摘要： LOGO! 智能逻辑控制器在小规模过程控制中有突出的优势和特点。通过“PASSIM卷烟机节能降耗改造”这一具体案例，分析和介绍一套以LOGO! 智能逻辑控制器为核心的节能控制装置的设计和应用。关键词：LOGO!；PASSIM卷烟机；节能降耗 ABSTRACT:LOGO! inbbbligent logic controller have prominent advantages and characteristics in smaller process control. Through one specific case-“ PASSIM cigarette maker energy saving transbbbbation”, analyzing and introducing the design and application in a set of energy conservation control device with the Siemens LOGO! inbbbligent logic controller as the core.KEY WORD: LOGO!; PASSIM Cigarette maker; Saving energy and Reducing consumption 1. 了解LOGO!次实际接触到LOGO！产品，那是外单位为卷烟设备进行的一次改造，控制器就选用了LOGO！（6ED1 052-1MD00-0BA6），由于使用和维护的需要从西门子官网下载了手册和编程软件进行了一些学习和研究。本文所述的案例是我次使用LOGO!进行项目设计。由于初次使用，在设计和应用上有不妥处希望交流指正。2. 选择LOGO!本案例起初是选择某品牌的小型PLC作为主控制器，但通过以下几方面的对比，在两者功能都满足设计需要的前提下，发现LOGO！更适合本案例。由于设计需要，本案例需配备简单的显示设备方便随时对相关数据进行收集。PLC须单独配置一文本显示屏，不仅增加了成本而且增大了安装和设计难度。而LOGO！自带文本显示屏，大大降低了成本和设计、安装难度。由于针对实际运行情况需要对定时器参数进行现场调整。PLC需使用笔记本电脑现场连接进行调整，较繁琐。而LOGO！则可直接通过面板按键进行操作，非常方便高效。LOGO！对常用的功能，程序段进行了整合直接调用相关模块即可，而PLC需另外编程。故LOGO！在小规模设计应用中编程更高效。LOGO！相比PLC成本更低，在本案例中性价比更高。3. 应用LOGO!（1） 应用简述我厂主力卷烟设备是英国MOLINS公司生产的PASSIM卷烟机。在使用和维护过程中发现该设备对停待机电耗缺乏完备的控制，存在电能浪费的问题。经测算，“料斗&风机按钮”控制的电机组（以下简称料斗&风机）的电耗占设备停待机电耗的85%[1]。所以控制料斗&风机在设备停止后延时自动关闭，可以显著的降低设备停待机电耗。为保持设备完整性，采用的控制方法为设计加装一套控制装置。控制装置设计要求为：①可编程，运行稳定可靠。能实现自动关闭料斗&风机，报警功能。②有显示屏便于对数据进行采集分析。③控制器体积要小便于安装。④控制成本。结合设计要求主控制器终选择了LOGO!，该装置2011年1月底在我厂5#卷烟机组安装试运行，至今LOGO!控制器运行稳定且其控制的部件运行良好。LOGO!的自带显示屏和现场编程功能为数据采集和参数调整带来了极大的便利。（2） 工艺流程介绍 图1 控制流程图 （3） 系统硬件配置1）系统由主控器LOGO!（6ED1 052 - 1HB00 - 0BA6），单级空开Q1，选择开关S1，瞬动按钮S2，指示灯H1组成（见图2）。2）Q20.2，Q16.0为原设备主节点PLC（S5-115U）的输出，分别表示“设备静止”和“大风机运行”。I33.0为原设备子节点PLC（S5-95U）输入，表示“关闭料斗&风机”当设备静止且复位按钮在静止后未被按压、选择开关置于“自动”、大风机处于运行状态、以上条件均成立时，接通延迟定时器B001开始计时（5分钟）。以上条件任一不成立则程序不运行。B001计时满后触发脉冲发生器 B005使指示灯以0.5秒间隔闪烁发出报警提示：1分钟后料斗&风机将自动关闭（由定时器B002控制）。报警提示时段内操作员有以下选择①停机时间较长－－-不做任何处理，1分钟后料斗&风机被自动关闭。②设备很快将重新运行－－-按压复位按钮，程序被终止，指示灯常亮，当1）中所有条件都成立时程序将被重新激活。当将选择开关置于“手动”时：①指示灯常亮，指示控制装置被旁通。②LOGO! 的显示屏将显示指定内容的消息文本。为便于分析统计，指定的显示内容为：料斗&风机关闭计数及停止累时。（5） 使用LOGO! 的体会次使用LOGO!感觉它就是为小规模过程控制量身定做的，非常适用于对设备进行小范围的改造，很好的填补了继电器与PLC之间的技术空间，名副其实的“超级继电器”。特别对其自带文本显示屏的设计和编程高效易上手感到非常满意。但使用中也发现一些问题：①用自带按键进行编程较繁琐，能否兼容通用输入设备进行操作。②能否加强一些常用功能块的功能，如移位寄存器，其只能上移或下移8位并在程序中只能使用一次的限制往往不能满足实际设计的要求。③在线测试中能否添加“时序图监控”功能，其在一些应用中监控效果会更直观。 1 引言绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Tramistor，IGBT)是MOSFET与GTR的复合器件，因此，它既具有MOSFET的工作速度快、开关频率高、输入阻抗高、驱动电路简单、热温度性好的优点，又包含了GTR的载liuliang大、阻断电压高等多项优点．是取代GTR的理想开关器件。IGBT目前被广泛使用的具有自关断能力的器件，广泛应用于各类固态电源中。IGBT的工作状态直接影响整机的性能，所以合理的驱动电路对整机显得很重要，但是如果控制不当，它很容易损坏，其中一种就是发生过流而使IGBT损坏，本文主要研究了IGBT的驱动和短路保护问题，就其工作原理进行分析，设计出具有过流保护功能的驱动电路，并进行了仿真研究。2 IGBT的驱动要求和过流保护分析1 IGBT的驱动IGBT是电压型控制器件，为了能使IGBT安全可靠地开通和关断．其驱动电路必须满足以下的条件：IGBT的栅电容比VMOSFET大得多，所以要tigao其开关速度，就要有合适的门极正反向偏置电压和门极串联电阻。(1)门极电压任何情况下，开通状态的栅极驱动电压都不能超过参数表给出的限定值(一般为20v)，佳门极正向偏置电压为15v土10％。这个值足够令IGBT饱和导通；使导通损耗减至小。虽然门极电压为零就可使IGBT处于截止状态，但是为了减小关断时间，tigaoIGBT的耐压、dv／dt耐量和抗干扰能力，一般在使IGBT处于阻断状态时．可在门极与源极之间加一个-5~-15v的反向电压。(2)门极串联电阻心IGBT的输入阻抗高压达109~1011，静态时不需要直流电流．只需要对输入电容进行充放电的动态电流。其直流增益可达108~109，几乎不消耗功率。为了改善控制脉冲的前后沿陡度和防止振荡，减少IGBT集电极大的电压尖脉冲，需在栅极串联电阻Rg，当Rg增大时，会使IGBT的通断时间延长，能耗增加；而减少RF又会使di／dt增高，可能损坏IGBT。因此应根据IGBT电流容量和电压额定值及开关频率的不同，选择合适的Rg，一般选心值为几十欧姆至几百欧姆。具体选择Rg时．要参考器件的使用手册。(3)驱动功率的要求IGBT的开关过程要消耗一定的来自驱动电源的功耗，门极正反向偏置电压之差为△Vge，工作频率为f，栅极电容为Cge，则电源的少峰值电流为: 驱动电源的平均功率为: 2 IGBT的过流保护IGBT的过流保护就是当上、下桥臂直通时，电源电压几乎全加在了开关管两端，此时将产生很大的短路电流，IGBT饱和压降越小，其电流就会越大，从而损坏器件。当器件发生过流时，将短路电流及其关断时的I—V运行轨迹限制在IGBT的短路安全工作区，用在损坏器件之前，将IGBT关断来避免开关管的损坏。3 IGBT的驱动和过流保护电路分析图2中，高速光耦6N137实现输入输出信号的电气隔离，能够达到很好的电气隔离，适合高频应用场合。驱动主电路采用推挽输出方式，有效地降低了驱动电路的输出阻抗，tigao了驱动能力，使之适合于大功率IGBT的驱动，过流保护电路运用退集电极饱和原理，在发生过流时及时的关断IGBT，其中V1．V3．V4构成驱动脉冲放大电路。V1和R5构成一个射极跟随器，该射极跟随器提供了一个快速的电流源，减少了功率管的开通和关断时间。利用集电极退饱和原理，D1、R6、R7和V2构成短路信号检测电路．其中D1采用快速恢复二极管，为了防止IGBT关断时其集电极上的高电压窜入驱动电路。为了防止静电使功率器件误导通，在栅源之间并接双向稳压管D3和D4。如是IGBT的门极串联电阻。正常工作时：当控制电路送来高电平信号时，光耦6N137导通，V1、V2截止，V3导通而V4截止，该驱动电路向IBGT提供+15V的驱动开启电压，使IGBT开通。当控制电路送来低电平信号时，光耦6N137截至，VI、V2导通。V4导通而v3截止，该驱动电路向IBGT提供-5v的电压，使IGBT关闭。当过流时：当电路出现短路故障时，上、下桥直通此时+15V的电压几乎全加在IGBT上．产生很大的电流，此时在短路信号检测电路中v2截止，A点的电位取决于D1、R6、R7和Vces的分压决定，当主电路正常工作时，且IGBT导通时，A点保持低电平，从而低于B点电位。所有A1输出低电平，此时V5截止，而c点为高电平，所以正常工作时。输入到光耦6N137的信号始终和输出保持一致。当发生过流时，IGBT集电极退饱和，A点电位升高，当高于B电位(即是所设置的电位)时，即是当电流超过设计定值时，A1翻转而输出高电平，V5导通，从而将C点的电位箝在低电位状态，使与门4081始终输出低电平，即无论控制电路送来是高电平或是低电平，输人到光耦6N137的信号始终都是低电平，从而关断功率管。从而达到过流保护。直到将电路的故障排除后，重新启动电路Modbus从机站的Modbus主机通信设置和请求表可使用WindLDR“功能设置”进行设置。 进行从机站通信与用户程序执行同步，并且按照请求表中指定的请求编号顺序在END处理中处理通信数据。 当指定了请求执行内部继电器时，只有当相应的请求执行内部继电器打开时才执行请求。 当没有指定请求执行内部继电器时，连续执行所有请求。Modbus主机设置使用WindLDR设置Modbus主机通信用于Modbus ASCII或Modbus RTU。 由于这些设置与用户程序相关，所以必须在更改设置后将用户程序下载到MicroSmart。1. 在WindLDR菜单栏中选择设置>功能设置>通信端口。此时出现通信端口的“功能设置”对话。2. 在“端口2”的“通信模式”下拉列表中，选择Modbus ASCII主机或Modbus RTU主机。 4. 单击通信设置按钮。出现“通信参数”对话框。若有必要，请更改设置。 注释 1: 仅当端口 3 至端口7 上使用 Modbus 主机时才可使用115200 bps的速度。 注释 2: 当端口 3 至端口 7 上使用 Modbus 主机时可指定传输等待时间。5. 单击确定按钮返回Modbus ASCII或RTU主机请求表。 在“功能代码”下指定请求。 一个请求表中多可输入255个或2040个(在系统程序版本110或更高的CPU模块上时)请求。 “功能代码”为进行Modbus通信时，主机对从机进行的读取或写入的操作代码。FC5A支持如下功能代码 请求执行内部继电器和错误状态数据寄存器按照请求编号顺序分配。 当删除一个请求或更改请求的顺序时，更改了请求与请求执行内部继电器和错误状态数据寄存器的关系。 如果在用户程序中使用了内部继电器或数据寄存器，必须相应地更改设备编号。在完成更改后，重新下载用户程序。6. 当完成编辑“主机请求表”时，单击确认按钮保存更改。7. 在关闭“主机请求表”后，编辑一个用于特殊数据寄存器D8054 (传输等待时间)和错误检测的用户程序。8. 将用户程序下载到CPU模块。现在，设置Modbus主机完成。Modbus从机设置在 WindLDR 功能域设置中为端口 1 至端口 7 选择Modbus ASCII 从机或 Modbus RTU（远程终端设备）从机，则可使用 Modbus 从机通信。 当Modbus从机从Modbus主机接收请求时，Modbus从机根据请求读取或写入数据。 在用户程序的END处理时处理请求。使用WindLDR设置Modbus从机通信用于Modbus ASCII或Modbus RTU。 由于这些设置与用户程序相关，所以必须在更改设置后将用户程序下载到MicroSmart。1. 在WindLDR菜单栏中选择设置>功能设置>通信端口。此时出现通信端口的“功能设置”对话框。2. 在“端口2”的“通信模式”下拉列表中，选择Modbus ASCII从机或Modbus RTU从机3. 单击设置按钮。出现“通信参数”对话框。若有必要，请更改设置。4. 单击确定按钮保存更改。5. 在关闭“功能设置”屏幕后，编辑一个用于特殊数据寄存器D8054(传输等待时间)和错误检测的用户程序。6. 将用户程序下载到CPU模块。现在，设置Modbus从机完成。*a:地址通常用于Modbus通信。 MicroSmart设备的Modbus地址计算方法如下。*b: 这些 4 位数地址用于通信帧。要计算通信帧中使用的地址，提取 Modbus 地址的低 5 位数，从该值中减去1，并将结果转换为十六进制。一般MicroSmart从机支持十进制的地址通信。但若需要使用十六进制进行通信的话，勾选Modbus主机设置页中的：图中，D0200~D0202是上图设置的错误状态寄存器。当出现通信错误时，在其中保存从机号（高字节）和错误代码（低字节）。错误代码表，如下所示：00h:正常完成01h:功能错误02h:访问目标错误(地址超出范围，地址+设备量超出范围)03h:设备量错误，1位写入数据错误11h:ASCII代码错误(仅ASCII模式)12h:帧长度错误13h:BCC错误14h:从机编号错误16h:超时错误DTDV（W）将错误状态S1分割为高低字节存放在D1,D1+1。例如，上图程序中行表示为D0200的高字节被存放在D0210，低字节被存放在D0211中。之后，分别读取分割存放后的寄存器的值就可知。随着工业自动化的普及，许多企业采用空压系统来执行生产线自动化作业，然而因空压机老旧、损坏等问题，而衍生企业生产线停摆及能源浪费等困扰；于是，凭借Yottacontrol A-1189D控制器及A-1010分散式IO模组，让企业轻松管理空压系統，达成电费节省、生产线稳定的目标。 企业常见问题：1. 空压机单独设立沒有并网，当其中一台发生故障时，就会造成供气减少或中断。2. 误判空压机压力，而造成不当压力调整而产生的能源浪费。3. 压力与liuliang不稳定，造成接头、管路、阀体等破裂而使气体泄漏。A-1189D系列控制器內建二组标准的MODBUS 485通讯接口及一组MODBUS 232通讯接口，A-1189D控制器透过一组MODBUS 485通讯接口链接255 组A-1010 IO模块。 单一A-1010 IO模块可即时监控空压机的运作状态、温度、压力、liuliang等，当上述条件只要出现异常时，即会将信息传送给PLC处理，透过变频器来调整空压机liuliang，或启动(更换)备用空压机等。 A-1189D配备显示屏幕，透过屏幕即可了解空压机运转的温度、压力、liuliang等可调参数，因建置二组标准的MODBUS 485通讯接口，可透过这两组485通讯接口对高达510台MODBUS装置制行控制作业，不管是多台空压机运转切换、频率调整、liuliang控制等都能轻松完成。 Yottacontrol 亦提供免费的SCADA软件，让使用者无需再花费预算请人士开发、订作；此套软件无需任何复杂设定，可透过PC轻松监控所需要的任何参数，並加以记录及分析。目前各工厂为利于重物搬运、节省人力，普遍采用天车设备。而天车搖控器更为天车设备帶來便利及安全等;由于天车搖控操作人员的用习惯差异，而导致设备损坏、增加维修成本及造成意外事故的发生。台湾巨控Yottacontrol控制器的灵活性能正可以有效解決上述问题。 工厂常见问题： 1. 操作人员习惯性的大车、反车制动，造成起重电动机及减速机的严重损坏。 2. 误判挂吊物的重量，強行进挡升起，造成吊物溜勾事故。 3. 目前大部分天车配电盘(控制盘)仍采用凸轮控制器加上时间继电器控制天车动作时间、方向及速度等，但因通常天车操作环境较为恶劣，极易造成时间继电器的故障。图示 采用Yottacontrol台湾巨控A-2188D控制器对于天車控制所改善的成效 1. 由合格的控制器安裝商为工厂编写客制化的程序，后续天车操作员依然按照原先流程作业，但作业过程中A-2188D控制器会依程序进行判断，过程是否符合电动机及减速机的机械特性，过程正确才会藉由电磁接触器来驱动天车;避免电动机及减速机因人为长期的不当操作，而使设备故障。 2. A-2188D內建1024组计时器，可完全取代传统计时继电器，不仅节省计时继电器的费用，更避免因操作环境恶劣而导致传统计时继电器的故障，而衍生其他维护费用及营业损失。 3. A-2188D可搭配变频器来控制天车电动机的转速及转向，来满足客制化的调速性能要求。 4. 可量身定制任何制动功能，使天车运用更加的灵活。