6ES7223-1HF22-0XA8正规授权
嘉兴市污水处理工程是嘉兴市市区及部分县市生活污水、工业废水的集中收集、输送、处理、排海（入杭州湾）的污水处理系统，包括嘉兴市市区及各县市（嘉善、平湖、海盐）首府镇和乍浦镇范围的城市污水集中排放管网（由各县市负责实施）、输送管线、沿途tisheng污水泵站、污水处理厂、排海口、系统监控及控制中心等。
在嘉兴市污水处理工程中，成功地应用了上位机+PLC+工业以太网构成的分布式监控系统。实践证明，这样的控制系统对水处理工业来说是安全、可靠和经济适用的，它将成为水处理自动化控制技术的主流。
系统特点：
各泵站分别采用施耐德公司QuantumPLC一套，完成数据采集和过程控制功能；
通过赫斯曼工业以太网交换机组成冗余光线环网，将各泵站的控制数据、图像、语音等数据实时传送到中央控制室；
操作站采用iFix，实现整个污水处理系统的可视化监控及管理功能。
1 引言
某大修厂千吨封头拉深水压机主要用于中厚板、薄板封头热拉深生产。原控制系统以继电器为主控元件，故障率高，维护维修困难,不能实现工艺所必需的压力和liuliang控制，不能进行点动、手动及半自动操作。鉴于原水压动力系统元部件无厂家生产，将系统传动介质改为液压油，改水压机为液压机，并综合应用PLC控制与比例阀、变量泵技术于千吨水压机控制系统改造中，实现无级调定压力和liuliang。通过互锁控制及三地操作，保证了设备安全和操作的方便性。
2 工艺原理分析
在受到液压机原有本体设备格局的束缚、无法对整体框架进行改造的情况下，将压机本体改造为三梁四柱式结构。执行机构包括主缸、tisheng缸、顶出缸和大小压边缸。其中，小压边缸置于活动横梁内，用于压制小于Φ1000mm封头;大压边缸固定于活动横梁前后两侧，用于压制大于Φ1000mm封头。改造后的压机拉深封头的一次工作循环为:动梁上行→上料→压边圈快速下行→主缸充液(快速行程)→主缸加压(工作行程)→动深回程→悬空停止。电磁铁动作表如表1所示。
表1 电磁铁动作表
3 PLC电控系统设计
3.1 硬件设计与软件实现
系统中所用的断路器、接触器、热继电器、转换开关、按钮、指示灯等控制元件均选用可靠性高、电气寿命长的IEC标准优质产品。泵站、压机、高位油箱上的配线,采用包塑金属软管,并配有软管接头，打有管夹,可防止线缆拔脱和线缆的机械损伤。压力传感器选用电流输出形式，压力传感器至控制台数字面板表的信号传输采用屏蔽信号电缆，克服了信号传输过程中的衰减和干扰，保证面板表显示数据的准确性。
PLC选用西门子公司的模板式可编程控制器，主要模板包括:一块CPU941模板，三块32点输入模板(430)，一块16/16点输入/输出模板(482)，一块32点输出模板(451)，两块16点输出模板(454)。I/O总点数112/80点，实际使用96/74点,留约10%的裕量，以备功能修改时点数扩展。用户程序模块选用EEPROM(375)，容量为8K，实际程序量约为6K字节。各输入输出模板的编址见表2所示:
表2 各输入输出模板的编址
压机改造后属压机类。除压制封头时，主缸总有一个“保压后卸载”的工艺过程。若卸载过程处理不好，则主缸换向必定产生强烈振动和噪声。传统的方法是采用溢流阀卸荷，难以实现卸荷压力从0-32MPa间的任意变化，卸荷的效果欠佳。而采用比例溢流阀则能满足卸荷压力在0-32MPa间的任意控制和调节，再加上PLC控制后,其卸荷功能会更好。比例电磁铁接线如图1所示。
图1 比例电磁铁接线图
应用软件采用模块化结构，其中的组织块(OB)和程序块(PB)及其控制功能如表3所示。
3.2 三地操作
(1)本地操作台即主操作台，对所有电动机进行远程启停操作;加热器加热、停止控制;所有工艺过程进行远程自动操作控制(如主缸、tisheng缸升降,顶出缸顶出、缩回，大小压边缸升降,压制大小封头的工进等);对设备的运行状态进行集中指示(电动机的运行、停止,各缸的进、退,泵的工作、卸荷等)，使设备整体运行状况一目了然;对系统的故障(横梁超上下限，液压系统超压、超高低液位、超高低温等)进行集中声光报警;对主压力、大小压边力、系统压力进行数字显示;对主压力、大小压边力进行远程手动调定;对数字面板表进行定度等。
(2)机旁操作箱，对主缸、tisheng缸、大小压边缸、顶出缸的升降，对大小封头工进进行集中点动操作控制，方便生产过程的上料和卸料。
(3)远地操作台即液压站旁操作箱，对主泵、循环泵、加热器进行本地启停操作控制，本地、远程控制切换，泵的卸荷控制等，方便调试及维修。
4 PLC可靠性保护措施
系统采用多种措施,以保护PLC及其输出点。如每一模板都设一单极自动开关(2A/3A/5A)进行短路保护;当输出点需驱动交流接触器线圈时，经直流中间继电器转换，且接触器线圈两端并联阻容吸收块。454模板单点大输出电流为2A(24VDC),可直接驱动阀用电磁铁(DC24V/1A)，考虑到输出点的保护，电磁铁线圈并接吸收二极管，且串联2A熔断管。
4.1 电动机组保护
三台160SCY14-1B型高压变量柱塞泵，加之阀台控制，可以实现对liuliang的无级调节。三泵两用一备进行冗余，由三台75kW电动机驱动，并采用卸荷启动、卸荷停止方式，启动负载较轻。三台电动机采用自动Y-△降压启动方式，一方面tigao了泵和电动机的使用寿命，另一方面可减少对电网的冲击。电动机组、液压站及站旁操作台如图2所示。
1 引言
某机场采用一个集中的油库给飞机加油车供应油料，由于加油点与油泵站有1000m左右，该油料股希望设计一个自动启动和停止油泵的控制系统，以取代原来人工控制的单片机的恒压供油系统。用户现有两台55kW的油泵，一个油压传感器，四个加油点。要求只要有加油点的油阀打开，油泵必须启动且恒压供油，当加油点的油阀都关闭了，油泵能自动停止。
2 需求分析
加油控制系统的控制对象是两台油泵，由于加油压力要恒定，而加油点的开启和关闭是随机的，要采用变频器来控制和调节油泵，才能达到恒压的目的。现场只一个油压传感器，必须充分利用这个信号。经过实地考察和实验，发现油管路的密闭性良好。采用压力差来控制油泵的启动和停止是可行的。加油点的油阀的liuliang是一致的，这给设计带来了一些便利。加油点比较分散，仍然可以把四个加油阀看成一个大的加油阀，将大的加油阀分为四级开度，可以对应加油阀的开启个数,而不必考虑其组合。同样可以两个油泵合为一个考虑。这样我们就可以把一个较复杂的系统简化为一个简单的系统。我们现在可以很容易的给出控制的策略，根据加油阀的四级开度，也将泵的转速分为四级，在油压恒定条件下，使开度与转速一一对应。我们根据开度来控制变频器的速度，即可达到恒压的目的。但现场只一个油压传感器，如何能知道泵的开度呢？其实泵在静态运行时，泵速、油压、liuliang是恒定的，当开度增加或减少时，liuliang必然随着增加或减少，在泵速不变的情况下，liuliang与油压成反比。油压的变化可以由压力传感器反映出来，检测的信号比实际的动作滞后5s左右，但不影响系统的控制，我们可以根据这个变化量来控制泵速的增加或减少以及启动和停止。
3 硬件设计及系统简介
考虑到加油站是机场的重要部门，必须保证系统可靠，我们采用一台变频器带一台泵的设计方案，控制系统采用西门子S7-200系列PLC，型号为CPU224，数量一台;模拟输入输出模块一块，型号为EM235;显示元件为TD200;变频器采用三垦SHF系列变频器。系统控制方式分为自动和手动两种，自动方式用于正常运行情况，而手动方式用于调试和检测器失效情况下使用。油泵的起停按钮只有在手动方式时才有效。手动的调速旋钮R1，R2也是在手动方式时才有效，由K1在选择开关置于手动时接通。Q0.0和Q0.2分别为1#和2#变频器的启动信号,Q0.1和Q0.3为1#和2#变频器全速(50Hz)运行命令。Q0.7和Q1.0为1#和2#变频器的转速调节模拟信号切换。通过开关SW2可以选择那台台变频器优先启动。控制系统运行前，先在TD200文本显示器中设定目标压力值、启动压力值和停机压力值，将SW1置于自动。如果压力传感器检测到管道的压力高于启动压力值时，系统将处于等待状态。直到加油点的阀门打开，管道的压力低于启动压力值时，系统将自动启动一台油泵，变频器按级开度的对应频率运行。如果在预设的时间内，压力未达到设定值，变频器按第二级开度的对应频率运行。依此类推，当所有加油点的阀门全开时，则一台变频器处于全速运行，另一台调速运行。当加油点的阀门关闭时，压力传感器检测到管道压力有上升的趋势，则将变频器的频率按开度级依次降下来。直到变频器的运行频率低于级开度的对应频率或管道的压力高于停机压力值达到预定的时间，则系统停止变频器的运行，处于待机状态。变频器运行在任一开度级频率时，程序会根据压力的误差，模拟人工作一些细微的调整，使管道压力维持恒定。程序流程图如图1所示。
引言
PLC和变频调速技术以其独特优良的控制性被广泛应用在机械、冶金、制造、化工、纺织等领域，但在乙炔压缩机上应用国内还是。乙炔压缩机是以电石为原料生产溶解乙炔的主要生产设备，主要用于乙炔气灌瓶，气灌瓶对金属切割工艺提供高效便利的动力。乙炔气灌装时，所处压力会逐渐升高，当灌装达到后期，由于压力升高，乙炔气会因高温而分解并放出大量的热，易导致爆炸。为使乙炔气在丙酮溶剂内充分溶解，保持乙炔气的稳定，不能超过一定的速度，当乙炔瓶的数量变化时，就涉及一个气量调节的问题，以往曾采用改变电机的极数来调节，近年来PLC和变频控制迅猛发展，可编程控制器和变频器质量稳定，调节直观方便，为乙炔压缩机的安全可靠性提供了更加可靠的工业控制设备。江西气体压缩机有限公司为满足用户不同工况下的应用需求，率先开发了在乙炔压缩机上应用PLC(西门子公司的LOGO！可编程控制器)和变频调速(艾墨森生产的变频器)技术，对温度、速度、liuliang、压力等工艺变量进行控制，取得了良好的性能效果和经济效益，该项目为2005年度江西省科技成果和科技部科技型中小企业技术创新基金立项。
2 控制系统构成
江西气体压缩机有限公司生产的变频乙炔压缩机［如2Z-1.5/25型变频乙炔压缩机，拖动电机采用了YB225M-8隔爆型(dIICT4)三相异步电动机，变频器为EV2000-4T0300G[1]］，控制系统有可编程控制及变频控制电路，由频率给定电路、空气开关、交流接触器组、频率选择开关、压力信号输入电路、隔离式安全栅、故障报警电路、电源电路、油泵电机驱动电路和压缩机主电机驱动电路等组成，频率给定电路又由可编程控制器和变频器构成。有关电仪原理如图1所示:
图1 电仪原理框图
3 控制原理及功能实现
3.1 变频控制电路
变频控制电路由频率给定电路和变频器启动停止电路组成。
(1)频率给定电路由可编程控制器LOGO、频率选择开关SA2、中间继电器KA7～12、及指示灯HL8～13组成(见图2)。用户可根据实际用气量来选择不同的排气量，比如将频率选择开关SA2旋至“50%排气量”时，中间继电器KA7得电动作，相应的指示灯HL8被点亮，中间继电器KA7的常开辅助触点闭合，输出至可编程控制器LOGO的输入端I1(见图3)，可编程控制器LOGO内部已编好程序，通过可编程控制器LOGO的输出端Q1、Q2、Q3输出开关量至变频器的多段速输入端，再对变频器进行频率设定为25Hz，使之对应于“50%排气量”时的转速。同样，不同档位的频率选择，输出至可编程控制器LOGO的I1～I6输入端，就会输出不同的Q1～Q3状态，对变频器多段频率进行设定(50%、60%、70%、80%、90%、)，使之对应于不同排气量时的频率，乙炔压缩机达到不同转速运行的需求。
图2 速度给定与指示梯形图[2]
图3 LOGO可编程控制器示意图
(2)变频器启动停止电路参见图4，由启动按钮SB2、停止按钮SB1、中间继电器KA13的常开辅助触点11、11a端子及交流接触器KM1线圈组成，控制变频器的上电，只有当乙炔压缩机润滑油压力建立后，即中间继电器KA13的辅助触点11、11a端子闭合后，交流接触器KM1才会动作。
图4 变频器启动停止电路示意图
3.2 压力信号输入电路
压力信号输入电路由润滑油压力、进气压力和排气压力信号输入电路组成(见图5)。
图5 压力信号输入电路与工艺保护电路梯形图速度给定与指示梯形图[2]
(1)润滑油压力信号输入电路(见图6)，由压力控制器SP2(控制油压)输出一开关量，由A1、A2接线端子接入隔离式安全栅GL1的输入端9、10脚，由隔离式安全栅GL1的输出端5、6脚输出给工艺故障报警电路的3、29端，当润滑油压力低于整定值时，由故障报警电路输出停机命令给工艺故障综合中间继电器KA6(见图5)使中间继电器KA1(见图4)断开，变频器的FWD和COM输入端无运转信号输入(见图9)，使变频器停止工作，乙炔压缩机停止运行。
图6 排气压力信号输入隔离式安全栅GL1电路
(2)排气压力信号输入电路(见图6)，由电接点氨压表SP3(控制排气压力)输出一开关量，由A3、A4接线端子接入隔离式安全栅GL1的输入端11、12脚，由隔离式安全栅GL1的输出端7、8脚输出给工艺故障报警电路的3、33端，当排气压力高于整定值时，由工艺故障报警电路输出停机命令给工艺故障综合中间继电器KA6(见图5)使中间继电器KA1(见图4)断开，变频器的FWD和COM输入端无运转信号输入(见图9)，使变频器停止工作，乙炔压缩机停止运行。
(3)进气压力信号输入电路(见图7)，由电接点氨压表SP1(控制进气压力)输出一开关量，由A5、A6接线端子接入隔离式安全栅GL2的输入端9、10脚，由隔离式安全栅GL2的输出端5、6脚输出给工艺故障报警电路的3、27端，当进气压力低于整定值时，由工艺故障报警电路输出停机命令给工艺故障综合中间继电器KA6(见图5)使中间继电器KA1(见图4)断开，变频器的FWD和COM输入端无运转信号输入(见图9)，使变频器停止工作，乙炔压缩机停止运行。
图7 隔离式安全栅接线示意图
3.3 电源电路
电源电路(见图6)由隔离变压器、压敏电阻RV、熔断器FU、开关式稳压电源DY和稳压二极管VD组成，电源电路输出+24V电压，供给压力信号输入电路中的安全式隔离栅GL1和GL2，作为安全式隔离栅GL1和GL2的工作电源。
3.4 油泵电机驱动电路
油泵电机驱动电路(见图8)，由启动按钮SB3、停止按钮SB4、热继电器FR的常闭辅助触点2、4端子及交流接触器KM2线圈组成，控制油泵电机的启停。当油泵电机过载时，热继电器FR动作，油泵电机M2停止运转(见图9)。
图8 油泵电机与压缩机主电机驱动电路梯形图[2]
图9 油泵电机与压缩机主电机驱动电路示意图
3.5 压缩机主电机驱动电路
压缩机主电机驱动(见图8)，电路由启动按钮SB5、停止按钮SB6、交流接触器KM2的常开辅助触点21、23端子、工艺故障综合中间继电器KA6的常闭辅助触点23、25端子、热继电器FR的常闭辅助触点2、4端子及中间继电器KA1线圈组成，控制压缩机主电机M1的启停(见图9)。只有当油泵电机M2启动且油压建立后，压缩机主电机M1才允许启动，运行中若出现工艺故障或油泵电机M2过载，均能使压缩机主电机M1停止运行。
4结束语
变频乙炔压缩机可以根据所需用，通过手动或者编程控制实现排气量的连续变化或分级输出，组合出多种方式(主要有50%、60%、70%、80%、90%、六档)，根据实验测得频率给定值与排气量近乎成正比关系。从而实现了一台代替多台压缩机的作用，满足不同工况下的应用需求，节约成本，tigao了效益。还具有很好的性价比、操作方便、转速稳定性好、调速范围广等优点，变频调速方式拥有广阔的发展前景。
PLC和变频调速在乙炔压缩机上的应用，解决了乙炔气灌装时存在的安全隐患，编程控制会自动检测乙炔气的压力和温度，当达到设定指标时，机器自动降低灌气量，施行安全灌气，一旦乙炔气温度超限，机器会自动报警停机，使充气的安全性大大tigao。