PLC技术发展现状和趋势
小型PLC和单片机
目前在很多行业中，尤其在低端OEM行业中，继电器或单片机的应用还非常普遍。单片机一般用于工控产品或民用产品大批量的开发，但是单片机必须从底层硬件做开发，对普通用户难度大，周期长，无法在使用过程中修改功能，难以达到工业环境应用，所以在一些应用环境相对较好的场合有大量应用。PLC相对单片机自行开发的系统而言，首先在软件上多了一套可编程逻辑语言，方便将梯形图转换为控制指令，其次在硬件上集成了电源电路，加强了抗干扰措施，更适合工业环境使用。
PLC和单片机相比的优点：
使用简单，运用开发周期短；
经过长期的系统验证具有高可靠性；
功能更改方便。
相对为通用机械设备控制需求几近定制的PLC产品，单片机系统则更为某一个类产品定制开发，所以功能裁剪，成本更低。但随着用户开发新机型的周期越来越短，以及价格在电控系统选择中的重要度的降低，PLC的应用将越来越普遍。而单片机将继续固守控制要求简单，价格敏感和批量大的应用。
2.小型PLC技术发展趋势
小型PLC从产生到现在，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；如今的小型PLC在编程，IO扩展，通讯借口，开关量和模拟量的调节以及一些特殊功能模块如高速计数输入和脉冲输出的应用上已经基本满足用户的需求了。但随着应用需求及关联产品技术性能的提升（如步进驱动的脉冲响应频率及精度，HMI及关联系统的通讯功能），PLC将继续得已完善和发展。未来几年，各厂商会应客户要求，对小型PLC的以下功能进行强化：
（1）运动控制功能
用户对PLC提出更高的运动控制功能要求，主要是控制性能和功能方面。这种需求在机床工具，电子制造和包行业更加突出。
未来的发展方向将是：
1）脉冲频率的提高，从10KHZ，20KHZ发展到目前的100KHZ甚至更高；
2）功能更强，如FP-X，FX-3U，CP1H，EH+SV等产品都具备插补功能，同时脉冲路数有所增加。
（2）通讯功能
有很多厂家认为网络通讯是未来PLC的发展方向，这样可以从系统结构上得到简化，从而降低成本。很多之前只支持一种现场总线的产品供应商，都在考虑推出支持更多总线和工业以太网的PLC产品
特变电工全面占据世界变压器行业技术最高峰提前完成国家十一五重大科技攻关项目
在全国人民万众一心、众志成城为成功举办奥运，夺取抗震救灾工作全面胜利而奋勇拼搏之际，一条振奋人心的喜讯从特变电工沈变特高压产品试验大厅传出。7月 4日，世界首台特高压交流1000兆伏安/1000千伏变压器通过了全部试验项目，成功研制，即将运行于晋东南—南阳—荆门世界首个1000千伏特高压交流试验示范工程。这是继5月18日世界首台1000千伏特高压并联电抗器在特变电工衡变公司研制成功，6月5日世界首台±800千伏干式平波电抗器在特变电工沈变研制成功后，特变电工自主研发的又一“国家十一五重大科技攻关项目”世界级产品。
发展特高压输电技术，变输煤为输电，建设绿色、节能、环保的电力“高速公路网”，是解决能源危机，建设节约型社会和创新型国家的具体举措，是国家“十一五”重大科技支撑计划、中长期科技发展规划纲要、加快振兴装备制造业计划和我国应对气候变化国家方案的重要组成部分。特高压输电具有输电容量大、送电距离长、线路损耗低、工程投资省、走廊效率高和联网能力强六大优势。以上特高压产品的成功研制，标志着特变电工已提前完成国家十一五重大科技攻关项目。
1000兆伏安/1000千伏特高压变压器、1000千伏特高压电抗器和±800千伏干式平波电抗器都经历了长达一周的各种极端情况下的高难试验。在1000兆伏安/1000千伏特高压变压器试验中，产品经受住了雷电冲击和超过额定电压1.7倍电压加压等诸多考验，各项技术指标均优于设计要求，达到国际领先水平。国网公司、国网电科院、中国电科院、意大利CESI等单位的数十位国内外知名专家全程见证了产品试验。当看到产品在常规1.5倍条件的局放试验中几乎达到了无局放状态时，在场专家无比振奋，一致认为，能实现这一优异成绩是非常难得的，这不仅是特变电工沈变公司的技术突破，也是民族制造工业的一次技术突破！国网特高压建设部陈维江主任在试验结束后说：“今天是个难忘的日子，中国首台、同时也是世界首台1000千伏单体交流变压器在特变电工沈变诞生，而且做到了1.5倍额定电压端子放电量小于20PC，在此，我要代表国家电网公司对特变电工专家组在特高压工作中付出的艰苦努力，付出的大量心血表示感谢！”；意大利CESI公司专家表示：“世界首台1000千伏特高压变压器的诞生，无论对特变电工还是世界行业技术发展都有重大意义，能亲自见证这次试验我非常高兴！”。在此前的世界首台±800千伏干式平波电抗器试验现场见证中，南网超高压公司副总经理尚春也对特变电工的研发能力给予高度赞扬。
以上世界级产品的成功研制，标志着特变电工已全面建成特高压产品自主创新体系，全面掌握了世界交流、直流输变电设备研制领域的最前沿技术，自主创新能力已经站上世界行业最高峰。
1000 千伏特高压交流产品和±800千伏特高压直流产品的成功研制，标志着我国输变电技术已处世界领先水平，中国正在实现由变压器制造业大国向强国的跨越！项目产品的研制，将为我国培养一支世界级的研发团队、管理团队和产业工人团队，全面带动我国输变电产品升极，改写世界输变电制造历史，领跑行业技术发展。
以上成果的取得，是特变电工长期以来注重自主创新体系建设和不断加大科研开发投入的结果。多年以来，公司始终坚持将每年销售收入的5%用于科研投入并取得丰硕成果，2008年更是特变电工自主创新喜结硕果的丰收年：
——年初，由特变电工总承包的国家重点工程贵广二回全部产品一次投运成功，产品各项性能参数超过西门子处于世界领先水平。±500千伏直流研制技术荣获2007年度中国机械工业科学技术成果一等奖。
——在国家重点工程“呼辽±500千伏直流输变电工程”中，公司中标全部产品，签订了近12亿元的国内行业最大订单。全部产品均将实现自主化研制，进一步推进我国直流技术发展。
——在中俄直流背靠背联网工程中，特变电工研制的黑河换流站±500千伏直流换流变压器首批产品已成功发运。产品完全由特变电工自主设计、自主验证、自主采购，独立制造，真正实现了自主化。
——750kV电抗器、扩径导线和母线系列产品荣获中国机械工业科学技术进步特等奖，今年再次荣获代表国家科技最高水平的奖项 ——2007年度国家科技进步一等奖。
以上产品都是国家中长期科技发展规划和国家十一五科研攻关计划的重要组成部分，是建设创新型国家、解决能源危机，实现资源节能、环境友好型社会建设的重要依托工程。以上领域的重大突破，标志着特变电工已提前实现了承担的国家“十一五”攻关计划，为中国经济的可持续发展提供了高质、高效的重大装备保障。
同时，上半年特变电工的各项经营工作实现了又好又快发展。继2007年底公司三大产业的总资产、年产销双双超过一百亿元以后，今年上半年，特变电工的产值、销售收入、利润和税收总额分别同比增长30%，37%，100%和61%，真正走出了一条质量效益型的发展道路，实现了双百亿建设开门红。同时在成套项目建设、海外成套项目总承包合同签订、国际化战略推进等方面也取得了新的进展：
——承担的上合组织框架内塔国220kV输变电成套项目工程已一次送电成功，塔国总统亲自按动了送电接钮；
——继承建苏丹110-220kV输变电线路成功运行后，前不久再次与苏丹签订了总价值达3400万欧元的成套项目总承包合同；
——海外办事机制建设进展顺利，已建成覆盖五大州25个国家的海外办事机构；产品输出、技术输出、品牌输出、成套项目输出等工作正在全面推进；合资合作，跨国经营正在全面探索；特变电工正在全面走向世界，世界正在全面了解特变电工。
PLC在催化主风机组自控装置上的应用
摘要：介绍GE90-30PLC在催化主风机组自控装置上的应用。系统采用双机热备双网结构的9030VersaMax构架。文章对硬件构成、组态及模拟量控制模块进行了详细的论述。
关键词：冗余；PLC；组态软件
1 系统结构
辽化鞍山炼油厂催化主风机组(以下简称“鞍炼机组”)选用GEFanuc公司的90-30PLC，设计上主要保证系统处理时间块、安全性高及低成本(图1)。
PLC主机及I/O站组成本系统的基本控制层。PLC 主机采用的是5槽底版，其上的卡件分别为一块PWR卡，一块CPU卡，两块GBC卡，一块ETH卡及一块空卡。用户通过编程器，使用其强大的内部控制指令来实现逻辑控制。I/O站采用的是VersaMax，本套系统总共挂接了5组VersaMax，每组VersaMax由一个网络接口单元(NIU)及最多 8个现场I/O模块构成。
上位控制层采用的是两台性能优良的ADVANCE工控机，其主要任务是控制和管理，并通过数据通讯对PLC进行监视与控制，进入PLC的信号通过以太网可在工控机上显示。
2 系统特点和组态
两组PLC控制器互为冗余，双机热备软件MaxON负责管理两PLC之间的主、备切换以及数据的交换。正常情况下，主PLC控制器完成系统操作，一旦主PLC控制器失效，则备用PLC将立刻接管对整个系统的控制。主、备控制器的确定可以人为指定(％M1020)，也可以由系统根据情况确定。
PLC与VersaMax进行通讯的Genius总线采用冗余结构。正常情况下，系统从GeniusA总线获取数据，同时检测GeniusB总线的状态，一旦系统检测到GeniusA总线故障，则会对GeniusB总线存取数据，从而保证了系统的安全运行。
GBC模块可以自动报警及某些PLC故障。在一个总线扫描周期，只有一条诊断信息发送，设备保存其余的诊断信息直到下一个可获得的总线扫描周期。GBC保存其接收到的任何诊断信息，该信息被CPU自动读取，并在Versapro软件的PLC故障表中显示。
CPU的扫描既可以尽可能快的进行也可以被分配一个恒定的时间段。不管是否使用恒定的扫描时间，CPU的扫描总是从执行逻辑程序及变更I/O开始，其余的时间用于通讯及后台任务。
GE90-30系列PLC有两种冗余方式，本套系统采用的是HBR冗余中的“HotStandby(热备)”模式。
Maxon主要用于完成冗余系统 (PLCA，PLCB)之间用户数据范围的定义、冗余变量的定义及冗余软件与VersaPro之间的结合。由于Maxon1.5与 VersaPro2.02之间的版本兼容性问题，VersaPro的组态包括PLC硬件配置的组态及逻辑组态两部分，由编程器执行逻辑及配置信息的下装。
I/O系统的硬件配置由编程器来完成。
通过编程器可设置NIU在Genius总线上的地址，所挂I/O模件的类型，每个通道的信号形式、范围与通讯有关参数的设置等。通过专用接口线缆将编程器的COM口和每个I/O站的NIU接口连接，并将相应组态文件下装。
PLC硬件组态包括CPU的组态、GBC(2个)的组态及以太网卡的组态。
本系统所选用的CPU为IC693CPU364，在 CPU的组态过程中，需要注意的问题为：(1)对于双机热备的控制系统，在CPU的组态中，主PLCCPU的ChksumWrds必须被设置为11，备 PLCCPU的ChksumWrds必须被设置为12，对于单片机系统该值为8。(2)SWEEPMODE通常设置为“NORMAL”。
本系统所选用的以太网卡为 IC693CMM321，在以太网卡的组态过程中需设置的内容为：(1)IPAddress(IP地址)：用于标识TCP/IP主机的唯一32位地址。(2)SubnetMASK(子网掩码)：辨别某IP地址是在本地网络还是在远程网络。
本系统所选用的GBC卡为 IC693BEM331，在GBC的组态过程中，需要注意的内容为：(1)PLCA中的两炔GBC的SBA均为31，PLCB中的两块GBC的SBA均为 30。(2)对于冗余系统，GBC中InputDef选项必须为OFF，Outatatart选项必须为DISABLE。
本系统的上位控制层采用的是美国GEFanuc公司推出的能够提供企业级解决方案的人机界面和数据采集与监督控制软件CIMPLICITYHMI6.0。
3 软件编程
PLC接收的现场输入模拟信号在CPU中是以 0～32000的数值形式表示的，但是，由于各被测参数的测量范围不同，使相同的信号输入，代表的实际工业值却不同，大大降低了程序的可读性，同时给报警的测定运算带来不便，因此，我们对输入信号进行了相应的转换，利用VersaPro软件提供的乘、除运算模块先计算出相应的工程单位值，再进行数值比较，具体公式如下：
(PV*量程/32000)=工程单位值
其中PV代表以0～32000表示的现场输入信号值。
在VersaPro中提供了PID模块，“鞍炼机组”工程中有10个PID控制回路。下面以“主风机润滑油压力控制回路—1412”为例来介绍此模块的用法：
(1)PIDISA模块
PIDISA模块从％R4201开始到％R4240，共占用了40个％R寄存器，其中第14个即％R4214就是PID模块的输出“CV”。在PIDISA模块中填上相应的“测量值PV”、“给定值SP”、 “手/自动切换开关量MAN”等参数地址，就构成了一个完整的PID控制模块。由于是在上位机HNI中用脚本来控制手动情况下PID的输出，所以 “UP”、“DN”参数可以只定义地址，但不使用。
(2)无扰动切换的实现
在闭环控制回路中，当进行手/自动切换时要求输出无扰动。实现的办法是在手动状态下，“给定值SP”始终跟踪“测量值PV”的变化，只有这样才能实现从手动到自动状态时输出无扰动。
PLC及特殊功能模块在玻璃熔窑自控中的应用
1、系统概述
玻璃熔窑各参数的稳定运行非常重要，它直接影响到玻璃的产量和质量。在玻璃生产过程中对窑压和温度的稳定有严格的要求，同时窑压和温度的写急定又涉及到其它环节和参数，比如燃油的压力和温度，雾化介质的压力以及换向过程等等。要想实现这些参数的稳定，并且达到较好地配合有不同的方法可以实现。随着微电子技术的发展，PLC产品在其功能和性能指标上都大大地丰富和完善，因此，我们就应用PLC的一些特殊功能模块和一些普通的I/O模块对玻璃熔窑的各个参数进行自动控制，包括前面提到的各种参数、熔窑的换向控制以及通过PLC和变频器的通讯实现对变频器输出频率的控制。系统投入使用以来运行状况良好。
2、系统构成
本系统上位机部分选用一台上位机配以FIX软件包，PLC部分选用知名品牌的PLC，它具有成本低、运行可靠、功能较强的特点。执行机构主要有变频器、电磁阀、薄膜调节阀、三相异步电动机等。
3、PLC实现的功能
本系统大致可以分为三个部分；1、PID调节部分，2、熔窑的换向系统，3、PLC和变频器的通讯部分。其中PID调节部分包括油压、油温、油流（1-6号）、雾化介质、窑压等参数的控制。
3.1PlD调节部分
PID控制主要通过PID控制单元，该单元主要有以下特性；1、l00ms高速采样周期，实现了高速PID控制。2、数字滤波器衰减输入噪音，控制输入意外干扰，使PID控制成为有效的快速响应系统。3、多种输出规格可供选择。4、八组数据设置，八个数值（如设定点（SP）和报警设置值）可以预置在八个数据组中。5、可以用数据设定器输入和显示当前值。6、先行PID控制，利用先行PID控制器及自动调谐的特性获得稳定的PID控制。7、可以用PLC程序输入和检索数据。同时我们通过PLC的程序实现双 PID控制，从而实现了窑压和油流的稳定运行。
PID控制可以分为本地控制和远程控制两种模式，远程控制即通过PLC实现的控制，又有自动和手动两种方式，自动控制即由PLC进行全自动控制，不需要进行人工干预。手动控制即在上位机上给定一个阀位输出值，通过PLC对阀位进行控制。在正常情况下都是在远程控制模式下的自动状态进行，并且每个PID控制回路的SV值、PV值、OUT值都可以在上位机上用棒图显示出来，非常直观。
同时在上位机上可以很方便地修改油温、油压、油流、雾化介质、窑压等每个控制回路的PID参数，如设定值（SV）、“P”值、“I”值、“D”值，并且操作界面非常友好，操作方便。
3.2熔窑的换向部分
熔窑的换向分为手动、半自动、和自动三种方式，手动即在控制柜上进行操作；半自动和自动都是通过PLC进行控制的，正常情况下都是在全自动换向状态下运行，不需要进行人工干预，只要在上位机上设定换向时间，PLC就会按给定的时间进行自动换向。并且PLC能自动地识别方向，在上位机上显示
时还能保证在于动/半自动/自动三种状态之间无扰动切换。
3.3PLC与变频器的通讯（现场总线DeviceNet）
现场总线是近年来进入工业现场控制领域的一项先进的技术，在本项目中我们采用了DeviceNet开放式的现场总线来实现PLC与变频器之间的通讯。DeviceNet有很多特点；1、它为开放式现场总线网络，符合DeviceNet总线标准的国内外各生产厂商的机器均可连接。2、它支持广泛的数据处理操作，从通常的ON/OFF数据处理到条形码读入器的数据位操作。3、DeviceNet保证了波特率为125kbps，节点间最大500m的数据传输距离，因而在较长的生产线上应用简单方便。当采用某种 PLC机型时它可以使用多达2048个I/O点和63个从站。过去我们都是利用一个模拟量信号（4-2OmA或0-10v）来控制变频器的输出频率，从而实现节能或调速的要求。但是模拟量信号不管是4-20mA的电流信号或者是0-l0v的电压信号，即使采用数字化处理，但在传输过程中仍然是以模拟量信号进行传输，容易受到干扰，同时模拟量信号精度较低，只能用于精度要求不高的系统中，在精度要求较高的系统中，模拟量信号还易受干扰，造成系统的不稳定，而我们采用通讯的方式来控制变频器的输出频率，是一种纯数字化的控制，即数字的处理采用数字化处理，传输是纯数字化的传输，精度很高，这就能够使变频器的输出频率非常稳定。同时还可以把变频器的运行状态，故障信息在上位机上显示出来。
4、结束语
该系统应用于某玻璃生产线后运行稳定，也降低操作者的劳动强度，受到生产分厂的好评。由于该系统在改造前，油流量的控制一直不能技入自动，长期处于手动控制状态，需要很频繁地调节流量阀的开度大小，工作量很大。改造后能完全实现自动控制。而且该系统的操作也非常方便，凡是需要修改的参数都可以在上位机上直接输入，如变频器的起/停、基准频率、每个PID控制回路的参数值等。另外，该系统价格低，投资少，降低了产品成本，效益显著。
300MW机组引风机变频负压控制的应用
变频调速装置可优化电动机的运行状态，大幅提高其运行效率，达到节能目的。过去受价格、可靠性及容量等因素限制，在我国风机市场上一直未能得到广泛应用。近年来，随着电子器件和控制技术的迅速发展,高压变频器的价格不断下降,可靠性不断增强，且模块化的设计使其容量几乎不受限制，相应地高压大容量变频器也被逐步大量应用。
山西阳光发电有限责任公司1#炉技术改造在2台引风机电机上分别加装1套北京利德华福电气技术有限公司生产的2000kW/6kV高压变频装置。控制器由高速单片机、工控PC和PLC共同构成。单片机实现PWM控制。工控PC提供友好的全中文WINDOWS监控和操作界面，同时可以实现远程监控和网络化控制。内置PLC则用于柜体内开关信号的逻辑处理，可以和用户现场灵活接口，满足用户的特殊需要。该高压变频器使用西门子的PLC中的S7-200，具有较好的与DCS系统接口能力。根据引风机的运行特性要求以及高压变频器控制的具体要求，确定采用如下DCS系统与变频调速系统的接口及控制方案。
1．DCS系统与高压变频器的接口方案设计
DCS系统与高压变频器之间的信号总共有22个，其中开关量信号18个，模拟量信号有4个。每台引风机高压变频器开关量信号包括：①待机状态；②运行状态；③停止状态；④轻故障报警；⑤重故障报警；⑥高压合闸允许；⑦单元旁路状态；⑧启动命令；⑨停止命令。每台引风机高压变频器模拟量信号包括：转速控制命令和转速反馈信号。
通过对上述信号在DCS系统中的定义逻辑组态实现变频控制方案。
2．DCS控制中增加以下内容
为实现对变频引风机的启停控制及转速调节，在DCS显示和控制中增加：
（1）通过DCS系统实现高压变频器启停操作用于远方启停高压变频器。
（2）DCS控制高压变频器转速控制实现引风变频的手自动控制。
（3）在DCS系统的显示报警中增加高压变频器轻故障报警块、重故障报警块、工频旁路状态。
3．运行方式及控制逻辑的说明
3．1引风机高压变频器的运行方式
正常情况下，引风机以变频方式启动，考虑到高压变频器有可能故障，还具备1台变频、1台工频运行方式和2台工频运行方式。
高压变频器运行方式分为就地及远方控制2种。就地控制状态时，DCS输出的转速命令信号跟踪高压变频器转速反馈，此时，对高压变频器的远方操作无效。
高压变频器受DCS控制时分自动和手动2种方式。手动状态时，运行人员通过改变画面转速控制块控制高压变频器转速，实现负压的调节。
3．2引风机高压变频器启动的允许条件
启动必须具备以下3个条件：①引风机A、B的高压部分已启动完成；②引风机A、B的高压变频器就地从其PLC送来的启动就绪开关投入。③引风机A、B的高压变频器的转速设定值的输出小于30％。
由于高压变频器启动的前提为引风机电机高压开关必须合闸及启动反馈为1，而原有引风机启动的条件继续在整个逻辑中起作用，即原有的风机启动条件保留下来作为引风机高压变频器启动的允许条件。另外考虑到高压变频器就地的实际条件，加入了高压变频器就地送来的就绪信号和A/B引风机变频就绪作为启动的另一条件。
在高压变频器远方启动的调试过程中发现：由于高压变频器转速设定块中的命令可能在一个较高的转速位，而这时启动高压变频器必然会对炉膛负压有一个较大扰动，而且容易造成运行误操作，所以在启动中加入了命令必须＜30％的限制。
3．3引风机高压变频器转速调整的自动调节
（1）A、B高压变频器转速自动的开关量部分
当引风机静叶投入自动时，将会闭锁A、B高压变频器转速投自动。另外当偏差回路中形成值超过一定值(暂定为50％)时，将自动切除高压变频器自动。炉膛负压信号发生故障时，则发传感器故障信号，高压变频器退出自动。当炉膛负压低一值触发时，延时3s后闭锁转速增加，当炉膛负压高一值触发时，延时3s后闭锁转速减少。
（2）A、B高压变频器转速自动的模拟量
由于变频调节对象与引风机静叶调节对象一样，所以将原有的偏差形成回路直接引出作为现有的变频调节的偏差作用于现有的引风变频控制。并就变频的特点加入了结合转速的平衡回路，将两侧的出力保持平衡。同时也独立的加入其单双风机变频方式的增益回路，由于原有的偏差形成回路中包含了总风量的前馈部分，所以在新的变频转速回路中就不再增加，考虑到一旦发生单台引风变频跳闸，又不能恢复变频方式运行，将原有的挡板控制回路中的电流平衡回路改为位置反馈平衡回路，同时将另一台引风变频逐步加到最大后，投入引风自动。
3．4引风机变频涉及的相关跳闸保护
（1）单侧风机的变频跳闸联跳相应一侧的送风机，并联关相应挡板及静叶的逻辑不变。
（2）双侧风机的变频跳闸后，由于相应的A风机和B风机的高压开关联跳，故保留原锅炉主保护PLC控制器中的MFT跳闸回路不变。
（3）原有的引风机跳闸回路中增加了高压变频器重故障联跳引风机功能，从而保证在变频方式下变频跳闸联跳引风机，工频方式下该条件被闭锁。
引风机变频控制的流程如图1所示。
图1：引风变频控制流程图
4．引风变频自动参数整定试验及相关调试
（1）启动A、B引风机和高压变频器，将原2台引风机挡板的静叶调至100％，将炉膛负压设为-50Pa；
（2）启动A、B送风机后，将其动叶(送风机挡板)开至10％，将A、B引风机变频置于最低转速225r/min，同时将引风变频投入自动，然后进行定值扰动试验，将炉膛负压设定值改变20％，对变频自动变化情况进行记录；
（3）针对压力调节的特性，先将积分时间放到较大的4min，比例系数放到0.3，然后逐步改变比例系数，用临界比例带法，进行参数设定。出现调节的等幅震荡后根据临界比例带的算法，先进行初设，有一个基本的参数。P=0.025，Ti=100s；
（4）将A、B送风机动叶的开度按每10％的开度上行程试验，观察炉膛负压的变化情况，记录偏差大小以及偏差消除时间，完成后进行下行程试验，用A/B送风机的动叶进行扰动试验；
（5）改变其中一个的开度为30％，观察引风变频的转速变化情况及负压的响应时间，再进行送风机的动叶扰动试验，每10％的开度上行程试验，观察炉膛负压的变化，记录偏差大小和偏差消除时间，及高压变频器的命令输出和转速的实际值，完成后进行下行程试验，核定单双风机运行的比例增益；
（6）模拟MFT动作条件，在送风机动叶A、B的开度在50％的情况下，观察炉膛负压的变化，以及灭火后引风超弛环节的动作情况，进行完自动试验后，在引风变频投入自动的情况下，将有关引风变频的联锁进行一次实际动作试验；
（7）在试验过程中，还需观察将送风机单侧拉掉，仿真运行中单侧送风机掉闸后，变频自动是否能够将负压控制到满意的范围；
（8）锅炉的安全运行是全厂动力的根本保证，虽然变频调速装置可靠，可一旦出现问题，必须确保锅炉安全运行，所以必须实现工频—变频运行的切换。若1台引风变频故障，无法在短时间内恢复，需要引风自动控制由原先的静叶来调整。为此，须试验停1台引风变频，开大另1台引风变频，并将原引风自动(静叶)投入进行相应的扰动，通过试验，对其中的一些参数进行调整和修改。
根据上述调试，将引风变频的PID参数逐步优化，在变频方式下负压调整平稳可靠，调节品质也有了明显提高，同时原有的静叶挡板调节在1台工频、1台变频的条件下，原有的静叶调整PID参数也进行了相应的修改，当1台变频故障切回工频工作时，依然能够由原有的静叶挡板自动控制负压，这样为提高运行的安全性提供了备用空间。
5．实现引风变频调速后的效果
（1）风机变频改造后，电机实现了软启动，峰值电流和峰值时间大为减少，消除了对电网和负载的冲击，避免产生操作过电压而损伤电机绝缘，延长了电动机和风机的使用寿命。
（2）采用变频调节，实现挡板全开，减少了挡板节流损失，且能均匀调速，满足调峰需要，能够节约大量的电能。
（3）低负荷下转速降低，减少了机械部分的磨损和振动，延长了风机大修周期，从而节省了大量的检修费用。
（4）具有控制精度高、抗干扰能力强、谐波含量小的特点，且有完善的保护功能，可实现零转速平稳启动，有利于电动机和风机的安全运行。
6.结束语
（1）现场引风机变频调节和静叶挡板调节2种不同运行方式的对比试验表明：引风机变频调节运行方式能满足机组出力要求，性能稳定可靠，自动调节品质有了较大改善，尤其是在响应速度上特别明显，另外基本消除以前使用挡板节流时执行器固有的死区大的毛病。
（2）在机组不同负荷下，入口挡板调节方式的运行效率只有55％左右，而引风机采用变频调节运行方式的运行效率基本在75％-80％，运行效率大大提高。
（3）使用变频调速技术，由于变速调节没有了风门挡板，节约了损耗在风门挡板上的能量，有效地解决了风机由于调节而产生的大量损耗，以其优异的调整性能和显著的节电效果，使风机处于较
轧钢自动化 让数据说话
当前，原料价格及人力成本在高速增长，为有效提高生产效益和降低生产成本，计算机自动化已成为轧钢企业管理的重要手段之一。它充分利用现场采集的实时数据信息,为生产管理服务，进一步加强现场工艺设备状况的监控和控制，帮助管理人员迅速做出决策，实现管理、控制的一体化，在节能降耗方面得到很大提升，可增强企业的竞争力。
在韶关钢铁的计算机自动化系统中，以计算机Window2000系统为平台，使用Siemens v5.3和SQL Server 2000及Wincc 6.0软件,实现了对轧钢现场实时数据管理。该系统以计算机自动化为核心，对轧钢过程中每条钢坯的质量数据和工艺数据进行跟踪，实现对数据的收集、存储、查询、更新和统计等功能，并生成符合工艺要求的报表。自2005年投入使用以来，近3年期间，系统运行良好、性能稳定，实现了轧制生产和管理的自动化。
系统通过对现场各种数据的采集，借助网络通信上送至PLC（可编程逻辑控制器）的数据模块，经过内部程序完成实时数据处理，上送至上位机的操作室和服务器，同时下传上位机的控制命令到现场各个控制单元，上位机上显示控制单元的动作过程和各种实时数据。在整个过程中，生产线上所有的网络、控制、模块单元的数据处于高速传输状态，每100ms刷新一次，并不断发送和接收数据。
四层结构紧密集合
该轧制自动化控制系统也像所有典型的分级控制系统一样，在网络结构上可以分为四层，即数据采集层、过程监控层、数据管理层和信息服务层，如图所示。
数据采集层由两套德国西门子公司的Simatic S7-400系列PLC、各种传感器以及一些采集板卡组成，实时检测轧机、活套以及操作箱等现场数据。同时，系统将轧制压力、张力、活套传感器、热金属检测器等模拟量或数字量信号以及运行、停止等开关量信号，分别通过硬线和profibus-DP网送入PLC系统的I/O扩展模块，经过放大、隔离、滤波处理后，转换成数字信号，通过计算机网络向上层传送，完成对生产轧制的数据采集。
过程监控层即上位机监控站，布置在操作室，负责读取PLC传送来的数据流，并进行分析和处理，然后送到数据管理层的服务器，分别绑定在数据表单的各个字段上。此时，系统也负责向传输控制单元发送数据，并在前台实时显示关键数据，完成工艺的监控。
数据管理层包含两台计算机，一台作为数据库服务器，完成轧制过程中实时数据和工艺数据的存储、录入、监控、备份和维护等工作; 另一台作为优化计算机，完成数据的处理以及轧制过程的优化、自适应及自学习。
信息服务层计算机分布在不同的工段和科室。它们都安装有前台数据库应用程序，以数据库服务器为中心，采用C/S结构组成星形计算机局域网（LAN）。网内每一台计算机都可以访问数据库，完成浏览、查询、统计、报表打印等操作。如果用户有足够的权限，可以通过登录框更改登录口令并对数据进行修改。
FX2系列PLC构成电梯控制系统特性分析
1.概述
随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；而PLC可靠性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点，所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。
2.电梯理想运行曲线
根据大量的研究和实验表明,人可接受的最大加速度为am≤1.5m/s2, 加速度变化率ρm≤3m/s3,电梯的理想运行曲线按加速度可划分为三角形、梯形和正弦波形，由于正弦波形加速度曲线实现较为困难，而三角形曲线最大加速度和在启动及制动段的转折点处的加速度变化率均大于梯形曲线，即+ρm跳变到-ρm或由-ρm跳变到+ρm的加速度变化率，故很少采用，因梯形曲线容易实现并且有良好加速度变化率频繁指标，故被广泛采用.
智能变频器是为电梯的灵活调速、控制及高精度平层等要求而专门设计的电梯专用变频器，可配用通用的三相异步电动机，并具有智能化软件、标准接口、菜单提示、输入电梯曲线及其它关键参数等功能。其具有调试方便快捷，而且能自动实现单多层功能，并具有自动优化减速曲线的功能，由其组成的调速系统的爬行时间少，平层距离短，不论是双绕组电动机，还是单绕组电动机均可适用，其最高设计速度可达4m/s，其独特的电脑监控软件，可选择串行接口实现输入/输出信号的无触点控制。
变频器构成的电梯系统，当变频器接收到控制器发出的呼梯方向信号，变频器依据设定的速度及加速度值，启动电动机，达到最大速度后，匀速运行，在到达目的层的减速点时，控制器发出切断高速度信号，变频器以设定的减速度将最大速度减至爬行速度，在减速运行过程中，变频器的能够自动计算出减速点到平层点之间的距离，并计算出优化曲线，从而能够按优化曲线运行，使低速爬行时间缩短至0.3s,在电梯的平层过程中变频器通过调整平层速度或制动斜坡来调整平层精度。即当电梯停得太早时，变频器增大低速度值或减少制动斜坡值，反之则减少低速度值或增大制动斜坡值，在电梯到距平层位置4—10cm时，有平层开关自动断开低速信号，系统按优化曲线实现高精度的平层，从而达到平层的准确可靠。
3.电梯速度曲线
电梯运行的舒适性取决于其运行过程中加速度a和加速度变化率p的大小，过大的加速度或加速度变化率会造成乘客的不适感。同时，为保证电梯的运行效率，a、p的值不宜过小。能保证a、p最佳取值的电梯运行曲线称为电梯的理想运行曲线。电梯运行的理想曲线应是抛物线-直线综合速度曲线，即电梯的加、减过程由抛物线和直线构成。电梯给定曲线是否理想，直接影响实际的运行曲线。
3.1速度曲线产生方法
采用的FX2-64MR PLC，并考虑输入输出点要求增加了FX-8EYT、FX-16EYR、FX-8EYR三个扩展模块和FX2-40AW双绞线通信适配器，FX2-40AW用于系统串行通信。利用PLC扩展功能模块D/A模块实现速度理想曲线输出，事先将数字化的理想速度曲线存入PLC寄存器，程序运行时，通过查表方式写入D/A，由D/A转换成模拟量后将速度理想曲线输出。
3.2加速给定曲线的产生
8位D/A输出0～5V/0～10V，对应数字值为16进制数00～FF，共255级。若电梯加速时间在2.5～3秒之间。按保守值计算，电梯加速过程中每次查表的时间间隔不宜超过10ms。
由于电梯逻辑控制部分程序最大，而PLC运行采用周期扫描机制，因而采用通常的查表方法，每次查表的指令时间间隔过长，不能满足给定曲线的精度要求。在PLC运行过程中，其CPU与各设备之间的信息交换、用户程序的执行、信号采集、控制量的输出等操作都是按照固定的顺序以循环扫描的方式进行的，每个循环都要对所有功能进行查询、判断和操作。这种顺序和格式不能人为改变。通常一个扫描周期，基本要完成六个步骤的工作，包括运行监视、与编程器交换信息、与数字处理器交换信息、与通讯处理器交换信息、执行用户程序和输入输出接口服务等。在一个周期内，CPU对整个用户程序只执行一遍。这种机制有其方便的一面，但实时性差。过长的扫描时间，直接影响系统对信号响应的效果，在保证控制功能的前提下，最大限度地缩短CPU的周期扫描时间是一个很复杂的问题。一般只能从用户程序执行时间最短采取方法。电梯逻辑控制部分的程序扫描时间已超过10ms，尽管采取了一些减少程序扫描时间的办法，但仍无法将扫描时间降到10ms以下。同时，制动段曲线采用按距离原则，每段距离到的响应时间也不宜超过10ms。为满足系统的实时性要求，在速度曲线的产生方式中，采用中断方法，从而有效地克服了PLC扫描机制的限制。
起动加速运行由定周期中断服务程序完成。这种中断不能由程序进行开关，一旦设定，就一直按设定时间间隔循环中断，所以，起动运行条件需放在中断服务程序中，在不满足运行条件时，中断即返回。
3.3减速制动曲线的产生
为保证制动过程的完成，需在主程序中进行制动条件判断和减速点确定。在减速点确定之前，电梯一直处于加速或稳速运行过程中。加速过程由固定周期中断完成，加速到对应模式的最大值之后，加速程序运行条件不再满足，每次中断后，不再执行加速程序，直接从中断返回。电梯以对应模式的最大值运行，在该模式减速点到后，产生高速计数中断，执行减速服务程序。在该中断服务程序中修改计数器设定值的条件，保证下次中断执行。
在PLC的内部寄存器中，减速曲线表的数值由大到小排列，每次中断都执行一次“表指针加1”操作，则下一次中断的查表值将小于本次中断的查表值。门区和平层区的判断均由外部信号给出，以保证减速过程的可靠性。
4.电梯控制系统
4.1电梯控制系统特性
在电梯运行曲线中的启动段是关系到电梯运行舒适感指标的主要环节,而舒适感又与加速度直接相关,根据控制理论,要使某个量按预定规律变化必须对其进行直接控制,对于电梯控制系统来说,要使加速度按理想曲线变化就必须采用加速度反馈,根据电动机的力矩方程式:M—MZ=ΔM=J（dn/dt），可见加速度的变化率反映了系统动态转距的变化，控制加速度就控制系统的动态转距ΔM=M—MZ。故在此段采用加速度的时间控制原则，当启动上升段速度达到稳态值的90%时，将系统由加速度控制切换到速度控制，因为在稳速段，速度为恒值控制波动较小，加速度变化不大，且采用速度闭环控制可以使稳态速度保持一定的精度，为制动段的精确平层创造条件。在系统的速度上升段和稳速段虽都采用PI调节器控制，但两段的PI参数是不同的，以提高系统的动态响应指标。
在系统的制动段，即要对减速度进行必要的控制，以保证舒适感，又要严格地按电梯运行的速度和距离的关系来控制，以保证平层的精度。在系统的转速降至120r/min之前，为了使两者得到兼顾，采取以加速度对时间控制为主，同时根据在每一制动距离上实际转速与理论转速的偏差来修正加速度给定曲线的方法。例如在距离平层点的某一距离L处，速度应降为 Vm/s，而实际转速高为V′m/s，则说明所加的制动转距不够，因此计算出此处的给定减速度值-ag后，使其再加上一个负偏差ε，即使此处的减速度给定值修正为-（ag+ε）使给定减速度与实际速度负偏差加大，从而加大了制动转距，使速度很快降到标准值，当电动机的转速降到120r/min 以后，此时轿厢距平层只有十几厘米，电梯的运行速度很低，为防止未到平层区就停车的现象出现，以使电梯能较快地进入平层区，在此段采用比例调节，并采用时间优化控制，以保证电梯准确及时地进入平层区，以达到准确可靠平层。
4.2电梯控制构成
由于电梯的运行是根据楼层和轿厢的呼叫信号、行程信号进行控制，而楼层和轿厢的呼叫是随机的，因此，系统控制采用随机逻辑控制。即在以顺序逻辑控制实现电梯的基本控制要求的基础上，根据随机的输入信号，以及电梯的相应状态适时的控制电梯的运行。另外，轿厢的位置是由脉冲编码器的脉冲数确定，并送PLC的计数器来进行控制。同时，每层楼设置一个接近开关用于检测系统的楼层信号。
为便于观察，对电梯的运行方向以及电梯所在的楼层进行显示，采用LED和发光管显示，而对楼层和轿厢的呼叫信号以指示灯显示(开关上带有指示灯)。
为了提高电梯的运行效率和平层的精度，系统要求PLC能对轿厢的加、减速以及制动进行有效的控制。根据轿厢的实际位置以及交流调速系统的控制算法来实现。为了电梯的运行安全，系统应设置可靠的故障保护和相应的显示。采用PLC实现的电梯控制系统由以下几个主要部分构成。
4.2.1PLC控制电路；PLC接收来自操纵盘和每层呼梯的召唤信号、轿厢和门系统的功能信号以及井道和变频器的状态信号，经程序判断与运算实现电梯的集选控制。PLC在输出显示和监控信号的同时，向变频器发出运行方向、启动、加/减速运行和制动停梯等信号。
4.2.2电流、速度双闭环电路；变频器本身设有电流检测装置，由此构成电流闭环；通过和电机同轴联接的旋转编码器，产生a、b两相脉冲进入变频器，在确认方向的同时，利用脉冲计数构成速度闭环。
4.2.3位移控制电路；电梯作为一种载人工具，在位势负载状态下，除要求安全可靠外，还要求运行平稳，乘坐舒适，停靠准确。采用变频调速双环控制可基本满足要求，利用现有旋转编码器构成速度环的同时，通过变频器的PG卡输出与电机速度及电梯位移成比例的脉冲数，将其引入PLC的高速计数输入端口，通过累计脉冲数，经式（1）计算出脉冲当量，由此确定电梯位置。电梯位移
h=SI
式中I—累计脉冲数；
S—脉冲当量；
S = plD / (pr) （1）
l—减速比；
D—牵引轮直径；
P—旋转编码器每转对应的脉冲数；
r—PG卡分频比。
4.2.4端站保护；当电梯定向上行时，上行方向继电器、快车辅助接触器、快车运行接触器、门锁继电器、上行接触器均得电吸合，抱闸打开，电梯上行。当轿厢碰到上强迫换速开关时，PLC内部锁存继电器得电吸合，定时器Tim10、Tim11开始定时，其定时的时间长短可视端站层距和梯速设定。上强迫换速开关动作后，电梯由快车运行转为慢车运行，正常情况下，上行平层时电梯应停车。如果轿厢未停而继续上行，当Tim10设定值减到零时，其常闭点断开，慢车接触器和上行接触器失电，电梯停止运行。在骄厢碰到上强迫换速开关后，由于某些原因电梯未能转为慢车运行，及快车运行接触器未能释放，当Tim11 设定值减到零时，其常闭点断开，快车运行接触器和上行接触器均失电，电梯停止运行。因此，不管是慢车运行还是快车运行，只要上强迫换速开关发出信号，不论端站其他保护开关是否动作，借助Tim10和Tim11均能使电梯停止运行，从而使电梯端站保护更加可靠。
当电梯需要下行，只要有了选梯指令，下行方向继电器得电其常开点闭合，锁存继电器被复位，Tim10和Tim11均失电，其常闭点闭合为电梯正常下行做好了准备。下端站的保护原理与上端站保护类似不再重复。
4.2.5楼层计数；楼层计数采用相对计数方式。运行前通过自学习方式，测出相应楼层高度脉冲数，对应17层电梯分别存入16个内存单元DM06～DM21。楼层计数器（CNT46）为一双向计数器，当到达各层的楼层计数点时，根据运行方向进行加1或减1计数。
运行中，高速计数器累计值实时与楼层计数点对应的脉冲数进行比较，相等时发出楼层计数信号，上行加1，下行减1。为防止计数器在计数脉冲高电平期间重复计数，采用楼层计数信号上沿触发楼层计数器。
4.2.6快速换速；当高速计数器值与快速换速点对应的脉冲数相等时，若电梯处于快速运行且本层有选层信号，发快速换速信号。若电梯中速运行或虽快速运行但本层无选层信号，则不发换速信号。
4.2.7门区信号；当高速计数器CNT47数值在门区所对应脉冲数范围内时，发门区信号。
4.2.8脉冲信号故障检测；脉冲信号的准确采集和传输在系统中显得尤为重要，为检测旋转编码器和脉冲传输电路故障，设计了有无脉冲信号和错漏脉冲检测电路，通过实时检测确保系统正常运行。为消除脉冲计数累计误差，在基站设置复位开关，接入PLC高速计数器CNT47的复位端。
5.软件设计特点
5.1采用优先级队列
根据电梯所处的位置和运行方向，在编程中，采用了四个优先级队列，即上行优先级队列、上行次优先级队列、下行优先级队列、下行次优先级队列。其中，上行优先级队列为电梯向上运行时，在电梯所处位置以上楼层所发出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的阵列。上行次优先级队列为电梯向上运行时，在电梯所处位置以下楼层所发出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的队列。控制系统在电梯运行中实时排列的四个优先级陈列，为实现随机逻辑控制提供了基础。
5.2采用先进先出队列
根据电梯的运行方向，将同向的优先级队列中的非零单元(有呼叫时此单元为七零单元，无呼叫时则此单元为零)送入寄存器队列(先进先出队列FIFO)，利用先进先出读出指令SFRDP指令，将FIFO第一个单元中的数据送入比较寄存器。
5.3采用随机逻辑控制
当电梯以某一运行方向接近某楼层的减速位置时，判别该楼层是否有同向的呼叫信号(上行呼叫标志寄存器、下行呼叫标志寄存器、有呼叫请求时，相应寄存器为l，否则为0)，如有，将相应的寄存器的脉冲数与比较寄存器进行比较，如相同，则在该楼层减速停车：如果不相同，则将该寄存器数据送入比较寄存器，并将原比较寄存器数据保存，执行该楼层的减速停车。该动作完毕后，将被保存的数据重新送入比较寄存器，以实现随机逻辑控制。
5.4采用软件显示
系统利用行程判断楼层，并转化成BCD码输出，通过硬件接口电路以LED显示。
5.5对变频器的控制
PLC根据随机逻辑控制的要求，可向变频器发出正向运行、反向运行、减速以及制动信号，再由变频器根据一定的控制规律和控制算法来控制电机。同时，当系统出现故障时，PLC向变频器发出信号。
5.结束语
采用MIC340电梯专用变频器构成的电梯控制系统，可实现电梯控制的智能化，但由于候梯和电梯轿内的人到达各层的人数是智能电梯无法确定的，即使采用AITP人工智能系统，传输的交通客流信息也是模糊的，为解决电梯这一垂直交通控制系统的两大不可知因素，需要我们在今后的工作中去不断的研究和探索
西门子S7-200CN PLC在水泥散装系统中的应用
S7-200CNPLC的主要用途是来控制定量散装所需要的各种现场设备，包括：罗茨风机、流量阀、开关阀、除尘器、除尘风机、散装机等。
这里用了OPC通讯协议。
6 完成了和PLC的连接后就是上位机和服务器的通讯（SQLServer2000数据库），每次装车前我们会从司机手里拿??再由服务器读到所有的装车信息，包括：允装量、车号、单位等，启动装车后我们首先将皮重传给服务器，在装车完毕后我们再把净重值、装车时间、操作人员等信息传递给服务器。我们直接通过字符串来连接数据服务器（详细过程不再叙述）。其主要操作界面如下。
第三数据查询及数据打印
我们用VB开发了数据查询终端，用此软件，用户可以随时随意按照各种组合要求来查询数据。例如：可以安装时间日期、车号、客户等等。为了使水泥购买客户随时打印装车单或销售单据，本系统设置了打印中心，客户可以到打印中心打印各种需要的单据，打印后灌装数据回自动更新到销售中心，当客户回到销售中心，可以按照实际灌装量退补差价。当然，在打印中心用户可以随时打印各种报表，例如销售数据的日月年报表，灌装数据的报表等。
7 结论
本文系统不仅仅实现了西门子S7-200CNPLC控制，并且更深入的用到了西门子S7-200CNPLC与称重仪表串口通讯，VB常规软件与PLC通讯，实现对设备的监控、报警纪录、数据采集功能、变量记录等功能，对数据的处理，SQLServer2000数据库的应用。
更重要的我们需要用S7-200CNPLC读取Panther 称重仪表的读数。数据传输有很多种方式，经过硬件成本及数据准确性等多方面的比较，我们这里采用了??的读数，但是中间出现了一个问题，Panther称重仪表只有通过RS232的输出，然而S7-200CNPLC的自由口却是RS485格式的，所以中间增加了MOXA的A52_53RS232/485转化器，将此问题解决。
第二上位机及其与西门子S7-200CNPLC通讯
这部分我们主要来讨论上位机的主要作用和通讯方法。一般上位机主要是用来监控现场各个设备的运行情况，向PLC下达一些动作的。
4 命令、报警显示及一些数据的归档。
在这里上位机除了担任以上任务外还要与ERP的服务器进行通讯，通过条形码扫描器识别槽车信息，通过网络读取装车单、允装量，写入皮重值、净重值等。我们为了提高与PLC的通讯速率，我们在PLC端加了 EM277，计算机端加了CP5611卡，之间用MPI来通讯。而计算机与ERP服务器之间通过以太网来通讯。
软件部分
这里主要包括两个部分，PLC软件和VB编制的上位机软件
第一PLC软件
在PLC软件方面除了包括常规设备洛茨风机等常规设备的控制外，主要工作还包括了通过中断程序读取Panther称重仪表的数值、通过一定的算法来控制定量装车值。中断读取Panther称重仪表的数值这部分比较简单，设置好自由口后，经过ASCII码转换为16进制数据经过一些简单的运算即可得到Panther称重仪表的数值。在得到Panther称重仪表的数值后，主要的问题就是怎样来控制才能做到定量装车，如果简单的一想，有了Panther称重仪表的数值，只要我们和要求的目标值进行比较就可以做到定量装车了。其实则不然，因为一般的水泥槽车都有至少两个装车口，甚至更多，当地一个口装车完毕后，槽车必须向前移动，再装第二个口，问题就出来了，卡车前移，车头一般都会走出汽车衡一段距离，所以现在Panther称重仪表的数值就不是真实的总重值了。为了解决这个问题，我没引入了累计净重，所谓累计净重，就是每次暂停装车时（也就是车向前移动前），我将净重记录，然后再移动槽车，假定移动后槽车头出了汽车衡，这时（第二次启动装车前）记录总重，作为本次装车的皮重，来计算本次的净重，本次的净重加上累计净重就是当前的净重值，把当前净重值再去和允装量比较，便可以做到定量装车。现场可得运行结果一般误差都在1%以内。
5 第二VB编写上位机软件
此部分由VB程序编写的上位机程序。
由于VB的灵活性，以及此上位机软件与ERP通讯的要求，我们选择了用VB来开发上位机软件。当然VB开发上位机软件的主要过程比组态软件多出了很多不便之处，例如，我们需要自己编写用户管理、报警显示、报警信息查询、数据归档及查询等功能块，但是最重要的就是和PLC的通讯接口了，西门子为我们提供了PCAccess软件，此软件包括了计算机和PLC通讯的驱动程序，我们在VB中调用其部件便可以和PLC通讯。
摘要 本文以实现水泥厂自动定量散装及出厂数据管理为目的。运用了西门子S7-200CNPLC及由VB语言编写的上位机软件。实现了水泥自动定量散装、产品出厂数据记录、记录数据管理等功能，并且通过以太网和条形码扫描系统将本系统与水泥厂的ERP系统完美的结合。
关键词 S7-200CNPLC；MPI；VB；RS232；RS485；自由口
1 引言
目前大部分水泥厂散装水泥出厂，都是由传统的手动灌装，然后门口过秤方式，这样不但步骤麻烦，每个部门之间也只能通过手动单据来传递数据，更谈不上数据的统一管理。所以随着网络、计算机、信息、控制技术以及现代化管理理念的发展，上述这种传统的水泥产品出厂已经不能满足当前工厂的需要，为了更好的解决此问题，几年来我们一直致力于集成整个发运系统的研究，为用户带来了完美地解决方安，并且已在很多水泥厂广泛的应用，得到用户一致好评。
本文以有梅特勒－托利多（常州）称重系统有限公司为台泥（英德）水泥有限公司提供的水泥出厂管理系统为基础，详细介绍了整个发运系统的构成。本系统以一套西门子S7-200CNPLC为执行部分硬件基础，以VB编写的上位机部分，台泥自己的ERP服务器作为数据管理部分组成了整个水泥散装发运系统。并通过以太网和条形码扫描系统将执行部分与数据管理部分有机的结合起来，为用户提供了完美的数据管理及查询系统，为决策层提供了快捷、有效的数据支持。
2 系统构成
硬件组成
1、西门子S7-200CNPLC+IO扩展模块+EM277
2、梅特勒-托利多150T模拟汽车衡+Panther称重仪表
3、Dell计算机
4、西门子CP5611通讯卡
5、MOXAA52/53RS232/485转换器
6、条形码扫描器
7、以及相应的低压电气
本系统以西门子S7-200CNPLC作为核心执行、计算、通讯部分。由它通过自由口来读取Panther称重仪表的重量数据，并且通过接收上位机的命令来控制现场所有设备的启动、停止等动作。上位机安装 CP5611卡，通过MPI与安装在西门子S7-200CNPLC通讯。
总体配置图如下：
3 虽然网络配置和硬件配置比较简单，但本系统却实现了水泥散装系统的全部功能。下面我们来详细讨论。
第一西门子S7-200CNPLC及其与Panther仪表通讯
这部分我们主要来讨论西门子S7-200CNPLC的主要作用和用法。
S7-200CNPLC在这里主要是启到了中枢神经及大脑的作用。
PLC系统在轧钢生产线故障诊断中的应用研究
1 引言
莱钢中小型轧钢生产线于97年建成投产，主要生产圆钢、弹簧扁钢、槽钢和螺纹钢。该生产线PLC控制系统由ABB公司提供，其自动控制系统采用ABBMasterPiece200/1PLC控制系统，实现了18架轧机以及冷床、冷剪和码垛机的自动控制。基础自动化系统采用ABB公司的RMC200轧钢控制系统，它是一个开放型集散控制系统，由一套MP200/1过程站和一套AS520操作员站组成。过程站由一个CPU机架带一个I/O机架组成，CPU机架上安装了CPU模板DSPC172、内存模板DSMB176以及32通道的DI/DO模板，通过通讯模板DSCS140连接到MasterBus300总线上，与其它过程站进行通讯，I/O机架由总线扩展模块DSBC172实现总线扩展。
操作员站采用HP-UNIX工作站，并通过实时加速器板连接到MasterBus300的冗余接口，通过它操作人员可直接对现场设备进行监控，主要功能有1)轧钢生产设备的启停(2)设备数据设定和实时监控 (3)事件与报警清单的显示与打印等。系统的主要画面有启动画面、设定画面、维护画面、事件画面和报警画面。
2 PLC诊断轧钢生产设备故障的基本原理
轧钢设备的故障信号有数字量和模拟量之分，PLC采用不同的方法对这两种信号对应的故障进行诊断。
2.1基于数字量信号的故障诊断
PLC对数字量信号的识别是通过其数字量输入模块完成的。PLC控制轧钢生产设备时，设备中的压力、温度、液位、行程数字及操作按钮等数字量传感器与PLC的输入端子相连，每个输入端子在PLC的数据区中分配有一个“位”，每个“位”在内存中为一个地址。读取PLC输入位的状态值可作为识别数字量故障信号的根据。诊断数字量故障的过程，实质就是将PLC正常的输入位状态值与相应的输入位的实际状态值相比较的过程。如果二者比较的结果是一致的，则表明设备处于正常工况，不一致则表明对应输入位的设备部位处于故障工况。这就是PLC诊断基于数字量信号故障的基本原理。这种诊断方法，故障定位准确，可进行实时在线诊断。通过 PLC的图形功能块编程，还可将故障诊断融入过程控制，达到保护轧钢设备的目的。
2.2基于模拟量信号的故障诊断
PLC对模拟量信号的识别是通过PLC的模拟量输入输出模块来完成的。模拟量输入输出模块采用A/D转换原理，输入端接收来自传感器或变送器的模拟信号，输出端输出的模拟信号作用于PLC的控制对象。PLC诊断模拟量故障的过程，实质就是将在相应A/D通道读到的监测信号的模拟量的实际值与系统允许的极限值相比较的过程。如果比较的结果是实际值远离极限值，则表明轧钢生产设备对应的受监控部位处于正常状态，如果实际值接近或达到极限值，则为不正常状态。判断故障发生与否的极限值根据实际系统相应的参数变化范围确定，利用PLC上的模拟量设定开关可精确设置该极限值。
当模拟量的实际值达到模拟量设定开关的设定值，PLC还能按照一定的逻辑关系启动开关量模块上的输出位，或者从PLC的通讯口主动发起通讯，从而输出故障诊断的结果，并据此实现对轧钢生产设备的控制。
2.3基于中断方式的故障诊断
PLC的中断方式有:
(1)输入中断;
(2)间隔定时器中断;
(3)高速计数器中断。其中，输入中断特别适合于轧钢生产设备的故障诊断。它对应于工业操作站的硬中断，属于外部中断，但PLC的输入中断可用PLC的外部指令来屏蔽。将轧钢生产设备的故障信号作为PLC的输入中断源，一旦出现故障信号，CPU立即响应，停止正在执行的程序，转到中断子程序中去，即可方便地对故障进行处理。它与直接利用PLC的内部逻辑完成故障诊断的不同之处在于:采用输入中断处理故障时，可停止PLC主程序的执行过程，而直接利用PLC的输入和内部逻辑处理故障时，PLC的主程序仍处于运行状态。因此，要根据故障对轧钢生产设备的影响程度选择合适的故障诊断方式。PLC的输入中断方式对后果严重的突发故障的处理特别有用。3PLC在故障诊断系统中的作用
故障诊断系统是典型的人机系统，根据系统中的信息流向和功能划分的结果[1]，基于操作站智能化的故障诊断系统，如图2所示。
系统的输入模块要完成轧钢生产设备故障检测信号、控制指令和专家知识的接收工作。处理模块要求能自动实现特征参数提取、控制指令代码转换的功能。专家知识的整理和表达由领域专家和系统专家协作完成。控制模块是故障诊断系统的核心，它根据控制指令，利用专家知识，完成从故障特征到故障原因的识别工作。控制模块的功能越完善，故障诊断系统的智能化程度越高。输出模块通过声光报警装置和人机界面，给出故障定位、预报和解释的结果。其中，人机界面还能提供排除故障的技术路线。实现信息源从输入模块到输出模块的全自动流向，减少人在其中的干预作用，是轧钢生产设备对其故障诊断系统的要求。采用PLC的故障诊断系统，有助于实现故障诊断过程的自动化。
4利用PLC和操作站实现智能化诊断的方式
实现轧钢生产设备故障诊断的智能化，可充分利用专家知识，提高诊断效率，是故障诊断技术发展的一个重要方向。由于目前的PLC产品不具备自动获取和存储专家知识的功能，所采用的编程语言无法完成控制层中的计算推理功能，因此，单纯采用PLC的故障诊断系统的智能程度是相当有限的。为此，可利用网络技术和通讯技术，将PLC和操作站联接成网络，互相取长补短，共同构成故障诊断的硬件系统。PLC采用并行分布式结构，作下位机使用，操作站作为上位机，可完成PLC的程序下装，实施对多台PLC的管理，进行复杂的数据运算，建立数据库，存储专家知识，其输入输出设备可用作诊断过程的人机交互。PLC与操作站通过两种方式联接成一个整体:一是通过PLC的通讯口和操作站的通讯口进行联接，二是通过PLC的输入输出端子与操作站上的开关量板和A/D板进行联接。其中，PLC通过通讯口传递给上位机的故障信号多达2个或 2个以上时，上位机要通过编码进行识别，而通过PLC输出端子传递给上位机的故障信号，上位机要通过开关量板输入端子的地址来识别。PLC输入端子可接受来自上位机的控制信号或故障信号。网络中的PLC和操作站在故障诊断系统中各自扮演着不同的角色
通常情况下，故障诊断过程中复杂的逻辑判断、开关量故障信号的检测以及在严重故障状态下对设备进行的保护可交给PLC完成，而复杂的数值计算和人机交互可在上位机上完成。
5应用效果
整个车间自动化系统为二级控制系统，即设备控制级和信息管理级，设备控制级即一级系统为RMC200轧线控制系统，采用ABBMasterPiece系统，由10套ABBMasterPiece200/1过程站、3套MasterPiece90过程站、和3台AdvantStation500系列操作站、1台VT340监控站及2台MasterAid220 编程器构成。各过程站之间的网络通讯采用MasterBus300(简称MB300)，通过加热炉的过程站与二级信息管理级进行通讯。每一个 MP200/1过程站通过一个DSCS140通讯板连接到MB300网络上,通过MB300网络进行数据交换，通讯板上可以设定地址开关，据此来确定该节点在网络上的位置。对于MP200/1与打捆机MP90的通讯,通过RMC7系统中的通讯板DSCS131连接至MODEM,打捆机上也分别装一 MODEM和通讯板DSCS131，由MODEM来实现远程通讯。在加热炉RMC1的MP200/1系统中，通过DSCS150板与二级计算机系统 IBMNetifinity5000服务器通讯，二者通过GCOM网络进行数据交换。下面以RMC2为例，简介实现轧钢生产设备故障诊断的智能化。
RMC2实际上包括三套PLC:RMC2、 RMC52、RMC62，RMC2主要完成的控制功能有:轧制程序表的设定及存储、炉前装料设备控制(包括热送和装冷坯两种情况)、炉前钢坯测长与称重、加热炉出口设备控制、粗轧机主传动控制、粗轧机微张力控制、6#剪子控制;RMC52主要完成的控制功能有:中轧机控制(包括速度级联、速度给定、跟踪)、轧线模拟轧钢测试、中轧机组的活套扫描器控制;RMC62主要完成的控制功能有:精轧机控制(包括速度级联、速度给定、跟踪)、精轧机组的活套扫描器控制。RMC2、RMC52、RMC62三者既需独立完成分配给自己的控制功能，又环环相扣，互相联锁制约着，若中轧机组的活套扫描器控制中有差错，轧钢控制系统无法正常运行，6#剪子立即碎断，防止轧线堆钢，同时，加热炉停止出钢，直至故障解除。所设计的故障诊断系统能完成以下功能:
(1)测试过程开始前，运行故障诊断系统，检查轧钢生产控制系统是否处于良好状态。对于开关量，这个过程是上位机通过通讯口读取PLC输入位的状态值并与其正常状态值相比较的过程;对于模拟量，这个过程可用读取模拟量起动的开关位的状态值作为判断的根据，也可将从其它站读取的模拟量与其相应的极限值相比较的结果作为判断的根据。若发现测控系统有故障，应及时处理(上位机显示屏给出具体故障的部位报警)。只有当诊断结果为良好状态时，才能进行的轧钢性能测试;
(2)如果测试结果发现不合格的设备，应重新运行故障诊断系统。
(3)如果测试过程当中，测控系统出现严重故障，则PLC通过通讯口或上位机输入输出板传递故障信号，使测控系统退出测试过程，屏幕给出故障诊断的结果和排除故障的建议。
6结束语
PLC可为轧钢生产设备的故障诊断提供强有力的技术支持。在进行故障诊断系统的设计时，根据诊断系统的功能要求，选用适当的PLC，可丰富和完善诊断系统的功能。随着PLC新产品的研制成功，它在故障诊断领域将有更广阔的应用前景。
PLC分级递阶控制在变电站综合控制中的应用
摘要 本文将PLC分级递阶控制引入变电站综合控制中，有效的提高了控制系统的可靠性；同时引入智能控制技术，大大减少了变压器故障，提高了供电质量。
关键词 PLC 分级递阶 控制 变电站 智能技术
1 引言
众所周知变电站是电力系统中不可缺少的重要环节，由于它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务，对电网的安全和经济运行起着重要的作用。但是，现存的许多老式变电站由于存在安全性、可靠性不能适应电力系统实时控制等一系列缺点而无法满足电力系统现代化的各项要求。因此提出一种安全、可靠、能提高电力系统运行、管理水平的变电站综合自动化设计方案已成为一项十分紧迫的任务。目前，已经实际运行的综合自动控制系统有：LAS系统、基于CAN/LON网的分散分布式变电站控制系统等，它们在实际应用中取得了较好的成效，但也存在着技术和经济上的各种缺点。本文在研制智能型有载调压变压器监控系统的基础上，从变电站综合自动化发展的大方向(即从集中控制型向分散(层)网络型发展；从专用设备向平台发展；从传统控制向综合智能方向发展)出发，提出了一种新型的变电站综合自动控制系统结构设计方案，可应用于变电站综合自动控制系统中，有着广泛的应用前景。
变电站综合自动化包括的内容很多，它是将变电站的二次设备(控制信号、测量保护、自动装置及远动装置等)利用计算机技术、现代通信技术经过功能组合和优化设计，对变电站执行自动监视、控制和协调的一种综合性的自动化系统。以下仅以变压器有载调压监控系统为例，说明PLC分级递阶控制这种结构体系在变电站综合自动控制中是有效、可行的。
2PLC分极递阶控制系统的结构
可编程控制器(PLC)被称为现代工业控制的三大支柱(PLC、机器人和CAD/CAM)之一，具有可靠性高，易于控制，编程使用简单，性价比高，环境适应性强等特点，已被广泛地应用于控制领域，在变电站综合自动控制中也已有应用。但是PLC在数据、信息处理与图象显示等方面仍显不足，还无法与计算机相比，因而未能充分发挥其强大功能，一般只是用PLC对开关量进行控制。但近年来随着PLC通信网络功能的不断增强，已可以方便的将PLC与计算机连接。利用计算机运算速度快，信息处理方便，显示性能高的优点，将其作为上位机，行使管理功能，与PLC形成一个优势互补的分级递阶控制系统。这样，PLC就可以执行复杂的控制职能，从而可以对变电站进行最优综合控制。
分级递阶控制思想的实质是将一个大的控制系统按功能或结构进行层次分配，将全系统的监视和控制功能划属于不同的级别去完成，各级完成分配给它的功能，并将有关信息传递到上一级，接受上一级管理。综合控制功能由最高一级决策执行，各级的工作相互协调，力求整个控制系统达到最佳效果。
分级递阶控制依据“层次越高，智能越高，控制精度越低；层次越低，智能越低，控制精度越高”的拟人的原则进行设