石家庄西门子数字量模块代理商 原厂原装正品

    本例的输入/输出信号较多，而且逻辑过程也比较复杂，因此本液压系统适合用PLC控制。

    2．PLC的选型

    PLC的种类繁多，不同种类的PLC功能差异很大，价格差距也很大，这为挑选PLC提供了很大的空间。机型选择的基本原则是：在功能满足要求的前提下，力争选用性能价格比高的，并且可以升级的产品。通常选型要注意以下几点：

    (1)功能的选择

    对于只有开关量和少量模拟量的控制设备，一般选用小型PLC；对于有较多模拟量控制、有复杂的通信、多闭环控制系统，一般根据其规模选用中高档PLC机型；对于本例只有开关量，而且点数不**过20点，因此选用中小型机足够，选择面十分广泛，市面上的PLC应都能满足要求。

    (2)基本单元的选择

    基本单元的选择主要包括相应速度、结构形式和扩展能力。

    PLC输入信号与响应的输出信号之间存在着一定的时间延迟，称为延时时间，PLC的延迟时间短则响应速度快。对于以开关量为主的系统，PLC的响应速度能够满足要求，*特殊考虑，而以模拟量为主的系统则必须考虑。本例只有开关量，因此不必考虑响应速度。

    一般PLC有整体式和模块式两种结构形式，前者的价格*，而且通常小型PLC多采用整体式结构。

    在扩展方面也应注意，如通信扩展，设计时不需要，并不代表以后用户一定不用。

    (3)内存容量的估算

    本系统有SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SP1、SP2、起动SB1、停止SB1、复位SB3和急停SB4 10个输入信号，输出有1YA、2YA、3YA、4YA、5YA、EL和电动机的起动KM 7个信号。输入、输出信号共有17个，一般在选型时输入和输出点数要比实际多20%～30%，富裕的点数通常预留给用户。所以输入、输出点数为17×(1+25%)≈21，可以初步选定输入、输出点数和为21。

    由于西门子的S7-300 PLC性能可靠，故选定的型号为：CPU 313C(当然，读者也可以选用其他品牌的PLC，如三菱的FX系列PLC)，此机型有l6个输入，16个输出。又因为本例的控制要求中没有提出通信等特殊要求，所以不需要选用特殊模块。

    3．PLC控制系统的硬件设计

    (1) PLC的I/O分配

    PLC的I/O分配表见表5-3。

    表5-3    PLC的I/O分配表

PLC的I/O分配表

    (2) PLC的硬件系统设计时要注意以下问题

    ①西门子S7-300 PLC输入端需外接DC 24V电源，可以选用西门子生产的电源，但西门子的电源价格较高，使用市面上的品牌开关电源是完**够满足要求的。这点有别于三菱FX系列PLC，三菱FX系列PLC的输入端不要外接电源。

    ②输入端开关（如按钮）一般都用常开触点，但注意急停开关必须接常闭触点，尽管从逻辑上讲，急停开关接常开触点是可行的，但如果急停开关接常开触点，由于某些情况下，急停开关的连线断开，系统仍然能正常工作，但紧急情况下，特别是重大事故发生时，急停开关将不能起到作用，很*发生事故。如果急停开关接常闭触点，只要急停开关的连线断开，系统就不能正常工作。因此，“急停开关”总是能起到作用。

    ③输出端若用直流电源，则较好与接触器或继电器线圈并联一个续流二极管，续流二极管起续流作用。读者应注意二极管的接法，若接反，则会短路。

    ④输出端若用交流电源，则较好与接触器或继电器线圈并联一个浪涌吸收器。

    ⑤接触器的电源是220V交流电，而电磁阀的电源是24V直流电，因此二者一定不能共用一组输出。

    ⑥在画I/O接线图前务必认真阅读选定型号PLC的使用说明书，否则较易出错。

    ⑦由于PLC的继电器比较小，允许通过的电流只有2A，损坏后不易更换，因此建议将每个输出点转接一个中间继电器，再由中间继电器控制电磁阀和接触器的线圈，尽量保护PLC。

    4．PLC控制系统的软件设计

    物料的混合操作是一些工厂关键的或不可缺少的一环，尤其在化工行业中，经常需要将两种或两种以上的液体按照一定的比例混合，然后再做相应的后续处理和加工。对物料混合装置的要求是设备对物料的混合质量高、生产效率和自动化程度高、适应范围广、抗恶劣工作环境等。采用PLC来控制液体搅拌机，由于其结构灵活、可靠性高、使用范围广等特点，完全满足物料混合控制工艺的要求，能大大提高对各种成分含量的有效控制，提高生产效率，因此多种物料混合的PLC控制具有广泛的应用。

    多种液体按一定比例进行混合是物料混合的一种典型形式，本实例中以两种液体的混合装置的控制为例，来介绍PLC在液体混合装置控制中的应用。

    一、控制工艺流程

    两种液体混合装置的控制工艺流程图如图10-1所示，主要包括对混料装置的加料、混料以及出料的控制。在该控制实例中使用H、I、L3个液位传感器来检测液位，使用3个电磁阀门来分别控制液体1、液体2的进入和混合液的排出。

液体混合装置控制工艺图

    图10-1    液体混合装置控制工艺图

    整个实例的控制流程描述如下：液面在较下方时，按下启动按钮，可进行连续混料。首先，控制液体1的阀门Q0.0，液体1流人容器。当液面上升到传感器I的位置时，关闭液体1的阀门Q0.0，打开控制液体2的阀门Q0.1。当液面上升到传感器H的位置时，控制液体2的阀门Q0.1关闭，此时搅拌电动机开始工作。搅拌电动机工作6s后，停止搅拌，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。当液面降到传感器L的检测位置时，延时2s后，关闭混合液体阀门3Q0.2，然后再开始下一周期操作。若工作期间有停止按钮按下，则待本次混料结束后方能停止搅拌机的工作，不再进入下一周期工作。由于初始工作时，液位不一定在液面的较下方，为此需按下复位按钮，使料面液位处于较下方。

    二、控制系统硬件设计

    1．输入/输出信号分析

    系统的输入信号：启动按钮1个，停止按钮1个，液位传感器3个，共5个输入信号，需5个输入端子。

    系统的输出信号：控制进料的电磁阀2个，控制出料的电磁阀1个，电机接触器1个，共4个输出信号，需4个输出端子。

    2．PLC的输入/输出分配表

    编制PLC的输入/输出分配表如表10 -1所示。

    表10-1    PLC的输入/输出分配表

   随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。LED彩灯由于其丰富的灯光色彩、低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。但目前市场上各式各样的LED彩灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一。这种彩灯控制器结构往往有芯片过多、电路复杂、功率损耗大等缺点。一旦制成成品只能按固定的模式闪亮，从功能效果上看，亮灯模式少而且样式单调，不能根据不同场合、不同时间段的需求来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数，缺乏用户可操作性，影响亮灯效果。

    PLC由于具有可靠性高、抗干扰能力强、适用性强、维护方便、体积小、能耗低等优点，在人们的日常生活中得到了越来越广泛的应用，本节将就PLC在节日彩灯控制中的应用进行介绍。

    一、节日彩灯简介

    用PLC实现对节日彩灯的控制，结构简单、变幻形式多样、价格低。彩灯的形式及变幻尽管花样繁多，但其工作方式可分为三种主要类型：长明灯、流水灯及变换灯。长明灯的特点是只要灯投入工作，负载即长期接通，一般在彩灯中用于照明或衬托底色，没有频繁的动态切换过程，因此可用开关直接进行控制，不需要PLC控制。流水灯负载变化频率高，变换速度快，犹如行云流水、星光闪烁，使人有眼花缭乱之感，分为多灯流动、单灯流动等情形，特点是定时通断，但频率较高，通常间隔几十毫秒至几百毫秒。变换灯则包括字形变化、色彩变化、位置变化等，其主要特点是在整个工作过程中周期性地变换花样，但频率不高。流水灯及变换灯均适宜PLC控制。

    二、控制方案设计

    当用PLC对流水灯或变换灯进行控制时，需要按预定节拍产生一个“环形分配器”（一般可用SHRB、ROL_W产生），有了环形分配器，彩灯就能得到预设频率和预设花样的闪亮信号，即可实现花样的变幻。通常先根据花样变幻的规律写出动作时序表，再按预设彩灯变幻花样在表中“打点”，然后再依据动作时序表输出即可。

    本节所选彩灯变换花样为逐次闪烁方式：程序开始时，灯1 (Q0.0)、灯2(Q0.1)亮；一次循环扫描且定时时间到后，灯1 (Q0.0)灭，灯2(Q0.1)亮、灯3(Q0.2)亮；再次循环扫描且定时时间到后，灯2(Q0.1)灭，灯3 (QO.2)亮、灯4(Q0.3)亮……。其动作时序表如表9-3所示，梯形图如图9-10所示。

    （一）控制单元的选择

    自动放散点火系统的核心是控制单元，一般选用工控机、单片机和PLC，然而用工控机作为控制单元成本偏高；用单片机作为控制单元开发周期较长，抗干扰性差；用PLC则成本比较低，硬件工作量小，开发*。所以选PLC作为控制单元是较为合适的方案。目前PLC的种类繁多，不同厂家的PLC都自成体系，不具互换性。下面以SI-EM：NS7-200为例介绍其如何实现逻辑和顺序控制各设备的启动和停止等动作。

    SIEM：NS7-200是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。其模块化结构设计使得各种单独的模块之间可进行广泛组合以用于扩展，能够支持和帮助用户进行编程、启动和维护，它具有高电磁兼容性和强抗振动、冲击性，有很高的工业环境适应性，可适用于各种领域。其主要功能如下：

    (1)高速的指令处理：0.1～0. 6μs的指令处理时间从中等到较低性能要求的范围内开辟了全新的应用领域。

    (2)浮点数运算：用此功能可以有效地实现更为复杂的算术运算。

    (3)方便用户的参数赋值：提供一个带标准用户接口的软件工具给所有模块进行参数赋值。

    (4)人机界面(HMI)：方便的人机界面服务已经集成在S7-200操作系统内，因此人机对话的编程要求大大减少。SIMENS人机界面(HMI)从S7-200中取得数据，S7-200按用户*的刷新速度传送这些数据。S7-200操作系统自动地处理数据的传送。

    (5)诊断功能：CPU的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常；记录错误和特殊系统事件（例如：**时、模块更换等）。

    (6)口令保护：多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改。

    (7)操作方式选择开关：操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时，就不能改变操作方式。这样就防止非法删除或改写用户程序。

    (8)通讯：．这是一个经济而有效的解决方案。方便的STEP7用户界面提供了通讯组态功能，这使得组态非常*、简单。

    SIMENS S7-200具有多种不同的通讯接口，多种通讯处理器用来连接AS-I接口和工业以太网总线系统；串行通讯处理器用来连接点到点的通讯系统；多点接口( MPI)集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATICS7/M7/C7等自动化控制系统。CPU支持下列通讯类型：

    1)过程通讯：通过总线(AS-I或PROFIBUS)对I/O模块周期寻址（过程映象交换）。

    2)数据通讯：在自动控制系统之间、人机界面(LB＼41)和几个自动化功能块间相互调用。

    （二）自动点火的实现

    本系统**于焦炉荒煤气自动放散点火，每套系统设置两个自动放散点火点，由系统柜和手动柜共同进行自动和手动控制。系统以集气管内煤气压力为检测信号，该信号以4～20mA电流信号进入PLC系统，当PLC检测到压力**规定较**，系统发出报警信号。PLC按预先设置的程序指令执行单元，开煤气阀、点火，开放散阀，开蒸汽阀。当管内煤气压力下降到正常值时，PLC再指令执行关放散阀、关蒸汽阀等，所以，可编程控制器为控制核心，保证了整个系统的可靠、安全运行。

    每套点火装置操作步骤：

    上限声光报警→上上限声光报警→开点火阀→开启水封放散阀→蒸汽阀→关点火阀→关放散阀→关蒸汽阀。

    此次点火结束，准备下次点火。

    （三）自动放散点火系统的组成和功能

    1．系统组成

    AZFD-Ⅲ型点火系统的组成，主要包括PLC、显示操作、动力驱动、火焰检测和受控对象。

    (1)逻辑控制部分。该部分主要由PLC和中间继电器组成。该部分的PLC是整个系统的核心，负责控制整个点火过程和点火阀、放散阀、蒸汽阀的启停。并能将该系统挂接到DCS上，参与整个焦炉控制系统的实时通讯。

    系统柜的智能数显仪显示炉压（对炉压分为上限、上上限、下限、下下限4位，其值可在系统运行中随时进行重新调整），当4～20mA输入回路断开时炉压即时值显示屏会显示broke字样。

    通过系统柜PLC的程序，保证下列控制功能：

    1)当炉压**上**发出声光预报警信号，以提醒有关人员进行相应操作。

    2)炉压**上上**发出声光预报警信号，当延时炉压仍在上上**，即开始自动开启水封放散阀（其开度是根据炉压分三级进行的），同时开点火阀配合点火，然后开蒸汽阀，关点火阀。自动点火模块程序如图9-13。

    3)放散过程中，炉压降至下限以下时，即开始自关放散阀，最后关汽阀。

    4)为防止氨水放散阀被焦油粘死，程序中设定了定期开放散阀，当定期内（10天）未放散点火，自动活动放散阀1～3次，两放散阀活动时间是错开的。从PLC的输出回路指示灯的明灭可观察到逐级打开放散阀、开点火阀及配合点火和开汽的全过程。也可观察到停止放散时关闭放散阀和关汽的过程。手动柜有数显指示仪显示两套放散阀的开度(0°～90°)。系统的和手动柜面上的手动按钮可分别对两套管进行手动操作。

    自动柜电源为220V交流电源，柜内配置后备式UPS电源，供停电时系统照常运行使用。

    (2)显示操作部分。该部分主要由模拟显示器、指示灯和操作按钮组成，它们分别布置在主控柜和现场柜的面板上，无论是在现场还是主控室，操作人员均能方便地操作设备，观察设备工作情况。

    (3)动力驱动部分。该部分主要由交流接触器、固态继电器、熔断器、信号隔离器等元件组成，主要布置在现场箱内。通过接收到控制信号去驱动设备工作，并将设备状态信号反馈到主控柜。

    (4)火焰检测部分。该部分主要由火焰检测器探头和处理板等组成，检测火焰是否点火是整个点火过程的关键。为了确保检测结果的正确性，本系统从布置和选型两方面予以考虑。在布置检测元件时，采用一对一的方式，即一个火焰测元件对应一个点火把装置；在选择检测元件时，根据点火燃料——混合煤气的燃烧特性，选用了带微处理器的紫外线型火焰检测仪，实现远距离监测火焰，避免了传统的热电偶在火焰高温区的烧坏和信号反馈滞后的弱点。该火焰检测器能见检测信号以开关量和模拟量的方式输出，开关量根据点火的需要反馈给点火控制过程，4～20mA的模拟输出信号则供DCS画面显示。

    (5)受控对象部分。该部分主要由高能激发点火器、不锈钢点火火焰传送器、电动执行机构、电动阀门等元件组成，它们均布置在现场。为了能确保点燃荒煤气，打火先点燃精煤气，然后蒸汽吹出，蒸汽的作用一是为了防止把炉筒烧坏，二是助燃。

自动点火模块程序框图

    图9-13    自动点火模块程序框图

    （四）程序设计

    本系统控制程序采用模块化的设计方法，把系统所需完成的功能分成自动点火模块、报警模块等，这样方便且易于操作。

    1．自动点火模块

    这是该系统的主要部分，点火时系统就按照点火步骤自动按顺序执行相应操作，直到点火结束，该模块的程序框图如图9-13所示，每执行一步程序都将检查*设备是否达到预定位置，如果达到炉压设定值，系统则发出报警信号，提醒有关人员进行相应的操作。

    2．报警模块

    当系统某一部位或功能出现异常时，将发出报警信号提醒运行人员注意。