西门子模块6ES7214-2AS23-0XB8保内产品

西门子模块6ES7214-2AS23-0XB8保内产品

1 引言
近几年随着我国经济建设的快速发展，在能源供应上很多地区都出现电力资源紧缺的状况，许多电厂纷纷进行新建或扩建改造。深圳西部电厂原有4台(#1-#4)300MW机组，为提高发电能力又续建#5、#6机组(2×300MW)。西部电厂原有两列化学水处理系统，续建工程的化学水处理系统扩建一列100~140m3/h化学除盐系统，其余设备与已有化学水处理系统共用。原有化学水处理系统使用传统的模拟屏方式进行监控，自动化水平不高并且效率很低。续建2台机组后，废除原有化学水处理系统的控制系统，将原有化学水处理系统和扩建的一列化学水处理系统统一采用一套冗余PLC控制系统进行集中控制。

2 化学水处理系统工艺流程
2.1化学水处理系统流程
原有化学水处理系统流程为:自来水→蓄水池→升压泵→活性炭过滤器→阳离子交换器→除二氧化碳器→中间水箱→中间水泵→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵。通过对现有系统运行状况的现场调查和对水质分析报告分析，自来水中的悬浮物含量较高，严重地污染了活性炭和离子交换树脂。续建工程增加3台高效纤维过滤器对自来水进行深度过滤处理。

续建化学水处理系统流程为:自来水→蓄水池→升压泵→高效纤维过滤器→活性炭过滤器→阳离子交换器→除二氧化碳器→中间水箱→中间水泵→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵。

2.2续建工程与原有系统的连接及运行方式
原有120t/h出力的一级除盐+混床设备2列，续建工程仅再扩建1列出力为120t/h的同样设备。除盐水泵、再生水泵、压缩空气系统、酸碱再生系统和废液处理系统与原有系统共用。

3台高效过滤器采用并联运行方式，正常工况2台运行，1台备用。高效过滤器不仅对续建工程所需的自来水进行预处理，对原有系统的自来水也进行预处理。

2台活性炭过滤器和一级除盐设备构成一个系列，采用串联运行方式，正常工况2列运行，一列备用。其中每系列的2台活性炭过滤器，当水质好时1台运行(去除游离余氯)，1台备用;当进水水质恶化时2台运行(去除有机物)。
混床采用并联，正常工况2台运行，1台备用。

3套一级除盐单元与3台混床之间设有切换阀门，受已有系统的限制，仅#1一级除盐设备和#1混床与#2一级除盐设备和#2混床可以交叉运行，#1一级除盐设备和#1混床与#3一级除盐设备和#3混床可以交叉运行。机组启动时，上述3列设备投入运行，满足大的补给水量。

3 系统配置
系统由两台上位计算机和一套冗余PLC系统构成。上位计算机系统采用工业级计算机构成功能强大的监测与控制系统，计算机上安装Inbbblution公司的FIX7.0工业监测与控制系统软件，通过合理的系统设计和系统组态，实现对整个化学水处理工艺流程的动态监视和控制。通过上位计算机系统和强大的工业控制传输网络，实现对整个生产工艺工程的自动化管理和控制。

PLC选用Siemens公司S7400冗余控制器，控制系统采用双机热备冗余方式，通过远程I/O的方式连接现场需要监测与控制的点，远程I/O由EM200通讯处理器和S7300系列I/O模块组成。冗余的主控制站可以保证系统的停机维护时间为零，大限度的减少人对系统的干预。主控制系统热备系统和远程I/O控制站之间采用高性能的冗余Profibus工业总线传输网络，实现信息的可靠、安全、稳定的传输。Profibus是一种高速和便宜的现场总线，它专门设计为自动控制系统和设备级分散的I/O之间进行通信使用，大传输速率可达12Mbps。

上位计算机系统安装CP1613通讯卡，与PLC控制单元之间采用工业以太网传输网络。以太网属，工业以太网已达到高传输安全性和可靠性要求，现已广泛用于程序维护、向MIS和MES系统传递工厂数据、监控、连接人机界面、记录事件和告警。工业以太网具有高传输速率(目前达到100Mbps)、集线器技术的确定性、不需考虑网络的拓扑结构、传输物理介质多样(双绞线、光纤、同轴电缆)、集线器的应用可不考虑网络的扩展等优点。

通过以太网络将上位计算机系统和现场监测与控制点紧密的结合为一个整体，构成一个完整的系统。在这样高速传输网络上，可以很方便的利用PLC系统所特有的功能，实现对整个控制系统的计算机在线远程诊断功能。图1为系统网络结构图。

图1 系统网络结构图

4 控制功能
水处理系统所有控制阀采用就地和远程控制方式，在程控系统完全故障的情况下还可以通过就地控制实现手动制水，保证机组锅炉的可靠用水。控制箱上选用3位选择开关，分别为就地开、就地关、远程控制。选择远程控制时，控制阀由操作员在操作站上控制。操作员可以在操作站对控制阀进行状态监视和动作控制，对控制阀的控制可分选择自动和手动方式。在自动方式时控制阀受PLC逻辑程序控制，在手动方式时控制阀由操作员直接在操作界面上点击控制。
一级除盐设备的投运和再生由PLC实现自动控制，也可通过键盘和鼠标在控制室内的操作站上进行远方操作。一级除盐设备的出水导电率超过规定值或周期制水量达规定值时，自动解列并报警，自动投入再生程序。混合离子交换器的投运和再生由PLC实现自动控制，或者通过键盘和鼠标进行远方操作。当混合离子交换器出水导电率和二氧化硅超过规定值，或周期制水量达规定值时，自动解列并报警，自动投入再生程序。高效过滤器和活性碳过滤器由PLC实现自动控制，也可采用键盘和鼠标在控制室内的操作站上进行远方操作。当其进出口压差超过规定值，或周期制水量达规定值时，自动解列并报警，自动投入反洗程序。以上操作以前都由操作人员执行，执行新系统后上述操作都可以不需要操作人员干预。图2示出操作界面。

图2 操作界面

中间水箱水位由PLC实现自动控制(通过调节阳床入口调节阀)，使一级除盐系统投运时中间水箱水位稳定在正常位置。中间水泵启停与中间水位联锁，低液位启泵、高液位停泵，保证中间水泵的安全使用。

阀门、泵等的控制状态显示，自动/手动/就地操作和选择联锁。系统所有流量、压力可在操作界面上实时监视，原水流量、阴床出口流量、混床出口流量显示积算并作历史纪录，可分别查看一级除盐、混床再生制水量。

系统控制每列除盐装置的投运、停止和再生程序、自动加酸加碱程序、自动/半自动启动另一列除盐装置程序等。对于顺控设置必要的分步操作、成组操作或单独操作等，并有跳步、中断或旁路等操作功能。系统投运以及活性炭清洗、一级除盐再生和混床再生可由系统自动完成或操作员步延、步进手动干预，在操作站界面上显示各步骤设定时间和剩余时间以及步进、步延指示等。

5 结束语
深圳西部电厂化学水处理系统全部改造完成后于2003年7月正式投运，经过改造后自动化控制水平明显提高，制水量由原先的平均每小时120m3提升到平均每小时140～160m3，完全保证了6台发电机组的用水需要。由于控制水平的提高，制水过程中产生的废水量明显减少，起到了一定环保节能效果。系统高度的可靠性和直观简易的操作性使得控制中心值班室由原来的2人值班该为1人值班，大大节约了人力成本。该系统建成后运行可靠，生产效率明显提高，受到用户的好评，并经常成为其它电厂同行参观效仿的对象

1 引言
在工业生产过程中，由于操作不当或设备故障等原因，各种过程参数会超出正常工作范围，为了及时发现越限的过程参数，须要设置信号报警控制系统，采用可编程序控制器可以实现信号报警控制系统。设置信号报警控制系统的主要目的是安全生产，对信号报警控制系统需要有与一般控制系统不同的要求。在系统设计时，常用的信号报警和联锁系统，按照信号系统分为一般闪光报警系统和能区别事故原因的报警系统等。
2 一般闪光信号报警系统设计
一般闪光信号报警系统是当过程参数超过限值时，操作人员要根据信号灯的标志来识别是哪一个过程参数超过限值,该报警信号表示什么性质的限值。在操作人员了解报警信号的性质后，按动确认按钮, 信号灯由闪光变为平光，声响报警消除。当故障排除后,该过程参数恢复到正常工作范围, 平光的信号灯熄灭, 信号报警系统回复到正常状态。
采用可编程序控制器进行一般闪光信号报警系统设计时, 先应根据闪光的要求, 采用振荡电路完成信号的定时接通和断开,得到闪烁的效果。确认按钮按动后应有平光和消声的要求, 可采用一般控制电路的开停方式来完成确认按钮信号的保持。后,分配输入输出点并进行编程。
图1是实现一般闪光信号报警系统的梯形图，其中过程参数超限值时的报警信号分别为X1、和X2，确认按钮信号是X3。如果需要对信号报警系统的信号灯和声响进行检查，应设置试验按钮信号X4。选用由2个计时器TIM1和TIM2组成的振荡电路，2个信号灯的输出分别为Y1和Y2，声响的输出为Y5。另有2个确认信号保持的内部继电器为Y3和Y4。

图1 一般闪光信号报警系统的梯形图

图1中，和第二梯级用于产生振荡信号，计时器时间K可以设置为0.5s，计时器指令可根据不同的产品用相应指令;第三和第四梯级是信号灯电路;第五和第六梯级用于确认信号，并提供各确认信号的自保;第七梯级用于声响报警。一般闪光信号报警系统的动作表如表1所示。

可以看出，在多个信号报警时，一般闪光信号报警系统不能对原因事故信号进行识别。

3能识别事故原因的信号报警系统设计
要设计能区别事故原因的信号报警系统，应对事故原因进行识别。由于各信号报警的时间相当接近，而操作人员很难在这段短时间内分辨出哪一个信号是事故原因信号。要把事故原因信号设计为其他事故报警信号的复位信号。

在一般闪光信号报警系统的梯形图的基础上，为了使事故原因的信号能够保持，对2个报警信号设置2个存储继电器，设为M1和M2。能区别事故原因的信号报警系统的梯形图如图2所示。表2列出了能区别事故原因的闪光报警信号系统在不同工况下的动作状态。



图2中, 为识别事故原因的信号所设置的2个存储继电器, 当X1是事故原因的报信号时, 在第五梯级中将存储继电器M1置位,其接点将存储继电器M2复位, 从而保证了事故原因信号被记忆。当按动确认按钮后, 经Y3自保, 其接点将M1复位,而另一接点用来使信号灯Y1变成平光。
4 调试方法及注意事项
4.1 调试方法
调试时，用于提供工艺操作人员注意的报警信号、保护生产设备和防止事故发生的联锁信号、由于故障而造成的第二故障信号和直接由故障造成的故障信号等，在控制台上应设置自检按钮，由操做员依次按下或接通控制板面上的按钮开关，以测试各闪光信号报警信号灯是否有效。通过输入输出等效器，由控制程序进行测试。
信号报警点的设置不应过多，要筛选并确定信号报警和联锁信号点数。过多的联锁信号会使生产过程不能有序进行，并造成稍有操作不当就停车的频繁事故状态，反而对安全生产不利。在调试信号报警和联锁信号点时，操作人员还要熟知工艺过程和信号的报警限值和联锁限值，这样更有利于对故障的分析和判断，有利于减少事故的发生、扩展，缩小因事故造成的对生产过程的影响。

图2 能区别事故原因的信号报警系统的梯形图

4.2 注意事项
(1)依据信号报警控制系统在事故发生前提供的报警信号，尽可能地减少避免事故的发生，事故发生时，立即切除与事故有关设备的运行，减少事故对生产过程的影响;
(2)在选择终执行机构的类型时，应根据电源或气源等故障时能保证系统处于安全的工作状态，必要时也可以设置UPS或其他供电方式，也可采用冗余部件或系统，以保证系统的正常高可靠运行;
(3) 设置必要的检查和诊断部件，以便对系统进行定期的检查和维护，对于系统中可靠性较低的部件应便于定期更换和维护;
(4) 应特别注意PLC的电气接线，必须保证符合要求。

5 结束语
上述以2个报警信号系统为例，简单探讨了采用可编程序控制器设计的信号报警控制系统，当信号数量较多时，设计时应注意存储和确认继电器的接点要采用串联或是并联连接，同样可使用类似的线路设计组合即可完成。

1 引言
美国罗克韦尔自动化生产的Micrologix1000系列微型可编程控制器具有体积小、使用简单、通用性强、快速高效等特点。它是一种集成式控制器，集成了电源、输入模块、输出模块和处理器于一身，输入输出状态LED指示，内装RS-232通讯接口，可连接手持编程器输入指令程序或连接计算机直接编制梯形图程序，并且通过1761-NET-AIC通讯模块可联成DH-485网络，网络长度1200m,波特率为32.5Kbps。

Micrologix1000系列PLC的内部有输入继电器I;输出继电器O;辅助继电器B;计时器T;计数器C;状态继电器S等。它们的编号均从0开始，例如I/0,I/1,…,O/0,O/1等，个数则与型号有关。

2实验系统设计
下面通过用Micrologix1000系列中型号为1761－L16BWA的可编程控制器控制十字路口交通灯的实验例子来说明可编程控制器的硬件和软件设计步骤和手持编程器的使用方法。
交通灯系统要求实现“正常时序控制”及“急车强通控制”两种控制方式。

正常时序控制要求如下:当起动开关接通时，信号灯系统开始工作，先南北红灯亮，东西绿灯亮，南北红灯亮维持28s，在南北红灯亮的东西绿灯也亮，并维持19s，19s延时到，东西绿灯闪亮，绿灯闪亮周期2s(亮1s熄1s)，绿灯闪亮3次后熄灭，东西黄灯亮，并维持3s，3s延时到，东西黄灯熄，东西红灯亮，南北红灯熄，南北绿灯亮。东西红灯亮维持33s，南北绿灯亮维持24s，24s延时到，南北绿灯闪亮3次后熄灭，南北黄灯亮，并维持3s。3s延时到，南北黄灯熄，南北红灯亮，东西红灯熄，东西绿灯亮，开始第二周期的动作，以后周而复始地循环。

急车强通控制要求如下:急车强通信号受急车强通开关控制。无急车时，信号灯按正常时序控制。有急车来时，将急车强通开关接通，不管原来信号灯的状态如何，一律强制让急车来车方向的绿灯亮，使急车放行，直至急车通过为止。急车一过，将急车强通开关断开，信号灯的状态立即转为急车放行方向的绿灯闪亮3次，随后按正常时序控制。

2.1 硬件系统设计
PLC采用Micrologix1000中型号为1761－L16BWA的控制器，它有10个数字量输入点和6个数字量输出点。交通灯控制系统硬件结构图如图1所示。

2.2 软件系统设计
可编程控制器的软件设计步骤如下:
(1) 画出控制时序图;
(2) 列出对应的I/O编号的分配;
(3) 写出符合控制要求的程序。
PLC输入输出端口的分配如图1所示。控制时序图如图2所示。

图2 交通灯正常时序控制时序图

把南北向控制、东西向控制和急通车控制看成为三条分支流程控制过程，其程序总流程图如图3所示。南北向控制和东西向控制都是按正常时序顺序动作，控制相应信号灯循环发亮，其中南北向控制子程序流程图如图4所示，东西向控制子程序流程图与图4相似。急通车控制分南北向急通车控制和东西向急通车控制两路，当南北向急通车开关I/1合上，则控制南北向绿灯亮，东西向红灯亮，让南北急车放行，当东西向急通车开关I/2合上，则控制东西向绿灯亮，并设置南北、东西强通互锁，避免冲突的发生，急通车控制子程序流程图如图5所示。

图3 程序总流程图

图4南北向控制子程序流程图         图5急通车控制子程序流程图

(4) 输入程序、调试程序、运行程序
程序的输入、调试以及运行将结合下面的编程器的使用来说明。

3 编程器的使用
手持编程器(型号为1761-HHP-B30)通过一条8针RS-232电缆与可编程控制器(型号为1761－L16BWA)的RS-232口连接，可编程控制器接通220V交流电源(注意根据型号的不同接不同的电源)，这时可编程控制器上的POWER指示灯亮。编程器有两种工作模式，即编程工作模式和运行工作模式。

在编程工作模式下，可进行程序的写入、读出、插入、删除和修改;在运行工作模式下，PLC的RUN指示灯亮，PLC运行程序。编程器上的键大部分有双重甚至多重功能，例如键既可为模式键，亦可为输出继电器O，键入时编程器会根据当前状态自动判别选择，在屏幕上显示相应的功能或字母。

3.1 编程工作模式
进入编程工作模式的方法是按键，选择RPRG，按[ENT]键，即进入编程工作模式。
在编程工作模式下，可进行如下操作:
(1) 清除用户程序存储器内容:按菜单键,再按上下键的下键，选择6.bbbbb PROG，按[ENT]键，显示“YES[ENT]NO[ESC]”, 按[ENT]键，即可清除用户程序存储器内容，程序清除后按[ESC]键返回主菜单;
(2)写入程序:按[MON]键，再按[ENT]键，即可开始输入程序。每输入梯形图中新的一行要按键，每键入一条指令后按[ENT]键;
(3)删除程序:按左右键找到所要删除的某条程序，按[DEL]键即把该条程序删除;输入程序时某个字母或数字输错，可按[ESC]键删除;
(4) 插入程序:按左右键找到所需插入程序的某条程序，输入需插入的程序，即可把需插入的程序插入在该条程序之后;
(5) 修改程序:上下左右键、[DEL]键、[ESC]键的配合使用，可进行程序的修改。

3.2运行工作模式
进入运行工作模式的方法是按键，选择RRUN，按[ENT]键，即进入运行工作模式。

在运行工作模式下，可编程控制器的运行程序，这时可编程控制器上的RUN指示灯亮，可利用输出指示灯观察程序是否满足控制要求。编程器还可监控程序的运行，方法是:按[MON]键，再按[ENT]键即可监控程序，按左键或右键可监控任一条指令及至全部程序。

在运行工作模式下，PLC运行程序满足要求后，手持编程器可拔去,后做负载考验运行。本例用电路板上四边放置的4组共12个发光二极管模拟十字路口交通灯,接在PLC对应的输出端口上，接通电源，拨动输入端相应的开关，发光二极管按要求循环发亮，说明达到了控制要求。

4 结束语
城市交通灯控制采用PLC比传统的采用电子线路和继电器具有可靠性高、维护方便、使用简单、通用性强等特点，PLC还可以联成网络，根据实测各十字路口之间的距离、车流量和车速等，合理确定各路口信号灯之间