西门子6ES7231-7PD22-0XA8诚信经营
一.工艺简介：
染缸系统用于为布料着色，通过调节温度，压力，和颜料的liuliang形成一定的工艺条件，在相对稳定水位、压力、温度条件下对布料进行染色。系统属于全电脑控制，对各个控制量均实现闭环控制，根据反馈实时调节补偿，以达到稳定的控制效果。
用户对于每种染色工艺的要求不同，要求程序按照功能进行模块式划分，可以根据需求在上位机中灵活调用，组成一个工艺方案。
二.电气技术方案：
2.1系统组成
根据客户需求，结合当前工控技术的和产品，设计采用的电气技术方案如下。
上位机采用工业平板PC机。PC机与PLC以RS232方式通信，上位机开发平台采用WonderwareIntouch 9.5版组态软件，可实现对整机运行工作情况的监控和历史纪录数据的保存。
在可编程控制器（PLC）方面，选择业内的艾默生PLC作为核心控制器，采用MODBUS通讯协议，与艾默生变频器通过RS485总线通讯控制方式实现传动控制，并可与liuliang传感器通讯。根据系统要求，这些PLC分配在三个控制箱中。主控制箱中1台PLC配置为MODBUS主站，由主站对全部从站PLC、变频器、liuliang传感器进行监控；上位机通过主站来进行系统监控。
变频器选型采用艾默生TD3000系列和SK系列产品。TD3000系列变频器是高品质、多功能、低噪音的矢量控制通用变频器；SK系列变频器具有体积小巧、操作简便、功能实用、宽输出频率和低噪音等优点。
文本显示器采用无锡汇联SLIAN文本显示操作屏。
2.2电气系统结构图
电气系统结构图说明
图中粗黑线表示的是MODBUS总线。
1、PC作为系统的上位机通过串口与主控制箱的PLC主站模块的通讯口0连接，采用RS232通讯实现对PLC数据的采集和控制。
2、系统主干通讯网络采用MODBUS协议。
3、系统分为三个控制箱：主控制箱、机身控制箱、机身电磁阀接线盒。系统需要配置5个PLC主模块，以MODBUS总线协议进行通讯。主控制箱内有3个PLC主模块，其中第1个主模块配置为MODBUS主站。机身控制箱和机身电磁阀接线盒分别各配置1个PLC主模块。
4、主控制箱的主站PLC采用EC20-2012BTA主模块（晶体管输出），扩展了2个EC20-4PT模块（温度测量）、2个EC20-4AD模块（4-20mA模拟量测量）；主控制箱的从站PLC采用2个EC20-2012BTA主模块（晶体管输出）。
5、机身控制箱从站PLC采用EC20-2012BRA主模块（继电器输出），扩展了1个EC20-4AD模块（0-10VDC模拟量测量）。控制箱应留出未来扩展的空间，以便将来增加扩展模块。该控制箱上安装1个无锡汇联SLIAN的文本显示屏，通讯线与PLC的通讯口0连接（RS-232）。
6、机身电磁阀接线盒从站PLC采用EC20-3232BRA主模块（继电器输出）。
7、5个比例阀分别由主控制箱的3个PLC主模块进行控制。每个PLC主模块可控制2个比例阀。
8、4台变频器和2个liuliang计都作为MODBUS从站，由主控制箱主站PLC进行监控。
2.3工作原理说明
人机交互通过PC实现，PC可以实时监控整个系统的工作运行状态、动作过程及故障报警、实时曲线描绘和保存历史数据等，可发送各种操作命令给PLC以控制系统的运行。
在主站PLC与PC、从站PLC、变频器和liuliang计仪表通讯方面，EC20PLC充分利用自身的优势，由于EC20PLC本身带有2个串行通信口（1个RS232口，集成自由协议/编程协议/MODBUS从站协议，1个RS232/485口，集成自由协议/MODBUS主站/从站协议），EC20PLC利用COM0口和PC进行通信（EC20PLC做从站，设置成MODBUS从站协议），利用COM1和多台从站PLC、变频器和liuliang计仪表组成网络进行集中控制（EC20PLC的COM1设置成MODBUS主站协议）。
艾默生变频器自带RS485接口的通讯单元，用于实现PLC与多台变频器的联网。对变频器的所有控制都通过RS485通讯链路来完成，可省去变频器的外部起停控制线路。
5个比例阀控制器均由步进电机及放大器组成，由主站PLC及2个从站PLC通过高速脉冲输出口来进行控制。
liuliang计仪表具有MODBUS协议，可由主站PLC通过MODBUS网络访问和监控。liuliang计具有脉冲计数和频率输出，可用于计量，作为备用方案。脉冲输出可以接入到EC20的高速输入通道。
三．PLC逻辑控制：
此次编程采用顺序功能图（SequentialFunction Chart），利用顺序功能图的过程划分和步骤间转换功能。可将程序段进行模块化自由组合。
由于顺序功能图编程具有直观和流程化的特点，分解后的每一步骤和每个转换条件都为相对简单的程序过程，在顺序控制领域应用比较广泛。
3.1模块化的分解与实现
染布工艺经过长时间的积累，已经形成一套相对固定的工艺流程。随着布料种类、染料种类和印染要求的不同，会在原有流程上进行一定的增加、删减或者参数的改变，需要将整个印染工艺分解为若干个小模块以实现这一功能。
经过对印染工艺的了解，现将整体工艺拆分为如下功能块：
模块功能的实现应用顺序功能图流程的概念。在一个关联且封闭的顺序流程中，每一时刻只有一个步骤在运行，且各流程间互不干扰。而工艺模块的划分也正是本着一个模块内的工艺顺序执行、各个模块间的工艺尽量独立这一原则。一个模块对应一个流程即可。
3.2自由式组合编程的实现
工艺要求能够自由的对功能模块进行顺序组合和重组，而PLC的程序是通过软件将PC中的内容写入到PLC固件中的，一经写入就不再可以更改，程序的执行完全按照预定流程。于是我们通过与上位机的配合，再结合顺序功能图的特点，来实现自由编程的，其原理如下图：
在上位机中对各个功能模块进行组合，通过组态软件将这些模块所对应的流程的起始步进号存储到一个配方列表中。上位机PC发送配方当前的步进号给PLC，PLC接收到后启动该步进对应的流程，并在流程的后置位某固定的完成标志，发送给上位机。PC收到完成标志后，配方的步进号向下传递并再发送，如此实现自由组合编程。
四 小 结
通过模块化的编程与PLC双通信口的功能，把一个中型机的功能在小型机上就轻易实现了，实现了染缸工艺要求的全部功能，并降低了客户的成本。
江滨泵站是镇江市污水截流工程中的核心泵站，该泵站附近地区的污水和其它泵站的污水汇集到江滨泵站后，经排污泵加压tisheng再输送到污水处理厂。江滨泵站运行可靠性的高低直接关系到镇江市污水处理厂的安全可靠运行，本文应用A-B（Allen-Bradley）公司的SLC500系列PLC（ProgrammableLogicController，可编程序逻辑控制器）实现江滨泵站的自动控制，并通过以太网接口与上位监控管理软件相结合，tigao了系统的可靠性和运行效率。
1 泵站工艺流程和控制对象简介
图1 江滨泵站工艺流程简图
江滨泵站工艺流程简图如图1所示。图中格栅机的作用是将水中较大的固体垃圾抓取到和过滤后经皮带输送机输送到垃圾箱;桥式刮砂机定时将沉砂池中的细小固体颗粒刮至排砂泵处，排砂泵将砂水混合物输送至砂水分离器，砂水分离器将细小的固体颗粒与水分离，水进入集水池、固体颗粒进入垃圾箱;集水池部分的作用是蓄集污水，并通过潜水泵将污水输送至污水处理厂。
江滨泵站的控制对象主要由三个相对独立的部分组成：格栅池、沉砂池和污水集水池，还有两个过江管道。格栅池部分有三个水道，共有六个进/出水闸门（启闭机）、三台细格栅机、一台粗格栅机（共用）和一台皮带输送机（共用）;沉砂池部分有四个水道，分为两组，共有两台桥式刮砂机、四台排砂泵、两台砂水分离器和四个进水闸门;污水集水池部分有两个集水池，两者之间有一连通闸门（不参与自动控制，正常情况下，该连通闸门处于开启状态），每个集水池有三台污水泵，共六台（四台配置了软启动器、两台配置了变频器），十二个电动阀门（泵进出/水阀门）;两个出水总管各有一个阀门，共两个阀门。
2 泵站控制系统结构简介
泵站控制系统由PLC、低压控制屏、MCC柜及外围电气设备（如格栅机、阀门、泵等）组成，并通过以太网与中控室相连，系统结构简图如图2所示。
图2 控制系统结构简图
PLC是整个系统自动控制的中枢，它负责对泵站设备运行和工作状态的采集、与中控室监控系统通信、实现相关的控制;低压控制屏用以控制功率较小的泵、阀、格栅等设备，设备的运行状态通过低压控制屏输入PLC的开关量输入模块，相应的PLC输出开关量通过低压控制屏对相关设备进行控制;MCC柜用以控制220KW的大功率排污泵，泵的运行状态通过MCC柜输入PLC的开关量输入模块，六台泵分别配有软启动器或变频器，通过现场总线DeviceNet与PLC相连，PLC通过现场总线模块可读取变频器、软启动器的运行状况及实现变频调速和软启动器参数远程设置;集水池水位、出水liuliang、出水管道压力、PH值、温度等信号由现场传感器直接接入PLC的模拟量输入模块。
3 PLC硬件设计
SLC500系列PLC具有大型PLC的功能，小型PLC的价格和不断扩充的控制能力和通信能力，可随时满足工业控制中的各种要求。由罗克韦尔自动化公司所属的A-B公司生产，包括模块化处理器、输入输出模块、特殊功能（专用）模块、电源、框架等。产品目录号为1746和1747系列，采用框架式结构，为在不同的工业现场使用提供了稳定的可靠平台。其中SLC5/05系列PLC是SLC500 系列PLC中支持以太网通信的PLC。
3.1 处理器的选择
根据镇江市污水收集自动控制系统需通过以太网实现城域网的构建，确定处理器为支持以太网通信的SLC5/05系列，再根据I/O点数等估算存储容量并选型。本设计中选用的是有以太网接口、支持块传输指令的16K存储容量的1747-L551B处理器模块。
3.2 输入/输出模块的选择
根据江滨泵站的控制对象、检测参数及控制要求，统计PLC的I/O点数。根据统计的I/O点数，考虑价格、备用模块通用性及留有10%～15%的裕量，本设计中选用了2个四通道模拟量输入模块1746-NI8，20个16点直流24V开关量输入模块1746-IB16和6个交流240V继电器输出模块1746-OW16。
3.3 框架和电源的选择
1）框架选择由上述所选择的输入/输出模块选用3个10槽的框架，框架间通过框架扩展电缆1746-C9实现互连。
2）电源选择根据文献[2][4]中的方法计算并选择电源模块，在编程环境中进行I/O组态（IO Configuration）时，可利用 PowerSuplly校验电源是否满足要求。本系统中所用电源为1746-P4。
3.4 现场总线模块选择
江滨泵站的六台潜水泵的功率均为220KW，为了减小启动冲击电流和减少泵的启停次数，其中四台泵配置了软启动器、两台泵配置了变频器，软启动器和变频器都支持DeviceNet现场总线通信，通过与软启动器和变频器的通信可实现相关数据的读取、修改及泵的调速，本设计中选用了DeviceNet模块1747-SDN。
4 PLC程序设计
4.1 控制要求
1）格栅池部分根据三种运行模式（白天、夜间、暴雨），细格栅机轮值（轮值时间可在上位机上设定）或全部参与运行;粗格栅机在有细格栅机运行的水道之间自动轮值（由其自身PLC根据外部井位选择输入实现）;水道切换时，新投入运行的格栅机正常运行后，原运行格栅机根据运行模式停止运行或继续运行（如：1、2转换为1、3或2、3）;细格栅机运行采用定时控制方式，定时时间可在上位机上设置，水道切换时选择设备无故障且运行时间短的格栅机所在的水道;白天运行模式时，投运两个水道;夜间运行模式时，投运一个水道;暴雨运行模式时三个水道投入运行;白天、夜间运行模式根据切换时间点（可在上位机上设定）自动切换;正常（白天、夜间）运行模式和暴雨运行模式的切换在上位机遥控完成;皮带输送机与细格栅机联动，只要有一台细格栅机运行，皮带输送机就运行（由外围电气控制实现）;在格栅机故障的情况下，关闭故障格栅机对应的进水闸门，置位相关报警信息位。
2）沉砂池部分正常时两组刮砂机组工作，投入运行时先启动排砂泵，启动砂水分离器，在排砂泵运行后，再打开对应的进水闸门，周期（时间可上位设置）启停桥式刮砂机;若排砂泵故障，则关闭对应的进水闸门;若某刮砂机故障，则关闭对应的两个进水闸门;投入运行的排砂泵每隔1小时反复冲洗一次，即停泵10秒后再开泵10秒，反复5次，以避免排砂泵管道堵塞;当集水池水位连续2小时低于2.6米时，未使用水道排砂泵暂停运行，直至水道恢复工作或水位高于2.6米。
3）污水集水池部分污水泵的进水阀在自身、对应泵和对应出水阀无故障的情况下，长期处于开启状态，不参与自动控制，但可在上位机上根据需要进行远程遥控;在两过江管道阀门有一个全开的情况下，根据水位和可参与自动运行的泵的台数，确定污水泵的运行台数;正常情况下，台启动变频泵，根据水位的上升情况递加软起泵，两台变频泵之间轮值，四台软启动泵之间轮值;在变频泵工作水位段，变频泵一直工作，在需增加水泵时，先启动水泵再降低变频泵转速，减泵时，先停泵再tigao变频泵转速;加泵时，启动无故障、未运行泵中运行累计时间短的泵;减泵时，停运运行泵中累计运行时间长的泵;某台泵启停2分钟内，其它泵不可启动（远程遥控无时间限制）;某台泵自停止运行起，10分钟内不可再启动（远程遥控无时间限制）;启动时，先启动泵，10秒后再开启对应出水阀，停止时，先关阀门，阀门关闭后再停泵;加泵时发出开泵信号后，如在20秒内没有检测到其运行信号则切换到一台泵;泵启动后开启相应的出水阀门，开启阀门信号发出后，如1分半钟内没有检测到阀门未全关信号则要关闭该阀门，并停止对应的水泵;减泵时，关闭阀门信号发出1分半钟后，若无阀门未全关信号则要强行停止对应的水泵并报警。
以上设备中除泵的出水阀外，其它设备均可上位设为远程遥控模式，进行遥控。
4.2 程序设计
从前面的控制要求可知，江滨泵站的控制系统比较复杂，不仅PLC的输入/输出点数较多、控制逻辑复杂，有现场手动（相对独立，PLC不参与）、本地自动和远程遥控等工作方式。针对这种复杂情况，在程序设计时，确定程序的总体结构，根据三个相对独立的组成部分及通讯要求，将PLC程序按工作方式和功能分为：主程序、格栅池部分子程序、沉砂池部分子程序、集水池部分子程序及通讯子程序。
主程序内容主要包括：PLC自身的检测和故障诊断（即“自诊断”），以及初始化程序。初始始程序主要作用是一方面为启动作必要的准备，另一方面避免系统发生误动作。
三个相对的独立组成部分的子程序内容主要包括：控制程序，检测、故障诊断程序，保护、连锁程序等。控制程序的作用是实现各个组成部分的控制要求，检测、故障诊断程序的作用是实时检测相关数据，为控制提供相关依据，并根据输入的故障信号，确定故障点置位对应的报警位或故障处理建议位;保护、连锁程序与控制程序相结合，以杜绝由于非法操作而引起的控制逻辑混乱，以保证系统运行安全、可靠。
通讯子程序主要作用是实现PLC基于现场总线DeviceNet与软启动器、变频器间的通信，PLC基于以太网与其它泵站PLC间及与上位机间的信息交换。
5 上位监控程序功能
本设计中应用组态软件Intouch9.0进行上位监控程序设计，所设计的监控程序在上位机上通过以太网交换机与泵站相联，主要实现以下功能：
1）显示镇江市污水管道的管网图、各泵站在镇江市地理上的分布情况、各泵站的工艺流程、设备的运行情况、各泵站现场仪表的实时检测值（如liuliang、液位、压力、PH值等）、测量点（如liuliang、压力、液位等）的实时趋势曲线及历史曲线、各泵站的电力系统状态图等。
2）实时显示报警信息，并将报警记录实时存入数据库，可随时查阅和打印。
3）可在监控画面上通过简单操作实现远程控制和有关参数的设定。
4）自动生成主要设备的日/月运行报表、设备故障报表、巡更记录报表等，并可打印。
5）可对视频信号（摄像）统一管理及在工业控制计算机上进行显示。
6 结论
本文的创新点：将智能变频器和DeviceNet现场总线应用到污水泵的控制中，有效地减少了泵的启停次数，通过DeviceNet直接读取变频器、软启动器中的电流、电压、故障信息等相关数据，简化了设计，并通过现场总线实现了变频泵的无级调速。
实际运行表明，江滨泵站PLC系统控制程序与应用Intouch编写的上位监控界面相结合，实现了PLC本地自动控制、上位远程遥控、远程设置参数等要求，完全满足设计要求，达到了预期的目标。
1、引言
锦纶厂聚合车间粒料输送装置是整个锦纶生产装置中的一套重要的设备。随着微处理器，大规模和超大规模集成电路的迅速发展，过程控制领域中，传统的常规仪表监控设备、继电逻辑控制器很大程度上被PLC所取代。如何充分利用PLC硬件、软件资源，用较低费用获得高性能的自控系统便是自动化人员面临的现实问题。由于锦纶厂原系统采用继电逻辑控制，控制系统性能不稳定，故障多，维护困难，须对原设备进行改造。本文应用SIEMENS公司生产的SIMATICS7-200型可编程控制器，研制了一套符合锦纶厂聚合车间生产工艺要求的PLC控制装置。设计过程中，充分利用PLC本身资源，大大减少设各故障率和设备占地面积，发挥系统的高性能。
2、工艺流程
锦纶化纤生产过程中的聚合车间，是整个生产过程中的一道关键工序，当上道工序把其加工出来的粒料送入聚合车间的下料罐后（如图1），通过控制下料阀，使物料进入输送罐，利用压缩空气把加工好的粒料输送至下一道工序。整个工艺过程中须考虑到与上、下道工序的协调控制问题：1.检测空压机是否正常运行，压缩空气压力是否正常，以便加工后的物料迅速送走。2.检测下一道工序所要求的氮气压力是台正常，在系统无故障时，控制装置可工作于手动或自动工况，否则以声光报警，提示操作人员，以便进行处理。
3、PLC控制系统硬件设计及工作原理
按系统要求，保证操作人员的现场控制能力，设计“手动”和“自动”两种控制方式进行控制，用一个方式转换开关进行转换。
“手动”方式时，需采用对应的按钮“手动下料”、“手动”输送去控制相应的电磁阀。“自动”方式时，要求系统在启动后按规定的时间与顺序，依次进行“下料”与“输送”。即EV1阀得电，开启“下料”阀，一定时间后关闭，启动EV2进行“输送”，再过一定时间后再启动EV1，如此周而复始，直至接到“停止”指令。系统在EV1得电时，EV5亦得电，EV2得电时，EV3亦在｝电，以便进行氮气的“充气”与“排气”（如图1）。
按系统要求，为便于整个工艺流程操作管理的集中性，我们设计了既可在现场进行近地“启动”与“停止”的方式，也可远地进行“启动”与“停止”。
该方案配置体现了分散控制系统的优点，即控制功能分散，操作管理集中。控制功能分散意味着实时响应快，操作管理集中，便于集中管理。
控制系统框图如图2所示，PLC通过系统的现场状态输入、控制面板和外部输入指令决定系统运行方式，并能显示系统状态。
4、PLC软件程序流程图与梯形图设计
我们选用的SIMATICS7-200型可编程控制器I/0点数多，编程指令丰富，程序内存大，并配有相应的编程软件STEP7-Micro/WIN，可通过PC进行编程，下载输入PLC，这种软件还能在PLC运行时监控其运行状况。指令系统具有很强的通讯功能，可与上位机或PLC之间进行通讯。
根据系统要求，编写了系统软件。程序流程图和梯形图分别如图3、图4所示。程序由主程序和两子程序组成，主程序实现系统初始化、检测、判断，子程序分别实现手动和自动控制。程序中编写了定时程序，使内部定时器按规定的时间动作，去控制下料阀和输送阀以及脉冲和旁路阀的开通和关断时间。为了方便现场人员调整下料时间和输送时间，本文利用CPU215主机配置的模拟电位器作为下料和输送时间的设定，软件编程时将模拟电位器对应的特殊存储器内容送入相应定时器。调节电位器可调整定时器定时值。
在程序的编写过程中，充分考虑到PLC的特殊的程序执行方式。由于PLC采取的是顺序扫描方式，PLC语句放置的顺序将会影响到输出结果，有时会偶尔出现与平常不一致的结果，甚至可能会出现与设计逻辑结果完全不同的结果。本文所讨论的程序充分考虑到这种情况。
5、结论
实际结果证明，将PLC应用聚合工艺输送装置可大大减少设备占地面积和设备故障率。具有功能完备、操作简便和安全可靠等优点，符合生产工艺要求。