6ES7222-1BF22-0XA8规格参数

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1、 引言

　　随着社会经济的发展，工业的迅速兴起，使得一些10KV配电系统大幅度增加，配电系统的简便性、可靠性、安全性、节能性、性价比显得尤其重要。

　　目前，传统的10KV配电系统还是采用继电器系统和分布监测计量、分布控制方式，而采用PLC（可编程序控制器）系统集中控制和集中监测计量方式，有利于提高配电系统的运行管理自动化水平，保证配电的安全稳定，还能减少运行人员的工作强度提，安全可靠。

　　2、 继电器系统和PLC系统的比较

　　PLC（可编程序控制器）是近几十年来发展起来的一种新型工业控制器，由于它编程灵活，功能齐全，应用广泛比继电器系统的控制简单，使用方便，抗干扰力强，，工作寿命高，而其本身具有体积小，重量轻，耗电省等特点。继电器系统有明显的缺点：体积大，可靠性低，工作寿命短，查找故障困难，特别是由于它是靠硬连线逻辑构成系统，接线复杂，对于生产工艺的变化的适应性差，不便实现集中控制；而PLC的安装和现场接线简便，可以应用其内部的软继电器简化继电器系统的繁杂中间环节，实现软接线逻辑构成系统，方便集中控制，PLC还具有自诊断、故障报警、故障报警种类显示及网络通讯功能，便于操作和维修人员检查。

　　3、 集中控制、集中监测计量在10KV配电一次系统中的应用举例

　　在一个10KV配电一次系统中，有两台1000KVA变压器并联运行。图1为该配电一次系统的原理图。

图1 10KV配电一次系统原理图

　3.1 PLC在集中控制中的地位

　　在配电一次系统中继电器系统主要集中在总受柜和变压器配出柜内，应用PLC系统来代替继电器系统，可以减少柜与柜之间的硬连线，省去很多继电器，简化工艺，降低系统制作成本，提高配电系统的可靠性，安全性和节能性。PLC系统框图如图2所示。

图2 PLC系统框图

　　PLC是整个系统的神经中枢，所有控制，保护，工作状态指示都通过PLC内部的虚拟继电器通过软连线配合外部给定开关量和信号来完成。控制电压在安全电压以下，可以提高工作的安全性，远离高压室进行操作，可以避免工作人员的误操作，一站式控制，可以提高工作效率，减少工作人员的劳动强度。用两条现场总线就可以实现整个系统的信号传输，通过PLC的工作状态和报警指示，便于工作和维修人员的故障排除。与继电器相比，PLC的免维护性高，工作寿命长。

　　3.2 PLC的I/O分配

　　10KV配电一次系统中，除了上电断电控制外，还有对变压器的过流，欠压和瓦斯保护。我们以欧姆龙CAMP2AH40点的PLC为例进行I/O分配，如表1所示。上断电控制是开关量，选用控制按钮即可，过流，欠压和瓦斯保护涉及自动检测技术，选用智能传感器来实现，可以提高保护的可靠性。

              输入端口分配                  输出端口分配

表1 PLCI/O分配表

　　3.3 10KV配电一次系统集中控制、集中监测计量的设计

　　配电系统是供电网的神经中枢。配电系统的正常工作和我们的生活保障及工作秩序密不可分，这就要求它有更高的可靠性；配电系统的智能化、节能、操作简便、方便维护是经济高速发展的需要；配电系统操作和维护对工作人员的安全系数要求更高、劳动强度更低和设备的性价比更高是用户所希望的。综合以上几点，我们对10KV配电一次系统作了如下改进，应用PLC对系统的总受柜、配出柜实现集中控制，应用数字仪表对系统进行集中监测计量。改进后的10KV配电一次系统框图如图3所示。

图3 10KV配电一次系统框图

　　改进后，以综合柜为工作平台，在值班室，工作人员可以对高压室运行状态进行控制，既方便又安全；工作人员可以随时对监测仪表和计量仪表以及工作或报警状态进行记录，巡查，既方便又及时明了，还可以减少劳动强度。

　　采用微型计算机PLC实现继电保护和控制系统的操作，大大提高系统的自动化水平和可靠性，更加便于系统的集中控制和监测，方便了系统的信息化管理，大大降低成本，提高了工作的效率，具有一定的推广意义

1. LOGO!性能及特点

　　LOGO!是SIEMENS公司推出通用逻辑控制模块，是一种将编程器和主机一体化的超小型可编程序控制器。LOGO内部集成有：控制功能、操作和显示单元。有一个用于扩展模块的接口、一个用于程序模块和PC电缆的接口。预制有基本功能、软开关、二进制指示器、输入和输出。用户可通过控制器面板上的按钮直接编程、编辑、读取数据或输入数据;可与计算机联网，用厂家提供的专用软件编程。SIEMENS LOGO!的主要特点如下：

　　① 编程操作简单。LOGO!编程可在本机上直接操作。

　　② 编程语言简单。其编程是将需要实现的功能所对应的功能块连接起来即可。

　　③ 输出电流大。LOGO!输出端可以承受电流达10A（继电器输出，阻性负载）

　　④ 自带显示面板。可直接在自带面板上设置、更改和显示参数。

　　⑤ 具有通信功能。带AS-I总线功能的LOGO!可作为远程I/O使用。

　　⑥ 价格低廉。具有较低的价格和较高的性价比。

　　⑦ 面向大众、方便用户。LOGO!不需要专门的训练，只要懂得一些电气知识就行。

　　⑧体积“小”（体积约为72mm＊90mm＊53mm）。

2.LOGO!的结构及原理

　　LOGO!的面板结构如图1.所示：电源接线端用来连接电源（电压有直流24V、交流115V或交流230V），数字量输入端直接连接开关、按钮和传感器等，数字量输出端可用容量为8/10A的开关来控制负载，液晶显示面板可在LOGO!进入控制程序后，所有步骤及集成的基本功能（如：逻辑操作和设定值）和特殊功能（如;计时器、计数器和时钟等）均显示为功能方块图，在运行过程中可显示I/O口的开关状态及星期和时间，操作员小键盘可使用户用键盘上的6个操作键输入需要的控制程序，通过存储卡或计算机电缆接口，使控制程序和设定值永远存储在集成的EEROM中，可用LOGO!存储卡将存储的程序复制到下一个应用，也可用电缆把LOGO!连接到计算机上，利用LOGO!SOFT编程软件创建、仿真、存档和打印控制程序。使用步骤：用LOGO!完成一项控制应用只需下列步骤：（1）描述控制任务，即确定控制对象及其所执行的操作;（2）将LOGO!放在DIN标准导轨上，连接好输入端和输出端;（3）根据任务描述，选择所需要的功能块，按响应的按键把这些功能块组合在一起;（4）进行必要的测试和起动运行。

3. 采用LOGO!实现箱式电阻炉的温度控制

　　热处理是一种很重要的金属加工工艺方法，也是充分发挥金属材料性能潜力的重要手段。钢的热处理工艺特点是将钢加热到一定温度，经过一段时间的保温，以某种速度冷却下来。通过这样的工艺过程，能使钢的性能发生改变。我们在科研、实验中采用箱式电阻炉对小型钢件进行淬火、退火、正火。电阻炉温度控制采用DRZ–12型温度控制器。以往科研、实验中，实验人员要在现场不停观察、计时并手动停止系统工作。一旦实验人员离开了现场或疏忽了时间，没有准时断开电阻炉的电源，保温时间过长或过短，处理的试样将不符合要求。我们通过LOGO!实现温度自动定时控制及处理完成报警，提高了自动化控制程度，方便了实验人员的工作。

　　3.1系统硬件设计及工作原理

　　（1）系统硬件设计

　　本系统采用8个输入点和4个输出点的SIMENS LOGO!230RC和XCT–101温度指示调节仪作为控制核心，同WR-EU热电偶, 接触器，电流表，炉门关闭检测开关SQ，电源显示信号灯，工作完成信号灯及蜂鸣器等组成功能完善的温度控制系统，如图1所示。LOGO!的I1、I3分别连接温度 调节仪的高、低接点;I2连接蜂鸣器消声按钮SB1;I4连接炉门关闭检测开关SQ;I 5连接启动按钮SB2;I6连接停止按钮SB3;I7连接S蜂鸣器报警选择开关。LOGO!的4个输出点Q1、Q2、Q3、Q4分别连接、系统带电显示灯HL1、电炉加热开关KM1、工作完成信号灯HL2及蜂鸣器HZ。

图1 箱式电阻炉LOGO!控制线路

　　（2） 控制系统工作原理

　　合上总电源1QK，由于电炉温度低于设定值，故温度调节器的低接点与总接点接通，LOGO!输入I3接点信号，经内部逻辑组合使LOGO!的输出点 Q1输出信号，控制信号灯HL1带电，指示系统处于带电状态。按下控制系统启动按钮SB2，其常开接点闭合，LOGO!输入I5接点信号。通过与I3接点信号和其他输入点信号进行逻辑运算后使输出点Q2输出信号，控制接触器KM1线圈带电，KM1常开触点闭合使电热丝带电加热，电阻炉温度上升。当温度上升到设定值后，温度调节器的低接点和总接点断开且高接点和总接点接通，使LOGO!输入I1接点信号并停止输入I5接点信号，启动其内部的定时器定时（定时时间根据工件处理要求事先设定）;通过其内部的逻辑运算使LOGO !的输出点Q1停止输出信号，KM1失电其触点断开，电阻炉停止加热。当炉温低于给定值时，温度调节器的高接点与总接点断开且总接点与低接点接通，又从I5接点输入信号，使Q1接点输出信号控制KM1带电闭合，加热炉加热。如此反复，使电阻炉处于保温状态。当工件处理完成（保温定时时间到），LOGO!输出点Q1不再输出信号，完全停止加热;输出点Q3、Q4输出信号使信号灯HL2亮及蜂鸣器报警。提示工作人员工件处理已经完成。工作人员按下SB1按钮，则可实现蜂鸣器消声。S是蜂鸣器是否使用选择开关，若工作完成只要信号灯指示而不需要蜂鸣器报警，则使S开关打开。按下系统停止工作按钮SB3，HL1信号灯灭，显示LOGO!系统处理断电状态。

LOGO!功能块图

　　　3.2控制系统软件设计

　　LOGO!的软件编程十分简便。LOGO!的编程元素称为“功能块“，这些功能块全部集成在LOGO!的内部存储器中，用户只要在面板上按下按键，将各种功能块组合起来构成功能块图，就形成了用户程序。LOGO!的程序中多可以使用56个模块，在输入和输出之间的串联功能多为7级。如图3所示为系统程序功能块图，采用4个特殊功能块—RS触发器，3个非功能块、1个或功能块、3个与功能块，1个时间定时功能块按控制要求连接形成功能块图程序。

4.结束语

　　SIEMENS通用逻辑模块LOGO!是一稳定可靠、经济实用的控制器。采用它实现箱式电阻炉的自动控制，简化了原继电接触器控制系统的硬件接线，提高了控制系统的可靠性，延长了其维护周期和使用寿命，增强了控制系统的控制功能，方便了工作人员的操作。

1 引言

　　近10年来，我国的啤酒装备配套水平有很大提高，但和国外相比，由于起步较晚，尤其是成套设备，差距较大。自动化程度低，产品效率较低，生产质量也不高，啤酒能耗较大，这都是我国啤酒工业急待解决的问题。本论文经过认真调研、分析，对目前国内外较先进的啤酒发酵工艺控制系统进行了综合比较与评价，又充分考虑企业的综合实力、现状与发展等因素，此控制系统结构选定IPC——PLC DCS即工业控制计算机与可编程序控制系统。并提出一种基于神经网络的模糊自适应PID控制算法，解决了啤酒发酵过程的纯滞后过程、大惯性、和非线性等问题。

2 啤酒发酵工艺控制

　　2.1啤酒发酵工艺曲线

　　啤酒发酵的工艺曲线对质量有直接影响。啤酒口味和实际要求的不同，啤酒的发酵工艺曲线也就不同，对于确定好的啤酒发酵工艺，就应严格按照工艺曲线去控制温度和压力等，这样才能保证啤酒的质量。啤酒发酵工艺曲线如图1—1所示。

　　2.2 啤酒发酵温度控制

　　在啤酒发酵过程中，酵母的发酵性能受发酵温度的影响。由于发酵中有热量释放出来，使发酵中的麦汁温度上升，促使酶反应加速。酵母的发酵性能必须限定在一定范围内，这就是实际发酵操作中的控制工作。啤酒温度控制原理如图1—2。

3 IPC-PLC DCS 的设计

　　本系统为上下两级递阶结构。具体构成如图1—3所示。

　　主要包括以下几方面：

　　（1）. 上、下位计算机：控制上位机采用两台工业控制计算机，由于控制对象较多，并兼顾今后系统升级的需要，下位机采用四台中型PLC。

　　（2）. 接口硬件包括：开关量的I/O 采用PLC的DI、DO模块;温度、压力、液位采用A/D转换模块;考虑到下位机需要与上位机进行串行通信，选用日本立石电机公司的OMRON C200HE系列可编程控制器。上下位机通信采用RS—232接口。1#下位机配置如图1-4所示。

　　（3）. 显示系统，包括大型模拟屏，以及上位机彩色监视器。

4 控制算法的设计

　　啤酒生产发酵过程的控制算法很多，比较常用的是PID控制算法。在实际生产现场中，PID参数整定与自整定的方法也很多，但往往难以实施或不太理想，常规PID控制器参数常常整定不良，性能欠佳，对运行工况适应性差。本论文提出一种基于神经网络的模糊自适应PID控制方案。本控制系统结构如图1—5。

　　它主要包括四个部分：

　　（1）. 传统PID控制结构 由PID控制器和广义被控对象构成一个典型的闭环控制系统，只是此时的PID参数通过神经网络实现在线修改。

　　（2）. 模糊量化模块 对系统的状态变量进行归档模糊化和归一化处理。

　　（3）. 辨识网络NN1 它主要用于建立被控系统的辨识模型，为NN2提供必要的信息。

　　（4）. 神经网络NN2 根据系统的状态，调节PID控制器的参数以期达到某种性能指标的优。

5 仿真实验

　　考虑到啤酒发酵过程中的诸多因素，即被控对象是参数时变的非线性系统。针对以上提出的自学习控制算法，对被控对象进行仿真。仿真图见图1-6。通过与图1-1进行比较可以看出基于神经网络的模糊PID控制系统能通过在线学习，不断改善对系统的控制性能，具有较高的拟人智能性。

6 结 论

　　本控制系统应用了基于神经网络的模糊PID控制算法，使IPC-PLC分布式控制系统具有良好的执行精度，且抗干扰能力强，使温度曲线得到较好的拟和，在实际生产中应用取得了令人满意的效果。