西门子模块6ES7223-1PM22-0XA8接线图形一 针对原来顶管挖掘机的机头随着挖掘长度的增加，控制电缆（31芯）的增长，在插拔过程中电缆的故障率较高，维修较麻烦，电缆也笨重，为改善这种状况，需对原有的控制系统进行改造，将机头与主控站的电气控制连线改为可编程控制器（PLC）通讯方式，可编程控制器（PLC）的高可靠控制性能将极大地tigao原操作系统的性能，而通讯电缆仅只有2芯，重量轻，使用方便，维护简单。二 ，设备工作原理及改造方案。 1 ，此顶管机为意大利进口， 包括两个部分， 机头部分跟主控站部分 ，该机可进行地面遥控操作，主要参数实现动态数字化显示，还配备有灯光模拟盘和故障声光显示，可以一览机内和地面各系统的工作情况 。结构紧凑、机械化程度高、管内无需人操作的全遥控式控制、顶进安全、顶进过程无需降水、方向易控且稳定，出的泥浆需要采用泥水处理设备处理。适用于混凝土管及钢管的管道顶进。 2， 控制要求 在主控室控制机头的 电机， 水泵， 油泵， 纠偏， 主机启动，停止，正反转。工作阀开关，旁通阀开关，总方向阀开关。 为开关量控制， ，机头的 纠偏跟水平，偏转有6个模拟量要在控制室的仪表上面显示出来 。 可以通过观察模拟量的值， 来的操作机器 。 使之正常运行。三 系统构成 该自动控制系统如图所示，采用西门子公司的 S7-200 PLC系统；该系统是具有高速、高效、高可靠、一体型CPU的PLC系统，通过200高性能的通信功能，用NETR,NETW指令，主控制室的PLC作为主PLC，机头的224CPU作为从站 ，通过在控制室操作，来控制机头的设备，来达到双机通信控制。主要设备选型四 该系统于2004年11月投入运行后，设备运行稳定可靠，克服了原来系统不稳定的弱点，检修方便 ，由于信号线的大幅减少 ，使用也比原来方便了很多，大大tigao了生产效率，得到了良好的效果。产生了很高的经济效益。 风机在国民经济生产中，数量很多，其耗电量巨大。目前我国在风机节能方面还有巨大的潜力。在纸厂锅炉中，锅炉蒸发量为15吨/时，风机主要有鼓风机，引风机装机容量为30KW和75KW两种，其风量的调节全靠挡板，大量的风能浪费在挡板上，对电能的浪费巨大，自动化水平很低，操作工人对这些设备的检修工作量也很大，若用一种调节风机转速的方法来调节风量起不是一举两得，既tigao了自动化水平减少挡板设备的维修费用，又节约电能。2. 风机变频调速的改造2.1系统配置： 西门子S7-200 CPU222控制模块一个，CPU222运算功能强大，性能好，可靠性高。本机数字量输入14点，数字量输出10点。大可扩展I/O模块2个，大可扩展智能模块2个，内置8路PID回路，1个RS-485通信接口，为以后远程监控做好准备。A/D、D/A转换模块各一个。EM 231模拟量输入模块，具有4个模拟量输入通道，12位A/D转换器，转换时间小于250μs，数据字格式可单极性也可双极性，单极性0～32000，双极性-32000～+32000。EM 232模拟量输出模块，其模拟量输出点数为2点，数据字格式与EM 231模块类似。 压力变送器一只，负压表一只，变频器两台其中30KW一台用于鼓风机，75KW一台用于引风机。2.2工作原理： 锅炉内蒸汽压力的大小，主要靠30KW鼓风机决定，锅炉内的负压维持，主要靠75KW引风机决定。当锅炉内蒸汽压力增大时，压力变送器把检测到的信号经过A/D转换模块中的一个模拟量输入通道输入到PLC，PLC经过PID回路调节、上下限比较等内部处理运算，运算后所得结果传送给D/A转换模块中的一个模拟量输出通道输入到30KW变频器，30KW变频器降低鼓风机的转速，减小了锅炉内蒸汽的压力，由于鼓风机转速的降低，锅炉内的负压也随之增大，负压表把检测到的信号经过A/D转换模块中的另一个模拟量输入通道输入到PLC，PLC经过PID回路调节、上下限比较等内部处理运算，运算后所得结果传送给D/A转换模块中的另一个模拟量输出通道输入到75KW变频器，75KW变频器降低引风机的转速，减小了锅炉内的负压压力。亦然。如下图所示。 这里需要注意的是：点，KM1与KM2不能吸合，KM3与KM4不能吸合，其解决方法在机械上可以采用钥匙转换开关，电气上可以采用接触器常闭触点互锁，PLC内部编程采用延时一秒输出等等，如下图所示。PLC接线图PLC内部编程梯形图（局部） 第二点，PID回路控制必须有一个无扰动切换信号，上图PLC接线图中I0.0，I0.1作为PID回路控制无扰动切换输入信号。关于PID回路控制将在下一篇文章《PID回路控制的原理与调试》中详细介绍。一、 系统技术要求 天桥小区空调供水系统由9台热泵机组（每台热泵机组均采用西门子S7-200系列PLC作为主控制器）；5口冷水井泵及其变频控制柜；3台循环泵及其变频控制柜；热水处理系统；1口热水井及其控制柜以及其他工艺设备组成。 对自动控制系统要求是能够实现对电能，地热能的合理利用；实现系统的运行的自动化以便减少操作的难度，降低运行成本；。对整个系统的具体要求是：工艺参数设备状态的监视，对相关设备的控制。能够在夏天制冷季节根据实际的供冷情况开启关闭相应的热泵机组，并根据实际情况实时调节冷水泵的供水量。二、系统方案的确定 经过反复的论证，在硬件方面决定采用了西门子的S7-300作为主控制器。原因有：1、 以便采用profibus现场总线方式和热泵机组的S7-200系列PLC进行通讯，来监控机组的运行。现场总线方式大大减少了接线，能够实时传送大量的数据，tigao了系统的可靠性。2、 根据系统的技术要求系统所要监控的数据点在300点左右，西门子的S7-300是模块化中小型PLC系统，它性能优异能满足中等性能的要求任务，从价钱上讲比较便宜。有很高的性价比。3、 西门子的S7-300由于市场占有率高，很多上位软件均支持和它的通讯。天桥小区空调供水自控软件使用MCGS组态软件开发，该软件有以下特点：1、 在Microsoft bbbbbbs 2000平台上运行，软件性能优异，运行稳定。画面简洁美观，操作方法简单。2、 从经济上考虑，比国外软件便宜很多。由于是国内软件，在对不同设备（如变频器；智能表）的驱动的开发上周期短。一、 具体硬件控制运行方式的实现1、 机组控制方式 机组初打算以管网的温度来实现对机组的开启关闭，实际中不可行。因为机组本身是一套能够自动加载和卸载的可自动调节的机组。这样以来，逻辑上机组可以逐个正常开启，由于每个机组都可以自动的卸载逻辑上不能够对机组进行逐个停机。终控制方案决定采用根据参与运行机组的优先级和负载量（机组负载在0％、40％、70％、100％之间变化）来决定机组的开启。例如：优先级为1的机组先开启，当该机组负载达到100％且运行超过15分钟是就开启优先级为2的机组。当优先级为2的机组负载达到100％且运行超过15分钟是就开启优先级为3的机组，依此类推。关闭时当后一个优先级为n的机组负载达到70％且运行超过15分钟是就关闭该的机组，当优先级为n－1的机组负载达到70％且运行超过15分钟是就关闭该的机组，依此类推直到剩下后一台机组。 机组的具体控制分为就地和远控。就地是用机组本身的组合键启停，远控是用计算机对其起停。在远控状态下，远控可分为自动和手动两种。手动下的远控可对机组进行单独的起停控制；自动下的远控需要对机组进行各项设置后，才可运行（如下图所示），先要设置一下手自动切换，再设置一下优先级。再按下机组系统启停按钮。机组就可按优先级的顺序启停机组了。注：A、机组的就地远控是由机组是否就地开启来决定。B、机组在自动状态下启动关闭按优先级的顺序如开启按照1、2、3、4、5、6、7、8、9；关闭就按着9、8、7、6、5、4、3、2、1，优先级可在上位机上设定。只有设置了优先级的热泵机组才参与自动运行。C、为tigao系统的可靠程度。机组在启动时采用就地和远控混合开启的方法。例如就地开启优先级为1的机组，这样在自动出现问题时，就地开启的机组就不会关闭。优先级为1的机组同样参与自动的逻辑判断。 作为组附属于相应的热泵机的电动阀，它的控制方式分为自动和手动两种： 电动阀自动只能在相应机组为远控操纵方式下才起作用，在自动方式下它会随机组的开启而自动提前1分钟开启，随机组的关闭而关闭；电动阀手动时，则可随时手动操纵开闭电动阀。3、 井泵的控制方式 井泵的控制本来打算采用根据管网的压力，用PID控制使水泵恒压供水。实际中不可行，因为回水采用直接回到地下的方式，回水口没有压力。造成了在整个冷水供回水管网中水压很小大概0.001MPa，波动很大。 终井泵的控制方式决定采用PID控制供回水的温差,使温差在恒定值，由于变频器的频率过低是就不能抽上水。在考虑使用PID是要考虑变频器的小频率。 同热泵机组一样，多台井泵的控制也采用优先级的控制方式，只有设置了优先级的井泵才参与自动运行。 在实际运行中也采用就地和远控混合开启的方法。例如就地开启优先级为1的井泵，这样在自动出现问题时，就地开启的井泵就不会关闭。优先级为1的井泵同样参与自动PID的逻辑判断。 说明举例：井泵1控制分为就地和远控。就地是用控制柜上按钮启停，远控是用计算机对其起停。在远控状态下，远控可分为自动和手动两种。手动下的远控可对井泵起停控制；自动下的远控需要对井泵进行各项设置后，才可运行（如下图所示），先要设置一下就地远控手自动切换，再设置一下优先级。再按下井泵系统启停按钮。井泵就可按优先级的顺序启停机组了。 4、 热水循环系统的热水循环泵由于是单台热水井泵，采用变频器自身PID控制，控制对象为水压。 5、 热水循环系统的供水泵由于是 也采用变频器自身PID控制，控制对象为地热供水水压。三、具体软件控制运行方式的实现 为了能够直观的监控数据上位软件画面由以下画面和组件构成。1、屏幕上面是菜单选择条，通过点击各个按钮来选择窗口。(图2－1)1).登陆/注销点击“登录”，出现以下对话框。 不同的登录用户有不同的权限，用负责人登录就可以更改机组的优先级、井泵的优先级，退出系统。用操作人员登录可进行手自动切换，手动开关等操作。不登录，仅能浏览数据，不能进行任何操作。点击“注销”按钮可进行注销操作。为防止非操作人员对设备进行误操作，请操作人员在离开时进行注销。2).热泵机房 当进入工程后，进入热泵机房。此界面直观显示了热泵机房内的设备的当前状态。热泵机组的开停状态（开就闪烁，关就静止）；电动阀的阀位（开阀为绿色、关为红色没有反馈时为灰色），循环泵的开启状态（开为绿色、关为红色）。当登录后，可对冬夏季按钮进行切换，这样相应的手动阀门显示开合，系统开始进行季节的转换。系统自动起停钮在机组的手自动和优先级均设置好后就可以按下进行机组的自动运行了。 点击“机组监控”按钮，进入以下画面。该画面全面的反映的当前九台机组的运行参数。 当机组以现场方式启动时，就地远控指示，显示就地；没有以现场方式启动的均显示远控。在机组系统停机的情况下，可以用手动的方式对机组进行手动的起停。 点击“阀监控”按钮出现以下画面。该画面反映了当前的阀位。当操作员以上级别的人员登录后，可对阀门进行操作。在手动情况下可随时对阀门进行手动的开合，为防止误操作，开关阀按钮在按下2秒钟后才起作用。在自动情况下只有相应的机组用远控方式起停时，电动阀才起作用。3)现场井泵 点击“现场井泵”就进入如下画面。该画面全面的反映了5台井泵及混水泵的运行状态。当井泵在远控状态下，把井泵设置为手动时，可以手动起停井泵并使井泵按输入的频率运行。当井泵优先级和手自动均正确设置并把相应的供回水温差设定好（推荐值6摄氏度左右），就可以按下井泵自动起停钮进行井泵的自动起停了。4).实时数据 点击 “实时数据”来进入模拟量参数窗口，本窗口把管道压力，液位，温度，liuliang，浓度报警参数以表格的形式表现出来，使人一幕了然。5).历史数据 点击 “历史数据”按钮来进入历史数据窗口，在该窗口下可以浏览相应的历史数据。8） 实时报警 点击屏幕上边的窗口选择条中的“实时报警”来进入实时报警窗口，实时报警窗口显示当前时刻发生的报警信息。当有新的报警发生时，画面上的报警灯信息会以红色的状态来提醒用户9） 历史报警 在实时报警窗口按“历史报警”按钮可以切换到历史报警窗口。历史报警窗口显示的是所有历史报警。窗口内显示历史报警数据。 “打印”按钮可以打印报警窗口。 经过一年多的运行考验，该系统安全可靠。达到了初的技术要求，很好的解决多机组联动的技术问题。节约了电能、人力取得了很好的经济效益。
