6ES7232-0HD22-0XA0详细解读
C7632液压半自动多刀车床是机械行业拥有量较多的一种半自动机床。它采用二极管矩阵顺控装置及继电器逻辑控制系统，液压驱动上下刀架作纵横两个方向的运动，装有液压卡盘。其加工自动化程度及生产效率较高，适用于较大批量工件的车削加工。但由于该机床系统采用的是分立元件，易出故障，且维修比较麻烦，影响了机床性能的正常发挥。
我们根据该机床的问题，采用可编程序控制器改造其控制系统，克服了上述缺点，使机床工作可靠、维修方便，大大提高了机床的工作效率，取得了较好的经济效益。
1.PLC的选型
(1)控制对象的输入、输出点数输入点即为机床的控制按钮、工作选择开关、行程开关、接近开关等。输出点是控制电动机的接触器、控制液压动作的电磁阀及指示灯等。
考虑到节省改造费用，应尽量压缩输入、输出点数。在某些场合，输入点可以一点两用。如某行程开关只在自动循环时有用，而某按钮只在手动调时用，当输入点不够时，则可将上述两个输入信号共用一个PLC输入点，利用PLC的转移标号指令，不会使两个信号混淆。同样，为节省输出点，也可将与自动控制无关的输出点，如电动机的起动、停止，仍用强电回路控制。
(2)控制对象的输入、输出类型一般的机械加工设备，采用开关量控制，选用直流输入，继电输出型的PLC。输入还有交流型和TTL电平型，而输出则有晶闸管型及直流晶体管型，可适应不同的需要。还有各种特殊类型的模块，如A/D、D/A模块，外部可调计时/计数器模块，高速计数器模块等。
2.PLC程序的编制步骤
(1)编制开关表即将机床的各输入输出元件分配到PLC输入输出点上，即分配地址。以C7532车床的部分开关表为例，见附表。
（2)按照加工工艺要求，编制动作流程图或开关动作表以C7632车床的下刀架的一种加工流程为例，动作流程图如图1所示。
(3)拟订程序框图程序框图可参照计算机程序框图的编制方法。以C7632车床的程序框为例，如图2。
(4)编制梯形图程序根据程序框图，开关表及动作表即可直接在编程器键盘上键人程序。编制程序可分段进行，先编制自动循环程序段、手动调整程序段、初始化程序段，后分段模拟运行调试后串联起来。运用转移、标号指令，可将复杂的程序分解成功能程序段，有利于程序编制及调试。以半自动车床自动循环与手动调整程序为例，若开关1127为手动/自选择开关，可按如下方法编制程序（见图3）：
当开关1127接通时，程序按下列顺序扫描执行：1、3、…、20、40，再返回到开头，执行手动调整程序；开关1127断开，程序扫描顺序为2、21、…、40，再返回至开头，执行自动循环程序。
其自动循环工作段的程序，可采本控制器编程语言中特地为顺序控制设计的步进器功能编制。
梯形图编制完成，并通过模拟器模拟运行后，通过打印机打印梯形图文本。当PLC安装在现场设备上后，可通过编程器与其联机，采用“故障检测”方式逐点检查现场设备的输入、输出元件是否连接正确，工作是否正常。在联机状态下，运行梯形图程序，并对运行结果进行监测、修改，直至程序运行完全符合要求，即可使PLC控制设备正常工作。
3.结语
采用PIC改造C7632车床后，车床的电气故障减少90％以上，工作效率大大提高。由于PLC的控制功能强，使机床的自动化程度提高，又因为程序编制时增加了各种保护功能，使机床不会因误操作而造成损坏。
整个改造过程历时不到一周，停机时间只有两天，费用不到3000元。我们认为，采用PLC改造C7632车床及类似的机床，是完全可行且易见成效的技改捷径。
1概况
通辽发电总厂位于内蒙古通辽市，发电机组4200MW，一期两台机组均于1985年投产，二期两台机组分别于1989和1990年投产。4台机组主设备均由哈尔滨电气集团制造，投产时控制系统为TF900组装式仪控系统。 1996年~1999年分别对4台机组进行DCS、DEH改造。DCS与DEH采用一体化设计，系统硬件为HIACS-3000控制系统。由于1、2号机组当时改造规模较小，系统功能少，2003、2004年又重新进行改造，采用HIACS-5000/M控制系统，系统功能得到完善，DCS系统功能覆盖模拟量控制系统(MCS)、数据采集系统(DAS)、顺序控制系统(SCS)、炉膛安全监测保护系统(FSSS)、汽轮机电液调节系统(DEH)、汽轮机紧急跳闸系统(ETS)。在多年的运行中，DCS系统也相应出现一些设计上和硬件上的漏洞和问题，我们通过对系统不断进行完善，解决了一些安全隐患，保证了机组的安全稳定运行。改造后，极大地提高了我厂生产自动化的水平。
2 HIACS-5000系统结构和功能
HIACS-5000系统是两级控制机构，即监视控制级和过程控制级。监视控制级包括操作员站（POC）、历史数据站（HDS）、打印站（PRS）等设备；过程控制级有一些过程控制站、数据采集站和工程师站构成。
1）监视控制级
操作员站的硬件由计算机、轨迹球、专用键盘等构成。操作员站是人机交互的界面，为运行人员提供生产过程中的各种信息及完成发电机组的启动、停止、正常运行、异常和故障处理的监视。通过系统的组态工具进行数据组态，具体的监控功能包括：系统流程图；实时趋势显示；事故分析与存储；运行操作记录；设备状态监视。
历史数据站具有性能效率计算，存储历史数据和检索历史数据的功能，还具有和操作员站同样的监视功能，但不具备操作员站的控制操作功能。
打印站(PRS)是1台网络激光打印机，负责完成各种数据、状态、报表的打印和进行屏幕硬拷贝。
2）过程控制级
过程控制站主要完成与控制功能相关的数据收集及处理、控制逻辑的计算和执行机构的驱动等功能，并将需监视的数据通过网络经系统级控制器传送给操作员站，接收操作员站发送来的指令并执行。系统提供了丰富的软件模块，可以实现调节控制、二进制控制、保护控制等功能。每个过程控制站根据分担任务的不同可以配置模拟量输入模板、热电偶输入模板、热电阻输入模板、脉冲量累积模板、事件顺序记录模板、开关量输入模板、模拟量输出模板、开关量输出模板、电流输出型驱动控制模板、辅机顺序控制模板以及用于对过程I／O进行扩展的模板。
数据采集站只是不配置驱动现场设备的输出模板，其他配置和过程控制站完全相同。主要完成不参与机组控制仅进行集中监视的过程量的采集与预处理，并将预处理后的数据通过网络经系统级控制器传送给操作员站。
工程师站可直接和机器群级控制器相连，也可通过网络与机器群级控制器相连。是进行逻辑组态、程序下装、现场调试和维护等工作的专用工具。
通讯网络mACs一5000系统有机组级通讯网络CU—Networkl0和系统级通讯网络CV—Network／E两条通讯网络，两网络之间通过系统级控制器HISEC一04M／IXe相连。
3 DCS系统配置
机组DCS配置如图1。根据机组运行工艺要求，结合HIACS一5OOO系统的特点，DCS系统的监视控制级配置了5台操作员站、1台历史数据站、1台打印站。本着物理分散和各站功能相对独立和完整的原则，DCS系统的过程控制级配置了10个过程控制站和2个数据采集站。
图1
4 DEH系统的完善
DEH系统是汽轮机电液调节系统，功能设计完善严密，包含了转速控制及保护、负荷控制及保护、在线试验、在线（离线）校验、阀门管理、阀门切换、阀门校验、应力计算等几乎全部汽轮机运行必须功能。在采用DCS系统后也出现了一些问题：
4.1发电机并网和解列信号处理逻辑完善
在2号机组DEH改造后启机冲转过程中曾出现过这样的现象，机组在冷态冲转时还没经过暖机就直接自动升速至3000r/min，经分析确定，在升速过程中，电气合上控制直流电源开关，此时DEH系统接收到电气送来的发电机解列信号，而系统将此信号误认为是正常运行中的油开关跳闸信号，自动将给定转速设定为3000r/min，机组不经暖机直接升速，为防止重复发生这类事件，做了以下两个措施：在汽轮机冲转前先将电气控制直流电源送上, 更改控制逻辑，对发电机并网和解列信号作记忆处理。更改前的发电机并网信号逻辑如图2所示，更改后的发电机并网信号逻辑如图3所示。
通过以上两图比较可以看出，更改后的逻辑对并网和油开关跳闸信号用FF触发器进行记忆，停机后电气控制直流电源停电，逻辑中仍能保持发电机解列信号，不会在下次送电过程中对系统产生信号扰动，使系统发出错误的控制指令。
4.2 超速限制滑阀控制信号更改
超速限制滑阀的作用是当发电机故障跳闸时，超速限制滑阀动作，关闭调速汽门，防止汽轮机超速，2秒钟后自动打开，维持汽轮机空转。在一次3号机组发电机跳闸事故中，发现超速限制滑阀没有正确动作，经检查试验，整个回路没有问题，静态试验好用，怀疑发电机跳闸信号未送过来。经和电气人员核对此信号，发现发电机跳闸接点取自发电机主保护动作继电器，由于此次发电机跳闸是由于电网系统的原因，稳定装置跳的发电机，发电机主保护并未动作，超速限制滑阀自然不会动作，但这种情况会引起汽轮机的超速，为保证在任何情况下，超速限制滑阀均能够正确动作，热工人员同电气人员共同将超速限制滑阀取的发电机跳闸信号更改为发电机解列信号（直接取自油开关辅助接点），这样，无论是系统原因还是发电机本身原因造成的发电机跳闸，超速限制滑阀都能够正确动作。
4.3 阀位控制调频功能的取消
DEH系统有4种控制方式，即：转速控制、阀位控制、功率控制和主汽压力控制。其中转速控制只在机组启机冲转过程中应用，机组正常运行中一般只用阀位控制和功率控制，由于运行工况的需要，有时要从功率控制切至阀位控制，两种控制方式的切换应是无扰的，但曾经发生过由功率控制切至阀位控制时发生负荷扰动，经检查分析，扰动是由于阀位控制下的一次调频功能所造成的。为保证同期并网，并网时要调整汽轮机的转速，使其与电网频率相等，并网后，阀位控制逻辑中的调频给定转速固定为并网前的给定转速且始终不变，经检查，该数值大一次为3014r/min，而正常运行时机组转速基本稳定在3000r/min，在由功率控制切至阀位控制时，一次调频功能起作用，使微机输出发生阶跃扰动（若给定转速>实际转速，则微机输出增大，造成负荷增加；若给定转速<实际转速，则微机输出减小，造成负荷减小）。考虑到阀位控制属于开环控制，参加电网一次调频的意义不大，取消了DEH系统阀位控制的一次调频功能，保证了功率控制与阀位控制之间的无扰切换。
5 结束语
通过对DCS系统存在问题的不断解决，对DCS系统不断加以完善和改进，近几年DCS系统发生的故障在逐年减少，系统已逐步趋于完善和稳定，为我厂机组安全稳定运行提供了良好的技术保证。长期运行效果和各项试验表明，改造后的逻辑设计合理，控制策略和方法适合机组特点，大大提高了机组自动化水平，为发电机组的安全、稳定、经济运行提供了可靠的技术保证，取得了较好的经济效益和社会效益
1 引言
纪庄子污水处理厂位于天津市河西区卫津河以西、津港运河以北、纪庄子排污河以南的区域，占地面积30公顷。纪庄子污水处理厂的污水处理工艺采用多级AO处理工艺。纪庄子污水处理厂升级改造工程是天津市污水处理工程项目之一，主要内容包括污水处理厂的工艺设备、电气设备和自控仪表设备等的升级改造。纪庄子污水处理厂服务于天津市纪庄子排水系统，升级改造工程的设计处理能力为45万吨/日。
纪庄子污水处理厂升级改造工程的工作内容包括改造老系统曝气沉淀池、改造老系统初次沉淀池集配水井、改造老系统初次沉淀池、改造老系统初次沉淀池为厌氧池、改造老系统生物池、改造老系统污泥泵房、新建老系统接触池、改造老系统加氯间、改造扩建系统初次沉淀池为厌氧池、改造扩建系统生物池、新建扩建系统接触池、改造扩建系统污泥泵房、新建加药及碳源投加间、新增除臭系统。污水和污泥的处理工艺流程如图1所示。
2 污水处理自控系统的总体设计
2.1 系统总体设计
为了保证生产过程的安全可靠性和生产连续性，两个增补站继续使用欧姆龙CS1系列PLC，两个新增站采用基于和利时LK系列PLC的集中和分散相结合的自动化控制系统，实现对全厂工艺参数、电气参数和设备运行状态的监测、控制、连锁、报警以及报表打印等。通过主站和远程站间的通讯，完成整个工艺流程所必需的数据采集、数据通讯、顺序控制、时间控制、回路调节、上位监视和管理等功能。不仅满足了工艺流程的要求，还能实现安全生产，提高生产管理水平。整个系统由1个中央控制室和4个现场控制站组成。现场控制站由PLC系统和检测仪表组成，对各个工艺过程进行分散控制，再由中央控制室对全厂实行集中管理。
2.2 系统网络结构
本系统的网络通讯结构具有简明、高效﹑开放的特点，将以前的五层通讯结构简化为管理层﹑控制层和设备层等具有优异通信功能的三层网络，如图2所示。管理层采用Ethernet网络，实现PLC与上位机之间、PLC与第三方设备之间的数据通信。控制层采用Profibus-DP网络，负责各个控制器与IO模块的通讯。
设备层可以采用串行总线网络、Ethernet网络或Profibus-DP网络等多种。
设备层网络用于实现开关﹑仪表和人机界面等现场设备与PLC之间的通信。
就地控制具有高的控制权限。当自控系统由于一些不可抗力导致无法正常运行时，可以通过就地控制保证污水处理过程的连续性。将现场控制箱上的“就地/远程”旋钮切换至“就地”位置，通过箱上的“启动/停止”按钮实现就地手动控制。
2.3 系统结构与配置
根据污水处理工艺的控制要求，污水处理工程自动化控制系统分为三级管理，包括生产管理级（中央控制室）、现场控制级（PLC控制站）和就地控制级。现场各种数据通过PLC系统进行数据采集，并通过主干通讯网络传送到中央控制室的监控计算机，实现集中监控和管理。中央控制室和PLC控制站之间的数据通讯采用高速实时工业以太网，网络结构为环形，传输介质为光纤，通讯速率为100Mbps。同样，中央控制室监控计算机的控制命令也通过上述网络传送到PLC，实施对各单元的分散控制。污水厂自动化控制系统拓扑结构与功能配置如图3所示。
3 污水处理自控系统的结构与配置
3.1 生产管理级（中央控制室）
中央控制室设有两台监控操作站、一台工程师站、两台数据服务器、一台视频监视服务器、一套DLP拼接屏、一台故障打印机、一台图表打印机、UPS电源、一台网络机柜。中央控制室主要完成对生产过程的管理、调度、集中操作、监视、系统功能组态、控制参数在线修改和设置、记录、报表生成及打印、故障报警及打印，对实时采集的数据进行处理，控制操作以及分析统计等功能。通过高分辨率液晶显示器及DLP拼接屏可直观地动态显示全厂各工艺流程段的实时工况、各工艺参数的趋势画面，使操作人员及时掌握全厂运行情况。中央控制室还配置了的工业数据库软件KingHistorian，该项目需要进行历史数据存储的变量点数达8000多点，对数据的存储频率要求很高，普通变量要求30秒钟记录一个数据，对于数据精度要求较高的变量，例如“瞬时流量”，要求10秒钟记录一次。所存储的数据包括各监测点水质数据、瞬时流量、累计流量，提升泵、闸门、污泥泵、刮泥机、搅拌机、鼓风机等各设备电压、电流、功率、耗电量，各设备启停时间、启停次数、累计运行时间、故障次数等。
3.2 现场控制级（PLC控制站或控制层）
控制层是实现系统自动控制的关键，控制层的PLC通过程序控制整个污水处理厂设备按照工艺要求自动运转，并实现对现场设备运行状态的采集，现场参数有压力、流量、温度、PH值等，采集到的数据上传至管理层，并终通过工业数据库软件KingHistorian进行存储。
按照工艺流程和构筑物分布特点，厂内现有4套不同规模的分控站（PLC1~4）。根据工程改造内容、工艺及控制对象的功能、设备量，以及工艺流程、平面布置、现有控制站布局，将更新现有分控站PLC2和PLC3，调改现有分控站PLC1和PLC4，各PLC分别负责各自范围内工艺参数的采集和设备运行的控制。具体内容如表1所示：
4 污水处理自控系统的主要功能
基于LK冗余系统的污水处理自控系统具有很高的自动化程度，系统功能完善，具有良好的操作和使用性能。
4.1 权限管理
操作员进入系统使用密码：系统提供分级的用户进入密码系统，低级操作员只能进入基本操作功能，较别的操作人员，按照不同的密码，可进入不同的系统组态功能。
提供12级的密码：一旦操作员提供了正确的密码，他可以修改他的密码，而他的权限不能发生变化。
4.2 流程图显示
LCD画面为操作员了解生产过程状态提供了显示窗口，并能支持以下几类画面：
总貌画面：显示系统各设备，装置，区域的运行状态以及全部过程参数变量的状态，测量值，设定值，控制方式（手动/自动状态），高低报警等信息，从各显示块可以调出其它画面。
分组画面：以模拟仪表的表盘形式按事先设定的分组，显示几个回路的信息，如过程参数变量的测量值，调节器的设定值，输出值控制方式等。变量每秒更新一次，分组可任意进行，操作员可从分组画面调出任一变量（模拟量或离散量）的详细信息。
单点画面（调整画面）：显示一个参数，控制点的全部信息以及实时趋势和历史趋势，从调整画面也可直接对模拟回路进行设定，调整操作。
4.3 趋势功能
操作员可通过菜单或按钮进入实时曲线画面或历史曲线画面，可选择需要的工艺参数查看实时曲线或历史曲线，可显示多条实时曲线，可对曲线进行放大或缩小，可任意选择需要查看的时间段。
根据采集到的信息，建立各类信息数据库并对各类工艺参数值作出趋势曲线（含历史数据），供调度员分析比较，以便找出污水处理厂的佳运行规律，分析事故原因，改进管理方法，保证出水水质，提高经济效益。
记录生产所要求的所有参数的历史数据，记录时间不小于三年，并可根据要求任意设置。对重要的数据进行在线存储。可以通过历史报表或者历史趋势曲线的方式来检索历史数据。
4.4 报警功能
报警设有优先级管理，任意管理均在屏幕上显示，显示所有报警列表及报警的详细内容。监控计算机的显示画面的顶部或底部应设置一个报警条。在报警条内显示近三个报警未消失未被确认报警的详细内容，操作员通过画面切换选择报警表，报警表内显示中控操作站计算机中配置的所有报警列表及报警的详细内容。报警的详细内容包括：
报警的当前状态；
每个“未消失”的报警发生时间；
每个“消失”的报警发生时间及“消失”的时间；
每个“已确认”的报警的确认时间和用户；
当报警出现时，报警打印机立即打印报警信息。
4.5 操作记录
系统发生的较大情况（如设备故障、越限报警、大型设备的启停等情况）或操作人员对设备的操作、参数的调整，可通过事件记录功能记录下这些情况和操作过程作为今后分析事故的基础资料。事件记录的内容包括各种事件信息、事件发生时的用户、事件发生的时间等。
4.6 报表打印
系统自动记录各种工艺运行数据，将所有数据归纳汇总形成报表，报表可定时打印或召唤打印，操作员也可通过菜单或按钮进入报表画面查看历史报表。
自动生成的生产报表（班/日/月）供生产管理之用，机内存储六个月的信息量。采用了DDE技术，从而使用户能够直接使用Excel编制报表，借助Excel的强大功能，用户可以随心所欲地编制各种各样的报表。无论是实时数据的报表，还是历史数据的报表均可以实现。
5 污水处理自控系统的应用特点
基于LK系列PLC的污水处理系统具有如下特点：
可用性和可靠性
系统组件的设计符合真正的工业等级，控制系统能在严格的工业环境下长期、稳定地运行，尽可能降低控制系统故障风险，保证能源收益，确保水处理厂7×24小时的不间断供水服务。
LK冗余方案可确保工艺过程高度可靠地运行，如果主CPU模块出现故障，系统将会自动快速、稳定地无扰切换到备用CPU模块，可以避免因为控制层出现问题而导致的负面效应以及生产过程停顿。
PLC控制站一般设于高电磁干扰环境，如提升泵房、鼓风机房、变配电所等，我们的控制系统具有较强的电磁兼容性，系统采用各种隔离、抗干扰设计，保证系统能在强电磁干扰环境中稳定运行。
PLC控制站与远程IO站之间距离较远，本系统PLC鼓风机房控制站与4个生物池远程IO站采用DP光纤网络通讯，由于采用光纤通讯，大大提高了通讯的可靠性。LK的DP光纤通讯模块可以实现PLC控制主站与远程IO站的4级冗余通讯，每一级的通讯距离可以达到5KM，能够充分满足大型污水处理厂PLC控制主站与远程IO站通讯距离远的需求。
水处理环境可能因遭受污染并加速设备中电子元件的老化，我们可提供特殊的保护工艺（保护涂层）的模块，提高元件在腐蚀性化学品和腐蚀性环境中的使用寿命，避免意外停机，降低维护成本。
节能降耗方案
电能成本占水处理设施总运营成本的1/3，主要耗电设备为水泵和风机，我们可提供优化的变频控制方案，使被损耗的电能可以降低到额定值的50%到80%。
对于非变频电机设备，如格栅、螺旋输送器、搅拌器，我们可提供工艺优化控制库，如定时控制与设定参数相结合的控制，使这些设备在相应工艺条件下，发挥大的效率，大程度地降低电能的损耗。
在数据采集与监控层（SCADA），可以使用数据分析等工具来创建报告，并分析过程数据，从而对过程进行优化与改进，终降低电能消耗。
开放性和兼容性
基于标准协议的通讯网络可非常方便地将第三方设备接入，如污泥脱水机、加氯加药系统、变配电系统，可以显著提高针对复杂工艺过程的控制能力，且允许大量过程反馈信息传输，支持设备参数访问功能，可提高系统的性能与诊断能力。
支持与各种上位监控软件（如iFIX、INTOUCH、组态王、MCGS、力控等），以及主流品牌触摸屏（如Pro-Face、HITECH、eView、Weinview、nTouch）通讯，只要HMI支持标准的通讯协议，都可以很方便的进行连接。
强大的扩展功能可为远期扩容、升级改造预留接口及容量。
过程诊断和在线维护
提供的强大诊断功能，能够方便、高效访问相关信息，发现导致故障的根本原因以及需要修正的过程参数等，以便提前发现生产过程中存在的问题，可以避免设备意外停机，从而降低运营成本。
所有模块支持带电插拔，可以在系统运行状态下更换故障模块，不会因为单个模块的更换而使整个系统停机等待，大大降低了系统的维护成本。
防混销设计防止插错模块引起不必要的损坏，确保系统顺利运行，且更换模块时只需直接更换模块，无需重新接线，维护更方便。
支持SD卡功能，在不方便使用计算机的情况下，可进行系统恢复、升级，使维护更加方便、快捷。
操作站安装上位监控组态软件及LK编程软件PowerProV4，具有强大的功能，可方便、直观地进行上位机组态和PLC编程，且支持在线下载、在线修改以及离线仿真调试等功能。