6ES7211-0BA23-0XB0大量现货

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产品详细介绍

6ES7211-0BA23-0XB0大量现货

一, 引言
恒温恒湿中央供风在对温湿度要求较高的场合中发展起来的空气调节器。在电子产品生产车间的环境中温湿度的变化,空气质量的好坏直接影响到生产设备的使用寿命与产品质量。为了保证较高生产效率,对供风设备的设计,制造要求有更高的精度,电气控制系统也更具有难度。本文介绍了我公司自行设计的某大型企业生产车间的中央供风设备的电气控制系统的设计。
二, 总体方案设计
系统目标,是对服务于净化厂房的空调系统及其配套设备,采用可编程序控制器(以下简称PLC)进行全面的监控和管理,满足空气环境要求,达到高效节能运行。
采用当今先进的MITSUBISHI工业自动化控制产品,运用数模技术,建立监控控制系统;
注重系统的可靠性和维护、管理的便捷性;
采用强弱电一体化设计,即机组启停控制、电气安全保护及空调自动控制系统组件布置,尽量简化外部接线;
控制系统精度:温度≤1。C ,湿度≤5% 。

三, 控制系统工作原理
外围设备控制原理
温/湿变送器
把温/湿度信号转换为0—10VDC信号传给PLC 2AD模块,温/湿度逻辑控制和实时监控

欠风压开关
机组运行时,当盘管前后压差低于50Pa时,欠风压开关触点处于闭合状态,报警指示灯亮,限制加热、制冷设备的投入

滤网报警压差开关
机组运行时,当过滤器前后压差高于250Pa(根据过滤器类别而设定)时,过滤器压差开关触点处于闭合状态,报警指示灯亮

冷水电动阀门执行器
通过接受控制器程序逻辑调节控制冷水阀门开度,以达到制冷、除湿的效果

四, 控制系统硬件设计
根据系统需要,对温,湿度的要求选择相应的风机,冷热水电动阀门.与蒸汽电动阀门.在设计过程中持别注意的对执行器的控制信号进行选择.如考虑现场抗干扰性等原因来决定是否选用电流传输信号或电压传送信号.对温湿度测量变送器精度要求,多点测量等进行组态.

五, 设备配置
PLC:采用MITSUBISHI FX2N系列;

触摸屏:采用MITSUBISHI GT1155—QSBD—C 彩屏监控现场设备;





温/湿变送器



采用SIEMENS风道式监控采样;
冷水阀:采用模拟量调节电动阀;

压差开关:采用P233A-4-AKC监控于欠风、滤网警报;

温度开关:采用国产监控温度;

风机与检修门开关联锁:采用行程开关控制检修门与风机启停联锁;

变频器:采用MITSUBISHI控制风机变频调整起动。

六, 控制系统软件设计
根据硬件组合进行的软件程序设计,先做好各种保护.如超温,门装置检测,变频器故障等.对于控温控湿中央供风而言.主要设计难度在于除湿后的温湿度控制与PID调节的参数设定.编写程序时,主要考虑湿度优先的控制方法.因为在对空气进除湿的会产生降温效果,此时必需在除湿后再进行升温处理使之达到控制要求.相对于湿度控制来说,温度方面控制属于比较容易控制的一种.
七, 控制系统关键技术说明
纵观现时工业控制涉及到反馈方面的大都采用PID调节.中央供风控制也不例外,但它有别于一般炉温控制与恒压供水方面的PID调节.主要原因是与之相比较空气调节的响应速度较慢所产生的滞后性持别突出.全新风回风的还要考虑到室外温湿度对整个系统稳定性的影响.在对PID进行设定时往往需要靠牺牲从动态进入稳态的时间,使之变长来达到减少系统的振荡.解决此类问题可以采用PID与比较进入两级调节.利用PID调节迅速使系统向目标值靠拢.进入比较宽度调节后使用比较指令进入修正调节.但此做法使得程序编写时相对复杂.比较宽度设定要难以把握.实际使用过程中视乎现场环境气候进行合适选择控制方式.
八结束语
控温控湿是一个复杂的物理变化过程,两个物理量既独立又有着相互影响的一方面.对于一些对温湿度要求较高的场合还需在硬件上进行改进.以便能够在程序设计方面进行控制.从而达到环境要求.

1、总线介绍
1.0 现在较为通用的总线
在常规自动控制系统中,传感器与执行器是分开接线的,由多个传感器和执行器构成的系统需要大捆导线,把通信总线应用到测控系统中,不仅能节省大量的导线,可提高系统的可靠性。已被广泛采用的工业总线一般有两类。一类为主从结构方式,如RS485通讯,该通讯总线在工业控制中已得到广泛应用,其通讯方式为命令、响应方式。主机定时向各子控制器发出查询信号,再由各子控制器汇报各自状态。这种通讯方式开发难度较小,但通讯实际耗费了主控制器相当一部分资源。此种方式并未能完全地发挥出主控制器强大的运算功能。另一类为各节点自主通讯方式,如欧姆龙公司、三菱公司的CAN总线,NEWLIFT公司的LONWORKS总线等。这类总线的可靠性和通讯速率与前一种有着本质的提高,但成本相对较贵。
1.1 AS-Interface总线
针对现在流行的两类串行总线控制方式的优缺点,西门子吸取了两种控制方式的优点,
推出了AS-Interface(远程I/O)总线技术。AS-Interface是执行器-传感器-接口总线系统,就是将分散的I/O信号通过从站收集起来,仅用两根信号线传送到AS-I主站。AS-I主站按顺序呼叫,长循环时间为5ms,AS-I从站节点在错误的情况下,具有自动关闭总线的功能,切断它与总线上的联系,使其它从站不受影响,其故障问题可及时在AS-I主站上反映出来。AS-I的每帧信息都有CRC校验及其他检错措施,保证了AS-I总线的高可靠性,AS-I总线直接通讯距离远可达100米,通过中继站延伸的大距离300米,AS-I总线多可安装248个传感器与执行器。
西门子PLC主机与从站之间的联系都通过AS-I主站,无须额外编辑通讯程序,对于工程人员来说远程I/O对应于映像区的对应位,符合他们的编程习惯,十分方便。由于两线通讯的应用,系统连接线采用卡线刺穿式结构,布线量大为减少,且独特的AS-I梯形电缆,杜绝了接线错误的可能性,与以前的PLC控制系统相比可节省大量的电缆,安装工作量亦大为减少。
2、电梯控制系统
电梯控制系统从继电器控制发展到PLC加调速器控制方式,经历了一个相当大的技术飞跃,现有的产品也成型,且性能相当稳定,现有的电梯控制系统基本上是如图1所示的结构。即控制中心在楼顶机房,井道和轿厢中的所有信号都以点对点的形式通过大量的电缆传送到控制中心。



传统电梯控制系统由于接线过多,安装复杂,不易更改和扩展,导致难以维护和效率低的缺点。现今的电梯用户对电梯的要求已不仅仅停留在对系统的安全性、可靠性等基本功能的追求上,他们对电梯的舒适感、效率、自我故障诊断、远程监控等智能化以及电梯调试,维护的简便性提出了更高的要求。急需一种高效率,高可靠性的现场总线技术来满足用户的要求,AS-Interface总线技术就是其佳选择。AS-I总线的物理实现为两线通讯,接线采用卡线刺穿式结构,AS-I从站可以十分方便的接入到总线上,且独特的AS-I梯形电缆,杜绝了接线错误的可能性。
下面对西门子S7-200CN PLC的AS-Interface总线系统实现电梯控制做一些探讨。
3、AS-Interface总线技术在电梯控制系统中应用
3.0 硬件实现
具有AS-Interface总线功能的西门子S7-200CNPLC性能较好,功能强大,支持三角函数、开方、对数运算等功能;可在线编辑和监视;通过调制解调器支持远程监控;可以故障诊断,执行单次扫描,强制输出;可以编辑变量状态表,使用多个可打开的窗口可显示信号状态和状态表。基于S7-200CNPLC的电梯控制系统是一个网络化、智能化、性价比极高的控制系统。
在系统的硬件实现上,我们经过仔细调查和论证发现:电梯控制系统的传感器和执行器基本上集中在井道和轿厢,机房仅只有一个执行器即调速器,而无传感器。我们认为将机房作为控制中心并不科学,为了使系统的硬件布置达到优,我们对传统的电梯控制系统做了如下调整:
a)电梯的控制系统和拖动系统从物理上分开,改变了传统电梯系统控制、拖动不分家的状态。这样做的好处是真正实现了强弱电分开,大大提高了系统的抗干扰性,保证了电梯系统的安全和可靠;
b)由于电梯的大部分信号在轿厢和井道,如果将控制中心置于机房,应用AS-Interface总线技术,那么它所需要的AS-I从站是十分可观的(以10层10站的电梯为例,轿厢和井道的信号大约有100个,一个AS-I从站的的I/O数多为8,也就是说需13个从站才能满足要求),这种有了先进性而无经济性的系统难以被社会所接受的。我们的做法就是将控制中心转移到轿厢顶,这种转移在不降低其先进性的大大降低了控制系统的成本(同样以10层10站的电梯为例,井道和机房的信号大约有48个,所需要的从站仅为6个)。
图2为根据以上思想采用AS-I总线技术的电梯控制系统,控制中心位于轿顶,由CPU226CN(PLC)、EM223(PLC扩展)、AS-I主站三部分组成,轿厢上的信号均直接接到PLC的I/O上,井道和机房的信号通过AS-I从站传输到AS-I主站上,现场安装十分简单。



3.1 相关西门子控制元器件介绍
下面对CPU226CN,AS-I主站CP243-2,扩展EM223及AS-I从站的性能及作用做一个简单的介绍。
1) S7-200CN主控制器(CPU226cn)
构成本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点。可连接7个扩展模块,大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30KHZ高速计数器,两路独立的20KHZ高速脉冲输出,具有PID控制器,1个RS485通讯/编程口。是具有较强控制能力的控制器。如图3所示。
作用装置于轿顶,负责控制轿厢位置,轿门的驱动,接受来自轿厢上的各种电信号,处理与AS-I主站之间和调制解调器通讯等各种信号。



2) AS-I主站
性能AS-I周期时间不大于5ms,AS-I的连接电缆允许的大电流为3A,可直接连到外部24V电源,其地址范围:一个8DI/8DO数字模块和一个8AI/8AO模拟模块。可见,AS-I主站的响应时间和带负载能力非同一般。如图4所示。
作用 装置于轿顶,负责与主控制器通讯并控制AS-I从站
3) 扩展
性能 EM223扩展单元具有8I/8O共16路数字信号输入输出口,具有光电隔离,低功耗等功能。
作用我们将控制中心置于轿顶的一个重要原因是电梯的大部分信号都集中在轿厢上,可以通过将这些信号直接以并行的方式送到控制中心,这是一种十分经济且可行的办法。显然CPU224本机I/O点数量不能满足要求时,必须通过扩展(EM223)来弥补不足点数。
4) AS-I从站
我们将井道和机房的信号通过AS-I从站连入电梯控制系统,AS-I从站被分散安装在井道中和机房内,负责处理召唤盒内信号和控制调速器。
3.2 软件实现
西门子S7-200CN系列PLC都是将AS-I从站自动映射到8个模拟量输入字(AIW0~AIW7)和8个模拟量输出字(AQW0~AQW7)上。对于工程技术人员来说,对AS-I从站的编程和对普通的I/O编程没什么区别,只需增加一小段程序,就可实现从站I/O到PLC中的映射。
启动AS-I及映射转换程序清单如下:
LD SM0.1
SI Q3.7, 1
RI Q3.0, 4
LD SM0.7
BMW AIW0, VW1000, 8
BMW VW2000, AQW0, 8
3.3 工作流程
电梯控制的核心是对各类信号分析并控制调速器,门机等拖动轿厢运动的过程。在西门子S7-200CNPLC串行系统中,井道和机房的各类控制、数据信号通过AS-I从站传输到AS-I主站上,经由AS-I主站传输到CPU226CN中。同样,CPU226CN想对某一从站发出指令也需AS-I主站完成。轿厢上的所有信号直接通过并行I/O点送入CPU226CN内。下面以一部电梯处理一个召唤信号过程为例,简要介绍其工作流程。
系统上电时,CPU226CN进行上电自检。包括I/O检查,与主站的通讯检查,电梯的当前状态(门状态,自动、检修或司机,电梯位置等)的参数正确性。一旦发现错误,则进入故障状态,封锁快车,直到所有故障排除,才进入正常运行状态。从站一旦检测到有召唤信号,立即通过AS-I信号电缆传输到AS-I主站,经由主站向CPU226CN发出中断信号,把召唤信号终传送到CPU226CN进行处理。一次信号的传输时间少于5ms。
CPU226CN收到信号后,根据电梯的现在状态,决定电梯的运行方向和停车位置,通过AS-I主站向从站发生指令控制调速器及曳引机。
4.基于西门子PLC的电梯远程监控系统
4.0通信口介绍
内部集成的PPI接口为S7-200CN的用户提供了强大的通讯功能。PPI接口物理特性为RS485,可在三种方式下工作:
1)PPI方式。PPI通讯协议是西门子专为S7-200CN系列PLC开发的一个通讯协议。可通过普通的两芯屏蔽双绞电缆进行联网。波特率为9.6kbit/s,19.2kbit/s和187.5kbit/s.S7-200CN系列CPU上集成的编程口就是PPI通讯协议进行通讯非常简单方便,只用NETR和NETW两条语句即可进行数据信号的传递,不需额外再配置模块或软件。PPI通讯网络是一个令牌传递网,在不加中继器的情况下,多可以由31个S7-200CN系列PLC,TD200,OP/TP面板或上位机(插MPI卡)为站点,构成PPI网。
2)MPI方式。S7-200CN可以通过内置接口连接到MPI网络上,波特率为19.2k/187.5kbit/s。它可与S7-300/S7-400CPU进行通讯。
3)自由口方式。自由口方式是S7-200CNPLC的一个很有特色的功能。它使S7-200CNPLC可以与任何通讯协议公开的其它设备、控制器进行通讯。
4.1硬件实现
我们使用自由口方式,通过电缆将CPU226CN的485口与调制解调器连接,并接入电话线,在监控室将调制解调器与电脑连接。连接完毕后,我们可以通过拨号上网对现场的电梯进行监控。其中,调制解调器我们选用实达网上之星5600db+,硬件框图如图5所示。

 二、详细说明

  根据机器安全ISO 13849-1“安全相关控制部分的系统设计方法 (SRP/CS)”,对应的国家标准GB/T16855.1 2008中的规定,先对机器所有风险进行评估,评定出PLr (Perbbbbance Levelrequirement整个安全系统所需要的安全等级),再进行安全设计,通过对使用元器件的安全性能等级的评定,来确定终安全系统的PL等级,终看是否达到了PLr的要求。具体流程如下图所示:



  展开来说:

  步 进行PLr的评定

  其中a是低风险,e是高风险



  根据上述三个条件,终确定这个工位危险所要做的安全防护需要达到的操作性能等级PLr.(Perbbbbance Levelrequirement),每种安全功能都要有各自的PLr来对相应的危险进行防护。


  第二步安全回路设计

  评定完PLr之后,就针对不同的危险及其危险程度进行安全回路的设计,包括输入元件(急停,双手按钮,安全光幕,安全光栅,安全门锁等),控制单元(控制器等),输出元件(继电器,接触器,阀等)。

  第三步计算总的PL

  针对不同的安全功能,计算出整个安全回路总的PL,看终的结果是否大于等于PLr,如果满足要求,即是一个合适的安全设计。如果不满足要求,需要重新进行设计或者更改一些元器件使系统总的PL大于等于PLr。

  如果基于PL的元件结合一系列的控制系统SRC/PS,则总的PL也能够计算并考虑到以下:

  a) 使用元件的低性能等级 (PL low)

  b) PL元件和元件的数量 = N low

  下表给出一个简单的方法来评估整个系统可以达到的PL

 

 

  即整个系统要达到某个PL值,整个系统每个元件的PL值至少都要大于等于这个值。

  Sample:假设一个系统的低性能等级为PLc,一共有4个元件,则整个系统的PL值为PLb;如果一个系统低性能等级为PLd,一共有3个元件,则整个系统的PL值为PLd。

  三、简单举例

  假设一个工位有机器人来取料,进入其他工位进行别的操作,人需要经常进出机器人取料的地方放置工件。

 

 

  评定PLr由于机器人打到人会造成重伤,选择S2,由于操作工需要频繁进入这个危险区域,选F2,如果机器人打过来,如果速度比较慢,根据操作工的熟练程度以及反应,是可以逃离这个危险的,选择P1,终PLr=PLd。

 

 

  这样,根据总系统PL 简易估算表,安全设计需要使用输入和控制元件都需要至少PLd 以上的元件才可以。

  由于普通可编程控制器的PL 等级是不会超过PLc,整个系统的安全等级是不能满足PLr=PLd的要求,是不符合安全标准的设计,必须使用PLd 以上的安全控制器。

  至于单个元件的操作性能等级PL,有些可以从元件的参数表内找到,例如安全光幕,安全扫描仪,安全PLC 等。而有些元件是要通过计算来得到的,例如接触器,安全继电器模块等。

  其中,子系统的PL 值可以通过SISTEMA 软件进行计算和评估并生成相应的报告。


所属分类:中国电工电气网 / PLC
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成立日期2019年09月10日
法定代表人袁宜男
注册资本500
主营产品西门子PLC模块,变频器,触摸屏,交换机
经营范围从事智能科技、自动化科技、机电领域内的技术开发、技术转让、技术咨询、技术服务,工业自动化设备安装,工业自动化控制设备、电气设备、机申设备、电子产品、五金产品、金属材料、仪器仪表、橡塑制品销售,商务信息咨询,软件开发,建筑装修装饰建设工程专业施工,建筑安装工程(除特种设备),机械设备租赁(不得从事金融租赁),物业管理。工业自动化设备加工、销售。
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