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安裝 KP400 Basic color PN

 

①	夾緊端子的開口	⑤	功能鍵
②	電源接口	⑥	控制鍵
③	PROFINET 接口	⑦	數(shù)據(jù)輸入鍵
④	顯示屏

 

①	銘牌	④	功能接地的接口
②	嵌入式密封件	⑤	標簽條導槽
③	接口名稱

確定安裝地點

請選擇允許的地點之一安裝操作設備。 允許的安裝地點在以下段落中說明。

水平的安裝地點

	所有 Basic 操作設備都適合橫向安裝。 橫式設備垂直安裝時的最高環(huán)境溫度為 50 ℃
	以下 Basic 操作設備也可豎向安裝： KTP400 Basic KTP600 Basic 豎式設備垂直安裝時的最高環(huán)境溫度為 40 ℃

適當?shù)陌惭b位置

Basic 操作設備可自行通風。 可垂直或傾斜安裝于： 安裝箱內(nèi) 開關柜內(nèi) 配電板上 斜架上

小心 超出環(huán)境溫度 如果超出了操作設備運行允許的最高環(huán)境溫度，則需要使用外部通風設備。 否則將損壞操作設備并喪失操作設備的許可及保修。

所需工具和附件

	一字改錐，2 號
	夾緊端子類型	針對操作設備	所需數(shù)量
	鋁質(zhì)夾緊端子	KTP400 Basic mono	5
		KTP600 Basic	6
		KTP1000 Basic	12
		TP1500 Basic：	14
	塑料夾緊端子	KP300 Basic	4
		KP400 Basic	7
		KTP400 Basic color	5

安裝操作設備

如果需要，將嵌入式密封件插入操作設備背面的槽內(nèi)。 確定嵌入式密封件沒有扭轉(zhuǎn)。 要達到防護等級 IP65 的要求，需要正確放入嵌入式密封件。 將操作設備從前面裝入安裝截面。 注意，露出的標簽條不能夾在安裝截面與操作設備之間。

用鋁質(zhì)夾緊端子固定操作設備

	將第一個夾緊端子放在操作設備背面開口的第一個位置上。 注意您所裝操作設備的夾緊端子位置要與以下表格中的圖示一致。 用 2 號螺絲刀固定夾緊端子。允許的最大扭矩為 0.2 Nm。 重復第 1 至第 2 步，固定其他所有用于固定操作設備的夾緊端子。

用塑料夾緊端子固定操作設備

如果夾緊端子和螺釘分開包裝，則將每根螺釘以更少的圈數(shù)旋進夾緊端子的孔眼中。 將第一個夾緊端子插入相應的開口。 用 2 號螺絲刀固定夾緊端子。允許的最大扭矩為 0.2 Nm。 重復第 1 至第 3 步，固定其它所有用于固定操作設備的夾緊端子。

標記功能鍵

KP300 Basic 無可標記的功能鍵。

提示 不要在鍵盤上標記功能鍵。 可寫入的壓制薄膜適合作為標簽條使用。 標簽條允許的厚度為 0.15 mm。 不適宜用紙制標簽條。

在電腦上加工樣品。 樣品在 WinCC/WinCC flexible DVD 上的路徑為“CD_3\Documents\ \Slides”，或者可以登錄以下網(wǎng)頁： 基礎面板的下載 在薄膜上打印已加工的樣品。 用定影噴霧噴灑標簽條。 等待約 5 分鐘，直到定影噴霧凝固變干。 剪切標簽條。 將標簽條的棱角剪下 45°，以便更容易地插入。 將標簽條插入導槽底部。 標簽條仍有約 3 cm 露在導槽外。 測量標簽條樣品，使功能鍵的標記擺放正確。 標簽條不需鎖定。

6ES7 392-1AJ00-0AA0規(guī)格參數(shù)及型號為此，位于慕尼黑的西門子智能系統(tǒng)與控制全球技術領域（GTF）部門的Volkmar Sterzing及其CT團隊開發(fā)了一種可以實現(xiàn)以上功能的新方法。使用所謂的遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡，研究人員可以描繪燃氣輪機的整個運轉(zhuǎn)過程，并準確預測其產(chǎn)出。Sterzing解釋說：“過去，我們只能了解到這些過程在某一時刻的狀態(tài)。而現(xiàn)在，使用這個新方法，我們可以掌握在這個特定時刻之前及之后的運行情況。”Sterzing表示，利用這種方法，研究人員不僅可以查明過去發(fā)生了什么，還可以預見未來會發(fā)生什么。這種動態(tài)的描繪可以確認其中的變化，充分利用有利的變化，同時弱化可能產(chǎn)生負面影響的變化，并相應地調(diào)整維保計劃。

未來，個人能源代理將使用裝有學習軟件的專業(yè)電表箱（左圖）來操作顧客和電力公司之間的電力交易。

CT研究人員已經(jīng)將他們從燃氣輪機中學到的知識應用在相關領域內(nèi)，例如優(yōu)化風電機組及整個風電場。作為熱心航海比賽船員的一份子，Sterzing知道在比賽中每時每刻都需要關注波浪、風速和對手的船只，這樣才能決定駕馭船只的最佳方式。否則，如果無法預測未來的變化，就不能規(guī)劃最合適的路線。在這種辦法的啟發(fā)下，他為風電機組發(fā)明了一種軟件系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的基礎是能夠測量大約十種因素的傳感器，包括風速、亂流度、溫度和氣壓。算法將這些數(shù)據(jù)和風電場發(fā)電量聯(lián)系起來，這樣軟件就能夠從數(shù)以千計的關系中學習并學會如何在新情況下應用已有的知識。

西門子研究人員現(xiàn)在正在測試該系統(tǒng)。

隨著對不同情況的學習，系統(tǒng)越來越擅長獨立預測，知道哪種情況下，旋轉(zhuǎn)葉片的入射角或發(fā)電機速度快慢的改變，使得風電機組能夠從風中獲得最大的產(chǎn)出。這種方法可以將風電機組的產(chǎn)出提高0.5個百分點。聽起來似乎不多，但是對一個大型風電場而言就是很顯著的效果。在過去的六個月里，瑞典Lillgrund風電場進行的實驗已經(jīng)表明，正是得益于從自己的行為中獨立學習的能力，即所謂的自主學習，風電場提高了發(fā)電量，這相當于額外添加了一臺風電機組所生產(chǎn)的電量。如果一家工廠的內(nèi)部發(fā)電廠發(fā)生故障，為了恢復電網(wǎng)的平衡，可切斷無關緊要的系統(tǒng)的電源。全新研制的西門子自動甩負系統(tǒng)，能夠以閃電般的速度做出反應，防止在這種情況下，出現(xiàn)電網(wǎng)不穩(wěn)定現(xiàn)象。

高音喇叭報警：故障即將發(fā)生。發(fā)電機軸承過熱，讓煉油廠的電網(wǎng)一秒之內(nèi)損失了近萬千瓦的電能。電網(wǎng)電壓迅速下降，而且交流（AC）頻率會降到確?？煽抗╇姷?0赫茲以下。如果加熱器、冷卻裝置等機械設備繼續(xù)運行，電網(wǎng)將徹底崩潰，從而導致停產(chǎn)、生產(chǎn)設備受損，相關成本可能在很短時間內(nèi)飆升至數(shù)百萬歐元。

雖然上文所述情景是虛構(gòu)的，但其可能產(chǎn)生的影響是真實的。如果一家大型工廠內(nèi)部發(fā)電廠及由其供電的電網(wǎng)發(fā)生故障，所導致的停工損失及相關經(jīng)濟損失可能非常巨大。某些工藝過程（比如液化氣壓縮或鋼熔）不能中斷，因此，必須采取相應手段，防止公共電網(wǎng)對上述工藝過程的電力供應中斷。所以，許多能源密集型工業(yè)企業(yè)（比如煉油廠和鋼鐵廠）內(nèi)部建有半自主電網(wǎng)，以消除電網(wǎng)供電中斷可能造成的影響。此外，這些企業(yè)建立內(nèi)部電網(wǎng)還有另外一個原因——公共電網(wǎng)的峰值負荷電力非常昂貴，也就是說，建設內(nèi)部電網(wǎng)是值得的。

信號模塊是 SIMATIC S7-300 與過程相連的接口。
大量不同的數(shù)字量和模擬量模塊可精確提供每種任務所需的輸入/輸出。
數(shù)字量和模擬量模塊在通道數(shù)目、電壓和電流范圍、隔離、診斷和報警功能等方面有所不同。 
對于在此列舉的所有模塊系列，SIPLUS 部件也可應用在擴展溫度范圍 -25 - +60℃ 以及腐蝕性環(huán)境/冷凝環(huán)境中。
另外，面向安全的應用中還可使用故障安全模塊。

• 數(shù)字量輸入/輸出模塊具有下列機械特性：

  緊湊型設計

  堅固的塑料機殼里包括：

  • 綠色 LED，用于指示輸入/輸出的信號狀態(tài)

  • 前連接器插座，通過前門保護

  • 前門上的標簽區(qū)。

  • 連接器針腳分配，用于在前門內(nèi)部進行配線。

  安裝方便

  模塊安裝在 DIN 導軌上并通過總線連接器連接到相鄰模塊。沒有插槽規(guī)則；輸入地址由插槽決定。

  當在 ET 200M 分布式 I/O 系統(tǒng)中與有源總線模塊一起使用時，可以對數(shù)字量輸入/輸出模塊進行熱插拔，而不會有任何反應。其它模塊繼續(xù)工作。

  方便用戶接線

  裝置單元通過連接器連接。當首次連接模塊時，編碼設備鎖定在連接器中，這樣該連接器只能適合于同樣類型的模塊。更換模塊時，對于新的同類型模塊，可原封不動保持前連接器的接線狀態(tài)。這樣可以避免在更換模塊的過程中將已接線的前連接器插入到錯誤模塊中。

  -----------------------------------------------------------------------------------------

  S7-300是SIMATIC控制器中銷售量最多的產(chǎn)品，它已成功地用于范圍廣泛的自動化領域。S7-300 的重點在于為生產(chǎn)制造工程中的系統(tǒng)解決方案提供一個通用的自動化平臺。這就是說，S7-300 是用于集中式或分布式結(jié)構(gòu)的解決方案。堅持不懈的創(chuàng)新和改革使S7-300這個廣泛應用的自動化平臺能持續(xù)不斷的升值概述。
   

  數(shù)字量輸入/輸出模塊用于處理自動化系統(tǒng)中的數(shù)字量輸入/輸出任務。 可通過這些模塊連接數(shù)字量傳感器和執(zhí)行器。

西門子CPU模塊6ES7321-1BH02-0AA0

PLC梯形圖程序設計的常用方法——轉(zhuǎn)換法

就是將繼電器電路圖轉(zhuǎn)換成與原有功能相同的PLC內(nèi)部的梯形圖。這種等效轉(zhuǎn)換是一種簡便快捷的編程方法，其一，原繼電控制系統(tǒng)經(jīng)過長期使用和考驗，已經(jīng)被證明能完成系統(tǒng)要求的控制功能；其二，繼電器電路圖與PLC的梯形圖在表示方法和分析方法上有很多相似之處，因此根據(jù)繼電器電路圖來設計梯形圖簡便快捷；其三，這種設計方法一般不需要改動控制面板，保持了原有系統(tǒng)的外部特性，操作人員不用改變長期形式的操作習慣。
（1） 基本方法。
根據(jù)繼電器電路圖來設計PLC的梯形圖時，關鍵是要抓住它們的一一對應關系，即控制功能的對應、邏輯功能的對應以及繼電器硬件元件和PLC軟件元件的對應。
（2） 轉(zhuǎn)換設計的步驟。
1） 了解和熟悉被控設備的工藝過程和機械動作情況，根據(jù)繼電器電路圖分析和掌握控制系統(tǒng)的工作原理。
2） 確定PLC的輸入信號和輸出信號，畫出PLC的外部接線圖。
3） 確定PLC梯形圖中的輔助繼電器（M）和定時器（T）的元件號。
4） 根據(jù)上述對應關系畫出PLC的梯形圖并進一步優(yōu)化使梯形圖既符合控制要求又具有合理性、條理性和可靠性。

可編程控制器應用系統(tǒng)設計與調(diào)試的主要步驟，如圖1 所示。

（1）    深入了解和分析被控對象的工藝條件和控制要求

1)  被控對象就是受控的機械、電氣設備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)過程。

2)  控制要求主要指控制的基本方式、應完成的動作、自動工作循環(huán)的組成、必要的保護和聯(lián)鎖等。對較復雜的控制系統(tǒng)，還可將控制任務分成幾個獨立部分，這種可化繁為簡，有利于編程和調(diào)試。

圖1 控制系統(tǒng)一般設計步驟

（2）    確定 I/O 設備

根據(jù)被控對象對 PLC 控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設備。常用的輸入設備有按鈕、選擇開關、行程開關、傳感器等，常用的輸出設備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。

（3）    選擇合適的 PLC 類型

根據(jù)已確定的用戶 I/O 設備，統(tǒng)計所需的輸入信號和輸出信號的點數(shù)，選擇合適的 PLC 類型，包括機型的選擇、容量的選擇、 I/O 模塊的選擇、電源模塊的選擇等。

（4）    分配 I/O 點

分配 PLC 的輸入輸出點，編制出輸入 / 輸出分配表或者畫出輸入 / 輸出端子的接線圖。接著九可以進行PLC 程序設計，同時可進行控制柜或操作臺的設計和現(xiàn)場施工。

（5）    設計應用系統(tǒng)梯形圖程序

根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設計出梯形圖即編程。這一步是整個應用系統(tǒng)設計的最核心工作，也是比較困難的一步，要設計好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設計的實踐經(jīng)驗。

（6）    將程序輸入 PLC

當使用簡易編程器將程序輸入 PLC 時，需要先將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令助記符，以便輸入。當使用可編程序控制器的輔助編程軟件在計算機上編程時，可通過上下位機的連接電纜將程序下載到 PLC 中去。

（7）    進行軟件測試

程序輸入 PLC 后，應先進行測試工作。因為在程序設計過程中，難免會有疏漏的地方。因此在將 PLC 連接到現(xiàn)場設備上去之前，必需進行軟件測試，以排除程序中的錯誤，同時也為整體調(diào)試打好基礎，縮短整體調(diào)試的周期。

（8）    應用系統(tǒng)整體調(diào)試

在 PLC 軟硬件設計和控制柜及現(xiàn)場施工完成后，就可以進行整個系統(tǒng)的聯(lián)機調(diào)試，如果控制系統(tǒng)是由幾個部分組成，則應先作局部調(diào)試，然后再進行整體調(diào)試；如果控制程序的步序較多，則可先進行分段調(diào)試，然后再連接起來總調(diào)。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題，要逐一排除，直至調(diào)試成功。

（9）    編制技術文件

系統(tǒng)技術文件包括說明書、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細表、 PLC 梯形圖。

PLC容量的選擇步驟與原則

 PLC的容量包括I／O點數(shù)和用戶存儲容量兩個方面。

(一)I／O點數(shù)的選擇

PLC平均的I／O點的價格還比較高，因此應該合理選用PLC的I／O點的數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭使用的I／O點最少，但必須留有一定的裕量。

通常I／O點數(shù)是根據(jù)被控對象的輸入、輸出信號的實際需要，再加上10％~15％的裕量來確定。

 (二) 存儲容量的選擇

用戶程序所需的存儲容量大小不僅與PLC系統(tǒng)的功能有關，而且還與功能實現(xiàn)的方法、程序編寫水平有關。一個有經(jīng)驗的程序員和一個初學者，在完成同一復雜功能時，其程序量可能相差25％之多，所以對于初學者應該在存儲容量估算時多留裕量。

PLC的I／O點數(shù)的多少，在很大程序上反映了PLC系統(tǒng)的功能要求，因此可在I／O點數(shù)確定的基礎上，按下式估算存儲容量后，再加20％~30％的裕量。

存儲容量（字節(jié)）＝開關量I／O點數(shù)×10 ＋ 模擬量I／O通道數(shù)×100

另外，在存儲容量選擇的同時，注意對存儲器的類型的選擇。

西門子STEP 7-Micro/WIN 32編程軟件的安裝與參數(shù)設置

1 系統(tǒng)要求

操作系統(tǒng)：Windows 95、Windows 98、Windows ME或 Windows 2000

計算機：IBM 486以上兼容機，內(nèi)存8MB以上，VGA顯示器，至少50MB以上硬盤空間，Windows 支持的鼠標。

通信電纜：PC/PPI電纜（或使用一個通信處理器卡），用來將計算機與PLC連接。

西門子SM321數(shù)字輸入卡6ES7321-1BL00-0AA0  西門子SM321數(shù)字輸入卡6ES7321-1BL00-0AA0 

 

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2 軟件安裝

STEP 7-Micro/WIN 32編程軟件在一張光盤上，用戶可按以下步驟安裝：

①將光盤插入光盤驅(qū)動器。

②系統(tǒng)自動進入安裝向?qū)?，或單擊“開始”按鈕啟動Windows 菜單。

③單擊“運行”菜單。

④按照安裝向?qū)瓿绍浖陌惭b。

⑤在安裝結(jié)束時，會出現(xiàn)是否重新起動計算機選項 。

3 硬件連接

可以用PC/PPI電纜建立個人計算機與PLC之間的通信。這是單主機與個人計算機的連接，不需要其他硬件，如調(diào)制解調(diào)器和編程設備等。

典型的單主機連接及CPU組態(tài)如下圖所示。

4 參數(shù)設置

安裝完軟件并且設置連接好硬件之后，可以按下面的步驟核實默認的參數(shù)：

（1）在STEP 7-Micro/WIN 32運行時單擊通信圖標，或從菜單中選擇View中選擇選項Communications，則會出現(xiàn)一個通信對話框。

（2）在對話框中雙擊PC/PPI電纜的圖標，將出現(xiàn)PG/PC接口的對話框。

（3）單擊Properties按鈕，將出現(xiàn)接口屬性對話框，如圖8.16所示。檢查各參數(shù)的屬性是否正確，其中通信波特率默認值為9600波特。

S7-200系列PLC的計數(shù)器指令

 1）類型及編號

      CTU——增計數(shù)

CTD——減計數(shù)        C0～C255

CTUD——增減計數(shù)

 計數(shù)器6個要素：  指令格式（類型、編號等）    預置值——PV

         使能——CU、CD            復位——R、LD

                   當前值——Cxxx             計數(shù)器狀態(tài)（位）——與定時器類似

2）功能、時序圖及應用示例

 

  此例為一個增減計數(shù)器的應用示例，其與MODICON  PLC計數(shù)器指令的比較，同學可自己進行，并注意到，計數(shù)器指令的使能均是采樣上升沿（“0” →“1” ）。

什么是狀態(tài)字？狀態(tài)字的作用 ——西門子S7系列PLC

 狀態(tài)字用于表示CPU執(zhí)行指令時所具有的狀態(tài)。一些指令是否執(zhí)行或以何方式執(zhí)行可能取決于狀態(tài)字中的某些位；執(zhí)行指令時也可能改變狀態(tài)字中的某些位，也能在位邏輯指令或字邏輯指令中訪問并檢測他們。狀態(tài)字的結(jié)構(gòu)如下：

   31……………9     8    7    6    5    4    3     2    1    0

BR

CC1

CC0

OS

OV

OR

STA

RLO

（1）       首位檢測位（）

狀態(tài)字的位0稱為首位檢測位。若位的狀態(tài)為0，則表明一個梯形邏輯網(wǎng)絡的開始，或指令為邏輯串的第一條指令。CPU對邏輯串第一條指令的檢測（稱為首位檢測）產(chǎn)生的結(jié)果直接保存在狀態(tài)字的RLO位中，經(jīng)過首次檢測存放在RLO中的0或1被稱為首位檢測結(jié)果。位在邏輯串的開始時總是0，在邏輯串指令執(zhí)行過程中位為1，輸出指令或與邏輯運算有關的轉(zhuǎn)移指令（表示一個邏輯串結(jié)束的指令）將清0。

（2）       邏輯操作結(jié)果（RLO）

狀態(tài)字的位1稱為邏輯操作結(jié)果RLO（Result of Logic Operation）。該位存儲邏輯指令或算術比較指令的結(jié)果。在邏輯串中，RLO位的狀態(tài)能夠表示有關信號流的信息。RLO的狀態(tài)為1，表示有信號流（通）；為0，表示無信號流（斷）。可用RLO觸發(fā)跳轉(zhuǎn)指令。

（3）       狀態(tài)位（STA）

狀態(tài)字的位2稱為狀態(tài)位。狀態(tài)位不能用指令檢測，它只是在程序測試中被CPU解釋并使用。如果一條指令是對存儲區(qū)操作的位邏輯指令，則無論是對該位的讀或?qū)懖僮?，STA總是與該位的值取得一致；對不訪問存儲區(qū)的位邏輯指令來說，STA位沒有意義，此時它總被置為1。

（4）       或位（OR）

狀態(tài)字的位3稱為或位（OR）。在先邏輯“與”后邏輯“或”的邏輯串中，OR位暫存邏輯“與”的操作結(jié)果，以便進行后面的邏輯“或”運算。其它指令將OR位清0。

（5）       溢出位（OV）

狀態(tài)字的位4稱為溢出位。溢出位被置1，表明一個算術運算或浮點數(shù)比較指令執(zhí)行時出現(xiàn)錯誤（錯誤：溢出、非法操作、不規(guī)范格式）。后面的算術運算或浮點數(shù)比較指令執(zhí)行結(jié)果正常的話OV位就被清0。

（6）       溢出狀態(tài)保持位（OS）

狀態(tài)字的位5稱為溢出狀態(tài)保持位（或稱為存儲溢出位）。OV被置1時OS也被置1；OV被清0時OS仍保持。所以它保存了OV位，可用于指明在先前的一些指令執(zhí)行中是否產(chǎn)生過錯誤。只有下面的指令才能復位OS位：JOS（OS=1時跳轉(zhuǎn)）；塊調(diào)用指令和塊結(jié)束指令。

（7）       條件碼1（CC1）和條件碼0（CC0）

狀態(tài)字的位7和位6稱為條件碼1和條件碼0。這兩位結(jié)合起來用于表示在累加器1中產(chǎn)生的算術運算或邏輯運算結(jié)果與0的大小關系；比較指令的執(zhí)行結(jié)果或移位指令的移出位狀態(tài)。詳見表4.4.2.1和表4.4.2.2。

4.4.2.1算術運算后的CC1和CC0

CCl	CCO	算術運算 無溢出	整數(shù)算術運算 有溢出	浮點數(shù)算術運算 有溢出
0	0	結(jié)果＝0	整數(shù)加時產(chǎn)生負范圍溢出	平緩下溢
0	1	結(jié)果＜0	乘時負范圍溢出；加、減、取負時正溢出	負范圍溢出
1	0	結(jié)果＞0	乘、除時正溢出；加、減時負溢出	正范圍溢出
1	1	－	在除時除數(shù)為0	非法操作

4.4.2.2 比較、移位和循環(huán)移位、字邏輯指令后的CC1和CC0

CCl	CCO	比較指令	移位和循環(huán)指令	字邏輯指令
0	0	累加器2＝累加器1	移位＝0	結(jié)果＝0
0	1	累加器2＜累加器1	－	－
1	0	累加器2＞累加器1	－	結(jié)果≠0
1	1	不規(guī)范 (只用于浮點數(shù)比較)	移出位＝1	－

（8）       二進制結(jié)果位（BR）

狀態(tài)字的位8稱為二進制結(jié)果位。它將字處理程序與位處理聯(lián)系起來，在一段既有位操作又有字操作的程序中，用于表示字操作結(jié)果是否正確（異常）。將BR位加入程序后，無論字操作結(jié)果如何，都不會造成二進制邏輯鏈中斷。在LAD的方塊指令中，BR位與ENO有對應關系，用于表明方塊指令是否被正確執(zhí)行：如果執(zhí)行出現(xiàn)了錯誤，BR位為0，ENO也為0；如果功能被正確執(zhí)行，BR位為1，ENO也為1。

在用戶編寫的FB和FC程序中，必須對BR位進行管理，當功能塊正確運行后使BR位為1，否則使其為0。使用STL指令SAVE或LAD指令——（SAVE），可將RLO存入BR中，從而達到管理BR位的目的。當FB或FC執(zhí)行無錯誤時，使RLO為1并存入BR，否則，在BR中存入0。

水塔的PLC控制舉例

1．問題的提出：水塔的作用是通過水泵把地下水抽壓到塔頂?shù)乃?nèi)儲存，以保證供水系統(tǒng)有一定的壓力。如圖1-1所示。

 

2．問題的解決：水泵通常采用籠型三相交流異步電動機拖動。所以，水塔的控制實際上就是三相異步電動機的控制。方法有人工控制和自動控制。

首先介紹最簡單的水塔控制方法——人工控制。

3．控制原理圖  圖1-2（a）和（b）分別為閘刀開關（或鐵殼開關）和低壓斷路器控制的水泵控制原理圖。由于閘刀開關和低壓斷路器通斷電源需人工操作，所以該電路稱水塔供水的人工控制，（c）為控制元件和交流電動機的實物圖,

 

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4．控制原理與特點說明

（1）原理圖只是表示各電器元件之間的邏輯關系。如將刀開關或斷路器處于合閘位置，籠型三相交流異步電動機就接通三相電源，電動機起動運行；操作該開關使其斷開，水泵就停止運行，不畫實物而是用國家標準規(guī)定的符號表示器件名稱。

（2)電器元件之間通過導線接通電源，控制三相交流異步電動機運轉(zhuǎn)。同一電器元件應根據(jù)不同的控制對象（三相交流異步電動機）、應用場合選擇其大小、顏色、極數(shù)等參數(shù)。

（3）水泵抽水只要單方向旋轉(zhuǎn)，所以電動機是單向運行，但應選好電動機的轉(zhuǎn)向與水泵要求的轉(zhuǎn)向一致。

（4）實現(xiàn)一個控制目標（如水泵電動機單方向旋轉(zhuǎn)），可以選擇不同的電器元件和控制電路，但一些輔助功能不一樣。a圖具有短路保護功能，可防止因電動機或電線出現(xiàn)相間短路或?qū)Φ囟搪窌r造成對電源等電器的損害。b圖除了有短路保護功能外，還有過載保護功能，后者可防止因水泵卡住或因欠壓導致過載等故障造成損壞電動機的事故。如果需要有漏電保護功能，則要用帶漏電保護功能的斷路器。

（5）a圖在電網(wǎng)失壓后會發(fā)生自起動，可能引起不良后果。b圖用了帶失壓保護的斷路器在發(fā)生失壓和欠壓時，電路不會自起動，避免電動機或負載對人的傷害。

（6）水泵電機的起動和停止都必須人工手動操作，不能排除由于沒有及時關機、開機而造成水塔溢水和供水系統(tǒng)停水的可能。

PLC節(jié)省輸出點數(shù)的方法

（1）分組輸出  如圖7所示，當兩組負載不會同時工作時，可通過外部轉(zhuǎn)換開關或受PLC控制的電器觸點進行切換，使PLC的一個輸出點可以控制兩個不同時工作的負載。

圖7  分組輸出

（2）矩陣輸出  如圖8所示為4×4矩陣輸出電路，用8個輸出點可控制16個負載。要使某個負載接通工作，只要它所在的行與列對應的輸出繼電器接通即可。例如，當Y010與Y004同時接通時，KM1得電吸合。應當注意的是：當只有某一行對應的輸出繼電器接通，各列對應的輸出繼電器才可以任意接通；或者當只有某一列對應的輸出繼電器接通，各行對應的輸出繼電器才可以任意接通。否則將會錯誤接通負載。因此，采用矩陣輸出時，必須將同一時間段接通的負載安排在同一行或同一列中，否則將無法控制。

圖8  矩陣輸出

（3）并聯(lián)輸出  通斷狀態(tài)完全相同的負載，可以并聯(lián)后共用PLC的一個輸出點（要考慮PLC輸出點的負載驅(qū)動能力）。例如PLC控制的交通信燈，               

對應方向（東與西對應、南與北對應）的燈通斷規(guī)律完全相同，將對應的燈并聯(lián)后可以節(jié)省一半的輸出點。

（4）負載多功能化  一個負載實現(xiàn)多種用途。例如，在傳統(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)中，一個指示燈只指示一種狀態(tài)。在PLC控制系統(tǒng)中，利用PLC的軟件很容易實現(xiàn)利用一個輸出點控制指示燈的常亮和閃亮，這樣就可以利用一個指示燈表示兩種不同的信息，從而節(jié)省PLC的輸出點。

（5）某些輸出信號不進入PLC  系統(tǒng)中某些相對獨立、比較簡單的部分可以考慮不用PLC來控制，直接采用繼電器控制即可。

（6）利用輸出點擴展輸出點  與利用輸出點擴展輸入點相似，也可以用輸出點分時控制一組輸出點的輸出內(nèi)容。例如：在輸出端口上接有多位LED7段碼顯示器時，如果采用直接連接，所需的輸出點是很多的。這時可使用圖9的電路利用輸出點的分時接通逐個點亮多位LED7段碼顯示器。

在圖9所示的電路中，CD4513是具有鎖存、譯碼功能的專用共陰極7圖9  輸出口擴展輸出口

段碼顯示器驅(qū)動電路，兩只CD4513的數(shù)據(jù)輸入端A～D共用可編程序控制

器的4個輸入端，其中A為最低位，D為最高位。LE端是鎖存使能輸入端，在LE信號的上升沿將數(shù)據(jù)輸入端的BCD數(shù)據(jù)鎖存在片內(nèi)的寄存器中，并將該數(shù)譯碼后顯示出來，LE為低電平時，顯示器的數(shù)不受數(shù)據(jù)輸入信號的影響。顯然，N位顯示器所占用的輸出點P=4+N。圖9中Y004及YOO5分別接通時，輸出的數(shù)據(jù)分別送到上下兩片CD4513中。

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一套可精確設定（下圖）的復雜系統(tǒng)，能夠使企業(yè)內(nèi)部電網(wǎng)穩(wěn)定運行，有助于防止斷電和停電故障的發(fā)生。

位于奧地利維也納的西門子能源自動化解決方案公司的電網(wǎng)自動化專家Michael Eckl認為，“工業(yè)企業(yè)必須考慮偶爾發(fā)生的斷電事故，而且老舊系統(tǒng)發(fā)生斷電事故的頻率更高?！盓ckl對那些運行自有電廠的公司提出了寶貴建議。然而，這些工廠的電網(wǎng)通常會盲目擴張，并且最終由新舊混合設備和安全技術設備構(gòu)成。

運行上述發(fā)電廠的公司都知道這一點，因此，這些公司制定了一系列旨在削減電力負荷的策略，即以一種有針對性的方式臨時關閉高能耗系統(tǒng)。這些系統(tǒng)包含并非必不可少的機器設備、冷卻裝置與空調(diào)裝置、電動機、熔爐、壓縮機、泵機、照明系統(tǒng)等，其思路在于通過減少用電需求，解決電力供應短缺的問題。為此，工廠必須制備一份優(yōu)先次序表，明確在特定環(huán)境條件下，哪些設備和機器將被關閉，以及在什么時間關閉。理想情況下，供電中斷后，工廠應在不到一秒的時間立即停止運行，從而將系統(tǒng)不穩(wěn)定導致電網(wǎng)徹底崩潰的可能性降至最低限度。

以往，當一臺發(fā)電機發(fā)生故障時，調(diào)度中心的技術人員將決定甩掉哪些負荷，但是，這需要耗費太多時間，從而無法阻止災難性事故的發(fā)生。后來開發(fā)的自動簡易甩負系統(tǒng)，能夠依照事先設定的方案，自動關閉特定用電區(qū)域。但問題是甩掉的用電負荷要么太多、要么太少。結(jié)果，工廠運行減慢，或者需要進行人工調(diào)整。

下一個重大進步涉及工業(yè)自動化系統(tǒng)，比如西門子的SIMATIC系統(tǒng)。目前，該系統(tǒng)的控制裝置可統(tǒng)計電能輸出量與需求量，并可依照預先制備的優(yōu)先次序表自動甩掉部分負荷。其缺點在于該系統(tǒng)作為獨立的能源自動化裝置，有其自身的硬件、配線和維修要求，也就是說，它會增加系統(tǒng)的生命周期成本。

未來生活。考慮到上述種種情況，Eckl的團隊開發(fā)出一套新的甩負系統(tǒng)（名為“高效網(wǎng)絡與能源自動化系統(tǒng)”）。它是一套針對石油、天然氣與鋼鐵行業(yè)而開發(fā)的解決方案，旨在解決電力生產(chǎn)與自動化控制彼此分離的問題。該系統(tǒng)將二者融為一體，共用一個減負與自動化信息通信網(wǎng)絡，從而節(jié)約時間和金錢。

系統(tǒng)可為每一個負荷預先分配一個優(yōu)先級。其控制裝置不僅可對發(fā)電過程與電能需求進行不間斷的監(jiān)測，而且，舉例來說，當一臺發(fā)電機將在數(shù)秒鐘內(nèi)關閉時，還可計算每過一秒需要甩掉哪些負荷。顯然，優(yōu)先級較低的負荷將被首先甩掉。因此，該系統(tǒng)的軟件始終延時運行數(shù)秒鐘時間，以確保系統(tǒng)能夠在足夠短的時間內(nèi)做出響應，從而防止電網(wǎng)失穩(wěn)。

此外，該系統(tǒng)只會在特定時刻準確甩掉為保持電網(wǎng)穩(wěn)定性需要甩掉的負荷。Eckl指出：“該系統(tǒng)不會對每只燈泡進行調(diào)節(jié)。相反，它只會甩掉數(shù)百千瓦乃至更高的“大”負荷。一般情況下，這類負荷包括短時間停運不會影響工廠運行的輔助設備，譬如采暖和空調(diào)系統(tǒng)?！?

西門子系統(tǒng)的獨特之處在于，該系統(tǒng)將三種不同的方法融為一體。除上述基于功率的快速甩負方法外，該系統(tǒng)還使用基于頻率的傳統(tǒng)減負方法。后者在應當保持在50赫茲的交流頻率開始過度波動時使用。在多種錯誤同時發(fā)生——比如兩臺或多臺發(fā)電機發(fā)生故障——時，可能出現(xiàn)這種波動。在上述情況下，保護繼電器將切斷預先確定的備用負荷。問題在于采用這種方法甩掉的負荷要么太多、要么太少。因此，這種方法只能作為在萬不得已的情況下采取的下下之策。

第三種甩負方法是啟用發(fā)電機備用容量，即在工廠需要時，馬上讓發(fā)電機輸出更多電能。這些電能由正在工作并為電網(wǎng)供電的發(fā)電機提供。在并網(wǎng)用電負荷增加時，這可防止發(fā)生供不應求問題。

基于發(fā)電量和頻率的甩負方法如果要真正湊效，必須以閃電般的速度完成。為此，西門子公司研發(fā)人員非常信任GOOSE（面向通用對象的變電站事件），它是IEC 61850通訊標準的重要組成部分。這部自動化技術標準旨在保證能夠通過玻璃纖維光纜同時向所有用電系統(tǒng)發(fā)出警報。要求甩負的事件一旦確定，所有用電系統(tǒng)都將收到相關通知，而且都能依照警報發(fā)出之前計算得出的甩負計劃做出反應。相關信號最多在70毫秒之內(nèi)收到，速度之快足以在最短時間內(nèi)消除任何不穩(wěn)定現(xiàn)象。

完全獨立于公共電網(wǎng)，并且能夠提供自身所需的全部電能的獨立電網(wǎng)極為罕見。此外，幾乎所有擁有自備電廠和獨立電網(wǎng)的大型工廠，仍然接駁公共電網(wǎng)，目的是能從公共電網(wǎng)獲得更多電能，或?qū)⑹Ｓ嚯娏斔徒o公共電網(wǎng)。設計自動甩負系統(tǒng)的唯一目的是確保內(nèi)部電網(wǎng)的穩(wěn)定性。內(nèi)部電網(wǎng)可彌補公共電網(wǎng)的供電不足，或在公共電網(wǎng)由于用電需求太大導致價格太貴的情況下提供內(nèi)部所需的電能。

虛擬發(fā)電廠。是否應當從更廣泛的角度看待甩負技術和公共電網(wǎng)的關系，并將其與其他能源自動化技術相結(jié)合，是值得深入考慮的問題。一種方案是使用DEMS（西門子開發(fā)的分布式能源管理系統(tǒng)），該系統(tǒng)旨在優(yōu)化虛擬發(fā)電廠——即將分布在不同地點的電廠以虛擬方式合為一體——的運行。Eckl及其同事正在開發(fā)一系列旨在提高經(jīng)濟效率的解決方案，從而優(yōu)化與引入、自發(fā)和輸出電力相關的成本。得出的結(jié)果可被用于制定內(nèi)部發(fā)電機運行計劃。

目前有兩家工廠——一家位于薩迪亞特島（阿拉伯聯(lián)合酋長國阿布杜比的一個旅游小島）、另一家是位于土耳其的煉油廠，已安裝采用快速GOOSE告警裝置的自動甩負系統(tǒng)，它們已成功通過相關試驗。由于GOOSE是一個全球性通信標準，這種甩負系統(tǒng)未來的應用前景相當光明，它們同時適合于現(xiàn)有電網(wǎng)與新建電網(wǎng)。Eckl表示：“越來越多的工業(yè)

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