西门子模块6ES7211-0AA23-0XB0参数设置
1 引言
目前，在工厂供电系统中，对高压断路器的控制、保护和信号回路多采用传统的继电器开关量控制方式，存在着元件多，接线繁琐，运行维护工作量大，故障多，控制自动化程度低，可靠性差等诸多问题。而PLC作为继电器控制的替代产品，具有可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、维护方便、适应环境好等等优点，利用PLC对断路器二次回路进行控制无疑是较好的选择。
2 断路器操作与二次回路
2.1 断路器控制、保护和信号回路(简称二次回路接线)
断路器控制、保护和信号回路电路接线如图1[1]所示。QF为断路器，TA为电流互感器，KA为电流继电器(GL-15、25型)，KM为中间继电器，WC为控制小母线，WS为信号小母线，WAS为事故信号小母线，SA为控制开关，SB为按钮，RD为红色指示灯，GN为绿色指示灯，YO为合闸线圈，YR为跳闸线圈，SQ1、SQ2为储能位置开关，M为储能电机。
2.2 断路器控制、保护和信号回路基本要求
图1为采用CT7型弹簧操作机构的断路器控制、保护和信号回路，SA可采用LW2或LW5型转换开关，其控制的基本要求如下:
图1 断路器控制、保护和信号回路原理图
(1) 只有当储能电机储能完成，才能进行合闸操作。
(2) QF正常工作时，应是红灯亮，绿灯灭，并分别起到监视跳闸和合闸回路的完好性。
(3) 当过电流保护装置检测到过电流信号时，应立即启动跳闸装置跳闸。
2.3 控制电路工作原理
图1中，SA为LW2或LW5型转换开关，它们的触点有合闸、合闸后、分闸、分闸后四个位置。SA的3-4触点只在合闸时接通，合闸后断开;SA的1-2触点只在分闸时接通，分闸后断开;SA的9-10触点在合闸和合闸后均接通。SQ1和SQ2是弹簧储能电机的位置开关，未储能时处于初始状态。
需要合闸操作时，须先进行弹簧储能:按下SB按钮，储能电机M通电运转，使合闸弹簧储能，完毕后，SQ2常闭触点断开，SQ1常开触点闭合，为合闸作准备。
合闸时，将SA扳向合闸(ON)位置，其3-4触点接通，合闸线圈YO通过较大电流，操作机构使QF断路器合闸，其辅助触点使YO线圈失电，并使RD红灯点亮。
分闸时，将SA扳向分闸(OFF)位置，其1-2触点接通，分闸线圈YR通过较大电流，操作机构使QF断路器分闸，其辅助触点使YR线圈失电，并使GN绿灯点亮。
当一次电路发生短路时，KM1或KM2线圈得电，其常开触点闭合，也使YR通过较大电流而让QF断路器跳闸，随后QF的3-4触点断开，RD灭，并使YR失电。由于QF是自动跳闸，SA仍在合闸位置，SA9-10触点闭合，发出事故信号，通知值班员将SA扳向分闸位置，并使事故信号解除。
3 断路器操作PLC控制系统
3.1 PLC电气原理设计
断路器控制、保护和信号回路的PLC的I/O点分配如图2所示。PLC采用FX2N-32MR型，共须用7个输入点，6个输出点。标注情况如图2所示。SA为普通的手动转换开关，H为事故报警信号。
图2 PLC控制系统I/O接线图
3.2 PLC的程序状态转移图
由于该控制电路为顺序控制电路，根据其基本控制要求，并对照PLC的输入输出接线图，即可绘出PLC控制的程序状态转移图如图3[2]所示。
图3 PLC控制程序状态转移图
3.3 PLC控制的梯形图
PLC控制的梯形图如图4所示:
图4 PLC控制梯形图
需要合闸操作时，须先进行弹簧储能:按下SB按钮，X4=1，使Y3=Y4=1，GN绿灯亮，储能电机M通电运转，使合闸弹簧储能，为合闸作准备，完毕后，SQ1和SQ2常开触点闭合，Y3=0，电机M停转，由于仍在分闸位置，GN灯应保持亮。
合闸时，将SA扳向合闸位置，其常开触点接通，X1=1，使Y1=Y4=1，合闸线圈YO通过较大电流，操作机构使QF断路器合闸，合闸后，QF的常开辅助触点使Y5=1，RD红灯点亮。
分闸时，将SA扳向分闸位置，其常开触点断开，X1=0，X3=1，使Y2=Y5=1，分闸线圈YR通过较大电流，操作机构使QF断路器分闸，分闸未完成，RD红灯仍亮，分闸后GN绿灯点亮。
当一次电路发生短路时，KM1或KM2线圈得电，其常开触点闭合，X6=X7=1，使Y2=Y6=1，也使YR通过较大电流而让QF断路器跳闸，由于QF是事故跳闸，应发出事故信号，通知值班员将SA扳向分闸位置，并使事故信号解除。
4 结束语
断路器控制、保护和信号回路采用PLC控制，与继电控制相比，可靠性高、调试方便，具有良好的应用前景，值得推广应用
1 引言
随着技术的进步，由可编程序控制器(简称PLC)组成的自动控制系统在很多行业和领域都得到了广泛的应用，制冷空调行业也不例外。PLC和工业人机界面(HMI)被大量地用于冷水机组上，例如在吸收式冷水机组上，OMRON的C200Hα、CS1、CJ1系列PLC就以运算、网络通讯、开放的容易使用的通讯协议等优异的性能获得了企业和用户的赞同而得到了广泛的使用。它的网络功能让企业能在自己的服务中心足不出户就可以监视在全球各地的用户所使用的机组的运行全部状态和数据，帮助客户解决运行中碰到的问题，提醒客户维护和保养机器，以及帮客户重新恢复机组的控制程序和设定机组运行参数等等。这大大提高了服务的质量和效率，也为企业节省了大量的开支。由于成本的原因，这些系列的PLC无法在其他冷水机组如风冷冷水机组、水冷螺杆机、活塞机等产品上取得应用，为此OMRON推出了另一款机型CPM2AH，这种机器扩充能力强，性能价格比高，非常适合在水冷和风冷冷水机组中使用。
2 控制系统的配置方案
CPM2AH系列PLC是一款在小机壳内汇聚了先进的功能和优异的表现的产品。其基本单元有20、30、40、60点四种，包含了数字量输入和高速脉冲输入、继电器输出功能，根据系统开发的需要，可以增加扩展模块，扩展的模块包括开关量输入输出模块，Pt100温度输入模块(TS101/TS102)，电流电压输入模块(AD041)和模拟量输出模块(DA041)。
2.1 通 讯组网功能
(1) 通过Host bbbb连接到计算机系统;
(2) 通过1:1 bbbb与OMRON其他系列的PLC进行通讯;
(3) 通过Compobus/S和DeviceNet进行远程模块扩展，从而实现集散型控制。这些功能可以很好地满足机组的控制要求。
2.2 配置方案
满足水冷和风冷冷水机组配置要求的控制系统构成见表1。
述配置表为一般通用型配置，其中风冷机组中，由于涉及到压力测量，模拟量输入采用电流/电压型输入模块;对于水冷冷水机组，一般考虑2路温度输入，如果需要增加温度测点，可以将TS101模块换成TS102模块，这样可以将温度输入点增加到4路。每套PLC的CPU单元上有两个通讯接口，一个供与触摸屏进行连接，一个可以连接到远程计算机实现远程监控。
由于OMRON的PLC产品通用性很强，很多公司的触摸屏都可以和它通讯连接，可以根据价格、功能和技术特点来选择相应的触摸屏产品与PLC配套使用。
对于其他有特殊要求，或设计中需要增加模拟量和数字量的情况，还可以酌情增加其 他相应的扩充模块以满足要求。
3 控制系统功能
控制系统的功能包括:设备运转控制，运行参数监视，能量自动调节，故障报警记录和系统参数设定等功能。
3.1 设备运转控制
可以以三种形式启动机组，本地启动、远程信号启动、定时启动，具体为:(1)在远程信号和定时信号都屏蔽的情况下以本地方式启停;(2)在定时屏蔽、远程信号允许的情况下以远程方式启停;(3)定时允许的情况下以定时方式启停。在系统无全局故障情况下，以任何一种方式启动后，辅机设备先开启，开启主机。当机组中有多台压缩机时，控制系统将根据压缩机运转的时间来确定开启的压缩机编号,以使得机组中各台压缩机保持相对平均的运行时间。
停机也有三种形式，与机组的启动方式相对应。停机时，先将压缩机卸载，停止运行。但无论在何种启动的模式下，本地停机均拥有高的操作优先权。
3.2 运行参数监视
控制系统可以监视机组运行过程中的运行参数和设备运行状态，显示各重要参数的变化趋势曲线。如冷水出口温度、压缩机的负载情况等。
3.3 能量自动调节
在机组辅机运转正常，主机启动完成后即进入能量调节过程。可以通过选择冷水入口温度控制或冷水出口温度控制来决定机组是根据入口温度还是出口温度来实现控制。
在入口温度控制或出口温度控制下，比较实际温度和设定温度值，决定机组的上下载。实际温度值大于设定温度值时，机组上载小于设定温度值时，机组下载。可以根据两者间的温差值来决定上下载的周期长短，温差大则上载或下载周期短，温差小则上载或下载周期相应增长，温差在0.5℃之间可以停止上下载。
3.4 故障报警记录
控制系统可以对下列情况进行报警和记录。如果是风冷冷水机组控制系统，则没有冷却水和冷却塔风机的相应报警功能，但会增加融霜和制热运行的故障报警。
(1) 冷水泵故障:冷水泵启动，经过延时时间后，如冷水泵连锁信号仍未到，冷水泵故障报警;
(2) 断流故障:冷水泵或冷却水泵都启动后，水流延时时间到后，水流开关信号未到，水断流报警;
(3) 防冻开关:防冻延时时间到，防冻开关信号未到，防冻报警;
(4) 冷水低温报警:延时时间后，如冷水出口温度小于 3℃，冷水低温报警;
(5) 外部连锁故障:延时时间后，用户外部连锁未到，外部连锁故障。压缩机过载:延时间后，热保信号未到，压机热过载报警;
(6) 高压报警:延时时间后，高压保护未到，压机高压报警;
(7) 低压报警:延时时间后，低压保护未到，压机低压报警。油压报警:延时时间后，油压保护未到，压机油压报警;
(8) 传感器故障:延时时间后，如传感器显示温度值大于200℃，传感器故障报警;
(9) 冷却水泵故障:冷却水泵启动，延时时间后，冷却水泵连锁未到，冷却水泵故障报警;
(10)冷却塔风机过流:风机启动，延时时间后，过流保护信号未到，风机过流报警。有任何一故障发生，开关量故障输出，系统声光报警。故障排除后，需手动复位。
3.5 系统参数设定
控制系统可以对下列参数进行设定:温度修正值，修正传感器采集的实际温度值，默认下修正值为0;水流开关延时时间(默认为3s，小为0.5s);低压延时时间(默认为5s，小0.5s);油压延时时间(默认为50s，小0.5s);关机延时时间(默认为120s);压缩机少运行时间(默认为120s);允许压缩机启动的停机延时时间(默认为480s，小为300s);冷却塔风机开温度(默认为28℃，小25℃，大30℃);冷却塔风机关温度(默认为23℃，小为20℃，大25℃);冷水入口温度(默认为12℃，小为10℃);冷水出口温度(默认为7℃，小为5℃)。对风冷热泵机组还有强制除霜运行时间，除霜起始条件和结束条件，制热运行参数等。系统还可以修改控制器内置时钟，从而有效地通过定时功能实现控制，可以通过设定开关机时间，自动定时开启和关闭机组。可以通过分别设定一周每天的开关机时间，经过与内置的时钟比较自动运行机组。
4 技术特点
OMRON小型CPM2AH系列PLC具有优异的性能价格比，所组成的控制系统具有如下技术特点:
(1) 稳定的性能
CPM2AH系列PLC外型小巧结构紧凑，OMRON公司长期积累的生产控制经验和严格的技术标准保证了其可靠稳定的性能，在恶劣工业环境下仍然能正常运行。更经过高低温的考验，使得该PLC可以适用在特殊的场合。
(2) 模拟量功能
CPM2AH使用专用的TS101/TS102温度控制模块，直接连接PT100温度传感器，提升温度测量的精度和可靠性。
(3) 通讯功能增强
CPM2AH提供内置RS-232C端口和RS-422端口。OMRON完全开放的通讯协议可以方便实现上位机远程监控功能，用户可以随心所欲自己定制开发通讯监控系统。
(4) 高速的程序执行速度
更快的程序指令执行速度，使得控制过程jingque无误。
(5) 很强的扩充能力
模拟量可以增加到12路;系统支持Device Net协议，具有强大的扩充能力，通过远程端子，可以扩充到256点，方便组成集散控制系统。命令识别见表2。
5 计算机监控
CPM2AH系统可以提供RS-232和RS-422通讯接口，用户计算机可以根据实际情况直接与PLC相联，构筑自己的计算机监控系统，也可以通过调制解调器实现远程监控。在通讯协议上，OMRON的PLC产品采用统一开放的通讯协议，便于用户开发自己的监控软件。通讯协议主要有运行状态控制，存储区读写等功能。通讯协议格式为:
通过使用这些命令，用户可以很好地在计算机上完成对PLC控制系统的监控。
6 结束语
本套控制系统从2005年初推出后，得到了很多用户的认可。目前已经开始在部分用户投入使用，使用情况表明，本系统运行稳定可靠。尤其是其开放的通讯协议，使得用户可以定制自己的计算机监控系统，这就为用户管理机组的运行提供了方便，受到了用户的好评
1 引言中国铝业公司青海分公司采用先进的160kA大型预焙阳极中间下料电解槽，提供直流电流的整流系统采用110kV直降式有载调压整流变压器和二极管整流电路，共有四套整流机组，单机组额定输出直流为1150V、56kA;正常为四套机组运行，各输出40kA、1150V的直流电，共输出直流为160kA、1150V;当有一套机组退出运行后，其余三套机组各输出53.3kA、1150V的直流电用以满足铝电解的正常生产。整流系统的整流器采用二极管三相桥式同相逆并联整流电路，变压器采用分段中性点调压变压器和整流变压器组合，具有±35级调压，稳流控制采用有载调压开关进行粗调，饱和电抗器进行细调的控制方式。由于电解铝厂的整流供电系统通常要求是终端变电站，监控和继电保护设置比较单一、简单，但性强，可靠程度要求很高。项目采用了微机监控保护装置和综合自动化系统，对稳流部分采用了PLC控制的方案。本文主要介绍自动稳流控制部分的组成及控制特点。
2 系统配置为了独立于保护和监控系统而自成一体，避免相互干扰和影响，稳流系统全部采用AB公司SLC-5/04系列PLC组网，该PLC具有专用的DH+通讯网，通过专用板卡直接可与服务器相连。PLC之间的信息交换通过DH+网络通讯来实现，图1为网络结构。
图1 PLC组成的网络结构稳流控制PLC按照N+1的原则配置，对4台整流机组各配置PLC，以实现小闭环控制;配置一套总调PLC，以实现大闭环控制。整流机组小闭环控制PLC用于单台机组的稳流控制，其目的是用PLC的PID控制器实现单台机组的直流输出与给定值相一致，以达到单台机组的稳流，并通过调节饱和电抗器偏移绕组的电流来实现同一台机组两个整流柜之间输出电流的平衡。采用一套总调PLC完成大闭环控制，调节所有的整流机组，大闭环总调的PID输出作为整流机组小闭环PID的给定值，使所有机组的直流输出相同。当产生阳极效应时，可调节所有机组饱和电抗器的控制绕组电流，如无法满足稳流要求时，可自动判断降档升压。大闭环还可实现恒安时控制、大需要控制、整流机组启停等功能。SLC-5/04PLC具有PID运算功能和指令，可对系统做动态控制;有DH+和RS-232两个通讯口;机内配有高速计数器，以适应对机外高速信号的计数要求，CPU带有两个计数频率高达2kHz的高速计数器，每个计数器可用程序复位，并可设置成加法计数、减法计数或相位差90°的两个脉冲序列;为系统备有专用的数字扩展模块(EM)，可以很方便的对系统的输入输出点做扩展;具有灵活的中断输入，以极快的速度响应中断请求信号。
3 自动稳流控制3.1 信号取样由于目前国产直流互感器的温漂做的不好，信号失真大，磁放大时间常数太长，不利于即时准确的控制等原因，稳流系统小闭环反馈信号取自于整流一次侧交流信号;稳流系统大闭环反馈控制信号取自于总直流互感器，经变送器把小信号传至总调PLC;整流系统总的输出电流由上位计算机系统通过通讯方式来设定。3.2 控制功能在自动稳流系统中，PLC主要完成整个系统的逻辑顺序控制及所有PID回路控制。其主要包括以下几个部分:(1)恒流控制恒流控制是将机组的直流输出电流经变送器变换后反馈到PLC的输入端，与给定信号作比较后送给PI调节器进行控制。控制结果转换成控制输出脉冲并经功率放大后，去触发晶闸管整流电路的占空比，改变饱和电抗器的控制电流，从而达到机组电流稳定的目的。(2)平衡控制由于饱和电抗器的特性不一致，经常造成机组之间以及同一台机组两个整流柜之间输出电流有较大的差别，使整流机组达不到额定出力。把一台整流柜(A柜)的输出电流作为PLC的给定，另一台整流柜(B柜)的输出电流作为PLC的反馈，两者比较的结果通过PI调节器调节后，去改变A柜饱和电抗器的控制电流(B柜的控制电流保持不变)，使两个整流柜的直流电流始终保持平衡。此时，PLC输出2个4~20mA的信号，分别控制整流机组的A/B柜稳流。(3)总调控制前已提及，电解槽所需总的直流电流等于几台单机组输出电流之和。由于单机组稳流可实现单机组输出电流稳定，为了使电解槽所获得的总电流更加jingque稳定，将总电流经互感器反馈至PLC输入端，与上位计算机的给定值进行比较计算，输出的结果作为单机组稳流的分调给定，从而提高整个电流稳定精度。总调PLC输出4个4~20mA的信号，用于控制4个整流机组的总调给定。一般饱和电抗器的控制深度为60V左右，当其饱和或截止时，PLC能自动调节变压器有载开关的升降，从而使总电流不论在多大的电压波动情况下，均能达到稳流的目的，扩大了调压范围。(4)恒安时控制每3分钟实测一次电解电流值，并将在1小时内实测的电解电流值累加，累加结果与设定值进行比较，根据所求差值与小时剩余时间自动调整设定电流，以达到安时偏差自动控制。3.3 控制方式稳流系统采用了四种控制方式。(1)自动/总调方式在此方式下，有载开关升降档指令均由计算机控制。有载开关升降操作是通过饱和电抗器控制电流来确认有载开关的升与降，这个动作不影响系统的单个有载开关位置。如果机组的一个有载开关发生升或降的要求，这要求将送入计算机并引起所有机组有载开关升或降。(2)手动/总调方式这种方式允许操作员进行总调，动作向上或向下，有载开关升降档通过外部按钮来实现。机组总的调整与自动/总调方式相同。(3)自动/分调方式此方式用于单个机组与其他机组有不同基准的情况下。此时，本机组有载开关升降不起作用。(4)手动/分调方式此方式用于单机组与其他机组有不同基准的情况下，希望由本机组有载开关升降来调整本机组的电流。不管是何种控制方式，都是通过调整饱和电抗器控制绕组的控制电流对整个整流系统进行细调。判断是否需要调控有载开关，是通过检测4台机组的有载开关档位来确定应动作哪台机组的有载开关。当需要升压时，动作低级;当需要降压时，动作。通常是4台机组有载开关联动。
4 结束语原有稳流系统采用了模拟电路控制饱和电抗器来调节电流的方法，致使调试工作量大，控制精度低，在实际运行中时常发生进线刀闸乱动，动力变莫名其妙跳闸，数据报表与实际不符等现象。我们将原有稳流部分采用PLC控制后，使系统显示出以下几个特点:(1)可靠性和稳定性得到了很大的提高，故障率明显下降;(2)由于PID调节器由PLC软件实现，使得整个系统的接线简单，易于安装，维护量减小;(3)不需同步信号，无相序要求，系统变得易于调试;(4)饱和电抗器的控制特性是非线性的，PLC能自动识别其工作范围，从而自动改变控制参数，提高了输出电流的稳流精度(单机组稳流精度达到了0.5%);(5)操作简单，可方便地与计算机或其它设备通讯