6ES7232-0HD22-0XA0产品描述

6ES7232-0HD22-0XA0产品描述

　1 前言

　　常规的供水系统采用水泵定速控制，通过改变阀门的大小的方法调节liuliang和压力，以达水压恒定。这种方式在运行中存在以下问题。

　　（1）人工操作存在调节滞后，整个系统稳定性差，自动化程度低，使得溢水管经常排水造成资源浪费；

　　（2）水泵定速运行，不仅造成电能的浪费，由于泵长期高速运行，易使轴承损坏，影响泵的使用寿命，且备用水泵出现过锈死的现象；

　　（3）每年夏天用水高峰时段水压不能得到保证，当出现了突发性电网故障时，由于水量不足给企业生产造成不便；

　　为了提供恒压供水，对饮料公司供水系统进行改造就显得非常重要。可编程序控制器（简称PLC）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。具有通用性好，可靠性高，安装灵活，扩展方便，等一系列优点，其总线与网络能力越来越强，可方便地与上位机组成控制系统，实现系统的高性价比和高效能运作。

　　本文采用台达公司的PLC和变频器产品研制开发了一种自动恒压供水控制系统，可有效减轻工作人员的负担，tigao供水系统的优化运行程度，增强系统抗干扰性，避免硬件老化损失。

　　2系统简介

　　为改善生产环境，某大型饮料公司投资清洁水技改工程并建成一座日产水5万顿的供水系统，分别建设了抽水泵系统、加压泵系统和高位水池。根据公司用水需求特点，从抽水泵系统过来的水一部分直接供给生产用水部门，一部分则需通过加压泵输送到高位水池，而供给生产用水部门的水压与供给高位水池的水压相差较大。高位水池距抽水泵房较远达十多公里，高位水池的液位高低和加压泵系统的设计以及如何与抽水泵系统“联动”也是较难解决的。

　　鉴于以上特点，从技术可靠和经济实用角度综合考虑，我们设计了用PLC控制与变频器控制相结合的自动恒压控制供水系统，通过主水管线压力传递较经济地实现了加压泵系统与抽水泵系统“远程联动”的控制目的。

　　3系统方案

　　系统的控制以台达的DVP-EH型DVP64EH00RPLC为技术平台，DOP-A57CST触摸屏为操作界面，VFD110B43A变频器作为执行构件。触摸屏通过COM2口与DVPEHPLC的COM口相连，采用MODBUS协议。PLC通过RS485口控制变频器（便于扩充），支持MODBUS协议。还包括施耐德公司的软启动器、电机保护器、数据采集及其辅助设备组成（见图1）。

图1  系统的组成框图

　　3.1 抽水泵系统

　　整个抽水泵系统有150KW深井泵电机四台，90KW深井泵电机两台，采用变频器循环工作方式，六台电机均可设置在变频方式下工作。采用一台150KW和一台90KW的软起动150KW和90KW的电机。当变频器工作在50HZ，管网压力仍然低于系统设定的下限时，软起动器便自动起动一台电机投入到工频运行，当压力达到高限时，自动停掉工频运行电机。

　　系统为每台电机配备电机保护器，是因为电机功率较大，在过载、欠压、过压、过流、相序不平衡、缺相、电机空转等情况下为确保电机的良好使用条件，达到延长电机的使用寿命的目的。

　　系统配备水位显示仪表，可进行高低位报警，通过PLC可确保取水在合理水位的水质监控，也保护电机制正常运转工况。

　　系统配备liuliang计，既能显示一段时间的累积liuliang，又能显示瞬时liuliang，可进行出水量的统计和每台泵的出水liuliang监控。

　　3.2 公司内不同压力供水需求的解决

　　为稳定可靠地满足公司内部分区域供水太力（0.4~0.45Mpa）低于主管网水压力（0.8~0.9Mpa）的要求，配备稳压减压阀来调节，可调范围为0.1~0.8Mpa。

　　3.3 加压泵系统

　　由于抽水泵房距离高位水池较远，直接供水到高位水池抽水泵的扬程不足，为此在距离高位水池落差为36米处设计有一加压泵房，配备立式离心泵两台（一用一备）电机功率为75KW，扬程36米。该加压泵的控制系统需考虑以下条件：

　　（1）若高位水池水位低和主管有水，则打开进水电动蝶阀和起动加压泵向高位水池供水；

　　（2）若高位水池水位满且主管有水，则给出报警信号并关闭加压泵和进水电动蝶阀；

　　（3）若主管无水表明用水量增大或抽水泵房停止供水，必须开启出水电动蝶阀由高位水池向主管补充不。

　　像抽水泵一样，我们为加压泵配备了软起动器和电机保护器，确保加压泵长期可靠地运转，配备了高位水池的水位传感器和数显仪和缺水传感器。

　　为保证整个主水管网的恒压供不，当高位水池满且主水管有水时，加压泵停止，此时主管压力将“憋压”，终导致主管压力上升，并将此压力传递到抽水泵房，抽水泵的控制系统检测到此压力进行恒压变频控制，进而达到整个主管网的恒压供水，这是整个控制系统设计的关键。

　　4 系统实现功能

　　4.1 全自动平稳切换，恒压控制

　　主水管网压力传感器的压力信号4~20mA送给数字PID控制器，控制器根据压力设定值与实际检测值进行PID运算，并给出信号直接控制变频器的转速以使管网的压力稳定。当用水量不是很大时，一台泵在变频器的控制下稳定运行；当用水量大到变频器全速运行也不能保证管网的压和稳定时，控制器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泵投入到工频运行，以保持压力的连续性，将一台备用的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。若两台泵运转仍，则依次将变频工作状态下的泵投入到工频运行，而将另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将工频运行的泵停掉，以减少供水量。当上述两个信号仍存在时，PLC再停掉一台工频运行的电机，直到后一台泵用主频器恒压供水。控制系统设计六台泵为两组，每台泵的电机累计运行时间可显示，24小时轮换一次，既保证供水系统有备用泵，又保证系统的泵有相同的运行时间，确保了泵的可靠寿命。控制系统图见图2。

图2  控制系统流程图

　　4.2 半自动运行

　　当PLC系统出现问题时，自动控制系统失灵，这时候系统工作处于半自动状态，即一台泵具有变频自动恒压控制功能，当用水量不够时，可手动投入一台或几台工频泵运行。

　　4.3 手动

　　当压力传感器故障或变频器故障时，为确保用水，六台泵可分别以手动工频方式运行。

　　5 实施效果

　　实际运行证明本控制系统构成了多台深井泵的自动控制的经济结构，在软件设计中充分考虎变频与工频在切换时的瞬间压力与电流冲击，每台泵均采用软起动是解决该问题关键。变频器工作的上下限频率及数字PID控制的上下限控制点的设定对系统的误差范围也有不可忽视的作用。

　　①采用变频恒压供水，消除了主管网压力波动，保证了供水质量，节能效果明显，并延长了主管网及其阀门的使用寿命。

　　②用稳压减压阀经济地解决了不同用水压力的问题。

　　③拓宽运用变频恒压控制原理，较好地解决了加压泵房与抽水泵房的远程通讯总是并达到异地连锁控制的目的。

　　④在抽水泵房设置连续液位显示，并将信号传与PLC，防止泵缺水烧坏电机，设定的取水位置，确保水的质量。

　　⑤电机既有电机保护器，又有软起动器，克服了起动时的大电流冲击，相对延长了电机制使用寿命。

　　⑥由于采用PLC控制的压力自动控制，可以实现无人远程操作，系统的PLC预留有RS485接口，可与公司总调度室计算机网络进行连接。

　　⑦由于系统采用闭环恒压控制，电机在满足主水很容易网的压力的前提下，节能效果显著，年节电61万度，折合为人民币36万元。

　　⑧通过采用变频器控制，可在不同季节、节假日、日夜及上下班等全面调控水量，按日节水100吨计，则年可节水36500吨。

　　采用该PLC控制的恒压变频供水系统肯定能保证该大型饮料厂的足量用水，很大程度上降低了维修的劳动强度和延长了设备的使用寿命，实现了真正的自动控制，不仅可解决了现供水系统存在的问题，节能效果显著。从节能和改善供水条件上有着重大的价值。

　一、引言

　　台达电子工业自动化产品以现代电子技术核心基础，致力与驱动(Drive)、运动(Motion)和控制（Control）三大领域的发展，拥有的：DVP系列PLC、DOP系列人机界面和IFD系列通讯转换接口等用于控制系统，REO系列编码器用于检测系统，ASAD系列伺服马达与驱动器用于运动控制，VFD系列各种通用、专用变频器广泛应用于各类电机的驱动与控制…… 如果你是一名的电气工程师或技术主管，台达工业自动化产品的高性能、易用性、多样化以及由上至下的整合性，一定能让你的工作得心应手、事业腾飞，亮丽你的一生；无论你在国企、民企或外企，台达电子一定能使你大显身手、助你成功，如果员工（搞电气的）需要培训，PLC、DOP再加上一台变频器，是的试验教材；如果你的设备运转异常、效率低下、技术落后、产品质量不稳定等等，你可以浏览一下台达机电综合产品目录，相信你一定找到合理的解决方案，哈哈，下面我要介绍的一个案例就是这样诞生的：台达PLC在温度数据采集方面的应用

　　一条悬挂式工件热处理调质线，产品质量极不稳定，引起客户的抱怨，责丞工艺、设备技术人查找问题所在，拿出解决方案，分析原因可能由于淬火槽内淬火液的温度高低不均，如何能够测出工件在淬火液中的温度分布情况？？？这是解决问题的关键……传统的方法是传感器+仪表，若测工件周围六点的淬火液温度，需要六块仪表，在淬火液中高温工件四周温度的变化剧烈、复杂，如何观察记录呢？怎么分析工件的淬火温度变化曲线是否合理？显然传统的方案显得无奈，台达PLC+PC（笔记本）轻松解决问题，且省时经济，精度高，灵活性好。

　　二、系统硬件、软件选择

　　PLC主机：DVP32EH00R2 一台

　　热电阻温度测量模块 DVP04PT-H2 二块

　　铂金属传感器PT 100 （3线制 100Ω） 六支

　　通讯模块ADAM—4520 一块

　　开关稳压电源 LP1100D-24M AC 200V/ DC 24V 4A 一块

　　笔记本一台（本项目借用 好有RS232串口）

　　PLC编程软件 WPLSoft 2.10 台达公司免费提供

　　组态软件 北京亚控 组态王6.53 46点 演示版

　　导线若干

　　三 系统配置描述

　　本系统用于临时性、实验性、密集型连续测量、记录工件周围淬火介质温度，为改进、改造设备或热处理工艺提供实际数据，如果稍加改动，用于各种介质的温度控制，也是一个很控制方案，具有一定推广意义。

　　本系统显著地特点：实用性强，方便、快捷、经济，PLC编程，组态王编程数小时便可完成，更可贵的组态王演示版，64点开发版免费，可运行2个小时，重启一次，非常经济，对于本项目没有影响。

　　3.1数据采集系统的整体结构

　　采用台达PLC主机DVP32EH + 温度测量模块 DVP04PT，利用DVP32EH的RS-485通讯口，通过一块通讯模块ADAM—4520将RS-485信号转化为RS-232信号（由于现场工作环境恶劣PC机离控制器较远故而要使用RS-485信号），连接到PC机上,后由PC机上的组态王监控软件，完成采集数据的显示、记录与处理。

　　热处理调质线，现场生产工艺流程，所要采集温度点的位置如下图：

　　3.2 PLC 温度数据采集程序的编制

　　DVP04PT 温度测量模块可接受外部4 点铂金属温度传感器(PT 100 3 线 100Ω)，将其转换成14位的数字信号。通过DVP-PLC 主机程序以指令FROM / TO 来读写模块内的数据，模块内具有49 个CR(ControlledRegister)寄存器，每个寄存器有16Bits。电源单元与模块分离，体积小，安装容易。可选择摄氏温度(℃)或华氏(℉)温度，摄氏温度输入分辨率为0.1℃，华氏温度输入分辨率为0.18℉。

　　两块温度测量模块扩展于PLC主机的右侧，

　　6支三线制PT100温度传感器按规定接入2块DVP04PT温度测量模块中，块接入4支，接入4个通道，第二块接入2支，使用1、2两个通道，不用的通道，短接避免干扰。依据台达PLC特殊扩展模块的规则：主机DVP32EH右侧个特殊扩展模块所在的位置编号为K0,右侧第二个特殊扩展模块所在的位置编号为K1,依此类推，多扩展八块… …

　　编写温度采集的数据程序如下：

　　程序说明：

　　块测温模块

　　（1） 利用FROM 指令读取模块DVP04PT-H2 内＃0 寄存器（CR）内的机种编码 =H6402，以便检测判断模块是否存在，种类是否正确。

　　（2） 利用TO指令，在PLC 由STOP→RUN的个扫描周期内，设定CH1~C4 输入信号的取样平均次数为4 次。

　　（3） 判断DVP04PT-H2是否正确，正确事时导通，从CR#6 ~ CR#9中读取CH1 ~ CH4测量摄氏温度(°C)信号平均值共4 笔放在D100 ~ D103中。从CR#18 ~ CR#21中读取CH1 ~ CH4测量摄氏温度(°C)信号现在值共4 笔放在D110 ~ D113中。

　　3.3 温度数据显示、记录组态程序的编制

　　组态监控软件采用北京亚控公司的组态王 6.53 版本，由于本项目是试验性的采集、记录数据，故采用64 点演示版，开发与运行，间断地运行两个小时足以。

　　3.3.1 组态王与台达PLC 通讯的建立

　　台达的DVP系列PLC和上位机的组态王通讯采用串行通讯，使用组态王本身驱动，支持RS232和RS485两种通讯方式。本例采用RS485通讯，硬件配置设置值如下：

　　计算机通过RS232串口接转换模块，变成RS485信号后，接到PLC的485口上

　　波特率 9600

　　数据位 7位

　　停止位 1位

　　校验位 偶校验

　　切记：将PLC中决定通讯格式的特殊数据寄存器D1120设置为：0X8E

　　3.3.2 组态数据显示画面、温度记录曲线

　　用组态王软件可以实现jingque、细腻的互动显示操作，大量的图库精灵，多种通讯驱动程序，强大的在线、离线模拟功能，支持配方功能和多种控件，能完成各种物理量如温度、压力等的实时曲线、历史曲线的数据存储，具有打印功能，可满足各种工艺要求。温度显示画面、历史曲线显示画面如下：

温度显示画面

温度记录历史曲线画面

　　四、结束语

　　组织有关技术人员，对测量的历史数据曲线进行分析，很快得出结论，提出整改方案，整改后效果明显，产品合格率大幅度tigao。本温度数据采集系统为整改方案制订提供了关键性的依据。

1引言 

　　恒压供水主要用于锅炉、楼宇、工业厂房供水等众多给水行业，关于恒压供水项目属于老生常谈，控制系统技术方案比较成熟，实现方法也比较多，有专用的微机给水控制盒、变频器自身PID控制，人机界面和PLC整合应用，其原理和核心控制思路都是采用PID控制模型，实现无负压恒压供水，本文介绍后一种技术方案实现恒压供水，主要体现台达整合应用技术方案提供给客户完美的自动化体验。

　　2 控制系统技术方案配置

　　附表列举出控制系统主要控制原件，其他辅助电气器件不予赘述。

　　附表  元件表
　　

　　
  3 控制系统原理概述

　　PLC主要利用PID指令达到恒压供水控制要求，如图1、2所示。

　　图1控制系统原理a)

图2 控制系统原理b)

　　4控制系统工艺及PLC程序概述

　　根据设备工作要求设定系统给定压力（Mpa），作为PID自整定控制模型的SV值，压力仪表传感器将被控对象管道压力（Mpa）实时采集作为PID自整定模型的PV值，二者数值大小比较后生成偏差值Et，按照调整好的比例系数Kp、积分系数Ki、微分系数Kd，PLC控制程序PID指令运算结果控制输出MV值，转换为模拟量（0～10V）作为变频器频率给定信号，控制变频器拖动水泵电机输出不同转速，达到调节供水管道压力的控制效果。

图3

PID指令参数解释如图4所示。 

　　PLC控制程序中管道压力读取部分如图5所示。

　　图5 PLC控制程序中管道压力部分图

　　PLC控制程序中关于采集管道压力处理如图6所示。

　　滤除掉06XA模块采集数字量0～4000之外的数值，根据压力传感器和压力变送器量程对应关系计算出管道实际压力（MPa）值。

　　图6 PLC控制程序中关于采集管道压力处理图

　　PLC控制程序中PID指令运用方法如图7所示。

 图7 PLC控制程序中PID指令运用方法图

　　PID指令运算输出作为变频器频率给定信号，转换为频率数值用于人机界面显示，如图8所示。

图8 PID指令转换图

　　5人机界面控制画面组成

　　人机界面主要有三个画面：实现参数设置和实时显示，水泵运行动画显示，工作方式选择等功能。分别介绍如图9、10所示

　图10 PID参数设置画面图

　　图11 水泵运行动画动态显示画面图

　　值得一提的是，水泵运行的动画显示是同过人机界面宏指令来完成的，效果虽没有工控组态软件那么豪华、赏心悦目，也把工业现场的运行状态真实表现出来，满足了客户的需要。

　　宏指令分为三部分：CLOCK，子宏1，子宏2。

　　CLOCK Macro根据两台水泵不同运行状态分别调用SubMacro 1和SubMacro 2，如图11、12。

　　SubMacro 1用于显示水泵1的动态运行水流动画显示。

　　图11 SubMacro 1

　　SubMacro 2用于显示水泵2的动态运行水流动画显示。