鄭州繼飛機電設(shè)備有限公司

采購電氣柜-河南電氣柜-繼飛機電 ：

PLC控制柜的組成部分

1、空開：一個總的空氣開關(guān)，這個是整個柜體的電源控制。相信每個柜子都必須要有的一個東西。

2、PLC：這個要根據(jù)工程需要選擇。打個比方如果工程小可以直接就是一個一體化的PLC 但如果工程比較大 可能就需要模塊、卡件式的，同時還可能需要冗余（也就是兩套交替使用）。

3、24VDC的電源：一個24VDC的開關(guān)電源，大多數(shù)的PLC都是自帶24VDC的電源，根據(jù)是否確實需要來定是否要這個開關(guān)電源。

4、繼電器：一般PLC是可以直接將指令發(fā)到控制回路里，但也可能先由繼電器中轉(zhuǎn)。

打個比方，如果你PLC的輸出口帶電是24VDC的，但是你的控制回路里畫的圖 需要PLC供的節(jié)點卻是220VAC的，那么你就必須在PLC輸出口加上一個繼電器，即指令發(fā)出時 繼電器動作，但后讓控制回路的節(jié)點接到繼電器的常開或常閉點上。也是根據(jù)情況選擇是否使用繼電器。

5、接線端子：這個肯定是每個柜子都必不可少的東西 根據(jù)信號數(shù)量可以配置。如果只是一個單純的PLC控制柜 基本就是需要這些玩意，如果你的控制柜內(nèi)還需要有其他的東西 就看情況增加。比方說你有可能要對某些現(xiàn)場的儀表或者小控制箱供電，可能你就得要增加空開數(shù)量?；蛘吣阋狿LC接至上位機，可能就需要增加交換機什么的。視情況而定。

PLC控制柜可完成設(shè)備自動化和過程自動化控制，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能，性能穩(wěn)定、可擴展、抗干擾強等特點，是現(xiàn)代工業(yè)的核心。

可以根據(jù)用戶需求量身設(shè)計PLC控制柜、變頻柜等，滿足用戶要求，安裝電氣柜，并可搭配人機界面觸摸屏，達到輕松操作的目的。設(shè)備更可與dcs總線上位機 modbus、profibus等通訊協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸；工控機、以太網(wǎng)等實現(xiàn)的控制和監(jiān)控。

PLC應(yīng)用領(lǐng)域

典型應(yīng)用：水處理、恒壓供水、空壓機、風(fēng)機水泵、中央空調(diào)、港口機械、機床、鍋爐、造紙機械、食品機械等等。

PLC控制柜概述

PLC綜合控制柜具有過載、短路、缺相保護等保護功能。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、工作穩(wěn)定、功能齊全?？梢愿鶕?jù)實際控制規(guī)摸大小，進行組合，既可以實現(xiàn)單柜自動控制，也可以實現(xiàn)多柜通過工業(yè)以太網(wǎng)或工業(yè)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)組成集散（DSC）控制系統(tǒng)。 PLC控制柜能適應(yīng)各種大小規(guī)模的工業(yè)自動化控制場合。廣泛應(yīng)用在電力、冶金、化工、造紙、環(huán)保污水處理等行業(yè)中。

PLC控制柜使用條件

供電電源：DC直流24V，兩相交流220v，（-10%，+15%），50HZ

防護等級：IP41或IP20

環(huán)境條件：環(huán)境溫度在0℃-55℃，防止太陽光直接照射；空氣的相對濕度應(yīng)小于85%（無凝露）。遠離強烈的震動源，防止震動頻率為10-55HZ的頻繁或連續(xù)震動。避免有腐蝕和易ran的氣體。

基本結(jié)構(gòu)

可編程邏輯控制器實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機， 其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同，基本構(gòu)成為：

1、電源

可編程邏輯控制器的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此，可編程邏輯控制器的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。

一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。

2、中央處理單元(CPU)

中央處理單元(CPU)是可編程邏輯控制器的控制中shu。它按照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。

當可編程邏輯控制器投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。

為了進一步提高可編程邏輯控制器的可靠性，近年來對大型可編程邏輯控制器還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。

3、存儲器存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。

存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。

4、輸入輸出接口電路

1)、現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是可編程邏輯控制器與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。

2)、現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用可編程邏輯控制器通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號。

5、功能模塊

如計數(shù)、定位等功能模塊。

6、通信模塊

工作原理：當可編程邏輯控制器投入運行后，其工作過程一般分為三個階段， 即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。

1)、輸入采樣階段

在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。

2)、用戶程序執(zhí)行階段

在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。

即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。

在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。

3)、輸出刷新階段

當掃描用戶程序結(jié)束后，可編程邏輯控制器就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。

可編程邏輯控制器具有以下鮮明的特點：

1、系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴展容易，以開關(guān)量控制為其特長；也能進行連續(xù)過程的PID回路控制；并能與上位機構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如DDC和DCS等，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合自動化。

2、使用方便，編程簡單，采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件。

3、能適應(yīng)各種惡劣的運行環(huán)境，抗干擾能力強，可靠性強，遠高于其他各種機型。

自動化儀表控制系統(tǒng)管理制度

第yi條?為加強公司自動化儀表設(shè)備及控制系統(tǒng)的管理工作，控制和優(yōu)化工藝條件，保障儀表設(shè)備安全經(jīng)濟運行，依據(jù)國家有關(guān)法規(guī)及相關(guān)管理規(guī)定，制定本制度。

第二條?本制度適用于本公司自動化儀表控制系統(tǒng)的管理。

第三條?控制系統(tǒng)主要包括集散控制系統(tǒng)(DCS)、緊急停車系統(tǒng) (ESD)、可編程控制器(PLC)等。

第四條?控制系統(tǒng)的日常維護。

(一)系統(tǒng)點檢制度

1、儀表部系統(tǒng)負責人員應(yīng)加強對系統(tǒng)的日常維護檢查，根據(jù)系統(tǒng)的配置情況，制定系統(tǒng)點檢標準，并設(shè)計相應(yīng)的定點檢表格。

2、系統(tǒng)定點檢應(yīng)包括以下主要內(nèi)容： A、主機設(shè)備的運行狀態(tài)。 B、外圍設(shè)備(包括打印機等)的投用情況和完好狀況。 C、各機柜的風(fēng)扇(包括內(nèi)部風(fēng)扇)運轉(zhuǎn)狀況。 D、機房、操作室的溫度、濕度。

3、定點檢記錄要字跡清楚、書寫工整，并定期回收，妥善保管。

(二)系統(tǒng)硬件管理

1、儀表系統(tǒng)要設(shè)立專人負責保養(yǎng)，按規(guī)定進行點檢和維護。

2、建立系統(tǒng)硬件設(shè)備檔案，內(nèi)容應(yīng)名細到主要插件板，并作好歷次設(shè)備、卡件變更記錄。

3、系統(tǒng)硬件的各種資料要妥善保管，原版資料要歸檔保存。

4、在線運行設(shè)備檢修時，要嚴格執(zhí)行有關(guān)手續(xù)，按照規(guī)定，做好防范措施。

(三)系統(tǒng)軟件管理

1、系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件必須有雙備份，并妥善保管在金屬柜內(nèi);控制系統(tǒng)的密碼或鍵鎖開關(guān)的鑰匙要由專人保管，并嚴格執(zhí)行規(guī)定范圍內(nèi)的操作內(nèi)容。軟件備份要注明軟件名稱、修改日期、修改人，并將有關(guān)修改設(shè)計資料存檔。

2、系統(tǒng)軟件無特殊情況嚴禁修改;確需修改時，要嚴格按照申請、論證手續(xù)，主管經(jīng)理批準后實施。

3、應(yīng)用軟件在正常生產(chǎn)期間不宜修改。按工藝要求確需重新組態(tài)時，要有明確的修改方案，并由生產(chǎn)技術(shù)部門、儀表和廠領(lǐng)導(dǎo)負責人共同簽字后方可實施并做好安全防范措施。

4、軟件各種文本修改后，必須對其他有關(guān)資料和備份盤作相應(yīng)的修改。

5、由通用計算機、工業(yè)控制微機組成的控制、數(shù)據(jù)采集等系統(tǒng)，應(yīng)執(zhí)行專機專用，嚴禁任何人運行與系統(tǒng)無關(guān)的軟件，以防病毒對系統(tǒng)的侵襲。

6、工藝參數(shù)、聯(lián)鎖設(shè)定值的修改，要辦理聯(lián)鎖工作票后方可進行改動。

7、對重大系統(tǒng)改動時，要按軟件開發(fā)程序進行，即建立命題，制定方案、組態(tài)調(diào)試、模擬試驗、小樣試運行、組態(tài)鑒定等過程。通過技術(shù)鑒定的軟件，要做好文件登記并軟盤，妥善保存。

(四)?機房管理

1、機房是過程控制計算機系統(tǒng)的重要工作場所和核心部位，維修電氣柜，要認真做好安全工作，非機房工作人員未經(jīng)批準嚴禁進入，進入機房人員應(yīng)按規(guī)定著裝。進入機房作業(yè)人員必須采取靜電釋放措施，消除人身所帶的靜電。

2、機房內(nèi)應(yīng)清潔無塵并確保滿足以下條件：溫度18-24℃?變化率<3℃/hr 濕度40-60%?變化率<6%/hr

3、機房內(nèi)嚴禁吸煙，嚴禁帶入易ran易bao和有毒物品，不得在機房內(nèi)吃東西、喝飲料、機柜上下不得堆放雜物。

4、機房必須經(jīng)常清掃，及時補充新鮮空氣。

5、機房內(nèi)的消防設(shè)施要齊全，并定期進行檢查。

6、機房電纜通道要有防鼠措施，以防鼠害。

7、在裝置運行期間，控制系統(tǒng)機房內(nèi)禁止使用移動通訊工具。

(五)系統(tǒng)電源管理

1、系統(tǒng)供電及接地系統(tǒng)必須符合標準，UPS電源是過程控制計算機系統(tǒng)的專用電源，不得接用其他任何負載。

2、機房、操作室的維修用電、吸塵器、電風(fēng)扇、空調(diào)機用電及其他臨時性用電一律不得接入計算機電源系統(tǒng)。

3、控制室的各項管理由生產(chǎn)車間負責。

1. 原空壓站電氣控制系統(tǒng)存在的問題

（1）原控制系統(tǒng)工作過程

某機車車輛廠空壓站原先采用繼電器控制系統(tǒng)對5臺空壓機組的進行控制。每臺機組均有一個起動柜實施Y－△降ya起動，系統(tǒng)僅有手動操作方式。在原系統(tǒng)中，1＃、2＃為主工作空壓機組（功率各為110KW），2臺空壓機組按一定的周期輪流工作。3?！?#為備用空壓機組（功率各為30KW），當1＃或2?？諌簷C組工作而系統(tǒng)仍供氣壓力不足時，將起動其中1臺乃至3臺直到滿足供氣壓力為止。

（2）原控制系統(tǒng)存在主要問題

①各工作機組雖然采取Y－△減壓起動，但起動時的沖擊電流仍較，嚴重的影響到了電網(wǎng)的穩(wěn)定運行和空壓站周圍其它用電設(shè)備運行的可靠性、安全性；

②當主空壓機組處于工頻運行時，空壓機運行時噪音大，對周圍造成嚴重的聲音環(huán)境污染；

③主電機工頻起動對設(shè)備的沖擊大，電機軸承易磨損，機械設(shè)備的維護工作量；

④主空壓機組經(jīng)常處于空載運行，采購電氣柜，浪費電能現(xiàn)象嚴重，很不經(jīng)濟；

⑤空壓機組控制系統(tǒng)采用繼電器控制，只有手動操作方式，因此控制系統(tǒng)工作的可靠性、安全性較差，人員操作麻煩，自動化水平低、生產(chǎn)效率不高。

2. 改造技術(shù)要求

實施技術(shù)改造后系統(tǒng)應(yīng)滿足的主要技術(shù)要求如下：

（1）三相異步電動機變頻運行時應(yīng)保持供壓系統(tǒng)出口壓力穩(wěn)定，壓力波動范圍不能超過±0.1Mpa；

（2）控制系統(tǒng)可以選擇在變頻和工頻兩種工況下運行；

（3）系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，具有閉環(huán)模擬量回路的調(diào)節(jié)功能；

（4）一臺變頻器可拖動兩臺主空壓機組，可使用操作按鈕進行切換；

（5）根據(jù)空壓機組的工況要求，系統(tǒng)應(yīng)保證拖動的交流三相異步電動機具有恒轉(zhuǎn)矩的運行特性；

（6）為了防止高次諧波干擾空壓機組變頻器，變頻器的輸入端應(yīng)當具有抑制電磁干擾的有效措施；

（7）在供壓系統(tǒng)用氣量較小的情況下，變頻器處于低頻運行時，應(yīng)保障電機繞組溫度和電機的噪音不超過允許的范圍；

（8）考慮到控制系統(tǒng)今后的擴展和升級，變頻器的容量和主控制器輸入輸出點數(shù)應(yīng)當有適當?shù)脑Ａ浚詽M足將來工作狀況擴展的要求。

3. 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計和控制原理簡介

根據(jù)系統(tǒng)原先存在的問題并考慮到技術(shù)改造后的生產(chǎn)工藝要求和技術(shù)要求，空壓機組采用PLC作為主控制器并擴展模擬量輸入/輸出模塊，由變頻器拖動主空壓機組，采用觸摸屏作為系統(tǒng)人機界面的總體設(shè)計方案。

控制系統(tǒng)由PLC基本單元擴展出模擬量輸入/輸出模塊，通過壓力傳感器（變送器）實時檢測壓力值送入模擬量模塊進行PLC內(nèi)部的PID調(diào)節(jié)運算，然后由模擬量輸出模塊輸出直流0～10V的電壓信號至變頻器，變頻器的輸出頻率信號通過模擬量輸出端子回送到PLC，構(gòu)成模擬量閉環(huán)控制回路。由壓力反饋測量置與壓力設(shè)定值進行比較運算，經(jīng)PID調(diào)節(jié)運算實時控制變頻器的輸出頻率，從而調(diào)節(jié)三相異步電動機的轉(zhuǎn)速，使供氣系統(tǒng)空氣壓力穩(wěn)定在壓力設(shè)定值上。通過變頻器PU接口的RS-485串行通信可以讀入除頻率外的變頻器的其它運行參數(shù)，如電流、電壓和功率等。

這樣由PLC、變頻器、三相交流異步電動機、壓力傳感器（變送器）等組成壓力反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠自動地調(diào)節(jié)三相交流異步電動機的轉(zhuǎn)速，使供氣系統(tǒng)空氣壓力穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)，實現(xiàn)空壓站的恒壓控制。

控制系統(tǒng)的硬件選型和設(shè)計

1. 系統(tǒng)的主要控制要求

采用PLC控制進行空壓站技術(shù)改造后，系統(tǒng)的主要控制要求如下：

（1）控制系統(tǒng)有手動和自動兩種方式。在自動運行時（可預(yù)先設(shè)定變頻器控制的機組，1?；?＃機組）根據(jù)壓力傳感器輸出的模擬電流信號（4～20mA）由PLC進行PID調(diào)節(jié)運算，控制變頻器在25～50Hz之間節(jié)能地運行。

3?！?＃機組的控制要求為：①當管道壓力低于工作壓力下限值（預(yù)先設(shè)定）并且變頻器輸出頻率在上限值（可預(yù)先設(shè)定）時，經(jīng)過延chi（延chi時間可設(shè)置）由PLC控制3＃、4＃其中一臺機組起動，河南電氣柜，直至3?！?＃機組全部起動；②當管道壓力大于工作壓力上限值（預(yù)先設(shè)定）并且變頻器輸出頻率在下限值（可預(yù)先設(shè)定）時，經(jīng)過延chi（延chi時間可設(shè)置）按照“先起先?！钡脑瓌t由PLC停止3＃～5＃中已經(jīng)運行的一臺機組。同樣，在上述工作壓力和變頻器輸出頻率兩條件不變時，可繼續(xù)停一臺空壓機組直到停完所有備用的空壓機組；

（2）壓力信號取自壓力變送器，工作壓力上下限可由PLC設(shè)置；

（3）手動工作時只有3＃、4＃、5＃機組的起、?？梢酝ㄟ^手動按鈕操作，其它工作情形和自動工作方式時一樣；

（4）變頻器在PID調(diào)節(jié)故障時可以使用電位器進行人工調(diào)速；

（5）人機界面要求。變頻器的運行監(jiān)視參數(shù)可通過RS-485串行接口，經(jīng)PLC由觸摸屏進行遠程顯示。機組的起、停延chi間可通過觸摸屏修改（20～600s）。

2. 系統(tǒng)的硬件選型

根據(jù)控制要求和控制規(guī)模的大小，這里選用三菱公司的FX系列小型PLC作為系統(tǒng)的主控制器，通訊擴展板選用FX1N-485-BD，變頻器選用三菱的FR-A700系列，觸摸屏選用F940系列，壓力傳感器則選擇TPT503壓力傳感器。

（1）系統(tǒng)的主控制器——FX1N-40MR。FX1N系列屬于FX系列PLC中普及型的子系列，經(jīng)過擴展適當?shù)哪M量模塊并使用PID指令，完全可以滿足對中等規(guī)?？諌赫究刂葡到y(tǒng)閉環(huán)模擬量的控制要求。根據(jù)系統(tǒng)的控制規(guī)模和對I/O點數(shù)的要求，這里系統(tǒng)的控制器選擇的是FX1N-40MR，為繼電器輸出型，有24點開關(guān)量輸入，16點開關(guān)量輸出。

FX1N系列PLC在加裝了通信擴展板FX1N-485-BD后，通過網(wǎng)線與變頻器的PU接口相連后可與之進行PU接口的RS-485串行通信，變頻器的運行監(jiān)控參數(shù)，如電流、電壓和功率等都可讀入到PLC中。

（2）模擬量輸入/輸出模塊——FX0N-3A。FX0N-3A模擬量輸入/輸出混合模塊有兩個模擬量輸入通道（0～10V電壓或4～20mA電流）和一個模擬量輸出通道。輸入通道接收模擬信號并將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，輸出通道將內(nèi)部數(shù)字值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)比例的模擬信號。輸入/輸出通道選擇的電壓或電流形式由用戶的接線方式?jīng)Q定。FX0N-3A可以連接到FX2N、FX2NC、FX1N、FX0N等系列的PLC上。

FX0N-3A的分辨率為8位。FX0N-3A在PLC擴展母線上占用8個I/O點。這8個I/O點可以分配給輸入或輸出。所有數(shù)據(jù)傳輸和參數(shù)設(shè)置都是使用PLC中的FROM/TO指令，通過編程調(diào)節(jié)控制的。PLC基本單元和FX0N-3A之間的通信由光電耦合器進行保護。電氣柜