西门子6ES7232-0HB22-0XA8规格说明
在大型机械加工行业尤其是汽车行业中往往用到较多的能源站房及其他站房，如制冷站、循环水站、热交换站、空压站、以及污水处理站等。他们就像人体的心脏、肾脏等重要器官，在工厂的能源（压缩空气、热水、高温蒸气等）供应、循环、回收等过程中起着极为重要的作用。对上述站房系统的监测管理及控制也就成为工厂自动化（FA）的重要组成部分，通过对这些站房实现自动监测控制，可以起到大量节约资源，节省人工的作用。对上述站房的自动监控，也将越来越广泛地得到应用。
本文主要介绍制冷站、热交换站、循环水站的监控系统。
1、综合站房工艺流程
综合站房工艺流程示意图如图一：
本站房主要完成给用户提供冷源、热源的功能，主要用于剧院、医院、大型办公场所、恒温厂房的中央空调系统等。
冷冻水监控系统
本系统以制冷机的监控为主，制冷机为大连三洋蒸汽式溴冷机，该机自带PLC和RC-232串口，经转换成RS485口后可方便地与上位机通信，从而很方便地获得制冷机的运行参数。根据冷冻水给、回水温度差及总liuliang判断用户冷负荷状况，确定冷冻机开启台数及阀门大小，保证冷源的合理使用，达到佳的节能及运行效果。
冷却水监控系统
冷却水系统通过冷却塔和冷却水泵向制冷机提供冷却水，保证制冷机有足够的冷却水通过，并根据气候及冷负荷调整冷却水运行工况，在冷却水温和水量满足要求的情况，使系统合理运行。
采暖监控系统
采暖系统通过热交换器为中央空调提供热水，监控系统的主要任务为控制热交换过程以保证要求的热水温度和liuliang。根据热水给、回水温度差及总liuliang判断用户热负荷状况，确定热交换器开启台数及阀门大小，保证热源的合理使用，达到佳的节能及运行效果。
循环供水监控系统
因为采暖和制冷不可能使用，为节约成本，本综合站房只采用一套供水系统分冬、夏两季对用户提供热、冷源。冷、热源的切换由电动阀自动切换。
本系统实际上是一套相对独立的恒压供水系统。主要由变频器和PLC组成，其电气原理图如图二所示：
变频器选用适于泵类的Fuji G9变频器，分别对五台循环水泵进行变频控制，并通过PLC的逻辑控制功能，实现对整个供水系统的恒压变liuliang控制，为确保系统的稳定运行，整个系统设有过流、过压、过载、自诊断等多种保护功能。
本系统接收上位机或本地发出的启动信号后，启动水泵1变频运行，PLC根据接收到的压力和liuliang信号控制变频器调节水泵转速，使供水管网水压恒定。当水泵1工作频率达到工频时，若管网水压仍达不到要求，将此泵切换到工频运行，变频器切换到水泵2，使其变频运行。此后，如果水压仍达不到要求，则继续切换下去至满足要求。若管网水压大于设定值，PLC控制变频器频率，使水泵转速降低，当低至设定低频率时，依据先开先停原则，自动切换掉已投入运行的工频泵，使管网水压始终保持恒定。这样，五台水泵轮流循环运行，避免某台泵长期运行，延长设备使用寿命。本系统由闭环PI控制即可满足要求,PI算法由PLC实现：Ui=Ui-1+ΔU=Ui-1+K[Ei-Ei-1+(T/Ti)Ei]。
综合站房监控系统的组成
本监控系统采用由PLC组成的分布式监控系统的形式。PLC作为下位机使用，用来完成各子系统的数据采集、输出控制及状态判别等工作，上位机采用研华公司的工业计算机，接收PLC采集的现场数据，并将数据存入动态数据库，完成报警、实时曲线、历史曲线、分析系统运行状态、打印输出、并根据控制室控制人员要求控制各系统的运行状态等功能。
PLC采用OMRON公司的SYSMACα系列的C200HE,它是一种价格适中、性价比较高的中型机，配有较强的指令系统，并增加了许多特殊功能指令，还配备了丰富的特殊功能模块和强大的通信模板，这些都足以实现现代工厂自动化的多级要求。系统主要选型如表一所示：
表一：PLC硬件配置
本系统网络为单级网络，系统中通信主要采用适配器结构形式的RS422上位连接方式。监控系统的网络结构如图三所示：
由于采用一对四的通信方式，需要为设备设置地址，在下位机采用RS422标准，在每台PLC上都安装了一块LK202HOSTbbbb模块，各PLC通过三端口RS422适配器相连，通过RS422转RS232适配器转换后连接到上位机的串行口。
HOSTbbbb的内部驻留了通信软件，通信协议已固化，只有几个参数需要用户根据现场应用进行设置。C200H-LK202上位连接单元的面板上有4个参数设置开关SW1~4,SW1、SW2用于设置该上位连接单元的设备号（也称站号），取值范围为00~31。SW3选择波特率。SW4用来设置命令级，奇偶校验格式。
网络中的所有PLC通过公用LR区实现数据传送，在LR区中每个PLC均分配一个写区和若干读区。数据传送时PLC将数据写入到公用LR区中分配给自己的写区，其他PLC则通过PLC链接单元从LR区对应区域读数据，从而使系统中的PLC相互交换信息。
3、系统软件设计
上位机监控软件利用组态王（KingView5.1）工控组态软件。它能充分利用bbbbbbs的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。该软件把每一台下位机看作是一台外部设备，在编程过程中根据“设备配置向导”的提示一步步完成连接功能。在运行期间，组态王通过驱动程序和这些外部设备交换数据，包括采集数据和发送数据/指令。每个驱动程序都是一个COM对象，这种方式使通信程序和组态王软件构成一个完整的系统，既保证了运行系统的高效运行，也可扩大系统的规模。其与下位机通信原理如图四所示：
组态王与OMRON PLC之间的通信采用的是OMRON HOSTbbbb通信协议。组态王通过串行口与PLC进行通信，访问PLC相关的寄存器地址，以获得PLC所控制设备的状态或修改相关寄存器的值。组态王监控软件还可实现显示工艺流程图、各种参数实时测量值，实时修改下位机所需的各种参数值，上、下位机之间的通信管理，实时故障报警画面，实时数据库和历史数据库管理，系统日志报表和各种生产报表等功能。
在主监控站上建立网络数据库，将过程监控站中的各类实时数据、画面、图表等信息存入本地网络服务器中，利用ASP技术生成动态网页，进行实时发布，可实现现场数据的Web浏览，为将来工厂全面的Intranet管理留下基础。
下位机软件设计采用模块化结构，每一个模块作为一个子程序。根据系统功能划分，程序由多个模块组成，每个模块的程序量都不大，整个程序的编制、调试和维护比较方便。各子系统的下位机软件模块框图如图五：
4、结束语
经过精心设计，认真调试，该系统在东风汽车公司某大型综合站房的实际运行中，取得良好的效果，并获得用户的。
（1）该系统节能效果显著，自投入运行以来冬夏两季日均节电约30％。
（2）该系统大大降低了操作工人的操作难度，减少了运行故障率，减少了检修次数。
（3）能合理地应用设备，tigao整个系统的运行效率，tigao设备运行寿命。
［参考文献］
江亿. 暖通空调系统的计算机控制管理［J］.《暖通空调》1997，27（4）：45～55。
宁耀斌. 全自动恒压供水系统的研究与应用［J］. 《陕西工学院学报》2001，17（3）：33～35。
田瑞庭. 可编程序控制器（PC）应用技术［M］. 北京，机械工业出版社，1994。
[NextPage]
OMRON公司 C200Hα安装手册，2001。
OMRON公司 C200Hα操作手册，2001。
OMRON公司 HOSTbbbbUnits系统操作手册，2000。
[NextPage]
1 引言
随着中央提出大力发展清洁能源的建设并为激励农村和边远山区的发展，国家对小水电事业给予越来越多的关注。我国的小型水电站在近20年得到了极为迅速的发展，其中以万千瓦以下的小型水电站居多。对这些小型水电站的监控保护和自动控制也显得尤为重要。本文主要讲述了三菱FX2N系列PLC在水电站有功调节中的应用。
水电站的有功调节通常是通过调速器实现的，但当水轮机组并入电网运行时，对于单台发电机来说转速反馈几乎不起作用。近年来，随着自动发电控制(AGC)的需要，有功功率在控制系统中的调节品质已成为当前电力系统自动化领域的突出问题。
2 系统组成
本系统中控制的两台水轮发电机型号为SFW2500-10/1730、6.3kV/286A。本系统采用分层分布式布局，配置如图1所示。主要由2个机组监控屏、发电机保护屏、公用监控屏、主编线路保护屏和电量屏构成。通讯采用高速以太网与上级调度、操作员工作站进行通讯。其中公用监控屏由可编程控制器(由三菱FX2N-80MR和2个FX0N-16EX扩展模块组成)、自动准同期装置、触摸屏、电力测控仪和逆变电源组成，在公用监控屏中实现对发电机的有功调节。
图1 系统配置图
3 控制要求
在电力系统中，频率与电压是电能的2个主要质量指标，电力系统中的频率变化的主要原因是由于有功功率不平衡引起的。系统的负荷经常发生变化，要保持系统的频率为额定值，就必须使发送的功率不断跟随着负荷的变动，时刻保持整个系统有功功率的平衡。否则，系统的频率就会大起大落，保证不了电能的质量，甚至会造成事故与损失。
当负荷吸取的有功功率下降时，频率增高;当负荷吸取的有功功率增高时，频率降低，即负荷调节效应。由于负荷调节效应的存在，当电力系统中因功率平衡破坏而引起频率变化时，负荷功率随之的变化引起补偿作用。如系统中因有功功率缺额而引起频率下降时，相应的负荷功率也随之减小，能补偿一些有功功率缺额，有可能使系统稳定在一个较低的频率上运行。如果没有负荷调节效应，当出现有功功率缺额系统频率下降时，功率缺额无法得到补偿，就不会达到新的有功功率平衡，频率会一直下降，直到系统瓦解为止。
频率和有功功率自动调节的方法主要有:
(1) 利用机组调速器的调节特性进行调频;
(2) 根据频率瞬时偏差，按比例分配负荷，构成虚有差调节频率和负荷的方法;
(3) 按频率积分偏差调节频率，满足“等微增率”原则分配负荷;
(4) 按给定负荷曲线调节有功功率(本文所介绍的是按给定负荷曲线调节有功功率)。
电站的调节系统应该使总功率等于负荷曲线给定的功率。而机组之间则按“等微增率”原则经济分配负荷。如果系统频率偏差不超过调频电站所能补偿的范围，则调功电站的调节系统对频率偏差不应作出任何响应。如果系统运行工况发生了变化，出现了较大的频率偏差则调频电站无力完全补偿偏差值，那么调功电站的自动调节装置应该作用于各台机组的调速器，使之改变各台机组的有功出力来帮助恢复系统频率。
图2 功率与频率关系曲
4 系统的硬件设计
图3示出系统硬件框图。根据系统的控制要求配置硬件如下:
图3 系统硬件简图
?控制器:三菱FX2N-80MR和两个FX0N-16EX扩展模块组成;
?人机界面:触摸屏;
?其它设备:2个DC24V继电器、功率表以及其它的辅助器件。
5 系统软件设计
本系统确保整个系统频率的稳定和电网的稳定供电。控制流程图如图4所示。
[NextPage]
图4 系统流程图
部分梯形图如图5所示:当系统需要进行有功调节时，系统的软件或是手动发出信号开始调节，此时采集1个实时有功数据此数据与设定值(即目标功率值)进行比较并进行数据处理算出需要调节的时间，发出信号使调节继电器动所开始调节。如未达到则有可能是系统内部有故障。为了避免使程序进入死循环，则调节四次仍未能达到要求就自动中止程序)。如图4所示，当M10接到触发信号后瞬时接通使D300采到的瞬时有功功率数据与D301(设定值)进行比较。当D300>D301时输出信号M300使PLC的Y001输出并使调节继电器动作进行调节。
图5 部分程序梯形图
6 结束语
本文所设计的系统操作简单、自动化程度高、应用广泛。减小了小型水电站工人的劳动强度，增加了整个系统的稳定性。经过一段时间的认真测试证明该系统已经完全符合小型水电厂的有功调节的要求。
当有的步进没有标明引出线的绕组相序时，可以用和直流找出引出线的相序。
例如某四相步进电动机有5根引出线分别是白、蓝、棕、黄、红五种颜色。因四相步进电动机的四组绕组，有一个头都是连在一起的(公共端)，一共是5个线头。
1.先找公共端
把万用表拨在r×1档，其中一根表笔接5根线中的任意一根，另一根表笔分别接的4根引线，当测出所有4根线的电阻值都相等时，其中一根表笔接的就是公共端。如上例中就找出了白色引线为公共端。
2.找相邻的相序
a)先将电源调到步进电动机铭牌上标明的电压数值。
b)将电源正极接公共端，负极分别碰触其余四根引出线，当碰到某根线时步进电动机转动了一点(也可以用手捏住电动机轴，来感觉步进电动机是否转动)，表示步进电动机绕组与转子是处在相邻位置，线圈通电后能够启动，如上例中的红色引出线。再用负极碰旁边紧邻的引出线，如果步进电动机转了，表示此绕组为红色引出线绕组的相邻相，如黄色引出线。依照这种方法，直接找完四相的排列顺序。
如果所测试的步进电动机是带减速装置的，因为速度慢，绕组通电后，电动机轴的转动看不出来，此时可用手捏住步进电动机轴来感觉轴的转动。
何正确选型是一门技术，当然熟悉这门技术的人应该是比较清楚的，信轴机程师建议这主要涉及到的是三个要素，步距角、静转距以及电流这三大方面，一般来说只要这个三个要素确定下来之后，那么型号大致就可以确定下来了。
个方面是步距角的选择方面，步距角主要是取决于负载的精度要求，那么将这个负载的当量换到电机轴上，那么每个当量电机应该走多少角度，步距角的角度应该是等于或者是小于这个角度。第二个方面是电流的选择，电流参数不同，所得到的运行性能是很大不同的。第三个方面就是静转距的选择，静转距一般应该是摩擦负载的2-3倍内是好的，这个静转距一旦选定，电机的机座和长度就可以确定下来了。整个这三方面确定之后，大概的电机选择也就可以确定下来了。
判断需多大力矩：静扭矩是选择步进电机的主要参数之一。负载大时，需采用大力矩电机。力矩指标大时，电机外形也大。
判断电机运转速度：转速要求高时，应选相电流较大、电感较小的电机，以增加功率输入。且在选择步进电机驱动器时采用较高供电电压。
选择电机的安装规格：如57、86、110等，主要与力矩要求有关。
确定定位精度和振动方面的要求情况：判断是否需细分，需多少细分。
根据电机的电流、细分和供电电压选择驱动器。
信轴步进电机输出力矩高、响应频率高、运行噪音低、动态特性好、惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。广泛应用于产品中，如：激光行业、、包装机械、医疗、复印机、传真机、3d打印机等。