西门子6ES7231-0HC22-0XA8保内产品
1设计要求
某生产过程原先由于采用传统的继电器控制，接线复杂、体积较大、比较笨重、自动化程度不很高、功能不很完善、可靠性也不很高，要求改用可编程控制器进行控制。
改进后其生产过程控制流程示意图见图1。图中罐A、罐B的容量相等且为罐C、罐D容量的一半。要求将溶液A和溶液B分别由泵1和泵2加到罐A和罐B中，罐B满后将溶液B加热到60℃，用泵3和泵4把罐A和罐B中的溶液全部加入到罐C中以1比1的比例混合，罐C装满后要继续搅拌60秒进行充分的化学反应，由泵5把罐C中的成品全部经由过滤器送到成品罐D中，罐D装满后开启泵6把整罐成品全部抽走。接着开始新一周期的循环。
2对设计任务的分析
2.1先确定PLC所需的I/O个数
根据前述要求可知PC需要以下一些输出端：分别控制6个泵的6个输出端、1个控制加热器的输出端、1个控制搅拌器的输出端，总共需要8个输出端。
PC所需要的输入信号端有：1个能检测是否已加热到60℃的温度传感器，图4中的TE代表温度（Temperature）传感器，每个罐是否已满、已空也需要传感器，图4中的AF、BF、CF、DF分别为四个罐的已满（Full）传感器，AE、BE、CE、DE分别是4个罐的已空（Empty）传感器，这样一共需要9个输入端。经分析可知，在控制过程中，罐D已满传感器DF可以用罐C已空传感器CE代替，可以省掉传感器DF，这样只需8个输入端即可。
要选用输入点个的数≥8、输出点个数≥8的PLC。
2.2用户程序储器容量的选择由以上分析可知，本系统不需模拟量变换及存储，只需要16个开关量控制，可按以下公式估算:
存储器字数≥开关量I/O总数＊8=16＊8=148
3PLC型号的选择
根据以上分析，要选择输入点个数≥8，输出点个数≥8，存储器字数≥148的PLC。对PLC的扫描速度及其它方面无特殊要求。我们选用的型号为欧姆龙公司（OMRON）的C20P。C20P可编程控制器的主机（基本单元）有12个输入点（0000～0011）、8个输出点（0500～0507）、编程容量为1194个地址、定时器/计数器48个（TIM00～TIM47），还有辅助继电器等。可直接驱动电动机，也可以通过继电器或接触器控制功率很大的负载。
0 引言
水电站溢洪门监控系统采用计算机监控的模式，实现闸门监控系统与电站计算机监控系统、水情测报系统、水务管理系统进行通信，上传电站闸门系统的详细监控信息并接受电站计算机监控系统、水情测报系统、水务管理系统对闸门的远控指令。
为保证电站运行过程的安全性，可靠性，提高电站的自动化水平，控制系统采用目前广泛应用并取得良好效果的基于可编程逻辑控制器（PLC）的控制系统。其中PLC选用的是某公司的S7-400H及S7-300系列产品，以实现对弧形闸门以及其相关辅助设备的控制。
1 系统综述
溢洪门监控系统采用开放性的分层分布式系统结构，当系统中任何一部分设备发生故障时，系统整体以及系统内的其他设备仍能继续正常工作且功能不会额外减少。溢洪门监控系统在满足可靠性和实用性的前提下体现先进性，采用成熟、可靠、标准化的硬件、软件设备，满足响应速度快、可靠性和可用率高、可维护性好以及先进、经济、灵活和便于扩充等要求。具有逐步向无人值班阶段过渡的良好基础和平台。
系统有以下特点：1）本系统高度可靠、冗余，其本身的局部故障不影响现场设备的正常运行。2）系统为全分布、全开放系统，既便与功能和硬件的扩充，又能充分保护应用资源和投资，分布式数据库及软件模块化、结构化设计，使系统能适应功能的增加和规模的扩充，并能自诊断。3）实时性好、抗干扰能力强。4）人机接口界面友好，操作方便。5）监控系统自动或根据运行人员的命令，通过屏幕显示器实时显示电站主要系统的运行状态，有关运行水力参数，主要设备的操作流程，事故、故障报警信号及有关参数和画面。
2 系统组成
电站溢洪门监控系统设备由溢洪门主控级和现地控制设备层二部分组成。其网络结构如图1所示。
2.1闸门自动监控系统主控级
闸门主控级设备主要负责集中监视、集中控制、运行记录和指导、自诊断、培训及开发、通信等方面的功能实现。通过主控级这些功能达到集中控制溢洪门的各现地设备的目的。
主控级设备配置如下：溢洪门主控级计算机及外围设备；报警装置；网络设备；安全隔离装置；UPS电源；黑白喷墨式打印机；彩色激光打印机；监控系统所有设备之间所需的连接屏蔽电缆、光缆、适配器、光电转换器以及其他附件。主控制级上位机设备均采用品牌。主控级计算机采用高性能DELL工作站。网络交换机采用某INS-801以太网交换机，用于连接溢洪门LCU和主控级计算机。
主控级功能：自动监控系统能迅速、准确有效地完成对被控对象的安全监控。主控级具有数据采集与处理，实时控制、参数设定、监视、记录、报表、运行参数计算、通信控制、系统诊断、软件开发和画面生成、系统扩充（包括硬件、软件）、运行管理和操作指导等功能。
2.2现地控制设备层
系统配置溢洪门LCU单元，LCU单元与溢洪门现地控制设备连接，将各现地控制柜采集的电机运行状态、故障报警、机械限位和闸门开度值等数据上送至上位机，进行监视。并下发上位机的集中控制命令，对闸门进行开启/关闭/停止控制。
溢洪门LCU单元PLC采用某S7-412H系列PLC和7.5″TFT彩色液晶触摸屏作为系统的核心控制器件，PLC含冗余电源、冗余CPU，高度可靠的保障系统安全稳定运行。溢洪门LCU单元功能有数据采集；自动采集各现地控制设备的实时数据。自动接收来自主控级的命令信息和数据。数据处理；控制和监视。操作人员可以通过LCU控制单元配置的触摸屏对监控对象进行控制。
2.3系统结构
闸门监控系统采用分层、分布开放式系统结构，数据库实行分布管理方式。分层控制系统具有以下的优点：1）是适合于电力系统结构的系统；2）易于保证自动化系统的可靠性；3）可灵活地适应系统的扩大和变更；4）可提高投资效率；5）能更好地适应现代技术水平的发展[1]。系统结构按功能分布要求可分为两层：集中控制层和现地控制层。系统结构按主要设备配置状况可分为两级：集中控制级设备和现地控制级设备。
2.3.1系统设备层次
整个闸门计算机监控系统设备分现地控制级、集中控制级二层：现地控制级由各有关设备的现地控制柜和现地控制箱构成，完成指定设备的现地监控任务；集中控制级完成全厂闸门设备的实时信息采集处理、监视与控制任务，由主控级计算机、溢洪门LCU等构成；二个层次功能各有侧重，相互协调配合，完成电站闸门计算机监控系统的全部功能。
2.3.2网络层次
网络分电站控制网和外部通信网两层。电站控制网：主要连接现地控制层和集中控制层有关设备。与现场实时监控有关的信息主要由电站控制网传输，如LCU上行信息和控制命令等；外部通信网：主要连接外部系统；闸门监控系统采用星形以太网，集中控制级和现地控制级中的各计算机智能设备通过交换机进行相互连接实现数据通信，采用TCP／IP协议，传输介质光纤。
采用上述分层结构，使不同性质的信息分类在不同的网络通道上传输，避免相互之间的干扰，确保系统控制的实时性、安全性和可靠性。对于溢洪门LCU与其它智能装置通信，则可根据具体需要和选择的设备情况，采用串行通信接口。
3系统功能
整个闸门监控系统的功能分布在不同层次的不同设备之中，各设备的协调配合，完成全厂闸门监控功能。具体功能分布情况如下：
1）主控级计算机
系统主机主要负责运行档案管理、事故故障信号的分析处理、测点定义及限值存储、各类运行报表生成和储存、历史数据库的生成、转储、系统时钟管理等。作为操作员人机接口工作站则负责监视、控制及调节命令发出、报表打印等人机界面（MMI）功能。并兼备通讯计算机的功能，用于处理闸门监控系统与电站计算机监控系统、水情测报系统、水务管理系统等其它系统进行信息交换。
2）溢洪门LCU单元
主要负责各闸门的集中运行监视、数据采集、控制和调节等任务，通过计算机网络向集中控制设备上送各种信息和数据，接受集中控制设备下发的各种控制和调节指令并执行，并能单独对闸门进行集中控制。
3）溢洪门现地控制箱
现地控制箱的操作独立于PLC，可直接对闸门进行操作。闸门的现地控制箱内设有“现地/远方”选择开关，在“现地”位置时可进行一对一操作，且远方命令不起作用。通过功能的合理分布，确保系统各节点的负荷率满足设计的要求，当局部设备的故障时，不影响系统其余部分功能正常运行。
4方案特点
本方案充分考虑设计的安全性、可靠性和先进型，其主要器件均选择西门子原装进口产品，系统的使用寿命长将大大延长。
4.1冗余
溢洪门LCU单元选用某S7-400H系列PLC，PLC具备冗余电源、冗余CPU、冗余通讯模块，从而保证系统的可靠性和安全程度[2]。
为了确保监控系统安全可靠运行，监控系统主要环节采用各种有效的冗余措施，提高系统的可靠性。主要冗余措施包括：1）溢洪门LCU单元PLC采用某系列的S7-400H，PLC含双CPU、双电源模块、双通讯模块的冗余配置，冗余模件的工作方式为在线热备用，切换无扰动。两个CPU以热备用方式运行，确保系统安全可靠的不间断运行。2）系统设备双网络（互为冗余），保证网络系统的可靠程度。3）现地控制柜配置冗余开关电源，在一块故障时另一块仍能够提供全部负载电源，提高供电可靠性，确保系统安全可靠地运行[3]。
4.2高可靠性
系统器件、部件性能优越、通用性强；系统具备远方和现地操作、监控等功能：能对整个电站的启闭机进行单机操作、成组操作、选孔操作等；能接收电站监控系统、调度中心下发的开启、关闭闸门命令；能在电站监控系统、溢洪门监控系统、调度中心对整个溢洪门进行监视，能实是观察到各启闭机的运行状态及开度位置；系统运行参数设有出厂默认设定值，可根据现场的具体情况通过显示面板或远方通讯方式进行调整和设定；若系统出现故障，系统能发出声光报警信号，并通过现地显示面板显示和远方报警，以提示运行及维护人员；系统设有足裕量的I/O接口，用户可根据需要进行扩展，不需修改任何硬件；柜体采用全框架结构，内部结构可以根据要求随意进行组合；具有机械强度高、电气防护等级高、抗电磁干扰能力强。
5结束语
溢洪门自动监控系统遵循先进、可靠、成熟、适用的原则进行设计，满足电站“无人值班”（少人值守）的设计要求。对于任何一个技术先进、功能完善、监控可靠的自动化控制系统，本项目方案都具有广泛的参考价值。
1、引言
随着中国经济的蓬勃发展，我国单位GDP能耗与欧美发达国家的差距越来越大，引起了中央的极大的关注，十一五规划更是将“建立全社会的可持续发展能效目标”和“向低能耗方向有效调整产业结构”作为重中之重。
目前相当多的整厂节能、路灯节能、楼宇节能采用调压节能的方式，矩形科技生产的V80节能专用PLC——V80-C18DRMA-LD正是为节能行业专门开发的专用PLC。
2、节能方案：
2.1、灯光节能器的原理如下：
电压会随用电的峰谷而波动，路灯在输入电压低于UMIN和大于UMAX时发光率会降低，线路损耗和灯具热耗等无功功耗会加大。引入路灯控制器，对路灯输入电压/电流进行检测，并对路灯的供给电源进行一个合理控制，从而使得能够大程度的节省电能。
节能器还起到一个智能控制的功能，当天黑后能自动的把灯打开，并根据不同的策略进行路灯的分组开关。因为各个地方的经纬度不同，冬天和夏天的天黑时间也各不相同。要根据不同的地区设置不同的开关灯策略。
比方说黑龙江，在夏天在晚上7点左右开灯，而冬天在下午4点开灯，为了满足不同地区不段的不同策略，一般需要将全年分成24个以上的段，不同的时间段使用不同的开关灯策略。
一般路灯节能都希望能在远方对现场的数据进行监控，本地也需要各种参数的显示，便于用户的调试。目前采用的方式多是RTU或者GPRSDTU为主，其中后者在成本上更低，在可用性方面也更好。
2.2、整厂节能的实现方式与灯光节能原理上比较类似，只增加了对功率因数的补偿和监控；整厂节能对于节能前与节能后的能耗比也需要有计录和比较，比方说在节能前，全厂耗电为13万度/月，节能后全厂的耗电为10万度/月，功率因数也比之前升高了，这些都需要有相关的记录和分析，数据要能得到用户的认同。
2.3、变频节能，原理上是根据对电机转速的调整来达到节能的效果，如注塑机节能、空压机节能等。
针对灯光节能、整厂节能、变频节能的需求，矩形科技开发的C18DRMA-LD专用PLC把所有调压调速节能需要的功能都集成进来了。包括市电的电压、电流采集、调压节能器的控制、可选的多种远程通讯方式、实时时钟、本地的7段数码管显示和LCD显示可选、本地的轻触按键和PVC按键可选。C18DRMA-LD还保留了PLC原有的所有特性，包括超强的抗干扰能力、梯形图可编程能力、各种标准的通信和IO接口、带掉电保持的RAM区等。
如上图所示PLC根据采集到的市电电压和不同的节能策略调节节能调压器的输出，可以通过GPRS的DTU上网，将现场的数据传给远方的上网的电脑，远方的监控电脑就可以对现场的策略进行控制和调整。
3、C18DRMA-LD的特点
3.1市电采集
大多数PLC的CPU模块本身带模拟量的相当少，而路灯节能需要的模拟量数量相当多，如果是中的节能控制通常需要7路模拟量，这造成了成本的上升。
C18DRMA-LD多可以采集7路模拟量信号，这样就可以满足大多数用户的需要，通常的节能控制器只需要2路模拟量信号，一路市电电压和一路电流信号，而在整厂节能和大型的路灯节能器需要采集3路电压和1路或者4路电流信号，这样C18DRMA-LD都可以轻松应付。
7模拟量输入信号的类型包括：±10V、±20mA、热电阻等
3.2功率因数计算
对于整厂节能，功率因数的测量是必不可少的，目前还没有那一家的PLC支持功率因数的换算，如果用单片机开发则会面临周期太长和精度太低的问题。
C18DRMA-LD的模拟量输入可以支持交流信号输入，AD转换速率更高达300K，可以轻松的满足市电50HZ的功率因数计算，能计算三相市电的功率因数，并将数据上传供用户分析。
3.3实时时钟
大多数的节能厂商都采用独立的实时时钟控制器，这造成了成本的上升和可靠性的下降。
一、前言
PS版冲版机可使已曝光的广告艺术用PS版及工业用PS版（阳图版、阴图版）快速完成显影、水洗、上胶、烘干。
传统PS版冲版机的控制系统，使用PWM控制显影电机速度和毛刷速度，这种控制方式存在电压波动大、速度不稳定、显影时间不能jingque的调整，只能以5秒为单位进行调整。
矩形科技M20MAD控制器采用模拟量电压输出精度12位，能非常jingque控制冲版机的显影时间，可以控制显影时间的误差在1秒之内，并且电机控制平稳，解决了传统方式中的电机波动的问题。采用12精度的AD来测算温度，实现温度的jingque测量。
二、M20MAD控制器的特点
M20MAD模块是一款在本体上自带模拟量的混合型控制器，设计灵活，可以根据用户要求进行修改和裁减，适合不同应用场合，标准配置如下：
1、6通道12位分辨率的单端（电压/电流可选）输入通道，其中三路可接PT100热电阻或者10KNTC热敏电阻。
2、2通道12位分辨率的DA输出（电压/电流可选）,标准型是AO1输出4-20mA电流、AO2输出0-10V电压。
3、7点继电器输出
4、5点开关量输入（5路都可以用于软高速计数，频率10K以内）
5、通信口RS232
6、自带实时时钟
7、自带电池，实现数据的掉电保持功能
8、自带FLASH，保存程序及参数
9、直流24V供电/交流供电可选
根据用户的不同需要，对配置进行修改，可选配置如下：
1、3通道（通道1－通道3）热电阻输入（10KNTC热敏电阻以及PT100类型可选）；
2、通信口RS485可选；RS485通信口可根据需要（接到A+、B-）外接一个120欧姆的终端电阻；若接成上、下拉电阻则相应回路的继电器DO6、DO7不能使用。
三、PS版冲版工艺流程
四、M20MAD应用于冲版机输入信号定义
1、PS版进版感应传感器
2、二次水洗控制按钮
3、传动马达走版计数
4、显影温度热电阻输入（10K负温度热电阻）
5、烘干温度热电阻输入（10K负温度热电阻）
五、M20MAD应用于冲版机输出信号定义
1、显影循环泵
2、蜂鸣器报警
3、风机和水洗阀
4、补液
5、显影加热
6、烘干加热
7、传动马达调速（0-10V输出）
8、毛刷马达调速（0-10V输出）
六、M20MAD控制器接线图
30飞剪；PLC控制；失控现象；原因分析；解决措施
30飞剪对从中轧14#架出来进入精轧机的红钢进行切头切尾及精轧堆钢时碎断红钢，对红钢在
精轧的顺利轧制起着重要作用。30飞剪失控所造成的堆钢及碎断影响轧制节奏，造成坯料的浪费，对轧钢的成材率有较大的影响。有必要对30飞剪的失控原因进行分析，并提出解决办法。
130飞剪PLC的控制过程
1.130飞剪梯形图
30飞剪采用FX2—80MR型PLC控制，用于对红钢的切头切尾及碎断，PLC控制梯形图如园1所示。其中：X3为飞剪前光电信号，X23为刀片剪钢后限位信号，X24为刀片剪完钢后停止位限位信号，X25为手动切头信号，X30为自动切头尾信号，Y0为离合器启动电磁阀，Y1为离合器制动电磁阀。
1.2PLC控制过程
飞剪剪钢时，因惯性要先制动离合器，再启动离合器，其时差不大于1秒，否则剪钢时刹不住车，造成连剪。
（1） 自动切头在有钢通过飞剪前光电管时，光电信号X3导通，飞剪离合器制动电磁阀Y1导通，延时0.11秒后飞剪离合器启动电磁阀Y0导通，飞剪切头。刀片的旋转使得刀片限位X23X24先后导通瞬时（其时间为感应铁片通过限位的时间），PLC内部继电器M23 M24也先后导通并自保，使得离合器电磁阀Y0Y1先后断开，为下一次剪钢作准备。刀片限位X23 X24通过内部继电器M23M24来控制一根钢通过飞剪时只剪切一次钢头（尾）。手动切头则与光电信号X3无关。
飞剪自动切尾与自动切头基本相同，只是切尾是在飞剪前光电信号X3断开后延时0.21秒后切尾。
（2） 飞剪连剪其操作方式有两种，一种自动方式是在全线自动时，若有轧机跳闸、夹送辊吐丝机跳闸及轧机内堆钢、轧机夹送辊间堆钢信号且飞剪前有钢，光电信号X3导通时，形成连剪信号（M0导通），飞剪连剪。另一种手动方式是在手动连剪信号X35或手动卡断剪信号X36导通时，飞剪前来钢，光电信号X3导通时飞剪连剪。
230飞剪失控的现状及其原因分析
目前30飞剪失控与电气故障有关的主要有以下几类：飞剪不切、飞剪连剪、飞剪中间剪切、飞剪封门等。针对飞剪失控的现状，分别分析其原因如下：
（1） 飞剪不切如果手动制动、启动离合器气动电磁阀能切，则可判定为电气上的故障。可能原因：飞剪前光电管X3及其继电器坏或光电管对位不准、气动电磁阀线圈坏、输出中间继电器坏等。
（2） 飞剪连剪如果飞剪刹车片完好，则可判定为电气故障。可能原因：接近开关（限位）松动或损坏、限位盘（感应铁片）松动、轧机后光电管X7及其继电器坏或光电管对位不准。
（3） 飞剪中间剪切飞剪在红钢中间剪切主要是电气故障。可能原因：飞剪前光电管X3对位不准及红钢抖动、光电管（继电器）坏、光电继电器触点接触不好等。
（4） 飞剪封门若气压正常，机械方面刹车片、气动电磁阀完好的情况下，有可能接近开关（限位）X23X24松动或损坏、限位盘（感应铁片）松动，飞剪剪切后，刀片停位不好，造成飞剪封门。
3解决措施
从以上各种失控原因分析，可看出若系元器件损坏引起，只能靠及时更换，减少故障时间。如限位盘松动、光电管对位不准等原因引起，则只能靠加强点巡检，减少人为故障。光电信号抖动及限位开关性能不好是引起飞剪连剪、中间剪切、封门等的主要原因，解决飞剪失控的办法，主要从电气设计不合理、PLC程序编制不合理等方面着手改进。
3.1针对光电信号抖动造成飞剪中间剪切，解决办法可以从改进PLC编程及改装光电继电器触点两方面着手解决。
（1）对光电信号抖动，可以在原PLC程序中加入防抖程序（如图2所示），将M100、M101、M102常开点分别代替原程序中的飞剪前光电信号X3、轧机前光电信号X6、轧机后光电信号X7的常开点。在红钢抖动（光电信号X3、X6、X7，瞬时断开1秒内），不影响PLC对飞剪的控制。因为进精轧区的两根钢间隔时间较短，故抖动时间设置不能太长，据现场实际整定为1秒。
（2）为保证光电信号的检测准确可靠，可将现有的光电继电器的触点进行改装，具体如下：将三副常开触点并在一起，引出至接线端，改变现有的一个继电器只用一副常开点，提高了光电输入信号的可靠性，从而降低飞剪失控的发生。
3.2针对接近开关（限位）X23X24的故障引起的连剪及封门，解决办法可以从改变接近开关（限位）接入PLC输入端及用编程器监控限位的工作状态两方面着手解决。
（1） 现有刀片剪毕位限位X23刀片剪毕停止位限位X24接入PLC的普通输入端，因飞剪剪切速度（限位盘转动）快，当限位X23X24性能不好或限位距感应铁片位置稍远时，PLC有可能接收不到限位的输入信号。为了确保PLC能可靠地接收限位信号，需将限位X23X24由普通输入端改接为高速输入端X0 X2（其输入频率为10KHZ），确保限位信号输入PLC 可靠而不丢失。
（2）充分利用编程器的监控功能，对输入PLC的限位信号进行监控。按编程器的“MNT/TEST”键，使编程器处在监控M工作方式下，对限位输入信号（也可对光电输入信号）进行监控，及时准确地对限位（接近开关）性能的好坏做出判定，对性能不好的接近开关，可作预测，及时发现隐患，便于在故障发生前处理隐患，减少飞剪连剪及封门故障。
3.3改变飞剪电机（由变频器调速）的转速即可改变剪切速度，可适当调节切头切尾的长度。这对于调整因气压不稳而导致的切头切尾长度的同步变化非常有效。
（1）当切头长度变长，切尾长度变短，可适当升高变频器的运行频率，使飞剪剪切速度加快，从而减短切头长度，加长切尾长度。
（2）当切头长度变短，切尾长度变长，可适当降低变频器运行频率，使飞剪剪切速度降低，从而加长切头长度，减短切尾长度。
4 结束语
通过以上几项改进措施，基本上可以使电气设计上的不合理及PLC程序上的不足所造成的30飞剪失控现象消除，大大提高30飞剪的作业率。减少30飞剪失控所造成的堆钢及碎断，提高了成材率。但一些元器作损坏、自然及人为因素（如光电管没对准而检测不到红钢信号）所造成的失控，仍需靠加强点巡检及各方面的配合才能减少。