6ES7277-0AA22-0XA0详细资料
1 引言
传统桥式起重机的电力拖动系统采用交流绕线转子异步电动机转子串电阻的方法进行起动和调速，继电—接触器控制，这种控制系统的主要缺点有：
1.1 桥式起重机工作环境恶劣，工作任务重，电动机以及所串电阻烧损和断裂故障时有发生。
1.2 继电—接触器控制系统可靠性差，操作复杂，故障率高。
1.3转子串电阻调速，机械特性软，负载变化时转速也变化，调速不理想。所串电阻长期发热，电能浪费大，效率低。要从根本上解决这些问题，只有彻底改变传统的控制方式。
年来，随着计算机技术和电力电子器件的迅猛发展，电气传动和自动控制领域也日新月异。其中，具有代表性的交流变频装置和可编程控制器获得了广泛的应用，为PLC控制的变频调速技术在桥式起重机拖动系统中的应用提供了有利条件。
2 系统硬件构成
PLC控制的桥式起重机变频调速系统框图如图1所示
桥式起重机大车、小车、主钩，副钩电动机都需独立运行，大车为两台电动机拖动，整个系统有5台电动机，4台变频器传动，并由4台PLC分别加以控制。
2.1 可编程控制器：完成系统逻辑控制部分
控制电动机的正、反转、调速等控制信号进入PLC，PLC经处理后，向变频器发出起停、调速等信号，使电动机工作，是系统的核心。
2.2 变频器：为电动机提供可变频率的电源，实现电动机的调速。
2.3制动电阻：起重机放下重物时，由于重力加速度的原因电动机将处于再生制动状态，拖动系统的动能要反馈到变频器直流电路中，使直流电压不断上升，甚至达到危险的地步。必须将再生到直流电路里的能量消耗掉，使直流电压保持在允许范围内。制动电阻就是用来消耗这部分能量的。
桥式起重机大车、小车、副钩、主钩电动机工作由各自的PLC控制，大车、小车、副钩、主钩电动机都运行在电动状态，控制过程基本相似，变频器与PLC之间控制关系在硬件组成以及软件的实现基本相同，而主钩电动机运行状态处于电动、倒拉反接或再生制动状态，变频器与PLC之间控制关系在硬件组成以及软件的实现稍有区别。控制小车电动机的变频器与PLC控制原理图如图2所示。
3 结束语
利用PLC控制的变频调速技术，桥式起重机拖动系统的各档速度、加速时间和制动减速时间都可根据现场情况由变频器设置，调整方便。负载变化时，各档速度基本不变，调速性能好。若是改造原有系统，大小车电动机仍可采用原有的绕线转子异步电动机，将转子绕组引出线短接，去掉电刷和集电环，节省更换电动机的费用
1系统结构
辽化鞍山炼油厂催化主风机组(以下简称“鞍炼机组”)选用GEFanuc公司的90-30PLC，设计上主要保证系统处理时间块、安全性高及低成本(图1)。
PLC主机及I/O站组成本系统的基本控制层。PLC主机采用的是5槽底版，其上的卡件分别为一块PWR卡，一块CPU卡，两块GBC卡，一块ETH卡及一块空卡。用户通过编程器，使用其强大的内部控制指令来实现逻辑控制。I/O站采用的是VersaMax，本套系统总共挂接了5组VersaMax，每组VersaMax由一个网络接口单元(NIU)及多8个现场I/O模块构成。
上位控制层采用的是两台性能优良的ADVANCE工控机，其主要任务是控制和管理，并通过数据通讯对PLC进行监视与控制，进入PLC的信号通过以太网可在工控机上显示。
2系统特点和组态
两组PLC控制器互为冗余，双机热备软件MaxON负责管理两PLC之间的主、备切换以及数据的交换。正常情况下，主PLC控制器完成系统操作，一旦主PLC控制器失效，则备用PLC将立刻接管对整个系统的控制。主、备控制器的确定可以人为指定(％M1020)，也可以由系统根据情况确定。
PLC与VersaMax进行通讯的Genius总线采用冗余结构。正常情况下，系统从GeniusA总线获取数据，检测Genius B总线的状态，一旦系统检测到Genius A总线故障，则会对GeniusB总线存取数据，从而保证了系统的安全运行。
GBC模块可以自动报警及某些PLC故障。在一个总线扫描周期，只有一条诊断信息发送，设备保存其余的诊断信息直到下一个可获得的总线扫描周期。GBC保存其接收到的任何诊断信息，该信息被CPU自动读取，并在Versapro软件的PLC故障表中显示。
CPU的扫描既可以尽可能快的进行也可以被分配一个恒定的时间段。不管是否使用恒定的扫描时间，CPU的扫描总是从执行逻辑程序及变更I/O开始，其余的时间用于通讯及后台任务。
GE90-30系列PLC有两种冗余方式，本套系统采用的是HBR冗余中的“HotStandby(热备)”模式。
Maxon主要用于完成冗余系统(PLCA，PLCB)之间用户数据范围的定义、冗余变量的定义及冗余软件与VersaPro之间的结合。由于Maxon1.5与VersaPro2.02之间的版本兼容性问题，要求编程器系统平台为英文操作系统。
VersaPro的组态包括PLC硬件配置的组态及逻辑组态两部分，由编程器执行逻辑及配置信息的下装。
I/O系统的硬件配置由编程器来完成。通过编程器可设置NIU在Genius总线上的地址，所挂I/O模件的类型，每个通道的信号形式、范围与通讯有关参数的设置等。通过专用接口线缆将编程器的COM口和每个I/O站的NIU接口连接，并将相应组态文件下装。
PLC硬件组态包括CPU的组态、GBC(2个)的组态及以太网卡的组态。
本系统所选用的CPU为IC693CPU364，在CPU的组态过程中，需要注意的问题为：(1)对于双机热备的控制系统，在CPU的组态中，主PLCCPU的Chksum Wrds必须被设置为11，备PLC CPU的ChksumWrds必须被设置为12，对于单片机系统该值为8。(2)SWEEP MODE通常设置为“NORMAL”。
本系统所选用的以太网卡为IC693CMM321，在以太网卡的组态过程中需设置的内容为：(1)IPAddress(IP地址)：用于标识TCP/IP主机的唯一32位地址。(2)SubnetMASK(子网掩码)：辨别某IP地址是在本地网络还是在远程网络。
本系统所选用的GBC卡为IC693BEM331，在GBC的组态过程中，需要注意的内容为：(1)PLCA中的两炔GBC的SBA均为31，PLCB中的两块GBC的SBA均为30。(2)对于冗余系统，GBC中bbbbbDef选项必须为OFF，Out at atart选项必须为DISABLE。
本系统的上位控制层采用的是美国GEFanuc公司推出的能够提供企业级解决方案的人机界面和数据采集与监督控制软件CIMPLICITYHMI6.0。
3软件编程
PLC接收的现场输入模拟信号在CPU中是以0～32000的数值形式表示的，由于各被测参数的测量范围不同，使相同的信号输入，代表的实际工业值却不同，大大降低了程序的可读性，给报警的测定运算带来不便，我们对输入信号进行了相应的转换，利用VersaPro软件提供的乘、除运算模块先计算出相应的工程单位值，再进行数值比较，具体公式如下：
(PV*量程/32000)=工程单位值
其中PV代表以0～32000表示的现场输入信号值。
在VersaPro中提供了PID模块，“鞍炼机组”工程中有10个PID控制回路。下面以“主风机润滑油压力控制回路—1412”为例来介绍此模块的用法：
(1)PID ISA模块（图2）
PIDISA模块从％R4201开始到％R4240，共占用了40个％R寄存器，其中第14个即％R4214就是PID模块的输出“CV”。在PIDISA模块中填上相应的“测量值PV”、“给定值SP”、“手/自动切换开关量MAN”等参数地址，就构成了一个完整的PID控制模块。由于是在上位机HNI中用脚本来控制手动情况下PID的输出，“UP”、“DN”参数可以只定义地址，但不使用。
(2)无扰动切换的实现
在闭环控制回路中，当进行手/自动切换时要求输出无扰动。实现的办法是在手动状态下，“给定值SP”始终跟踪“测量值PV”的变化，只有这样才能实现从手动到自动状态时输出无扰动。
施耐德公司是较早的PLC生产厂商之一，其中Modicon PLC的性能在PLC中是佼佼者。ModiconPLC应属于高端PLC，价格相应与其它的PLC较高。
我公司初期输煤程控系统使用的PLC是OMRON的C200HS，运行3年后，经常出现系统输出全部归零的现象，致使所有运行设备停运，给运行带来不安全。经过热控检修人员和厂家检查，排除了现场影响因素，后归到PLC系统上，但终未得到彻底解决，后决定更换PLC。经过多方考证，终确定使用工作性能较好的高端PLC：ModiconQuantum系列PLC。原使用的系统中间继电器均为220VAC，且对感应电压比较敏感，由于前期安装问题使得系统内有较强的感应电压，把输入和输出隔离继电器也一同更换了，为适应现场要求输入应为220VAC继电器，输出则使用24VDC继电器。
整个系统的结构如下图：
系统组成：电源——140 CPS14 20 PS15／230 VAC、主控单元——140 CPU43412A 486CONTROLLER、通信模块——140 NOE 771 01 ENTERNET 10／100、开入模块——140 DDI 35300 24VDC IN 、开出模块——141 DDO 353 00 24VDC OUT、输入模块——141 ACI 030 00ANALOG IN、以太网交换机——EDS-305-M-SC、上位机——DELL。
主控单元：140 CPU43412
配置：Inbbb 486（66MHZ）、2个RS232、1个RS485、2M的RAM、1M的闪存。它在Quantum系列PLC中属低端产品。
系统分为上层软件和下层软件，上位机在下层软件编制用户程序后，下装到PLC的CPU中，并通过下层软件对CPU进行相应的设置。上层软件主要是用来监测和控制，上层和下层通过地址传送数据。
用户程序用LD（梯形图）进行编写，编写逻辑按照输煤运行程序和要求进行。分程控手动运行和自动运行，二者切换通过画面中的软切换开关进行切换。为了安全起见，在现场还安装了远控/就地转换开关，实现了三位控制。使得系统运行的可靠性大大加强，也便于检修。
在安装过程中，特别注重了PLC的接地问题，重新做地，使PLC有了单独的地，此地的接地电阻达到标准＜0.5Ω，保证PLC的稳定运行。
整个系统的工作过程：
1.开关量现场信号经过中间继电器隔离送入DI模块，由DI模块送入主控单元的输入映像区，在CPU进行循环扫描时，从输入映像区中取数据，执行用户程序，给予相应的输出，此输出送至输出映像区，再由输出映像区送至输出模块，经隔离中间继电器控制现场设备。
2.现场模拟量信号直接以4－－-20mADC信号送至AI模块，由AI模块经过A/D转换等处理后，以数字量信号的形式送入输入映像区，在CPU进行循环扫描时，从输入映像区中取数据，进行显示和参与相应的控制。
3.整个系统的操作控制是通过两台上位机（即操作员站）进行，上位机与PLC通讯是通过通讯模块NOE和一台以太网交换机进行的。上位机网络为10/100M以太网。两台上位机可进行操作，也可一备一用。
系统改造后（已运行5年），运行一直较为稳定。未出现过误动和停机现象。
一、前言
螺杆冷水机组在工业冷冻行业应用很广泛，其中某些行业的生产线要求非常高，一年365天都不会停止。这就对冷冻设备的要求也是非常高。杭州邦联氨纶公司采用我公司模块式螺杆冷水机组（7台压缩机组成），制冷量是5880KW。原有的方案是采用单片机控制，一个控制器控制7台螺杆压缩机。但此控制方案大的缺陷是控制器坏了，7台压缩机都运转不了，可靠性非常差，难以满足氨纶生产线的高可靠性要求。
目前PLC在各行各业应用得很广泛，并且PLC的可靠性非常高。改成PLC控制的方案后，每台压缩机都有一个PLC控制器，使整个冷冻系统既可以根据总管温度协调控制各台压缩机(集中控制），又可以每台压缩机根据自己检测到的水温自动控制（分散控制）。任何一台压缩机的控制器有故障，都不影响其它压缩机的正常运行，极大提高整个系统的可靠性稳定运行。
二、控制方案介绍
1、控制设备简介
整个控制系统中，7台压缩机共用一个触摸屏作数据显示和操作，主机的PLC采用带以太网口的CPU，从机采用24点的CPU，每个PLC都需要配一个温度扩展模块和通信适配器，用以测量温度和扩展通信口。详细配件参数和输入输出配置见下表。
2、机组通讯系统介绍
施耐德TWIDOPLC本体上自带一个RS485通信口，通过增加RS485通信适配器，增加了第二个通信口。触摸屏通过每个PLC的个通信口读取数据、发送操作控制命令和设备参数设置（见通讯系统图红色线部分），包括压缩机容调状态、冷冻进出水温度、冷却进出水温度、故障报警等信息。主机PLC通过第二个通信口读取从机PLC的数据，根据从机的运行状态和总管冷冻水温，发送命令控制各压缩机的能量容调状态（见通讯系统图黑色线部分）。主机PLC通过本身自带的以太网通信口，上传各个压缩机的数据和报警信息到中控室（见通讯系统图黄色部分）。
上述的RS485通信口使用的通讯协议Modbus,波特率是19200，无校验，1位数据位；以太网通信口使用的协议是ModbusTCP/IP。下面是通讯系统图。
三、机组控制过程介绍
1、 机组启动过程
触摸屏的“启动”按钮触摸后，控制器检测水温是否达到要启动的温度。启动前先比较7台机组的运行时间，运行时间短并且还没运行的机组启动。从机组接收到主机的命令后，启动机组对应的冷冻泵，接着是冷却泵，后机组从25％→50％→75％→100％容调状态依次加载。冷却塔根据冷却出水温度和压缩机联动，压缩机启动后，再检测冷却出水温度是否高于设定值才启动冷却塔，否则冷却塔不会启动运行，压缩机已经运行了。
2、 机组停止过程
触摸屏的“停止”按钮触摸后，所有压缩机马上以25%容调运行一段时间，再停止压缩机，防止下次启动重载启动。停冷却泵和冷冻泵。