西门子模块6ES7231-0HC22-0XA8型号齐全
1 引言
在工业生产过程中，由于操作不当或设备故障等原因，各种过程参数会超出正常工作范围，为了及时发现越限的过程参数，须要设置信号报警控制系统，采用可编程序控制器可以实现信号报警控制系统。设置信号报警控制系统的主要目的是安全生产，对信号报警控制系统需要有与一般控制系统不同的要求。在系统设计时，常用的信号报警和联锁系统，按照信号系统分为一般闪光报警系统和能区别事故原因的报警系统等。
2一般闪光信号报警系统设计
一般闪光信号报警系统是当过程参数超过限值时，操作人员要根据信号灯的标志来识别是哪一个过程参数超过限值,该报警信号表示什么性质的限值。在操作人员了解报警信号的性质后，按动确认按钮, 信号灯由闪光变为平光，声响报警消除。当故障排除后,该过程参数恢复到正常工作范围, 平光的信号灯熄灭, 信号报警系统回复到正常状态。
采用可编程序控制器进行一般闪光信号报警系统设计时, 先应根据闪光的要求, 采用振荡电路完成信号的定时接通和断开,得到闪烁的效果。确认按钮按动后应有平光和消声的要求, 可采用一般控制电路的开停方式来完成确认按钮信号的保持。后,分配输入输出点并进行编程。
图1是实现一般闪光信号报警系统的梯形图，其中过程参数超限值时的报警信号分别为X1、和X2，确认按钮信号是X3。如果需要对信号报警系统的信号灯和声响进行检查，应设置试验按钮信号X4。选用由2个计时器TIM1和TIM2组成的振荡电路，2个信号灯的输出分别为Y1和Y2，声响的输出为Y5。另有2个确认信号保持的内部继电器为Y3和Y4。
图1 一般闪光信号报警系统的梯形图
图1中，和第二梯级用于产生振荡信号，计时器时间K可以设置为0.5s，计时器指令可根据不同的产品用相应指令;第三和第四梯级是信号灯电路;第五和第六梯级用于确认信号，并提供各确认信号的自保;第七梯级用于声响报警。一般闪光信号报警系统的动作表如表1所示。
可以看出，在多个信号报警时，一般闪光信号报警系统不能对原因事故信号进行识别。
3能识别事故原因的信号报警系统设计
要设计能区别事故原因的信号报警系统，应对事故原因进行识别。由于各信号报警的时间相当接近，而操作人员很难在这段短时间内分辨出哪一个信号是事故原因信号。要把事故原因信号设计为其他事故报警信号的复位信号。
在一般闪光信号报警系统的梯形图的基础上，为了使事故原因的信号能够保持，对2个报警信号设置2个存储继电器，设为M1和M2。能区别事故原因的信号报警系统的梯形图如图2所示。表2列出了能区别事故原因的闪光报警信号系统在不同工况下的动作状态。
图2中, 为识别事故原因的信号所设置的2个存储继电器, 当X1是事故原因的报信号时, 在第五梯级中将存储继电器M1置位,其接点将存储继电器M2复位, 从而保证了事故原因信号被记忆。当按动确认按钮后, 经Y3自保, 其接点将M1复位,而另一接点用来使信号灯Y1变成平光。
4 调试方法及注意事项
4.1 调试方法
调试时，用于提供工艺操作人员注意的报警信号、保护生产设备和防止事故发生的联锁信号、由于故障而造成的第二故障信号和直接由故障造成的故障信号等，在控制台上应设置自检按钮，由操做员依次按下或接通控制板面上的按钮开关，以测试各闪光信号报警信号灯是否有效。通过输入输出等效器，由控制程序进行测试。
信号报警点的设置不应过多，要筛选并确定信号报警和联锁信号点数。过多的联锁信号会使生产过程不能有序进行，并造成稍有操作不当就停车的频繁事故状态，反而对安全生产不利。在调试信号报警和联锁信号点时，操作人员还要熟知工艺过程和信号的报警限值和联锁限值，这样更有利于对故障的分析和判断，有利于减少事故的发生、扩展，缩小因事故造成的对生产过程的影响。
图2 能区别事故原因的信号报警系统的梯形图
4.2 注意事项
(1)依据信号报警控制系统在事故发生前提供的报警信号，尽可能地减少避免事故的发生，事故发生时，立即切除与事故有关设备的运行，减少事故对生产过程的影响;
(2)在选择终执行机构的类型时，应根据电源或气源等故障时能保证系统处于安全的工作状态，必要时也可以设置UPS或其他供电方式，也可采用冗余部件或系统，以保证系统的正常高可靠运行;
(3) 设置必要的检查和诊断部件，以便对系统进行定期的检查和维护，对于系统中可靠性较低的部件应便于定期更换和维护;
(4) 应特别注意PLC的电气接线，必须保证符合要求。
5 结束语
上述以2个报警信号系统为例，简单探讨了采用可编程序控制器设计的信号报警控制系统，当信号数量较多时，设计时应注意存储和确认继电器的接点要采用串联或是并联连接，同样可使用类似的线路设计组合即可完成。
1 引言
某厂抓矿行车采用绕线式异步电动机转子串接频敏电阻器进行启动和调速，这种继电器-接触器控制方式在实际运行中存在着以下问题:
(1) 行车工作环境恶劣，工作任务繁重，电动机所串频敏电阻器烧损、断裂和接地故障时有发生，造成电动机频繁烧损;
(2) 由于机体震动及导电性粉尘环境，继电器-接触器控制系统的可靠性差、故障率高、维护困难、维护费用高、检修工人疲于维护;
(3) 转子串频敏电阻器调速，机械特性软，负载变化时，运行不平稳，且运行中频敏电阻器长期发热，电能浪费严重;
(4) 各接触器在大电流状态下频繁分断、吸合，造成电网高次谐波污染严重，电网功率因数低。
于是该厂采用了PLC代替了继电器-接触器控制，将变频器代替电动机转子串频敏电阻器的调速方式，改造后，运行效果显著，解决了以上问题。
2 PLC控制的行车变频拖动系统组成
2.1 系统组成
行车的大车、小车、抓斗提升、抓斗开闭电机都需独立运行，大车有两台电机驱动，小车、抓斗提升、抓斗开闭各为一台电机驱动，整个系统有5台电机。为了保证各部分安全运行互不影响，采用了4台变频器拖动，并用4台PLC分别加以控制，系统组成如图1所示:
图1 PLC控制变频拖动系统组成
PLC接收主令控制器的速度控制信号，该信号为数字量控制信号，信号电平为AC220V。这些信号包括:主令控制器发出的正、反转信号、电机过热保护信号、安全限位信号及启动、急停、复位、零锁等信号，全部信号采用汇点式输入。PLC针对这些信号完成系统的逻辑控制功能，并向变频器发出起、停、正、反转及调速等控制信号，使电动机处于所需的工作状态。
变频器接收PLC提供的控制信号，并按设定向电机输出可变频、变压的电源，从而实现电机的调速。操作人员按实际需要通过主令控制器向PLC发出各种控制信号。
提升电机在下放重物时，电机反转，由于重力加速度的原因，电机处于再生制动状态，拖动系统的机械能转化为电能，并存储在电压型变频器的滤波电容器的两端，使直流电压不断上升，甚至能够击穿电器绝缘，当电压上升到设定值时，接入泄能电阻来消耗直流电路的这部分能量，保证变频器安全运行。
2.2 变频器与PLC通信
系统采用现场总线方式代替传统的模拟量或开关量方式控制变频器。系统中，小车及提升变频器通过选件模块连接至Profibus-DP总线上，综合考虑数据传输的实时性及稳定性，系统选用PPC-3作为数据传输格式，波特率选择387.5kbps。采用总线结构后，系统优化，具体表现如下:
(1) 布线简单
只需1根两芯的屏蔽双绞线，而采用别的方式至少要4根电缆，从而减少了维护工作。
(2) 给定稳定
避免了因信号的漂移、电磁干扰等诸多因素而引起模拟量给定抖动，系统速度给定更加可靠。
(3) 速度连续
相对于采用开关量作为速度给定的系统，速度给定由离散量变成了连续量，使得变频器可以接受来自PLC的速度微调指令，以实现抬吊作业平衡。
2.3 备用应急系统
当总线干缆或总线上某点出现损坏时，有可能使系统无法正常工作。系统中设有一套备用的系统，以防止紧急情况下总线不能正常使用，但又不能停止作业的工况。变频器设有两套控制方式，一套采用总线通信，用于正常控制;一套采用开关量控制，用于应急状况。通过PLC切换两套参数，两套参数在手柄档位的速度给定上完全一致，从使用角度感觉不出两套参数的切换。
2.4 同步与纠偏
行车在抓斗提升抬吊作业时，系统进入自动纠偏模式，以保证吊钩在抬吊时钢丝位置同步。由于机械安装时磨擦阻转矩，机械抱闸的调整不可能完全一致，系统不采用动态实时纠偏，而采用一种折衷方案，其工作原理为:系统在PLC中设置2个阈值，阈值1用于启动吊钩的自动纠偏，阈值2用于结束自动纠偏;PLC读入安装在起升卷筒上编码器的数据并实时计算起升高度;PLC比较所读入的2个起升高度，当2个高度之差大于阈值1时，PLC将一个微小的速度偏差量叠加在由手柄确定的基准速度上，当两个高度之差小于阈值2时，取消该偏差量，通过惯性减少起升高差;后，PLC将计算合成后的速度值能过Profibus-DP下载至变频器中，作为抓斗提升电机的速度给定。
3 PLC软硬件设计及应用
3.1 PLC的硬件设计
行车大车、小车、抓斗提升、抓斗开闭电机分别由不同的PLC控制，大车、小车、提升、开闭电机都运行在电动工作状态，变频器及PLC的控制结构及软、硬件实现基本相同。提升电机运行状态有电动、反接制动、再生制动等状态，变频器及PLC之间的控制结构较大车、小车复杂。以提升电机为例，其PLC的I/O接线如图2所示，变频器接线图如图3所示。
3.2 车的工作过程
图2 PLC系统的I/O接线图
图3 变频器接线图
当行车的驾驶室及横梁拦杆的门关好后，1#、2#安全开关的常闭接点打开，急停开关断开，主令控制器置于零位，此时才能按下启动按钮，接通电源。当主令控制器置于上升档位，电机正转，通过调节速度档位，控制变频器输出不同的电压，达到调节抓斗提升电机的转速。当主令控制器置于下降3挡且满负荷时，电机正转，此时电机处于反接制动状态。当主令控制器置于下降2挡且负荷较重时，为强制下降阶段，电机反转，在重力加速度的作用下，电机进入再生制动状态。当电机由稳定高速向低速换档极快时，电机也会进入再生制动状态。当主令控制器置于下降1挡时，电机反转，处于电动状态。运行中，不论何种原因电机停止运转，为防止重物急速下降，保留了原来的三相液压制动器。
在紧急状态下，可按下急停按钮，一方面机械制动器动作，另一方面，将变频器紧急停机控制端EMS接通，变频器停止工作。当抓斗提升电机因故障跳闸，热继电器动作，电机过载等动作，在故障排除后，可按下复位按钮，接通变频器复位控制端RST，使变频器恢复到运行状态。
3.3 PLC的软件设计
选用FXON系列PLC，采用摸块式编程，具体模块如下:
(1) 高度换算功能块。用于将格雷码转换成二进制码，二进制码转换成起升高度及起升高度偏差调整;
(2) 变频器开关量控制功能块。用于大车、小车及抓斗起升变频器起动、停止和速度给定的开关量控制;
(3)变频器的通信控制功能块。用于大车、小车、提升电机变频器的启动、停止、速度给定。还用于变频器的控制字与状态字的读取。图4为大车的软件控制流程图，小车、提升电机、开闭电机的软件流程图和大车的相似。
3.4 安全保护措施
(1)配电部分:除设有缺相、过流、短路等保护外，还在行车两侧端梁及平台处设置2只安全开关，只有开关均闭合时，才允许行车运行。在行车上还设有登机请求及应答按钮，用于行车工作中其它工作人员的安全登机。
(2)变频器部分:选用的ACS600系列变频器具有电机过载、缺相、接地、过流、直流母线过压等保护，抓斗提升电机及小车变频器当切换至总线控制方式时具有通信故障监视功能。
(3)行程开关保护:各机构均设有行程限位保护。单动工况时，小车及抓斗提升限位开关各自独立;联动工况时，小车1后限位及小车2前限位作为联动工况允许条件，小车1前限位及小车2后限位做为小车限位，起升1及起升2只要有一个限位动作，则视为起升限位。
(4)其它保护:所有机构均有零位保护、过流保护。抓斗提升机构还有超载保护及超速保护。当超速开关动作时，断开变频器主接触器电源。
4 结束语
PLC控制的变频拖动系统应用到行车，各电机各档速度、加速时间、制动时间都可根据实际工况条件设定，十分方便。从运行结果来看，负载变化时，电机速度运行平稳。设备的故障率大幅度降低，电机烧毁明显减少，减少了到电网高次谐波的影响。设备检修时排除故障的速度明显加快，设备维护量大大减少。
1 引言
自动仓库是货储的重要组成部分，它是在不直接进行人工处理的情况下能自动地存储和取出物品的系统。在仓库进货过程中，使用台车设备将物品存入仓库。主计算机与PLC之间以及PLC与PLC之间的通信可以及时地汇总信息，仓库计算机及时记录订货和到货时间，显示库存量，计划人员可以方便作出供货决策，管理人员随时掌握货源及需求。满足了人们速度、精度、高度、重量、重复存取和搬运等要求。
2 工艺过程动作要求
图1是自动仓库采用台车运送物品的示意，整个仓库有10台台车，用1台可编程序控制器进行控制。在台车每个对应停车位置上设置一个限位开关或光电开关，可自动复位，并分配给相应的输入地址，图中的编号是各停车位置的编号。台车可以前进(正转)、后退(反转)，也可做高、低变速运行。系统设有用于起动和停机的按钮，这些均为PLC的输入元件。台车要用一台电动机拖动，电动机正转和反转各需要一个接触器，是PLC的输出执行元件。每台台车用一个数据开关设定台车停车目的位置，并以BCD码输入给控制器。台车运行的操作方法是先在数据开关上设定台车停车目的位置，按下运行起动按钮，则台车开始运行，并终停在所设定的目的位置。
图1 台车运物示意图
3 程序设计
3.1 I/O分配及PLC机型
用一台可编程序控制器即可完成10台台车的自动控制任务，本文中以一台台车的控制为例，来说明其控制系统的构成。系统的控制部分选用莫迪康公司(Modicon)公司生产的PLC，工业输送车控制系统的I/O分配表见附表。
每台台车使用了3块开关量输入模块，以接收台车位置信号、启动操作命令和台车停车目的位置设定。使用一块输出模块,以驱动台车运行。表中输入寄存器30001用来寄存数据开关设定的台车停车目的位置，用BCD码表示。由于各仓库的呼车指示灯状态一致，为了尽量减少占用PLC的输入输出点个数，采用小电流的发光元件并联在一起，接在一个PLC输出点上。
3.2 梯形图程序设计
依据台车的工艺要求，设计出相应的控制程序梯形图，如图2所示。在程序中,设计的是一辆台车的控制程序，其中网络1用于台车停车目的位置判断，保持寄存器40101保存停车目的位置设定值。通过比较指令(SUB指令)将30001内容送给40101，如果要求台车前进，则将设定值减1送给保持寄存器40102，如果要求台车后退，则将设定值加1送给40102。网络2是运行指令保持回路，当停止指令00102得电后，运行指令00101失效。网络3是将保存台车当前位置的工作寄存器40103复位，该步清“0”的目的是为下一网络读取新位置准备条件。网络4是位置判断和运行工况判断程序。将台车现行位置(当前值)读入工作寄存器40103，它是通过比较指令检出位置输入信号10001～10016中何者为ON，并将1～16个位置状态存入40103。通过SUB指令比较当前位置与设定目标位置，如果当前位置小于设定目标位置，输出线圈00017得电，表示前进指令;如果当前位置大于设定目标位置，输出线圈00018得电，表示后退指令;如果当前位置等于设定目标位置，则台车停止运行，内部线圈00102得电。网络5为台车运行时减速位置判断。台车前进时，00017为ON，如果当前位置大于或等于台车停车目标位置设定值减1，则台车开始减速运行(内部线圈00103得电)预告;如果台车是后退运行，00018为ON，当前位置小于或等于台车停车目标位置设定值减1时，台车开始减速运行(00014得电)预告。网络6为延迟电路，当得到台车开始减速运行预告信号(00103和00104)后，定时器40108启动定，经5秒钟后内部线圈00105得电．发出台车正式减速运行指令。后的网络7是高、低速运行指令产生回路。
图2 台车控制程序梯形图
4 结束语
由于自动化控制系统采用可编程控制器为核心，提高了台车控制的灵活性及通用性，以适应各种工艺要求的变化，操作方便，维护工作量小。使仓储技术向智能自动化方向发展。