105的常开触点均为断态，这时如果连续运行开关S仍未合上，X405仍断开，那么移位寄存器不会复位，M100仍为“0”，则小车正向出发往返运行三次(一个周期)后，就在原位停下来了。
(6) 小车连续运行与停止 如果需要小车在运行一个周期后，继续运行下去，则合上连续运行开关S,X405、X401和M106接通复位输入端R，移位寄存器复位，M100重新置“1”，M100与X402又接通Y432，小车又开始第二个周期的运行，并且一个周期又一个周期地连续运行下去，直到按下停机按钮SB2,X407触点断开，Y432和Y433线圈断开，小车才会立即停止运行。同理，如果发生意外情况，不论小车运行在什么位置，只要按下停车按钮SB2，电动机立即停转，小车停止运行。
小车PLC控制系统梯形图如图3所示:
图3 PLC控制梯形图
5 结束语
自动生产线上使用的转运小车，是常用的生产设备，它运行正常与否，对生产影响很大。该控制系统具有简单可靠地优点，有借鉴的价值。
1 引言
随着中央提出大力发展清洁能源的建设并为激励农村和边远山区的发展，国家对小水电事业给予越来越多的关注。我国的小型水电站在近20年得到了极为迅速的发展，其中以万千瓦以下的小型水电站居多。对这些小型水电站的监控保护和自动控制也显得尤为重要。本文主要讲述了三菱FX2N系列PLC在水电站有功调节中的应用。
水电站的有功调节通常是通过调速器实现的，但当水轮机组并入电网运行时，对于单台发电机来说转速反馈几乎不起作用。近年来，随着自动发电控制(AGC)的需要，有功功率在控制系统中的调节品质已成为当前电力系统自动化领域的突出问题。
2 系统组成
本系统中控制的两台水轮发电机型号为SFW2500-10/1730、6.3kV/286A。本系统采用分层分布式布局，配置如图1所示。主要由2个机组监控屏、发电机保护屏、公用监控屏、主编线路保护屏和电量屏构成。通讯采用高速以太网与上级调度、操作员工作站进行通讯。其中公用监控屏由可编程控制器(由三菱FX2N-80MR和2个FX0N-16EX扩展模块组成)、自动准同期装置、触摸屏、电力测控仪和逆变电源组成，在公用监控屏中实现对发电机的有功调节。
图1 系统配置图
3 控制要求
在电力系统中，频率与电压是电能的2个主要质量指标，电力系统中的频率变化的主要原因是由于有功功率不平衡引起的。系统的负荷经常发生变化，要保持系统的频率为额定值，就必须使发送的功率不断跟随着负荷的变动，时刻保持整个系统有功功率的平衡。否则，系统的频率就会大起大落，保证不了电能的质量，甚至会造成事故与损失。
当负荷吸取的有功功率下降时，频率增高;当负荷吸取的有功功率增高时，频率降低，即负荷调节效应。由于负荷调节效应的存在，当电力系统中因功率平衡破坏而引起频率变化时，负荷功率随之的变化引起补偿作用。如系统中因有功功率缺额而引起频率下降时，相应的负荷功率也随之减小，能补偿一些有功功率缺额，有可能使系统稳定在一个较低的频率上运行。如果没有负荷调节效应，当出现有功功率缺额系统频率下降时，功率缺额无法得到补偿，就不会达到新的有功功率平衡，频率会一直下降，直到系统瓦解为止。
频率和有功功率自动调节的方法主要有:
(1) 利用机组调速器的调节特性进行调频;
(2) 根据频率瞬时偏差，按比例分配负荷，构成虚有差调节频率和负荷的方法;
(3) 按频率积分偏差调节频率，满足“等微增率”原则分配负荷;
(4) 按给定负荷曲线调节有功功率(本文所介绍的是按给定负荷曲线调节有功功率)。
电站的调节系统应该使总功率等于负荷曲线给定的功率。而机组之间则按“等微增率”原则经济分配负荷。如果系统频率偏差不超过调频电站所能补偿的范围，则调功电站的调节系统对频率偏差不应作出任何响应。如果系统运行工况发生了变化，出现了较大的频率偏差则调频电站无力完全补偿偏差值，那么调功电站的自动调节装置应该作用于各台机组的调速器，使之改变各台机组的有功出力来帮助恢复系统频率。
图2 功率与频率关系曲线
图2示出功率与频率的关系曲线。在死区 ±Δfmax范围内，频率偏差信号Δf不起作用，此时电站的实际功率 与给定的总功率PG之间的偏差ΔP产生调节作用。
PG为电站负荷曲线给定装置取得的，使由各台机组有功功率测量元件测到的有功信号相加后得到的。当 时，两台机组的调节作用只受有功偏差ΔP的影响，而与频率偏差Δf无关，此时调节特性方程为:
4 系统的硬件设计
图3示出系统硬件框图。根据系统的控制要求配置硬件如下:
图3 系统硬件简图
·控制器:三菱FX2N-80MR和两个FX0N-16EX扩展模块组成;
·人机界面:触摸屏;
·其它设备:2个DC24V继电器、功率表以及其它的辅助器件。
5 系统软件设计
本系统确保整个系统频率的稳定和电网的稳定供电。控制流程图如图4所示。
图4 系统流程图
部分梯形图如图5所示:当系统需要进行有功调节时，系统的软件或是手动发出信号开始调节，此时采集1个实时有功数据此数据与设定值(即目标功率值)进行比较并进行数据处理算出需要调节的时间，发出信号使调节继电器动所开始调节。如未达到则有可能是系统内部有故障。为了避免使程序进入死循环，则调节四次仍未能达到要求就自动中止程序)。如图4所示，当M10接到触发信号后瞬时接通使D300采到的瞬时有功功率数据与D301(设定值)进行比较。当D300>D301时输出信号M300使PLC的Y001输出并使调节继电器动作进行调节。
图5 部分程序梯形图
6 结束语
本文所设计的系统操作简单、自动化程度高、应用广泛。减小了小型水电站工人的劳动强度，增加了整个系统的稳定性。经过一段时间的认真测试证明该系统已经完全符合小型水电厂的有功调节的要求。
1 系统介绍
炭素成型生产是炭素配料、混捏后的又一生产重要环节。成型就是将混捏好的糊料用加压设备压制成所需要的形状和尺寸以及具有较高密度的半成品（生坯）。我公司炭素厂使用振动成型方法，主要生产炼铝用预焙阳极和高炉用的炭块等。
振动成型主要设备有振动台、模具和重锤，将盛装热糊料的模具放在振动台上，把重锤压在糊料表面上开动振动台，使糊料受到振幅小而频率高的强迫振动，在强烈的振动下糊料颗粒间的及糊料与模具壁间的摩擦力减小，颗粒移动并合理分布，得到具有规定形状的高密度的产品。压好的半成品经冷却、检查后堆放。
我公司炭素厂原使用的振动成型机是人工手动调节，炭块的重量、高度波动范围大，对产品的产量和质量有较大的影响。为此必须根据人工操作积累的经验设计一种具有较高智能、高可靠度的自动控制系统，来提高炭素振动成型生产的产能和合格率，延长电气设备的运转周期，缩短故障检修时间，降低生产成本和岗位操作工的劳动强度。
2 系统组成
PLC是采用微处理器技术的新型工业控制装置，是一种使用可编程序存储器来存储设备所需专用程序的电气设备。它具有将逻辑运算顺序操作，限时，计时以及算术运算，数据通讯等功能，通过数字量或模拟量的输入/输出模板去控制各种设备或过程。其硬件结构如图1所示。
它采用了大规模的集成电路，故特别适应于高温、潮湿、电磁干扰、机械振动大的比较恶劣的工业现场环境。输入/输出接口组件的模块化，系统设计时根据被控对象的要求，选择必要的功能模块组成控制系统，大大提高了工程效率和系统的可靠性。
在该控制系统中选用日本三菱公司的PLCMITSUBISHI A1S小型系列作为下位机。它具有成本低、功能强的特点。上位机选择惠普PIII微机，配以美国InbbblutionFIX软件，ORMON公司的继电器、行程开关，德国威德米勒隔离器、变送器，安川变频器等组成自动控制系统。系统总貌图如图2所示。
3 系统功能
3.1 该系统的上位机系统功能如下：
1．实时反映工艺流程，形象再现生产过程（系统主画面图见图3）；
2．图表显示生产数据，方便操作工了解生产状况；
3．及时产生报警信息并予以打印，帮助操作工查找分析故障原因；
4．以曲线形式在线生产数据，方便查找历史数据，分析生产趋势；
5．以报表打印形式反映生产状况；
6．帮助操作工实现电机连锁开、停，并反映电机启动停车的有关信息；
7．给定控制工艺参数。
3.2 该系统的下位机功能如下：
1．数据采集：通过PLCAlS68AD转换模板对冷却水温度、糊料温度、糊料计量称、油箱油温、油箱油压、炭块高度、变频器电流进行模拟采集，并转换成FIX认可的数据格式（系统主要测点如下图4）。
2．电机连锁控制，以简单易行的PLC取代以往繁琐复杂、故障率高的电气连锁控制，并实现操作工远程开、停电机的功能。主要I/0点安排如下：
I/O Name Comment Remark
X80 CAR-EAST 称量车回到位
X81 CAR-WEST 称量车送料到位
X82 CAR-CLOSED 称量车门闭到位
X83 CLAMP-L CLOSED 左模夹紧到位
X84 CLAMP-R.CLOSED 右模夹紧到位
X85 CLAMP-L.OPENED 左模夹放松到位
X86 CLMP.R.OPENED 右模夹放松到位
X87 HAMMER-HIGH 重锤上升到位
X88 HAMMER-LOW 重锤下降到位
X89 MOLD-HIGH 模具上升到位
X8A MOLD-LOW 模具下降到位
X8B PUSH-OUT 推进器推出到位
X8C PUSH-IN 推进器返回到位
X8D SAFE-L.OPENED 左安全爪开到位
X8E SAFE-R.OPENED 右安全爪开到位
X90 SAFE-L.CLOSED 左安全爪闭到位
X91 SAFE-R.CLOSED 右安全爪闭到位
X92 CLASP-OPENED 抱闸开到位
X93 CLASP-CLOSED 抱闸闭到位
X94 PUSH-ENABLE 后辅机允许推出
X95 CAR-OVERLOAD 称量车电机过载
X96 QUIVER-OVERLOAD 振动电机过载
X97 BP.RUNNING 变频运行
X98 BP.ALARM 变频报警
X99 SYS.AUTO 系统手自动切换
X9A OIL-LOW 低油压
X9B BP.GIVE-M 点动补料
X9C GIVE-SAFE 布料安全
YA1 CLAMP-CLOSE 模具加紧
YAl CLAMP-OPEN 模具放松
YA2 HAMMER-DOWN 重锤下降
YA3 HAMMER-UP 重锤上升
YA4 MOLD-UP 模具上升
YA5 MOLD-DOWN 模具下降
YA6 PUSH-GO 推进器推出
YA7 OIL-GUSH 喷油
YA8 DOOR-OPEN 开车门
YA9 BP.FWD 变频下料
YAA BP.RESET 变频复位
YB0 CAR-GO 程量车送料
YBl CAR-BACK 程量车返回
YB2 QUIVER-START 振动开始
YB3 CLASP-OPEN 开抱闸
YB6 TRANS.RUN 板式机运行
3.3 通过变频器控制圆盘螺旋下料机的电机转速来控制炭块的重量。
三菱A2ASCPFSI系列I/0点数量能达到1024点，程序语言使用梯形图或指令字语言，程序容量可达到64K步，并具有自诊断功能。
4 控制过程的实现
控制过程有4个操作程序：1、下料；2、装料；3、振动挤压、脱模；4、炭块推出、冷却输送。贯穿于振动成型过程中的主要问题是正确掌握温度、压力、振动频率、振动时间、推出速度。
4.1下料
经过混捏好的糊料，一般温度在130℃-140℃左右，从圆盘螺旋下料机顶部加料口加入，经分料器的上部锥体分布在圆盘上。在下料前，检查判断糊料斗称量车是否在圆盘螺旋下料机的下方等待接料，控制变频器输出驱动圆盘螺旋下料机电机的螺旋转速，对糊料斗称量车下料，下料过程由快到慢以满足炭块的重量。糊料斗车连同行走铁轨装有TOLEDO衡器公司生产的称重装置用于计量炭块的重量。炭块的重量可根据产品的类型、要求由上位机给定。
4.2装料
装料前PLC检查判断模具到位、模具安全爪夹紧到位、重锤上升到位、重锤安全爪夹紧到位等信号，打开糊料斗称量车的抱闸驱动小车送料，行走到模具口上方时停止行走关抱闸，糊料斗称量车底开门把称好的糊料放入模具中。
4.3振动挤压、脱模
1、振动挤压：此时PLC检查判断糊料斗称量车存在返回到位信号，重锤安全爪松开并到位，重锤下降并到位，开始驱动2台振动电机带动偏心振子转动，不平衡质量回转引起惯性力迫使振动台振动。又由于2个振动器转动方向、同步，使它们的惯性合力水平方向为零，只有在垂直方向产生激动力。振动台上的模具和装在模具内的糊料都处于强烈的振动状态。振幅不大（一般在1~2mm），但振动频率很高（40~50HZ），它们的运动速度很快，振动周期在0.02秒左右，将产生大的加速度，这个加速度大大超过重力加速度，是它的几十倍至几百倍，糊料颗粒质量大小不同，获得的惯性力也不同，颗粒界面间产生应力，而这个应力超过糊料的内聚力，便产生相对位移。在强烈的振动下，糊料颗粒间的内摩擦力及糊料与模具壁之间的外摩擦力也急剧下降，糊料便具有重液体的液体性质，跳跃着的糊料迅速充填到模具的各个角落，较小的颗粒充填到大颗粒间的空隙中去，从而得到具有规定形状的高密度程度的产品。
2、振动时间：是从重锤落到糊料面到完成振动所需的时间。振动时间短，则糊料密度低，既孔隙度大。铝电解用预熔阳极炭块振动时间为1~2分钟。振动时间可根据产品在现场整定。
3、脱模：输出信号驱动重锤上升并到位，重锤安全爪夹紧并到位；模具安全爪松开并到位，驱动模具上升且到位。
4.4炭块推出、冷却输送
1、炭块推出：驱动推出器从振动台推出炭块，在推出过程中对产品的高度进行检测。测高仪选用西安适盛测试设备公司的激光测高仪表，用来测试产品的质量。
2、冷却输送：被推出的产品马上在凉水中冷却，防止产品冷却的弯曲和变形。冷却时间应根据季节、产品直径大小、冷却水的温度TE103，现场整定。冷却完成后，驱动板式输送机输送炭块到炭块堆场，检查合格后堆放。
5、结束语
本系统已投入运行，软件设计完善，功能齐全，运行效果稳定可靠，性能良好。自动控制的实现，大大降低了操作工的工作强度，提高了工作效率，达到了节能降耗的目的。该系统是PLC在实际生产中的成功应用，可为业内同行借鉴。