西门子CPU模块6ES7211-1BE40-0XB0参数详细
主要提供三种不同级别的可编程控制器，分别是：MicroLogix1000,MicroLogix1200、MicroLogix1500。
MicroLogix1000体积小巧、功能全面、是小型控制系统的理想选择；
MicroLogix1200能够在空间有限的环境中，为用户提供强大的控制功能，满足不同应用项目的需要；
MicroLogix1500不仅功能完善，而且还能根据应用项目的需要进行灵活扩展，适用于要求较高的控制系统。
CompactLogix PLC
提供面向低端到中型应用的Logix解决方案。典型的应用包括设备级别的控制应用（只要求有限的输入输出数量以及有限的通讯要求）。
Compactlogix 1769-L31提供两个串行通讯接口。1769-L32C和1769-L35CR控制器提供一个集成的ControlNet通讯口。1769-L32E和
1769-L35E提供一个集成的以太网接口。
CompactLogix PLC系统支持：从中心CompactLogix控制器通过EtherNet/IP、控制网、设备网来远程控制输入输出和现场设备，实现不同
地点的分布式控制。通过将CompactLogix控制器连接到EtherNet/IP以太网或ControlNet控制网，您可以以很低的成本将一台机器或一个项
目集成到一个工厂范围控制系统中去。比如：您可以使用1769-L35E控制器连接数量众多的产品，如Allen-Bradley PanelView Plus操作员
界面、Point I/O、和PowerFlex 70驱动器，以实现全范围的集成解决方案。
FlexLogix：
每个FlexLogix系统提供一个可编程控制器，可以实现多个目的。输入输出模块可以放置在传感器和执行器附近。如果有分布式处理需求，可以对多
个FlexLogix控制器进行联网。
FlexLogix带有Logix控制引擎，一个FlexLogix控制器支持Logix指令集，任务模型，和数据模型。FlexLogix控制器和其他的Logix控制器有着共同的
编程方式和配置输入输出模块的方式，都采用RSLogix5000编程软件。
一个简单的FlexLogix系统包含一个控制器和*多8个输入输出模块。在更为复杂的FlexLogix系统中，可使用多个控制器进行联网。还可以将输入输
出分布在不同的链路上。
Pico: 小巧、简单但灵活
Allen-Bradley Pico控制器提供简单的逻辑、定时、计数和实时时钟操作。为增强性能，Pico GFX增加了图形画面的使用,提供**编程特征:如PID
控制,高速计数器，以及位序列。Pico是替代继电器应用的理想选择，适合于简单控制应用，如楼宇、暖通空调、停车场照明以及一些对成本要求很
严的场合。Pico控制器易于使用。所有的编程和数据调整都能够通过面板上的键盘和显示来完成，或者利用Allen-Bradley的PicoSoft和PicoSoft Pro
配置软件来完成。
电厂化学水处理系统作为电厂重要的辅助车间和辅助系统，特别是大型火电厂利和供热电厂的化水处理车间处理量大，工艺复杂，水质要求高，其运营的好坏直接关系到电厂的安全运行及可靠性。本文以笔者负责完成的通辽盛发热电厂化学水处理程控系统项目，分析化学水处理程控系统的自动控制。
2 化学水处理系统工艺流程
通辽盛发热电厂作为新建热电厂新建4台机组（4×135MW，分两期完成），化学水处理系统由三部分组成:软化水处理系统、反渗透系统和除盐水系统,系统工艺流程简图如图1所示。
图1 化学水处理系统工艺简图
系统主工艺流程为：工业水→曝气塔→曝气水箱→升压水泵→叠加式过滤器→阳离子交换器→除二氧化碳器→软化水箱→碱计量泵加碱→软化水泵升压（软化水，可作为厂内生活用水）→加热器→反渗透装置→反渗透水箱→反渗透水泵升压→一级混合离子交换器→二级混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵升压→主厂房。
3 控制系统硬件组成
3．1 PLC控制系统
根据装置工作要求，选用性价高的AB公司的Controllogix系列可编程控制器构建冗余的控制系统。PLC中CPU采用两套1756－L55 ControlLogix5555 Controller，设置1个主站（CPU模件），5个分站(IO模件)，主站CPU与分站I/O通过ControlNet网络通讯, 开关量输入、输出模件选用32点，模拟量输入模件选用16点，模拟量输出选用8点。PLC系统网络结构图如图2所示。
3．2 监控站
监控站选用两台研华工业控制计算机和高性能工业监控软件RSView32（视窗控制中心），与PLC控制单元之间采用工业以太网进行通讯。完成整个系统的工艺流程、设备运行状态的显示和监控、实现曲线的显示、历史数据的保存、权限管理、操作查询、报警、打印等功能。
3．3 仪表系统
仪表系统由压力及温度变送器、流量计、液位计、PH值表、酸度计、碱度计、硅酸根检测仪、导电度检测仪、压力及压差开关等构成，主要完成水箱液位、管道压力、进出水流量、水温度、水质检测，并通过检测值，进行工艺自动控制与调节。
图2 PLC系统网络结构图
3．4 现场控制设备
现场控制设备由水泵、风机、气动阀门、电动门、调节阀等构成，其中水泵、风机由电机控制，气动门由电磁阀控制。
4自动化软件设计
化学水处理自动化控制系统的软件包括上位机、下位机两部分。
4．1 上位机软件设计
上位机软件采用bbbbbbs2000操作系统，组态平台为RSView32。上位机实现的功能为：数字显示化学水处理系统中的水箱液位、管道压力、进出水流量实时值与累积值、水温度、水质检测，记录这些参数的历史变化，在设定的上限与下限值发出语音报警、记录到报警历史以便查询。各设备的运行、故障等状态显示，各设备的启动、停止操作，并进行操作记录，以便查询；出现每个设备故障时发出声音报警并记录故障情况（故障时刻、故障类型等），方便进行事故分析。重要参数、报警、故障都可以报表打印。
化学水程控系统上位机监视画面由参数画面、弱酸阳离子交换主画面、曝气水箱系统画面、过滤器A和B画面、弱酸离子交换画面、软化水系统画面、反渗透主画面、反渗透装置画面、反渗透水箱画面、反渗透辅助系统画面、除盐水主画面、一级混床系统画面、二级混床系统画面、酸系统画面、碱系统画面、中和池系统画面、树脂存贮画面、除盐水箱画面、手操器画面、启动方式画面、检修设置画面、历史趋势画面、报警汇总画面、数据汇总画面、记录画面、登录画面和管理员画面组成。
4．2 下位机软件设计
下位机采用AB公司开发的RSLogix 5000软件对PLC进行编程和对PLC配置进行维护。编制的软件主要包括信号获取处理、流量的累积、运行时间的累积，传到上位机显示，接受上位机的操作、判断自动控制条件对水泵风机、气动阀门进行逻辑控制，完成化学水处理过程。
5系统实现功能
水处理程控系统具有：运行方式选择；设备故障自动报警；实现了现场信息采集、处理、操作显示等完善的功能。并且保留了就地控制功能。在控制室，运行人员通过控制系统能对整个工艺系统进行集中监视、管理和顺序控制，并可实现远方手操。提供就地手操、远方手动操作、自动顺序控制三种控制方式，工艺系统中被控对象的状态在CRT上显示。
5．1 就地手操控制
所有气动阀、电动门、水泵和风机都保留就地控制方式，即使在程控系统完全故障的情况下还可以通过就地控制实现手动水处理，保证机组锅炉的可靠用水。
5．2 远方手操控制
在选择远控方式时，操作人员可以在操作员站远程一对一操作气动阀、电动门、水泵和风机。
5．3 水处理过程自动控制
水处理程控系统在正常情况下主要运行在自动控制方式。按照化学水处理系统的设计要求，水处理过程程序自动控制包括：除铁与弱酸离子交换过程自动控制，反渗透装置自动控制过程，混合离子交换过程自动控制。在除铁与弱酸离子交换过程自动控制过程中，当过滤器已经运行了24小时、或进出水压差达到0.1Mpa、或入口累积流量达到2880吨，就自动进行反洗，备用的过滤器投入运行；当阳离子交换器运行48小时、或入口累积流量达到6240吨，就自动进行再生。在反渗透装置停止自动控制过程时，自动完成反渗透冲洗过程。在混合离子交换过程自动控制中，当混合离子交换器运行1200小时、或入口水流量累积达到18000吨、或出口水导电度高于0.2us/cm、或出口硅酸根高于0.02ug/L，就自动进行再生，备用的混床投入运行。
5．4其它功能
通过PLC内部程序设定报警及联锁保护，一旦出现故障，立即停止相应的操作，并发出相应的报警信号,自动启动备用的设备。
实时参数超限报警、阀门开超时/关超时故障报警、阀门位置信号故障报警、水泵/风机启动/停止超时故障报警、水泵/风机控保装置事故跳闸/失电报警等。
化学水处理系统中的工艺参数和的累积参数都归档，可以通过历史趋势画面对所有运行参数查看、打印，并按照电厂要求打印成报表。
系统还通过交换机与全厂的辅助控制网络系统相联，实现了远程运行参数监视与管理。
图1中adown为轮减速度下限，aup为轮减速度上限，sdown为滑移率下限，sup为滑移率上限。以上各值在选择对应控制门限组后，由对应的控制门限数组给其赋值。
假设路面始终为一种路面，第一阶段：控制模块首先发出增压信号，直到轮减速度幅值超出减速度幅值下限。第二阶段：若车轮滑移率小于滑移率下限，则发出慢增压信号；若大于滑移率下限，则发出保压信号。第三阶段：若上一控制状态为慢增压，且滑移率大于滑移率上限，则发出慢减压信号，防止车轮抱死的同时充分利用地面附着，否则发出保压信号；若上一控制状态为保压信号，轮滑移率小于滑移率下限，则发出慢增压信号。第四阶段：若上一控制状态为慢减压，且滑移率大于滑移率上限，则发出减压信号。到此完成一轮控制循环。
2.2 逻辑门限控制的改进算法
一般的控制算法采用轮减速度和滑移率分别判断车轮的运动状态来进行控制，这样的缺点就是算法相对复杂，而且控制的实时性不能完全得到保证。我们把各种门限控制变量综合成单个控制系数，以此来进行改进算法的控制，通过仿真的结果表明这种控制方法能够得到很好的控制效果。
3 逻辑门限模型的建立与仿真
3.1 abs单轮系统的建模
(1) 轮胎模型。本文中的轮胎模型采用双线性模型[4]，其表达式为：
其中：sopt —— **滑移率
s —— 车轮滑移率
μg —— 滑移率为****时的纵向附着系数
μh —— 峰值纵向系数
μ —— 纵向附着系数
其中典型路面的试验参数见表1。
表1 典型路面的试验参数
根据表1的参数，分别建立两种典型路面的双线性模型：
干燥混凝土：
结冰路面：
轮胎的simubbbb仿真模型如图2所示，输入为滑移率s，输出为纵向附着系数μ。
图2 轮胎模型仿真模块
(2) 制动器模型。制动器的液压传动系统的简化模型传递函数为：
仿真时假设制动器为理想元件，认为其非线性特性较弱并忽略了其滞后带来的影响，其制动器方程为：
tb = kp · p
其中： tb —— 制动器制动力矩(单位：n·m)
kp —— 制动器制动因素(单位：n·m/kpa)
p —— 制动系液压力
制动器的simubbbb模型如图3所示，以控制器的控制信号为输入，以制动器的制动力矩为输出。
图 3 制动器的仿真模块
(3) 滑移率计算子系统。滑移率计算子系统以车身速度v和车轮线速度ω·r为输入，以滑移率s为输出。如图4所示。
图 4 滑移率计算子系统
3.2 路面仿真条件设计
分别对干燥混凝土路面和结冰路面两种路况时，分别采用传统的逻辑门限值方法和改进后的门限值算法进行仿真，并分析其结果，比较改进后算法的优缺点。模型的仿真过程如下：首先系统发出增压信号，通过制动模块输出制动力矩，再除以轮的转动惯量得出轮的角加速度，再经过一次积分得出轮速，输入到滑移率模块中。从滑移率模块中算出的滑移率再输入到轮胎模型中得出路面附着系数，从而可以算出地面给车轮的制动力，用制动力除以四分之一车身质量得出车身的加速度，再经过积分得出车身的速度，输入滑移率模块，从而构成一个闭环反馈模型。把上一次的控制信号，轮加减速度和滑移率三个变量输入到控制函数中，经过计算从而输出新的控制信号到制动模型中，得到下轮模型的制动力矩，从而完成了一次控制循环。车辆单轮模型的各个参数如表2所示。
表2 车辆单轮模型参数
3.3 逻辑门限法的仿真模型及仿真结果分析
干燥混凝土路面时，建立的仿真模型如图5所示。
图 5 干燥混凝土路面的仿真模型
模型中设定仿真的初速度为25m/s，仿真模型的采样时间为0.001s，仿真时长为3.5s，仿真的结果如图6、图7、图8所示。
图6 混凝土路面时一般算法的车速和轮速曲线
图7 混凝土路面时一般算法的刹车距离曲线
图8 混凝土路面时一般算法的滑移率曲线
由图中分析可知：从开始制动到车速为零时的制动时间为：3.07s，制动距离为：39.57m，车轮首次抱死的时间为：2.87s，车轮首次抱死时车身的速度：1.53m/s，达到**滑移率的时间：0.35s。结冰路面时，建立的仿真模型如图9所示。
图9 结冰路面的仿真模型