6ES7235-0KD22-0XA8产品特点
日常的生活用水量随季节、昼夜、上下班的时间不同而有较大变化，经常出现供水用水的不平衡，主要表现在水压上，用水多而供水少则水压低，用水少而供水多则水压高。某公司住宅区由于自来水管网的水压较低，自来水通常不能到达住宅的较高楼层。要用水泵将水送至楼顶的高位水箱，再供应给用户。这种二次供水方式不可避免造成污染，影响居民的身体健康。为保证小区的供水正常，我们利用PLC，配以不同功能的传感器，根据网管的压力，通过变频器控制水泵的转速，使水管中的压力始终保持在合适的范围。这种变频恒压供水系统直接取代水塔、高位水箱及传统的气压罐供水装置。水泵耗电功率与电机转速的三次方成正比关系，水泵调速运行的节能效果非常明显，平均耗电量较通常供水方式节省40％。结合使用可编程控制器，可实现循环变频，电机软启动，具有短路保护、过流保护功能，工作稳定可靠，大大延长了设备的使用寿命。
1 系统设计
(1)原理
系统采用3台水泵并联运行方式，压力传感器将主水管网水压变换为电信号，经模拟量输入模块，输入PLC，PLC根据给定的压力设定值与实际检测值进行PID运算，输出控制信号经模拟量输出模块至变频器，调节水泵电机的供电电压和频率。当用水量较小时，一台泵在变频器的控制下稳定运行，当用水量大到水泵全速运行也不能保证管网的压力稳定时，PLC给定的压力下限信号与变频器的高速信号被PLC检测到，PLC自动将原工作在变频状态下的泵投入到工频运行，以保持压力的连续性，将下一台备用泵用变频器起动后投入运行，以加大管网的供水量保证压力稳定。若2台泵运转仍不能满足压力的要求，则依次将变频工作状态下的泵投入到工频运行，再将一台备用泵投入变频运行。当用水量减少时，表现为变频器已工作在低速信号有效，这时压力上限信号如仍出现，PLC将先工频运行的泵停掉，以减少供水量。当上述2个信号仍存在时，PLC再停掉第2台工频运行的电机，直到后一台泵用变频器恒压供水。
所有水泵电机从停止到启动及从启动到停止都由变频器来控制，实现带载软启动，避免了启动大电流给水泵电机带来冲击，相对延长了电机的使用寿命。系统供水采用变频泵循环方式，以“先开先关”的顺序关泵，工作泵与备用泵不固定死，这样，既保证供水系统有备用泵，又保证系统泵有相同的运行时间，有效地防止因为备用泵长期不用发生锈死现象，提高了设备的综合利用率，降低了维护费用。
(2)系统硬件
系统选用了西门子公司的S7-214PLC，辅以输入/输出扩展模块组成，主要检测元件有光电开关、压力检测开关，共计12个输入信号。执行部件有电机、变频调速器、声光报警器等，共3个输出点。PLC主要完成现场的数据采集、转换、存储、报警、控制变频器完成压力调节等功能。3台水泵由变频器直接驱动，进行恒压控制，变频器的起动、停止分为手动和PLC控制。控制面板上设有一个手动/自动转换开关，PLC对该开关的状态实时检测，当选择手动功能时，PLC只进行检测报警，由人工通过面板上的按钮和开关进行水泵的起、停和切换。当选择自动功能时，所有控制、报警均由PLC完成。控制系统原理图如图1所示。
2 系统软件
为方便调试和编程，系统控制器采用模块化编程，主要由手动运行模块、自动运行模块和故障诊断与报警模块组成。
(1)手动运行模块
当系统处于手动运行时，PLC只接收各电路保护信号和各传感器信号，并由此判断各工作水泵的运行状态，在出现故障的情况下，输出报警信号。水泵的起、停和切换由人工通过面板上的按钮和开关来实现。
(2)自动运行模块
自动运行模块包括系统的初始化、开机命令的检测、数据采集子程序、控制量运算子程序、置初值子程序、电机控制子程序等。模块流程图如图2所示。其中：数据采集子程序完成对主水管压力的数据采集。
控制量运算子程序完成变频器控制量的计算和控制量的输出，其中控制量的计算按PID控制规律进行。
电机控制子程序完成对3台水泵的运行和停止控制。由于变频器的输出频率与水泵的运转速度直接相关，用水量大时，变频器输出频率升高，水泵的运转速度大；用水量小时，频率降低，水泵的运转速度小。程序根据变频器的输出频率的大小就可以判断和控制水泵的工作状态。当频率上升到50Hz(即水泵全速运转时)仍不能满足供水需要时，则PLC自动将台泵切换到工频运行；第2台泵由变频器供电投入运行，如果第2台泵电机达到满转速时仍不能满足供水要求，则PLC自动将第2台泵切换到工频运行，第3台泵由变频器供电投入运行，依此规律逐个投入运行；当2台泵都处于工频全速运行方式，第3台泵处于变频运行工作方式时，如果此时用水量减小，变频器输出频率下降，当频率到达一定的下限Fmin时，供水量仍大于用水量，则系统自动将第三台泵停止运行。同样，第三台泵停机后，如果此时供水量还大于用水量，则系统自动将第二台泵停止运行，依此类推。程序功能图如图3所示。
(3)故障诊断和报警输出模块
变频器具有短路、过载等保护功能，当变频器所驱动的水泵电机发生短路、过载等故障时，变频器将自动切断一次供电回路，进入保护状态并输出报警信号。系统把各故障点相应的接触器、断路器等元件的辅助触点接到PLC，PLC扫描输入这些触点的状态，并通过PLC程序将这些状态存放在数据存储区，再结合控制程序和设备预置状态进行逻辑分析，判断设备或元件是否出了故障，如果发生故障，则切断该泵的接触器，对变频器复位，再将备用水泵的接触器接通，启动变频器运行备用泵，输出该泵故障报警信号。如电机故障指示灯亮等。各I/O点对应的故障信息如表1所示，报警回路梯形图如图4所示。
3 结语
变频调速恒压供水系统具有节能、安全、高品质的供水质量等优点。采用PLC作为控制器，硬件结构简单，成本低，系统实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求。S7-214PLC基本单元提供一个RS-485接口，可以与楼宇监控中心进行通讯，实现无人远程控制。系统经过一年试行检验，性能稳定，运行可靠，节能效果显著。
0引言
辐射工业是指将高能物质（如紫外线、γ射线、C0源、加速器产生的高速电子束、中子等）的高能特性运用于工农业生产过程当中的一个生产环节，而EPS加速器则是辐射工业中使用极为广泛的一种辐射源，其应用领域涉及到科研、医疗、电力产品的深加工等方面。目前国内的加速器设备绝大部分是从国外引进的，而又缺少相应的自动控制设备来实现辐射工艺的自动控制。从这一点出发，研制一套可靠实用的加速器辐射工艺自动控制系统就尤显重要，但加速器本身就是一个强电磁辐射源，这就对自动检测和控制系统的设计提出了很高的要求。
利用EPS加速器所产生的高速电子束流来照射材料，用以改变材料的性能，这是其加工目的，但不同材料所需辐射剂量不尽相同，辐射剂量与V×I成正比关系（V为载料小车在辐射束下的运行速度，I为电子束流强度）。通过改变V或I就可调整材料受辐射的剂量。此系统通过控制加速器束下送料小车的运行速度来实现车载材料辐射剂量的控制。
1设计方案
系统由检测子系统、控制子系统及其它外围设施组成。
检测子系统主要由传感器、A/D卡和工控机组成，完成EPS加速器重要参数的数据采集、显示及相应参数的组合报警；控制子系统以PLC(可编程控制器)为核心，通过变频器、变频电机完成小车速度控制，小车运行状况的实时监控及故障报警；上位机采用抗干扰能力较强的工业控制计算机，使用VC++语言开发人机界面实现参数设定、显示及现场实时模拟。
系统框图如图1所示。
2系统组成及功能
2.1检测子系统
通过分析EPS加速器各重要运行参数的特性，选择适当的电量传感器和变送器，将模拟电量信号传送到PCL-818L数据采集卡，进入工控机，信号采集通道如图2所示：
该子系统完成对加速器重要运行参数的采集、显示和组合报警，用户可以通过上位机软件完成各参数报警上下限的设定及故障查询。
2.2控制子系统
控制子系统的设计是本系统的重点及难点所在。本系统需要根据车载材料要求的辐射工艺速度完成对电机转速的控制，并通过传动机构终实现对小车车速的控制。该系统选用变频器和变频电机实现转速控制，是考虑到两个主要因素：其一、变频器和变频电机组成的调速系统可调速度范围宽；其二、普通电机通常工作在工频（50Hz）左右，其在低频下电机发热量大运行不稳定，而变频电机在低速运行情况下电机发热量相比于普通电机增加不大，运行稳定；该控制子系统完成的主要功能有如下几方面。
2.2.1控制参数及控制信号的输入
可通过上位机（工控机）输入参数，经RS232串口送入PLC，也可以通过MPT终端实现对参数的输入；可以通过开关及按钮实现对PLC的开关量的输入，通过A/D模块实现模拟量的输入。2.2.2小车车号识别及位置确定
该系统终控制参数是25个送料小车的速度值，每个小车要求的工艺速度不尽相同，有必要识别每一个小车。为区别1号小车与其它小车，1号车上安装有两块金属感应片，而其它小车上只安装有一块金属感应片。每当1号车经过接近开关时，在一定时间内将产生两个连续脉冲信号，而其它小车经过接近开关时只会产生一个脉冲信号，据此可识别出1号小车。利用PLC的浮点运算功能，可计算出1号小车的实时位置，经过相应的处理其位置精度可达到毫米级。后，依据事先已确定并存储到PLC中的各车相对位置信息，可以确定其余小车的实时位置及车号。
2.2.3控制信号输出
输出的控制信号包括开关量和模拟量两类。
开关量包括：报警器控制信号、指示灯控制信号。当检测到故障时相应报警器输出报警信号；指示灯用来指示小车的状态，每一个小车都和一个指示灯相对应，对应关系如下：
指示灯灭→该车无料
指示灯亮→该车有料
指示灯闪→下料提示
模拟量输出信号有输出到变频器的0～10V的电压信号，它作为变频器的控制信号（在系统中变频器采用V/F控制方式）。
2.2.4其它功能
除上述功能外，该系统还具有：自检、单步、复位、紧急停车、加速器紧急切断、手动/自动切换等功能在此不一一叙述。
3软件设计
该系统软件设计包括两大部分：上位机软件和下位机软件。
3.1上位机软件
上位机操作系统采用Microsoft公司的bbbbbbs 2000 Server,数据库采用Microsoft公司的SQLServer 2000,开发工具选用Visual Studio C++6.0,开发出的管理软件可实现参数设定、显示及报警提示、小车运行状态实时模拟、故障查询，生成统计报表等功能，该软件具有高效，可扩展及实时性好等特点，通过企业内部局域网可将该系统纳入全厂的计算机管理系统中。
3.2下位机软件
利用梯形图所编制的程序主要实现逻辑控制，图3以一段梯形图程序为例来说明下位机软件的设计。
4系统可靠性及抗干扰设计
4.1系统可靠性设计
此系统采用工控机＋PLC的上下位机的控制模式，从硬件上就极大地提高了系统的可靠性，系统的可靠性设计还主要体现在：采用了三级控制措施以确保系统的正常运行。通常情况下，小车速度控制系统由：工控机＋PLC＋变频器＋变频电机＋传动机构＋小车组成；当上位机发生故障时，可采用备用输入/输出设备MPT实现参数的设定和修改。MPT终端通过扩展端口与PLC相连，事先通过上位机串口将编制好的MPT程序下载到MPT，用户可通过MPT直接操作PLC的数据区，从而实现参数的设定和修改；若PLC发生故障，用户可通过变频器操作面板上的按键直接操作变频器实现变频调速。
4.2抗干扰设计
系统的抗干扰设计主要体现在以下几个方面
1. 采用软件滤波，过滤掉干扰脉冲信号。
2.由于加速器本身就是一个强干电磁扰源，生产现场也存在大量的电磁干扰，而本系统采集的电量信号主要为两类：其一为单向直流信号，另一为工频交流信号，在进入A/D卡之前采用RC滤波，过滤掉高频干扰信号。
5结论
所设计的基于PLC的EPS加速器辐射工艺自动控制系统提供了三种不同层次的变频调速的方式，与传统的手动电机转速控制方式相比，无论是安全性、可靠性还是控制精度方面都得到了极大的改善，该系统已投入工业现场使用，运行稳定，取得了良好的社会效益和经济效益。
1 引 言
PLC（Program LogicControl，可编程逻辑控制器）具有编程容易、通用性强、可靠性高、控制系统构成简单、维护方便等优点，常用作监控系统的一种现场设备，它擅长对开关信号进行时序逻辑和组合逻辑控制，具有实时信号数据采集、出色的可编程控制能力、集中图形显示、智能化数据处理、自动打印记录等诸多优点。这种系统功能齐全、性能稳定、，深受众多用户的青睐，目前在工业自动化领域中应用十分广泛。南京禄口国际机场的行李处理系统就采用了AEGModicon公司的PLC产品，通过PLC完成行李处理系统（BHS，Baggage Handling System）与安检系统（SCS，Security ControlSystem）联动的PLC控制程序编程，接受火灾报警系统（FIAS，Fire Inbbbbation AlarmSystem）的火警信号自动处理，完成PLC向行李监视中心计算机实时信号传递的编程。
2 PLC的工作原理
PLC由CPU、控制电路及与CPU连接的I／O（输入／输出）模块组成，输入模块接受现场传感设备的电信号，并将该电信号转换成能被CPU处理的电平信号，CPU在系统软件的控制下，在进行必要的内务处理之后，按照编写的梯形图网络的顺序号，逐一解读，直到后一个网络。输出模块把CPU解读程序逻辑的结果以必需的电压或电流信号的形式送给现场的有关设备。
3 行李系统控制要求
行李系统由4个到港子系统和3个离港子系统组成，每个子系统由2条输送线、1个转盘和1个控制柜组成。所有现场实时信号通过以太网送至监视中心的计算机上，集中图形显示，自动报警并打印错误信息。系统结构见图1。
4 PLC的选用及控制过程
为了实现行李系统的控制功能，提高工作人员的工作效率，禄口机场的行李处理系统选用了Modicon公司的984－145（到港系统）和984－E685（离港系统）两种型号的PLC，并配备了相应的I／O模块。984－145型属于Modicon984紧凑型的PLC，它将大型PLC的功能放置在一个模块式、微型的组合件内。984－145PLC具有8K用户逻辑，1920个寄存器，含有一个Modbus接口，从而提供了可连接控制器、编程器、操作员接口及主计算机的方法。984－145PLC还有一个Modbus＋9针通讯口，一个为Modbus＋口编址的DIP（DoubleInline Package，双列直插式组件）开关和相应的Modbus＋口LED指示灯，它可进行高性能、点对点及网络广播通讯。984－685E型PLC适合中、大型应用场合，它支持5个本地800系列I／O机架及31个远程站。984－685E支持可选处理器以增加系统的性能和功能，包括S911热备处理器和D908分布式控制处理器。984－685E型PLC具有16K用户逻辑区，9999个寄存器，2个Modbus接口和1个Modbus－plus通讯口。每个控制柜留下了30％的冗余，以供将来拓展。
行李处理系统采用分散式控制原理，使用Modicon公司的ModbusPlus通讯网络，将7个控制柜与监视中心（MIS，Manage InbbbbationSystem）的监视计算机连接起来。通过支持Modbus Plus通讯能力PLC中的MSTR（Master SystemTravelRule，主要系统传送功能协议）功能块，网络允许监视计算机和每个PLC之间以1Mbps的速率启始信息的传递，进行网络控制、数据采集、在线远程编程、程序上装下装等操作，具备了完备的远程控制、信息采集、故障监视报警等多项先进的功能，这样，在监视中心（MIS）就可以监视现场设备的运行情况，故障发生的时间、地点及故障原因，以便及时处理。
5 PLC控制软件的编程
根据功能图表设计PLC的梯形图程序所用逻辑符号与继电器、接触器系统原理图的相应符号极其相似，人们能迅速熟悉该种编程语言，对于复杂的系统，在梯形图设计中采用大量的中间单元来完成记忆、联锁、互锁等功能，只要熟悉控制流程，分析起来比较容易，修改和阅读也很方便。
5．1 BHS与SCS的联动控制
行李系统与一组双通道X光机通过2条17＋E芯通信电缆交换信息，并由PLC完成程序处理，将反应信号送至连在输出信号接口的电机及电气设备上，再通过行李LAN网络将监视信号送至MIS监视中心。
办票柜台与安检系统联动的行李PLC控制程序如图2所示。
当行李输送线及X光机都处于工作状态的时候，PLC接受下列指令：X光机称重带缓动（10106）、称重带运行（当称重带上的光电管被行李挡住时，就禁止称重带缓动，让称重带运行）、发送带运行（10107）、SCS请求发送窗口（10108）。PLC完成如图3所示的程序的计算与控制。
D1X1处的发送带D1D1发出窗口请求至行李PLC.
PLC程序计算在同一时刻整个办票柜台有多少个X光机发出窗口请求至行李PLC。
PLC程序比较同一时刻X光机发出的请求，在行李主集送带上安排出相应的间隔距离，控制发送带弹送行李至主集送带的时机，防止包相互碰撞。
5．2 PLC至MIS监视中心的信号发送
当PLC控制程序运行时，需要将各程序控制点的状态信号由MSTR功能块送至MIS监视中心，由监视计算机进行信号处理并集中显示，便于维护人员及时发现故障并处理。
PLC将办票柜台各电机状态、开关及相应传感器的状态送至MIS监视计算机。同样也把输送线及转盘上的各种状态送至MIS监视计算机。
5．3 PLC的自动故障处理
PLC程序实时接收现场各种元器件及电机开关的信号，如发现异常，则自动进行故障处理 。其梯形图见图7 。
PLC程序还有对办票柜台的电机相应保护程序。
当电机过载或现场堵包时，由现场的压力传感器或光电管将信号传送给PLC。
PLC输出模块切断相应电机的控制开关（24V电压），切断电机电源。
5．4 BHS与FIAS的信息联络
PLC接受火灾报警系统（FIAS）的火警信号后，降下防火卷帘门，隔离着火分区，关闭相应输送线，将信息送至MIS。其梯形图如图10所示。
6 结束语
在机场行李处理系统中运用PLC进行自动控制，并运用计算机集成控制系统，这样的设计功能在行李系统投入运行后，可使办票人员简单、快捷地为旅客办理行李手续，极大地提高了工作效率，由于PLC的自动控制与自动保护以及监视中心的采用，能大幅减少系统维护人员的数量，减少系统设备事故的发生，从而产生较大的经济效益和社会效益。