PLC通风机系统设计

WORD格式整理版/1绪论1.1引言具有"矿井肺腑"之称的主扇风机是煤矿的四大固定设备之一,担负着向井下输送新鲜空气,排出粉尘和污浊气流的重任。由于工作现场条件恶劣,故障发生率较高,一旦发生故障,将会对整个矿区生产和安全造成重大影响,故而有必要建立一套功能完善的自动化监控系统,但目前此类系统都存在以下问题：系统过于简单,部分关键参数<如风机流量>监测精度较低,监测内容不全面,未与调度中心进行信息系统集成等等。采用先进、可靠的传感器和计算机技术来实现主通风机性能及状态的在线实时监测以便能够在生产过程中掌握主通风机运行参数和状态是通风机控制系统的发展方向。为了改变传统的设备管理方式,提高了主通风机设备的自动化管理水平,有力地保证主通风机设备的经济、可靠运行,为设备的管理和维修提供可靠的科学依据,高可靠性的工控PLC越来越多的应用到风机自动化监控系统中来。通过与中央控制室工业控制计算机联网,来实现通风机的远程监视和控制,从而达到无人值守的生产要求。1.2PLC的应用和产品介绍1.2.1PLC的应用〔1在制造工业〔以改变几何形状和机械性能为特征和过程工业〔以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,及大量离散量的数据采集。传统上,这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM〔通用汽车公司提出取代继电气控制装置的要求,第二年,美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置,使得电气控制功能实现的程序化,这就是第一代可编程序控制器,英文名字叫ProgrammableController〔PC。

〔2随着电子技术和计算机技术的发生,PC的功能越来越强大,其概念和内涵也不断扩展。

〔3上世纪80年代,个人计算机发展起来,也简称为PC,为了方便,也为了反映或可编程控制器的功能特点,美国A-B公司将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器ProgrammableLogicController〔PLC,并将"PLC"作为其产品的注册商标。现在,仍常常将PLC简称PC。

〔4上世纪80年代至90年代中期,是PLC发展最快的时期,年增长率一直保持为30～40%。在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLC逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统.

〔5近年,工业计算机技术〔IPC和现场总线技术〔FCS发展迅速,挤占了一部分PLC市场,PLC增长速度出现渐缓的趋势,但其在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位,在可预见的将来,是无法取代的。

〔6目前,世界上有200多厂家生产300多品种PLC产品,主要应用在汽车〔23%、粮食加工〔16.4%、化学/制药〔14.6%、金属/矿山〔11.5%、纸浆/造纸〔11.3%等行业。典型的PLC产品

〔1国外

施耐德公司,Quantum、Premium、Momentum等；

罗克韦尔〔A-B公司,SLC、MicroLogix、ControlLogix等；

西门子公司,SIMATICS7-400/300/200系列；GE公司日本欧姆龙、三菱、富士、松下等。

〔2国内

PLC生产厂约30家,但没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品,还有一部分是以仿制、来件组装或"贴牌"方式生产.。考虑到性能和稳定性,硬件采用西门子公司的S7-300系列PLC,同时采用光电隔离、接地、变压器隔离等硬件抗干扰措施和数字滤波等软件抗干扰措施,系统可靠性高,稳定性好1.3工控组态软件的选用随着工业自动化水平的迅速提高,计算机在工业领域的广泛应用,人们对工业自动化的要求越来越高,种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用,使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求。在开发传统的工业控制软件时,当工业被控对象一旦有变动,就必须修改其控制系统的源程序,导致其开发周期长；已开发成功的工控软件又由于每个控制项目的不同而使其重复使用率很低,导致它的价格非常昂贵；在修改工控软件的源程序时,倘若原来的编程人员因工作变动而离去时,则必须同其他人员或新手进行源程序的修改,因而更是相当困难。通用工业自动化组态软件的出现为解决上述实际工程问题提供了一种崭新的方法,因为它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题,使用户能根据自己的控制对象和控制目的的任意组态,完成最终的自动化控制工程。

组态〔Configuration为模块化任意组合。通用组态软件主要特点有：〔1延续性和可扩充性。用通用组态软件开发的应用程序,当现场〔包括硬件设备或系统结构或用户需求发生改变时,不需作很多修改而方便地完成软件的更新和升级。〔2封装性〔易学易用,通用组态软件所能完成的功能都用一种方便用户使用的方法包装起来,对于用户,不需掌握太多的编程语言技术〔甚至不需要编程技术,就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能。〔3通用性,每个用户根据工程实际情况,利用通用组态软件提供的底层设备〔PLC、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等的I/ODriver、开放式的数据库和画面制作工具,就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、具有多媒体功能和网络功能的工程,不受行业限制。

现在使用的比较多的组态软件是西门子的WINCC,INTOUCH和国产的组态王。考虑到成本和稳定性,决定选用INTOUCH作为上位机组态软件。1.4本设计所做的工作1．掌握主扇风机系统的工作原理和控制方法。2．了解西门子PLC各种产品和功能,为控制系统选型做好准备。3．学习S7-300PLC硬件原理和软件编程的方法,为PLC柜的开发设计做好准备。4．设计主扇风机自动控制系统实时监测的参数以及控制方案。5．设计主扇风机自动监控系统的硬件系统。6．设计主扇风机自动监控系统的应用软件。7．现场安装调试风机自动化监控系统,直至投入运行。2矿井主扇风机2.1矿井主扇风机概述滨湖矿地面主扇风机使用的是XXXX风机厂生产的对旋式轴流风机2台。其整体性好,并且采用内置防爆电机拖动,不受外界干扰。风机的主要特点是：1、该风机采用电机与叶轮直联的方法,简化了传动结构,改变了当前煤矿抽出式轴流风机全部采用皮带轮传动或长轴传动的复杂结构,使维修和操作方便。

2、该风机配套电机为YB系列的YBFe派生系列,隔爆型三相异步电机。电机置于全封闭型,并具有一定耐压强度的密闭散热罩中并于外界非瓦斯气相通。使电机始终处于无瓦斯空气之中运行,起到了双重隔爆效果。3、风机与扩散器之间设置后导叶,以提高静压效率,使得节能效果显著。与目前使用的局扇群相比,可节电六倍,与离心式风机相比可节电40%。

4、该机可以反转反风,不必另设反风道,具有节约基建投资和反风速度快的优点。

5、叶轮的叶片安装角度可以调整,其范围为：30度、33度、36度、39度、42度五个角度级。在使用同一规格风机中,可根据生产扩大的要求来调整叶片安装角度。

6、该机配置了防止摩擦火花装置,确保了整机安全防爆性能。

7、该机采用特殊设计,性能曲线无驼峰,在任何网络阻力情况下,均能稳定运行。2.2矿井主扇风机供电系统风机的供电系统采用了室外箱式一体化结构。按功能划分为高压配电室,低压配电室,变压器室。风机系统的主要设备：〔1高压电机：高压电机：每台风机安装有两台6kv高压异步电动机,电机容量为315kW。电机安装了三相定子和前后轴承温度传感器。〔2变压器：为了保证附属设备的可靠工作,安装了两台50kva,为低压柜供电。变压器安装了温度监控器,监控3相温度,当温度超限能自动启停风机降温。〔3进线柜：包括两台进线柜,为风机系统的两台进线开关。〔4联络柜：实现风机供电系统的母线联络。〔5换向柜：两台换向柜,由接触器组成。主要实现两台风机电机的正反转。〔6箱变房：采用一体化设计,外观整洁大方,按功能划分为高压配电室,低压配电室,变压器室,PLC控制室。2.3矿井通风系统主通风机是煤矿的四大固定设备之一,为了保证通风的安全正常持续运行,通风系统设有以下几部分,其中有两个风道,互为备用。保证在风机发生事故或者检修时的安全生产。〔1地面风道闸门：风机入口前设垂直闸门,主要用来调节风量和倒换风机。<2>通风管道：风机风道处安装了测量差压,负压的气样管道及流体温度传感器。〔3风门电机：主要来开关风道闸门,为380V低压电机,容量为11kV。共有4台,分别用于开关风道闸门和检修。滨湖矿地面主扇风机的两个旋转风门用于检修时风道的入口。滨湖矿地面主扇风机系统中,每一台风机的两级电机扇叶的数量和角度是不同的,其中一级电机要比二级电机的扇叶数量多,角度大,通风能力强。2.4风量的调节方法 由于在滨湖矿地面主扇风机系统中,采用的风机是无法实现调速的轴流式风机,所以风量的调节只能依靠两个垂直风门提起的高度,和调节风机扇叶的数量和角度。 由于调节风机的扇叶数量和角度在实际生产中调节比较困难,在正常的生产中,通过调节两个垂直风门提起的高度来调节风量是最常用也是最为普遍和简单的方式。3主扇风机控制系统的总体设计3．1主扇风机自动控制系统功能设计煤矿主扇风机在煤矿生产中有着重要的作用,因此必须保证主扇风机自动监控系统的安全可靠。控制系统分为风机变电站的监控和风机各种参数的测量两个部分。风机变电站包括11台高压柜,其中有9台高压柜装有南瑞的综保装置,因此需要将每台开关柜的信息通过综保装置可靠的传输到控制中心；风机本体振动速度、流量和负压由传感器监测,并需要把传感器的信息传输到控制中心；风机的轴温、风机电机的定子温度由测温仪来测量,因此需要把测温仪的信息传输到控制中心。风机系统的运行信息需传输到集控室,以便于及时进行调度管理。系统的主要功能有：1．实现风机运行参数的实时监测与风机主辅设备控制的一体化。2．实时监测风机配用电机的电气参数：电流、电压、功率。3.实时监测设备的运行参数：电机和风机前后轴承温度、振动参数以及超限报警4．显示当前运行机号、正反转信号,风机开停状态。5.实时监测通风机气动参数：负压、流量、全〔静压、全〔静压效率、轴功率。6.实现定子电压低于5.1KV报警,定子电流超过上下限报警。7.上述监测参数通过通信线路传送到集控室上位机,经上位机接入矿局域网。3.2风机自动化监控系统的技术指标工作电压：~220V环境温度：0-50监测精度：流量2.5级压力0.5级电参数0.25级其他1.5级监测参数范围：按用户要求确定。3.3风机自动化监控系统的整体结构系统采用集中管理、分散控制的系统结构。整个系统分为三层,即现场测量控制层,中央控制层和远程监控层。系统结构配置图3.3所示。现场测量层：现场测量层主要实现风机变量参数的测量,主要采用的是开关柜的综保装置和测温仪和传感器装置。中央控制层：中央控制层由带有以太网接口的西门子S7-300系列PLC组成,通过PLC完成对风机系统的实时监控和数据采集和数据处理,以及与控制中心的实时通信。远程监控层：远程监控层直接接入矿调度室,上位监控软件选择Wonderware公司的组态软件Intouch开发的监控软件,通过监控软件完成功能块之间的连接,实现风机系统的集中监控管理。在运行过程中,实时监测风机的运行状况,实现对风机的控制,同时还实现报警、曲线和报表功能。图3.3风机自动化监控系统结构图本设计主要进行的是现场测量层的传感器和中央控制层的PLC控制柜的设计与开发工作。3.4风机自动化监控系统的控制方式控制系统的主要特点采用西门子S7-300PLC作为中央逻辑控制单元,具有可靠性、稳定性、快速性和准确性等特点。高压开关采用南瑞的综合保护装置,可以实现电量参数的采集和线路的保护,可靠性高、安全稳定。PLC电源采用单回路供电,同时采用UPS作为备用电源。对于非电量,采用16路温度巡检仪,振动传感器及压力传感器来实现实时监测。PLC与集控室通信采用光纤作为传输介质,可靠性高,抗干扰能力强。风机的启动规范每次只允许启动一台风机,两台电机启动无先后顺序。为了躲过启动电流,两台电机启动时间间隔5分钟；风机进行重复启停时,需要充分考虑电机的自然停止时间,设定为30分钟。对于2、10号变压器柜,必须在启动风机时先合闸,保证PLC可靠供电。6号母联柜正常运行时处在分闸状态,当一条进线故障时,需合母联开关。低压供电控制方法低压的各个开关进行了逻辑闭锁,合闸顺序为：进线－五个并列的开关。若进线中的一个出现故障,可以开另一条进线,然后合上母联开关,进行如上的操作。每个风门电机有正反转两种运行方式,两种方式进行了闭锁,一次只能合一种方式。3.5风机自动化监控系统运行方式本系统共有三种运行方式可供选择,即"就地","远控","自动"；在触摸屏上我们可以选择就地或远控两种方式；就地：就地就是在现场的触摸屏上进行操作,因我们采用的是西门子的PLC与其触摸屏进行通讯,接口兼容性好并且稳定,所以此种操作方式最可靠；远控：远控就是在集控室中进行高低压开关的远程遥合、遥分,此种工作方式由于受到线路通讯及上位机软件的影响,反应时间上受到一定的影响,但是由于我们软件的稳定性很高,并且采用光缆进行信息的传输,所以还是可以保证风机正常的运行和操作,而且由于其远程控制,其方便性大大增强；自动控制：自动控制仍然是远控的一种,就是在无人操作的情况下,若是风机的运行出现了故障,能自动启动另一台风机,并且自动调整风量到设定的值,而不会由于停风而影响到煤矿的正常生产。在我们的集控室的风机控制界面上有一个自动/半自动转换开关,当我们在触摸屏上设置了远控方式时,此开关才会有效,当我们选择自动时,风机进入自动运行状态,此时,不管是现场触摸屏,还是集控室,都不能进行控制,只能进行监测风机的运行参数；当我们选择半自动时,风机进入半自动运行方式,此时,可以用集控室的控制终端进行控制；当我们把现场触摸屏打到就地时,就只能进行现场的触摸控制。4主扇风机自动化监控系统硬件设计4.1系统的组成和特点本系统以工业控制PLC为核心,主要由信号测取装置和传感〔变送器、上位机及通讯装置及其他设备组成。系统的组成：主扇风机自动化监控系统的硬件组成如图4.1图4.1风机自动化监控系统硬件系统图主要特点如下：1．采用了先进的计算机技术,功能强大,智能化程度高；以图形界面显示工作状态,画面丰富,直观生动。2．采用模块化设计方案,各部分相对独立,留有备用通道,便于扩展。3．采用了多种抗干扰措施,因此系统的抗干扰能力强,可靠性高,监测准确。4．流量监测措施独特、新颖、可靠性好,精度高。5．选用了可靠性好、精度高的传感〔变送器。6．软件设计安全性高。7．操作简单、维护方便。4.2风机参数的监测该系统以工业控制PLC配以各种外围设备组成,在软件的控制下,完成数据的采集、分析等工作,以图表等多种形式显示在显示器上,并传输到指定地点。通风机性能监测原理通风机的性能参数主要有流量、全〔静压、轴功率、全〔静压效率、转速等。配套电机的主要参数有电流、电压、功率等。根据流体机械的原理有：——流量——流量测量截面积——流量测量截面积的平均流速——风机全压——风机出口静压——风机出口动压——风机入口静压——风机入口动压——风机静压——风机轴功率——电机有功功率——电机效率、由损耗分析法求得。——传动效率——风机全压效率——风机静压效率通过以上的分析可知,为了达到主通风机性能在线监测的目的,应实时在线监测以下主要参数：矿井负压、风机的流量、电机有功功率、电流、电压、风机的振动参数、温度参数等。根据以上参数可求得风机的各项性能指标,再根据相似原理换算至规定状态下即可绘制通风机的性能曲线。各参数的监测原理如下。1、流量的监测流量测量一般在符合要求的平直段如井下总回卷内巷进行,煤矿主要选用机械表皮托管等标准仪表,分点布置测量流量。而流量监测就意味着必须长期的工作因此其技术措施受到众多因素的约束,其要求非常严格。第一,煤矿主通风机的流量监测只能放在地面,但地面缺少较长的平直段,所以限制了标准流量仪表的应用。第二,煤矿井下气体成分复杂,湿度大、风尘含量大,且仪表必须长期的工作,所以就要求流量监测仪表无运动部件。第三,煤矿通风断面大多达10m左右,如此大口径的流量计不仅少见,而且价格太贵,无论技术上还是经济上均不可行。第四,不仅要求在正风,而且要求在反风时也能胜任流量监测的要求。同理,若采取分点布置若干流量计也难以实行。综上所述确定合理的流量监测手段是非常关键的,同时满足上述要求也是比较困难的。为此我们选择了工程监测方法,如阿钮巴管组,文丘里管等,即利用流量与差压存在对应关系这一物理现象监测流量。通过压力变送器将差压,负压信号转换成电信号。2、力的监测压力的测量与监测,二者的使用的传感原理和技术措施基本一致,都是钻孔取压。测点选择在风机的入口,将取得的压力信号通过压力传感〔变送器转换成电信号。3、电气参数的测量与监测电气参数指配套电机的负载和空载的电流、电压、励磁电流和电压、功率、功率因数等。由于高压开关采用南瑞的综保装置,可以实现电量参数的采集和线路的保护,所以电气参数通过和南瑞综保的485串行通讯得到。4、电机温度的监测采用PT100测量电机的三相电子温度和前后轴温。5、振动的监测风机轴承的振动监测与故障诊断功能及原理：通过速度传感器测量轴承的振动峰值、均方根值或均值,将这些测量值与事先标定出的允许门槛值作比较,指示出轴承运行情况的正常与否。具体测试方法为：通过安装在轴承部位的速度传感器拾取振动烈度信号,经过振动变送器送到PLC中,以便实时监控电动机的运行情况。6、信号采集设备1变送器的选用全部选择高精度的变送器将一次信号转换成标准的0～20mA电流。2软件设计系统的专用软件主要完成数据的采集、分析等工作,从而实现系统的各项功能。3系统抗干扰措施所用变送器为电流输出,传输信号采用屏蔽电缆,以减弱电磁耦合干扰。选用了隔离变压器和高精度稳压电源,改善了电源特性。选用了变送器专用电源,提高了系统工作的稳定性。4系统的通讯通过光纤与中央控制室工业控制计算机联网,实现通风机的远程监视和控制,达到无人值守的目的4.3PLC控制系统的设计风机监控系统所需监控的输入输出量在风机监控系统中,我们需要实时监测风机的前后轴温、三相定子温度、风机电动机的振动参数,电机电流、电压、有功、无功功率等一系列的参数。通过对这些参数的监测,得到风机实际的工作情况,为通风机的安全运行和及时报警提供可靠的保证。下表为风机监控系统所需的输入输出量见表表4.3.1监测量数量遥测量开关柜电气参数140温度22振动参数16压力参数3遥信量高压部分开关状态26保护信息50低压部分开关状态19遥控量高压部分20低压部分32其中,开关柜的电气参数是通过一个CP340和南瑞的综保进行串行通讯得到所有高压柜的电流、电压、功率以及高压柜的断路器状态等所有信息。振动参数包括四台电机的前水平,前垂直,后水平,后垂直的振动参数。传感器选择的是电磁式振动传感器,输出的是交流电压,经过振动变送器变送后,编成0～20mA的电流信号,送入PLC的AI模块,其振动测量范围是0～20mm。温度参数包括风机四台电机前后轴温,三相定子温度和两个风道的流体温度。其中,电机的前后轴温和三相定子温度是由装在风机内部的PT100测量得到的。流体温度由装在风道内的由汇博自动化仪表公司生产的WB系列温度变送器。输出的电流都是4～20mA的电流。全部送到PLC柜内安装的由汇博自动化仪表公司生产的带有485串口通信能力的16路温度巡监仪。通过S7-300的CP340通讯模块将温度值送入PLC进行处理。在通风机的日常生产中,通风的流量是一个十分重要的参数,所以在本设计中,使用了专门的风量测量的装置,通过由汇博自动化仪表公司生产的HB1151系列电容式差压/压力/绝压变送器将风道差压信号和绝压信号转换成4～20mA的电流信号送入PLC。系统的主要配置1、PLC的配置风机自动化监控系统采用SIEMENS的S7-300系列,根据系统要求,PLC总体配置如下：〔1中央处理模块:<2>数字量输入模块：〔3数字量输出模块：〔4模拟量处理模块：〔5通信处理模块：2、触摸屏配置采用了SIEMENS公司的TP270,它以MPI接口与PLC连接,采用SIEMENS的协议完成通信.3、电网监控配置采用了南瑞的综合保护测控单元,可就地显示相,线电压,电流,有功,无功,功率因数等参数,以485接口采用协议与PLC的通讯模块连接,传送电网监控数据。其他低压开关,风门限位开关的信号都是通过数字量或模拟量点入点出与PLC连接。4.3.3PLC的具体选型基于系统要求,PLC模块的选择和实际地址如图<a>图<a>PLC模块的选择和具体地址如图,我选择一个PS3075A的电源模块,标准型CPU314,三个RS482/RS485接口的CP340通讯模块。一个输入电压为24VDC的SM32132路数字量输入模块和一个SM32116路的数字量输入模块作为开关状态的输入。同时我选择CP343-1作为和上位机进行以太网通讯的网卡。选择4块16路输出的SM322数字量输出模块输出控制信号。3块16位输入的SM331模拟量输入模块输入振动和压力信号。同时还要选择一块IM365用来扩展机架。各个模块的详细型号：各个模块在STEP7中具体型号图<b>、4.4.3<c>图<b>1号机架图<c>2号机架 风机自动化监控系统除了PLC模块的选择以外,为了保证系统的安全可靠运行,还需要选择一些其他的设备,具体的设备清单见附录1。4.4系统的I/O配置风机自动化监测系统的I/O点具体配置在风机自动化监测系统中,一共有32个输入信号,都是通过SM321数字量输入模块送入PLC。所有的输出信号都连接到OmronMYN4继电器〔24V,通过控制继电器的合分闸来控制低压柜和高压柜的合闸分闸。风机监测系统的I/O点具体配置如表表风机监测系统的I/O点具体配置如表序号回路名称变量代号数据类型地址11#风机反转tongfengfanzhuan_1BOOLI0.021#风机正转tongfengzhengzhuan_1BOOLI0.13低压柜1#电源进线1kjinxian_1kBOOLI0.24低压柜2#电源进线2kjinxian_2kBOOLI0.35低压柜母联3kmulian_3kBOOLI0.461#风门电源开关k11fengmen_k11BOOLI0.572#风门电源开关k21fengmen_k22BOOLI0.683#风门电源开关k31fengmen_k31BOOLI0.794#风门电源开关k41fengmen_k41BOOLI1.010低压柜4#电源备用电源3qf_4BOOLI1.111低压柜5#电源直流屏4qf_5BOOLI1.212低压柜1#电源PLC供电6qf_1_plcBOOLI1.313低压柜2#电源备用电源7qf_2BOOLI1.414低压柜3#电源备用电源8qf_3BOOLI1.5152#风机反转tongfengfazhuan_2BOOLI1.6162#风机正转tongfengzhengzhuan_2BOOLI1.7171#风门电机正转关风门fmDj_zhengzhuan_1BOOLI2.0181#风门电机反转开风门fmDj_fanzhuan_1BOOLI2.1192#风门电机正转关风门fmDj_zhengzhuan_2BOOLI2.2202#风门电机反转开风门fmDj_fanzhuan_2BOOLI2.3211＃风门关到位fengjiguanDaowei_1BOOLI2.4221＃风门开到位fengjikaiDaowei_1BOOLI2.5232＃风门关到位fengjiguanDaowei_2BOOLI2.6242＃风门开到位fengjikaiDaowei_2BOOLI2.7253#旋转风门电机开风门3#fengmzhengzhuanBOOLI3.0263#旋转风门电机关风门3#fengmfanzhuanBOOLI3.1274＃旋转风门电机开风门4#fengmzhengzhuanBOOLI3.2284＃旋转风门电机关风门4#fengmfanzhuanBOOLI3.3293＃旋转风门开到位3#fengmkaiDaiweiBOOLI3.4303＃旋转风门关到位3#fengmguanDaoweiBOOLI3.5314＃旋转风门开到位4#fengmkaiDaoweiBOOLI3.6324＃旋转风门关到位4#fengmguanDaoweiBOOLI3.7331#风门电机正转开风门kaifengmen_1BOOLQ32.0341#风门电机反转关风门guanfengmen_1BOOLQ32.1352#风门电机正转开风门kaifengmen_2BOOLQ32.2362#风门电机反转关风门guanfengmen_2BOOLQ32.3372#风机正向旋转合tfDj_1_zhengzhuan_heBOOLQ33.0382#风机正向旋转分tfDj_1_fanzhuan_heBOOLQ33.139电铃BellBOOLQ33.3402#风机反向旋转合gaoyaguihe_4#BOOLQ33.4412#风机反向旋转分gaoyaguifen_4#BOOLQ33.542低压柜进线1k合闸jinxian_1k_heBOOLQ33.643低压柜进线1k分闸jinxian_1k_fenBOOLQ33.744低压柜进线2k合闸jinxian_2k_heBOOLQ36.045低压柜进线2k分闸jinxian_2k_fenBOOLQ36.146低压柜电源k11分闸fengmen_k11_heBOOLQ36.247低压柜电源k11分闸fengmen_k11_fenBOOLQ36.348低压柜电源k21合闸fengmen_k21_heBOOLQ36.449低压柜电源k21分闸fengmen_k21_fenBOOLQ36.550低压柜电源k31合闸3#fengmenDianjiheBOOLQ36.651低压柜电源k31分闸3#fengmenDianjifenBOOLQ36.752低压柜电源k41合闸4#fengmenDianjiheBOOLQ37.053低压柜电源k41分闸4#fengmenDianjifenBOOLQ37.154低压柜4#备用电源合3qf_4heBOOLQ37.255低压柜4#备用电源分3qf_4fenBOOLQ37.356低压柜5#电源合直流屏4qf_5heBOOLQ37.457低压柜5#电源分直流屏4qf_5fenBOOLQ37.558低压柜1#电源PLC合闸6qf_1heplcBOOLQ37.659低压柜1#电源PLC分闸6qf_1fenplcBOOLQ37.760低压柜2#备用电源合7qf_2heBOOLQ40.061低压柜2#备用电源分7qf_2fenBOOLQ40.162低压柜母联合mulian_he_DiyaguiBOOLQ40.263低压柜母联分mulian_fen-DiyaguiBOOLQ40.3643#旋转风门电机开风门3#fmDjzhengzhuanBOOLQ40.4653#旋转风门电机关开风门3#fmDjfanzhuanBOOLQ40.5664#旋转风门电机开风门4#fmDjzhengzhuanBOOLQ40.6674#旋转风门电机关风门4#fmDjfanzhuanBOOLQ40.7681#风机正向旋转合tfDj_2_zhengzhuan_heBOOLQ44.2691#风机正向旋转分tfDj_2_fanzhuan_heBOOLQ44.3701#风机反向旋转合tfDj_he_2_1BOOLQ44.6711#风机反向旋转合tfDj_fen_2_1BOOLQ44.772低压柜3#备用电源合8qf_3heBOOLQ45.273低压柜3#备用电源分8qf_3fenBOOLQ45.3741＃进线柜分闸FZ_1BOOLM84.0751＃进线柜合闸HZ_1BOOLM84.176所用变1分闸FZ_2BOOLM84.277所用变1合闸HZ_2BOOLM84.378一号风机1＃电机分闸FZ_3BOOLM84.479一号风机1＃电机合闸HZ_3BOOLM84.580一号风机2＃电机分闸FZ_4BOOLM84.681一号风机2＃电机合闸HZ_4BOOLM84.782母联分闸FZ_5BOOLM85.083母联合闸HZ_5BOOLM85.184二号风机1＃电机分闸FZ_6BOOLM85.285二号风机1＃电机合闸HZ_6BOOLM85.386二号风机2＃电机分闸FZ_7BOOLM85.487二号风机2＃电机合闸HZ_7BOOLM85.588所用变2分闸FZ_8BOOLM85.689所用变2合闸HZ_8BOOLM85.7902＃进线柜分闸FZ_9BOOLM86.0912＃进线柜合闸HZ_9BOOLM86.1921#风机正传合闸tfdj_1_zhengzhuan_heBOOLQ33.0931#风机正传分闸tfdj_1_fanzhuan_heBOOLQ33.1941#风机反转合闸gaoyaguihe_4#BOOLQ33.4951#风机反转分闸gaoyaguifen_4#BOOLQ33.5962#风机正转合闸tfdj_2_zhengzhuan_heBOOLQ44.2972#风机正转分闸tfdj_2_fanzhuan_heBOOLQ44.3982#风机反转合闸tfdj_he_2_1BOOLQ44.6992#风机反转分闸tfdj_fen_2_1BOOLQ44.7风机自动化监测系统输入点设计举例在风机自动化监测系统中,一共有32个输入信号,都是连接信号返回回路的一个无源节点,通过导通24V直流电源后从SM321数字量输入模块送入PLC其中部分输入点的输入信号如图图<a>I0.0~I0.7图<b>I1.0~I1.7风机自动化监测系统输出点设计举例在系统中,所有的输出信号都连接到OmronMYN4继电器〔24V,通过控制继电器的合分闸来控制低压柜和高压柜的合闸分闸。 部分输出点的作用和地址如图图<a>Q32.0~Q32.7图<b>Q33.0~Q33.74.5系统的模拟量、开关量配置系统的模拟量、开关量配置在PLC中,模拟两、开关量和控制量都要放在特定的存储M区或者DB块内。其中控制量提供给上位机和触摸屏就地控制大控制点不能是同一个M位或者DB块的位,通过一个近控远控选择标志位来实现远控和就地控制的切换。在这个程序中,远控就地标志位是DB45.DBX5.0。在程序中,远控的控制量存放在DB21中,就地控制的控制量存放在DB45中。高压柜的状态信息存放在DB6、DB7和DB8中。由于模拟量、开关量、控制量的数量很多,我仅列出温度和振动的实际值和报警信息举例说明。温度、振动和流体情况如表<a>表<a>温度、振动和流体情况表序号回路名称变量代号PLC地址11#电机一级电机振动前水平zd111DB27.DBd021#电机一级电机振动前垂直zd112DB27.DBd431#电机一级电机振动后水平zd113DB27.DBd841#电机一级电机振动后垂直zd114DB27.DBd1251#电机二级电机振动前水平zd121DB27.DBd1661#电机二级电机振动前垂直zd122DB27.DBd2071#电机二级电机振动后水平zd123DB27.DBd2481#电机二级电机振动后垂直zd124DB27.DBd2892#电机一级电机振动前水平zd211DB27.DBd32102#电机一级电机振动前垂直zd212DB27.DBd36112#电机一级电机振动后水平zd213DB27.DBd40122#电机一级电机振动后垂直zd214DB27.DBd44132#电机二级电机振动前水平zd221DB27.DBd48142#电机二级电机振动前垂直zd222DB27.DBd52152#电机二级电机振动后水平zd223DB27.DBd56162#电机二级电机振动后垂直zd224DB27.DBd60171#风机通风效率ltwd1DB27.DBd64182#风机通风效率ltwd2DB27.DBd68191#风机通风流量cy1DB27.DBd72201#风机通风负压fy1DB27.DBd76212#风机通风流量cy2DB27.DBd84222#风机通风负压fy2DB27.DBd88231#风机流体温度tfxl1DB27.DBd96242#风机流体温度tfxl2DB27.DBd100251#电机一级电机后轴温度dqz11dMW202261#电机一级电机前轴温度dhz11dMW204271#电机一级定子温度1fqz11dMW206281#电机一级定子温度2fhz11dMW208291#电机一级定子温度3dk11dMW210301#电机二级电机后轴温度dqz12dMW212311#电机二级电机前轴温度dhz12dMW214321#电机二级定子温度1fqz12dMW216331#电机二级定子温度2fhz12dMW218341#电机二级定子温度3dk12dMW220352#电机一级电机后轴温度dqz21dMW222362#电机一级电机前轴温度dhz21dMW224372#电机一级定子温度1fqz21dMW226382#电机一级定子温度2fhz21dMW228392#电机一级定子温度3dk21dMW230402#电机二级电机后轴温度dqz22dMW232412#电机二级电机前轴温度dhz22dMW234422#电机二级定子温度1fqz22dMW236432#电机二级定子温度2fhz22dMW238442#电机二级定子温度3dk22dMW24245流量报警下限db27.dbd12046流量报警上限db27.dbx12447风量设定db27.dbx116振动和温度超标报警信号如表<b>表<b>振动和温度超标报警信号表序号回路名称PLC地址OPCScout数据库11#风机1#电机前水平振动超标m27.4m27.4,1im27.4,121#风机1#电机前垂直振动超标m27.5m27.5,1im27.5,131#风机1#电机前水平振动超标m27.6m27.6,1im27.6,141#风机1#电机后垂直振动超标m27.7m27.7,1im27.7,151#风机2#电机前水平振动超标m28.0m28.0,1im28.0,161#风机2#电机前垂直振动超标m28.1m28.1,1im28.1,171#风机2#电机后水平振动超标m28.2m28.2,1im28.2,181#风机2#电机后垂直振动超标m28.3m28.3,1im28.3,192#风机1#电机前水平振动超标m28.4m28.4,1im28.4,1102#风机1#电机前垂直振动超标m28.5m28.5,1im28.5,1112#风机1#电机后水平振动超标m28.6m28.6,1im28.6,1122#风机1#电机后垂直振动超标m28.7m28.7,1im28.7,1132#风机2#电机前水平振动超标m29.0m29.0,1im29.0,1142#风机2#电机前垂直振动超标m29.1m29.1,1im29.1,1152#风机2#电机后水平振动超标m29.2m29.2,1im29.2,1162#风机2#电机后垂直振动超标m29.3m29.3,1im29.3,1171#风机1#电机后轴温度超标m60.0m60.0,1im60.0,1181#风机1#电机前轴温度超标m60.1m60.1,1im60.1,1191#风机1#电机定子温度1超标m60.2m60.2,1im60.2,1201#风机1#电机定子温度2超标m60.3m60.3,1im60.3,1211#风机1#电机定子温度3超标m60.4m60.4,1im60.4,1221#风机2#电机后轴温度超标m60.5m60.5,1im60.5,1231#风机2#电机前轴温度超标m60.6m60.6,1im60.6,1241#风机2#电机定子温度1超标m60.7m60.7,1im60.7,1251#风机2#电机定子温度2超标m61.0m61.0,1im61.0,1261#风机2#电机定子温度3超标m61.1m61.1,1im61.1,1272#风机1#电机后轴温度超标m61.2m61.2,1im61.2,1282#风机1#电机前轴温度超标m61.3m61.3,1im61.3,1292#风机1#电机定子温度1超标m61.4m61.4,1im61.4,1302#风机1#电机定子温度2超标m61.5m61.5,1im61.5,1312#风机1#电机定子温度3超标m61.6m61.6,1im61.6,1322#风机2#电机后轴温度超标m61.7m61.7,1im61.7,1332#风机2#电机前轴温度超标m27.0m27.0,1im27.0,1342#风机2#电机定子温度1超标m27.1m27.1,1im27.1,1352#风机2#电机定子温度2超标m27.2m27.2,1im27.2,1362#风机2#电机定子温度3超标m27.3m27.3,1im27.3,1371#风机流量超限报警m180.4m180.4,1im180.4,1382#风机流量超限报警m180.5m180.5,1im180.4,14.5.2AI模拟量输入模块设计举例系统中的振动和差压、负压参数通过SM321模拟量输入模块输入PLC,其具体机接线方式设计见图1振动传感器和振动变送器的连接振动传感器和振动变送器的连接如图<a>、图<b>。图<a>1＃风机振动传感器和振动变送器图<b>2＃风机振动传感器和振动变送器2、差压和负压传感器的连接差压和负压传感器的连接如图<c>图<c>差压、负压变送器4.5.316路温度巡检仪的接线16路温度巡检仪是风机自动化监控系统中重要的模拟量输入设备。风机的测温元件是采用三线制连接的热敏电阻PT100,将PT100接上温度巡检仪后,巡检仪会显示每一路上的温度,并通过485串行通讯将温度整数的温度值送入PLC。 两台16路温度巡检仪的接线如图图<a>1＃温度巡检仪的接线图<b>2＃温度巡检仪的接线4.6PLC柜中其他元件的接线举例4.6.1PLC模块的连接端子图具体连线见图图PLC模块的连接端子图4.6.2PLC柜中各个继电器的接线举例PLC柜中部分24V的继电器的接线如图4.6.2图4.64.6.3PLC柜的端子排设计举例在PLC控制柜中,端子排是PLC控制柜和低压柜,高压柜连接的重要通道,所以端子排的设计也是十分重要的,直接关系到以后安装调试的方便与否和系统的稳定运行。端子排的设计方法如图图PLC柜的端子排4.7通讯模块及应用 在主扇风机自动化监控系统中,由于要与16路温度巡检仪和南瑞的综装置保通讯,所以要选择3块CP340串行通讯模块。由于组成工业以太网,所以需要CP343-１西门子S7-300PLC专用的以太网卡。CP340介绍：CP340模块具有多种不同型号,既可以提供RS-232接口,又可以提供RS-422/RS-485接口。在本系统中选择RS-422/RS-485接口。CP340通信处理器模块使S7-300PLC能与通信伙伴以点到点通信方式进行数据交换。任何具有串口的设备都可以成为通信伙伴,这里一般称为计算机。CP340是PLC与计算机进行数据交换的桥梁和纽带,如下图所示。一方面,CP340的串口与计算机相连；CP340通过背板总线与PLC的CPU相连。为减小通信时CPU模块的负担,CP340被设计成智能型的,CP340模块上的处理器既受控制又有自主性,它根据CPU模块的命令自主管理串行口的收发工作。硬件结构见图4.7图4.7CP340连接CP340模块内部设有接收缓冲器以及发送缓冲器,依靠接收和发送缓冲器〔缓冲区建立起CPU模块与CP340的联系。发送时,CPU模块只需把发送的数据写入发送缓冲区,然后,由CP340把缓冲区中的数据逐个发送给计算机。CP340还负责从计算机接收数据,并把接收到的数据写入接收缓冲区。CPU模块以查询方式读接收缓冲区,如果缓冲区不空,CPU便得到接收数据。读写CP340上的缓冲区需要在用户程序中调用专用的功能块,写缓冲区的功能块称为发送功能块〔FB3,读缓冲区的称为接收功能块〔FB2。CPU要发送的数据必须存储在用户自定义的发送数据块中。调用发送功能块可把发送数据块中的数据写入发送缓冲区。调用接收功能块可把接收缓冲区的数据读到数据块中。CP340与计算机之间通过串口进行数据交换,数据交换根据双方约定的规则进行,这个规则称为通信协议,通信协议的要点包括：波特率、字符格式、字符间隔、开始传输的条件以及如何保证信息传输完整等内容。CP340内部固化有两个标准通信协议,它们是3964〔R和ASCII,可以与多种设备进行数据交换。ASCII协议是与外部系统相连接的简单协议,带有文本字符的起停或块检查字符,接口的握手信号由用户程序查询和控制。3964〔R协议用于连接西门子设备及第三方设备的协议,它是由西门子公司进行标准化的并且对外开放的协议。ASCII协议仅实现了OSI参考模型的第一层〔物理层,3964〔R还实现了第二层〔数据链路层。用STEP7中的专用组态工具可选择通信协议并确定协议的具体内容,组态数据存入CPU模块的系统数据块〔SDB中,该内容随PLC的其它组态数据被下载。当PLC启动时,有关的组态数据传入CP340,然后,CP340按照选定的通信协议传输数据。一般情况下,实施通信协议不需S7CPU参与。在串行通信中,每个字节被逐位按一定的顺序发出。对于异步串行通信,为保证收发双方同步,不仅应使收发双方传输速率〔波特率相同,还要在每个数据字节的前后附加一些辅助位：起始位、校验位和停止位。其中,校验位用于判断字符传输错误。字符格式指数据字节加辅助位的具体组成。形成字符格式或从字符格式中分解出数据由CP340完成。许多字符组成信息帧,信息帧中的字符被逐个连续发出,正常情况下,字符与字符的发送时间间隔很小。对于接收方,如果发现字符间隔超出允许值,可认为信息帧结束或传输异常。4.8PLC柜设计成果PLC柜作为整个控制系统的心脏,在风机系统中具有非常需要的作用。首先我们采用UPS给PLC柜供电,提高了系统控制电源的稳定性,减少了不必要的系统停电故障。PLC柜的各个进线信号都经过了继电器隔离,防止出现高压的信号烧坏PLC输入输出模块,另外还加装了一台触摸屏,为现场控制提供方便,在现场就可以及时的观察电机的运行工况,装备了两台16路的温度巡检仪,实时的采集电机定子及轴承温度,并把数据通过PLC的通讯模块发给集控室。控制信号的输出通过PLC与高压柜之间的通讯电缆直接发给高压柜的综保装置,实现电机的运行控制,设计完成后的PLC柜如图4.8所示。振动变送器、端子排、光电转换器、光缆接线盒等设备在PLC柜的内部。在PLC柜设计和安装调试完成以后,还需要进行系统的现场试验运行,配合矿上的工作人员认真填写风机无人值守自动化系统试验报告。通过对试验报告的分析,掌握风机自动化监控系统的实际性能和安全水平,在达到设计要求后,系统才可以正式投入运行。详细的风机自动化监控系统试验报告见附录2。图4.8PLC柜5主扇风机自动化监控系统的软件设计5.1基于可编程逻辑控制器的风机自动监控原理及设计系统结构本系统的结构框图图：图系统的结构框图整个系统按照功能可以分为三大部分：信号检测部分、数据采集处理部分、上位机和触摸屏部分。信号监测部分电机振动参数由安装在风机轴承上的速度传感器及变换器传送至PLC的模拟量模块。温度监测部分是由内置在电机的PT100热电阻传感器和变送器、智能仪表<温度巡检仪>构成,多路电机温度参数在控制柜巡回显示,同时温度巡检仪与PLC进行通信,将参数上传。压差参数是由引压装置构成的差差和负压,由相应的传感器传送给PLC的模拟量模块进行处理。电气参数由安装在各开关柜内的智能综保单元与PLC以通讯的方式进行信息传送,同时对电机的以遥控命令也经由综保单元实现,传送的电气参数有电压、电流、功率、功率因数、频率等多种参数。5.1.3PLC本系统PLC选用西门子公司的S7-300系列,主要模块如图所示:图5.1.3PLC由以上的系统功能可以看出：主要是由电源、CPU、数字量输入输出、模拟量输入输出、通讯单元等模块组成。其中数字量单元主要是检测低压风门及电机开关接触器的状态,并对其实施控制。模拟量处理模块主要是将温度、压力、振动等参数进行转换；几个通讯模块负责与智能仪表和综保单元以及上位机服务器进行通讯。5.1.4PLCPLC的监控程序包括系统监控程序和用户监控程序两部分。系统监控程序由制造商提供,它包括管理程序<运行管理、生成用户元件、内部自检>、用户指令解释程序、标准程序模块等。用户监控程序是用户编制的针对具体监控任务要执行的程序。PLC以循环扫描方式运行监控程序。典型的扫描过程如下图所示。图中除用户程序是用户编写的监控程序外,其余四部分均为PLC的系统监控程序。在内部处理阶段,PLC检查CPU模块内部的硬件是否正常,将监控定时器复位,以及完成一些别的内部工作。在通讯服务阶段,PLC与别的带微处理器的智能装置通讯。在输入处理阶段,PLC把所有外部输入信号的通断状态读入到它的输入映象寄存器中。在用户程序执行阶段,PLC逐条解释和执行用户程序,将运算结果写入元件映象寄存器相应的单元。在输出处理阶段,PLC将输出映象寄存器的状态传送到输出锁存器,经输出隔离和功率放大后,驱动外部负载。图PLC扫描方式由于考虑到风机运行的重要性,我们设计了三级操作模式,即手动操作开关、就地触摸屏控制、上位机遥控操作,其中对于风机的启停操作也运用了两种方式,一种通过CP340给综保装置发遥控命令,利用综保装置的遥信状态当作反校模式；另一种是通过DO模块直接硬接线到高压开关的合分闸继电器线圈,这样确保了风机高压开关操作的可靠性。CP340模块与多台综保装置通过RS485接口利用其自定义的协议进行问答式通讯,考虑到电气量的特殊性,我们在设置相隔150MS与每台综保装置循环进行通信；另一块CP340模块也通过RS485接口利用其自定义协议与温度巡检仪进行通信,考虑到温度参数变化的迟缓性及合理分配CPU的资源,设置循环通信时间为5分钟。整个系统中延时及分析判断的中间状态都在PLC内部完成,充分利用了PLC的内部资源。5.2Step7编程环境介绍5.2.1PS7系列PLC编程语言非常丰富,有LAD〔梯形图、STL〔语句表、SCL〔标准控制语言、GRAPH〔顺序控制、HiGraph〔状态图、CFC〔连续功能图、CforS7〔C语言等。我们可以选择一种编程语言,也可以混合使用几种语言编程。这些编程语言都是面向用户的,它使控制程序的编程工作大大简化,对用户来说,开发、输入、调试和修改程序极为方便。这里简单介绍一下LAD和STL。我用的是STL。1、梯形图编程梯形图<LadderDiagram>表达式是在原电器控制系统中常用的接触器、继电器梯形图基础上演变而来的。它与电气操作原理图相呼应,形象、直观和实用。为广大电气技术人员所熟知,是PLC的主要编程语言。它有如下特点：<l>梯形图格式中的继电器不是物理继电器,每个继电器各输入触点均为存储器中的一位。相应位为"1”状态,表示继电器线圈通电,常开触点闭合或常闭触点断开；相应位为"0<2>梯形图中流过的电流不是物理电流,而是"概念"电流,"概念"电流只能从左向右流动。<3>梯形图中的继电器触点可在编制用户程序时无限引用,既可常开又可常闭。<4>梯形图中用户逻辑解算结果,马上可以为后面用户程序的解算所利用。<5>梯形图中输入触点和输出线圈不是物理触点和线圈,用户程序的解算是根据PLC内I/O映像区每位的状态,而不是解算时现场开关的实际状态。<6>输出线圈中对应输出映像区的相应位,不能用该编程元素直接驱动现场执行机构。2、语句表编程语句表<StatementList>是一种与汇编语言类似的助记符编程表达式。在许多小型PLC的编程器中没有CRT屏幕显示,或没有较大的液晶屏幕显示,就用一系列PLC操作命令组成的语句表将梯形图控制逻辑描述出来,并通过编程器输入到机器中去。不同厂家的PLC往往采用不同的语句表符号集,因此,对同一个控制对象,用相同的梯形图,书写的语句形式不尽相同。语句是用户程序的基础单元,每个控制功能由一条或多条语句组成的用户程序来完成。每条语句是规定CPU如何动作的指令,它的作用和微机的指令一样,而且PLC的语句也由操作码和操作数组成,故其表达式也和各微机指令类似。PLC的语句：操作码+操作数。操作码用来指定要执行的功能,告诉CPU该进行什么操作；操作数内包含为执行该操作所必需的信息,告诉CPU用什么地方的数据来执行此操作。操作数应该给CPU指明为执行某一操作所需信息的所在地,所以操作数的分配原则是：<1>为了让CPU区别不同的编程元素,每个独立的元素应指定一个互不重复的地址。<2>所指定的地址必须在该型机器允许的范围之内。超出机器允许的操作参数,PLC不予响应,并以出错处理。命令语句编程有键入方便、编程灵活的优点,在编程支路中元素的数量一般不受限制。块类型简介1、用于循环程序处理的组织块〔OB1在可编程控制器上循环程序处理是程序执行的"普通类型"。操作系统循环调用OB1并用这个调用启动用户程序的循环执行。2、功能〔FC功能〔FC属于你自己编程的块。功能是"无存储区"的逻辑块。FC的临时变量存储在局域数据堆栈中。当FC执行结束后,这些数据就丢失了。要将这些数据永久存储,功能也可以使用共享数据块。由于FC没有它自己的存储区,所以你必须为它指定实际参数。不能够为一个FC的局域数据分配初始值。一个FC包含一个程序部分,当FC被不同的逻辑块调用时,这些程序总会被执行。形式参数是"实际"参数的虚名称。当该功能调用时,用实际参数替代形式参数。对于FC来说,形式参数总是必须赋给实际参数〔例如：将实际参数"I3.6”3、功能块〔FB功能块〔FB属于用户自己编程的块。功能块是具有"存储功能"的块。用数据块作为功能块的存储器〔背景数据块。传递给FB的参数和静态变量存在背景数据块中。临时变量存在本地数据堆栈中。当FB执行结束时,存在背景DB中的数据不会丢失。可是,当FB的执行结束时,存在本地数据堆栈中的数据将丢失。FB中所含的程序总是当不同的逻辑块调用该FB时执行。功能块使得对于经常使用的功能、复杂功能的编程变得容易。4、背景数据块每个功能块的调用都将赋给一个背景数据块,用于传递参数。FB的实际参数和静态数据存在背景DB中。在FB中定义的变量,决定背景数据块的结构。背景意味着一次功能块调用。在用户生成一个背景数据块之前,相应的FB必须已经存在。当用户生成背景数据块时,必须指定所属FB的序号。5、启动组织块〔OB100/OB101/OB102启动特性有三种不同的类型：热启动、暖启动和冷启动。与这三种启动类型对应的OB分别为OB100、OB101和OB102。在这次程序设计中,用的是暖启动,所以我在OB100中编写程序,设定CPU启动的起始条件。启动程序没有长度和时间限制,因为循环监视还没有激活。OB100运行结束后,操作系统就调用OB1。所以,利用OB100先于OB1执行的特性,可以为用户主程序的运行准备环境变量和参数。5.3低压柜程序的设计在风机监控系统中,低压柜担任着给PLC柜供电,控制风门的起停的作用。为了保证对风机系统的可靠控制,必须对低压柜每一个开关做到安全可靠的控制。为了保证系统的安全,在程序中还需要设计一些互锁,防止误操作的发生。低压柜采用的是双进线母联的供电方式,两条进线互为备用,极大的保证了供电的可靠性。在低压柜上还设有风门电机的就地远控选择开关,当选择就地时,PLC控制柜无法对低压柜的风们电机进行控制,所以在正常的生产中,低压柜的就地远控控制开关要打到远控位置。PLC的低压柜控制程序在程序中是FC5。在低压柜中,一共有三种控制对象,分别是进线母联、风门电机和输出电源开关。其部分程序如下。1、进线和母联合分闸NETWORK11进线1K分闸ANDB45.DBX5.0ADB45.DBX1.7OADB45.DBX5.0ADB21.DBX1.7="jinxian_1k_fen"NETWORK12进线1K合闸AN"jinxian_1k_fen"A<ANDB45.DBX5.0ADB45.DBX1.6OADB45.DBX5.0ADB21.DBX1.6>="jinxian_1k_he"2、风门电机控制NETWORK15风门K11分闸A<ANDB45.DBX5.0ADB45.DBX2.3OADB45.DBX5.0ADB21.DBX2.3>AN"fmdj_zhengzhuan_1"AN"fmdj_fanzhuan_1"="fengmen_k11_fen"NETWORK16风门K11合闸ADB45.DBX5.1AN"fengmen_k11_fen"A<ANDB45.DBX5.0AM87.1OADB45.DBX5.0ADB21.DBX2.2>="fengmen_k11_he"NETWORK31#风门电机正转关风门ADB45.DBX5.1ANDB45.DBX10.0A"fengmen_k11"AN"fengjiguandaowei_1"A<ANDB45.DBX5.0AN"fmdj_fanzhuan_1"A<ODB45.DBX0.0O"kaifengmen_1">OADB45.DBX5.0AN"fmdj_fanzhuan_1"A<ODB21.DBX0.0O"kaifengmen_1">>="kaifengmen_1"NETWORK41#风门电机反转开风门ADB45.DBX5.1ANDB45.DBX10.1A"fengmen_k11"AN"fengjikaidaowei_1"A<ANDB45.DBX5.0AN"fmdj_zhengzhuan_1"A<ODB45.DBX0.1O"guanfengmen_1">OADB45.DBX5.0AN"fmdj_zhengzhuan_1"A<ODB21.DBX0.1O"guanfengmen_1">>="guanfengmen_1"3、输出电源开关分合闸NETWORK27k13分闸plc供电ANDB45.DBX5.0ADB45.DBX3.7OADB45.DBX5.0ADB21.DBX3.7="6qf_1fenplc"NETWORK28k13合闸plc供电ADB45.DBX5.1AN"6qf_1fenplc"A<ANDB45.DBX5.0ADB45.DBX3.6OADB45.DBX5.0ADB21.DBX3.6>="6qf_1heplc"5.4AI模块模拟量输入和处理程序设计SM331模拟量输入模块是监控系统中的一个重要部分,振动参数,差压,负压值都需要通过模拟量输入模块进入PLC。模拟量模块选择B的两电流输入的工作模式,输入的电流是0～20mA的电流,电流送入模拟量模块后,送出的是0到27647的二进制数。通过这个数,可以得到差压、负压和振动幅度。PLC可以通过差压和负压算出风机电动机的效率和风机的流量,并可以计算出风机电动机的振动幅度,为风机电动机的安全运行提供重要的参数。同时,在程序中还设计了风机电机温度超标,电机振动超标和风道流量超限和低于下限报警。通过和温度巡检仪的485串行通讯得到温度值存在DB21中,没一个温度有3个字节,低位在第一字节,高位在第二字节,符号在第三字节,所以在程序中要进行一定的处理,以便于比较和上位机的显示。模拟量的输入和处理程序在程序中是FC27。主要有三大部分分别时是1、振动参数的输入和报警超限处理2、差压、负压的输入和处理。3、温度巡检仪信号处理。1、振动参数的输入和报警超限程序设计： 在系统中振动传感器送出的电压信号通过振动变送器变送成0～20mA的电流送入模拟量模块后,得到的是一个0-27647的二进制数。将得到二进制数除以1382就能得到实际的输入电流的大小,又由于振动传感器的量程是0～20mm,所以实际电动机振动的幅度即为电流的大小。当振动值在500ms内一直超过6.5mm时,即认为风机电动机工作状态异常,立即报警,通知有关人员进行处理。NETWORK1读模拟量到存储器LPIW464//1#通风1#电机－前水平ITDDTRL1.382000e+003/RTDB27.DBD0NETWORK2振动超标信号判定LDB27.DBD0L6.300000e+000>=RLS5T#500MSSDT60NETWORK31#通风1#电机振动报警AT60=M27.4AT61=M27.5AT62=M27.6AT63=M27.72、差压、负压的输入和处理程序设计 通过差压、负压传感器输入的电流是4～20mA,所以得到的二进制数除以1728即可得到实际从传感器送出的电流值,通过差压和负压的电流,加上风机电动机的有功功率,就能算出风道的流量和风机的静压效率。LPIW500//1#差压L100<=IJCdddLPIW500ITDDTRL1.728000e+003/RSQRTL4.136600e+001*RTDB27.DBD72//用差压算出来的流量JUdsddd:L0TDB27.DBD72ds:LPIW502//1#负压L100<=IJCddLPIW502ITDDTRL2.764800e+004/RL1.200000e+001*RTDB27.DBD76JUdadd:L0TDB27.DBD76da:LDB6.DBW88//计算1#静压效率--nLDB6.DBW60+IITDDTRL1.530000e-001*RTDB27.DBD116LDB27.DBD116L2.000000e+000<=RJCaaLDB27.DBD72SQRL5.087000e-005*RNEGRLDB27.DBD76+RLDB27.DBD72*RLDB27.DBD116/RL1.000000e+002*RTDB27.DBD64JUend1aa:L0.000000e+000TDB27.DBD64end1:NOP13、温度巡检仪信号处理程序设计通过和温度巡检仪的485串行通讯得到温度值存在DB21中,没一个温度有3个字节,低位在第一字节,高位在第二字节,符号在第三字节,所以在程序中要进行一定的处理,以便于比较和上位机的显示。同时对于温度值进行实时监控,当轴温超过75度或者定子温度超过120度时报警。NETWORK7温度巡检仪信号判定和超温报警LDB21.DBB13TMB202LDB21.DBB12TMB203LDB21.DBB14LW#16#2D==IJCz1JUz2z1:LMW202NEGITMW202//TDB21.DBB