6ES7214-1BD23-0XB8功能参数

6ES7214-1BD23-0XB8功能参数

1 　系统说明

1. 1 　系统工作原理

给煤机系统的主要功能就是根据发电功率的要求来调整燃烧所需要的煤量。给煤机主要由输送带和马达组成，从煤仓落至给煤机输送带上的煤通过输送带输送至磨煤机。系统原理如图1所示。系统将两路称重传感器测得重量信号转化得到实际煤重，比较两路重量大小判断称重传感器是否失效，如果没有失效，实际总重量即为两路重量之和;如果失效，实际重量等于密度与容积之积，实际重量与输送带速度的乘积即为实际给煤率，然后根据请求给煤率和实际给煤率的偏差，采用常规PID控制调节给煤机马达转速，终实现系统煤量调节，同时也实现发电功率调节。

1. 2 　系统工作方式

（1）遥控方式是给煤机控制系统主要的工作方式，所谓的“遥控”是相对DCS主控室而言，也就是说给煤机在该工作方式下接受来自DCS主控室的控制信号实现煤量控制，控制信号主要有给煤机的启停信号和请求给煤率信号。当操作人员选择“遥控方式”时，给煤机按用户请求的给煤率实现恒流量控制。

（2）停止方式

使给煤机停止工作，有2种方法： ①主控室发出一个给煤机停止信号; ②在就地控制柜的触摸屏上选择“停止方式”。给煤机的停止方式主要是为了实现在该工作方式下的“校验皮带秤”的工作。当操作人员选择“停止方式”时，给煤机先停止运行，然后用户可以选择“校验皮带秤”等功能进行相关操作。

（3）就地方式

就地方式是一种就地调节给煤机转速的工作方式，在该工作方式下，系统不接受来自DCS主控室的控制信号。当操作人员选择“就地方式”时，给煤机按现场设定的速度运行。该方式作为校验系统转速变频控制功能是否正常的一种方式。

2 　控制系统设计

2. 1 　系统基本组成

该控制装置主要由PLC、NT（工业触摸屏）、变频 器、重量检测机构、给煤机马达转速机构及各种执行机构等组成。

可编程控制器PLC采用日本OMRON 公司的CQM1H，CPU模块为CQM1H - CPU51，该CPU模块自带16个输入点，包括了3个高速计数脉冲输入;另外加1个D I模块CQM1H - ID211， 2个DO模块CQM1H -OC221， 1个4点A /D转换模块CQM1H - AD041， 1个4点D /A转换模块CQM1H - DA021及相应供电模块，以满足输入/输出点数及模拟量输入要求。变频器采用日本安川公司的YASKAWA—Varispeed G7系列3. 7kW变频器，该变频器具有操作简单、体积小、功能、抗干扰强、变频效果好等特点。

NT是与PLC配套使用的设备，它具有操作简单、界面美观直接、与PLC通讯良好、抗干扰能力强的特点，是一种取代控制面板和键盘的智能操作显示器，用于设置数据、显示参数、以动画等形式显示自动控制过程;作为PLC的人机界面，一方面扩展了PLC的功能，组成交互式工作界面的立系统，另外一方面也可以大大减少操作台上按钮、开关仪器等使用数量，使PLC外围电路简单。本系统选用OMRON公司的NT631C，它与PLC配套使用，实现各种开关量输入、系统参数设定、修改及各种工作状态显示，它通过RS - 232与PLC通讯。

2. 2 　PLC程序设计

给煤机控制主要有远控方式下的流量PID调节，就地方式下转速调节，停止方式下的给煤机的校验等，根据生产工艺要求，考虑操作方便及性，采用模块化程序设计。

给煤机的流量P ID调节是根据实际给煤率和请求给煤率的偏差进行P ID调节，实际给煤率的计算精度将直接影响到给煤机控制系统的调节精度，因此实际给煤率的计算非常重要。系统称重传感器称重的有效范围是91. 44 cm，也就是说称重传感器出的称重信号值是91. 44 cm长度内的重量，如果不加处理进行累加必然出现重复累加，所以把91. 44 cm长度内的称重重量先转化为单位长度的重量，然后才进行累加。具体做法是先将每个扫描周期所累计的称重重量除以91. 44 cm所对应的齿轮脉冲数，得出单位脉冲所对应的重量，然后再乘以单位时间所对应的脉冲数即得到实际给煤率。

2. 3 　NT设计

NT631C是一个小型多功能5英寸的全屏幕显示面板，屏幕为320 ×240点，、防振动、防反光，可以在恶劣环境下运行。它通过本身具有的RS -232以直接连接方式与PLC或个人计算机通讯，在计算机上通过它的支持软件NTST3. 3C设计各个控制及说明画面，下载到触摸屏后，再通过与PLC的通信来完成。

2类画面之间的切换由头的方向表示，可有2种方式切换： ①设置功能键，两屏幕之间直接切换，不经过PLC; ②设置开关键，由PLC控制切换。

（1）初始画面　显示本控制系统名称;

（2）参数设置　包括就地控制转速、校验挂码重量、P ID调节参数、各报警的时间参数及报警值的设置。在每一个参数设置画面都有输入键盘，每个键盘都为触摸键，用户可直接输入数据，这些数据被放入NT631C的数据表中，通过通信再送至PLC的数据寄存区， PLC程序运行时就会调用这些参数。为了保证系统参数的，进入“参数设置”项输入密码，密码输入正确才能进入设置或者修改参数，当然密码随时可以修改。

（3）运行　包括运行操作和运行状态的显示，运行中所有的操作都通过触摸屏完成，其中包括运行方式的切换，系统功能的选择都是通过触摸屏实现;运行操作按钮也同样是设置了密码的权限保护，避免其他人等的误操作。状态显示包括了系统中所有的重要参数，如请求给煤率、实际给煤率、实际转速、给煤机马达电流等。

（4）报警历史　报警历史可以显示多达256 条报警记录，用于帮助分析系统出现的问题。

2. 4变频器参数设置

在该控制系统中，变频器接受远方模拟量端子输入控制，也就是说PLC输出模拟量转速控制信号到变频器，由变频器来完成变频控制给煤机马达。其中主要参数设置如表1，其余参数按出厂的默认设置。

3 　结语

本系统自2006 年11 月投入运行以来，运行稳定，状况良好，显示、控制功能正确，大大提高系统控制精度和稳定性，为管理人员、操作人员带来了大的方便。特别是本系统投资少，实用性强，在实际应用中了良好的效果。

传统的普通钻床钻孔的精度和效率受到工人的熟练程度、疲劳程度等人力因素影响较大，要想达到和率就十分不容易。基于此问题，我们开发了数控钻床，它可以按照输入的进曲线连续工作，始终保持和率。

2 控制要求

数控钻床的控制要求为：（1）控制系统应可调整钻孔加工程序选择;（2）不同的加工阶段可以选择不同的加工速度和加工深度。3）主轴转速应可调节，且范围应宽广。（4）加工精度高，加工深度误差小于0.05mm。

3 系统的硬件设计

根据系统的控制要求配置硬件如下;

l 控制器：1个西门子公司的s7-200系列cpu222plc;

l 人机界面：一个dp210;

l 外设：2个步进电机、2个步进电机驱动器、2个三相电机、1台变频器、1个em222、8个电磁开关、4个光电传感器和1个霍尔传感器。

3.1 系统的i/o点分配

由硬件结构图可知，系统需要5个输入点和14个输出点。cpu222plc有8个输入点和6个输出点，因此需要增加一个扩展模块，选用有8点输出的数字量扩展模块em222。输入点是i0.0～i0.7;输出点是q0.0～q0.5和q1.0～q1.7。分配情况见表1和表2;

3.2 控制器

系统的关键设备是plc。plc是以单片机为，专门用于工业过程自动化控制的电脑器件，具有高的性和稳定性。本系统选用西门子公司的s7-200系列cpu222plc作为控制，利用cpu222的2路立的20khz的高速脉冲输出来控制步进电机的运动。此高速脉冲信号不能用来直接驱动步进电机，需通过步进电机驱动器将功率放大后才能起作用。5路数字量输入分别与5个传感器相连接，用来判断钻头位置，步进电机位置，工件的位置。14路数字量输出中，有6路用来控制步进电机驱动器，8路用来控制电磁阀开关。

plc本机有一个通信口，为标准rs-485接口，在plc与上位机进行通信时需将rs-485接口转换为标准rs-232接口，可以采用西门子提供的隔离型pc/ppi电缆进行转换。该电缆有拨码开关可以进行设置。在上位机上将控制软件编写好后，通过此线下载程序并监视程序的运行情况。为了降，在程序调试好以后就可以不必用上位机进行操作和控制，而是用简单的操作面板即可，本系统选用的是dp210操作面板。

3.3 系统的外设

根据系统对钻孔精度的高要求，选用步进电机来控制孔的加工。步进电机可以到一个脉冲，在本系统中一个脉冲的精度是0.005mm。步进电机驱动器用于驱动步进电机，从而控制钻头的动作，完成钻孔。步进电机驱动器接收plc的信号，包括cp步进脉冲信号，dir方向信号，free脱机信号，经过其内部的功放电路和处理电路后输出到后面连接的两相步进电机。步进电机根据信号的变化来产生相应的动作。电磁阀直接接受来自plc的控制信号产生动作。另外，plc直接接受传感器的信号，通过内部程序的运算和逻辑判断来决定输出。

变频器用来控制主轴三相电机的转速。本系统中变频器采用基本参数运行模式，由电位器来设定运行频率，变频器的启动和停止由外部端子控制。根据不同工件的特点，通过旋转电位器来改变主轴电机的转速，外部端子的信号由plc的12路数字量输出控制。

4 系统的软件设计

系统的软件包括人机交互界面dp210程序和系统的主控程序plc程序。dp210程序完成操作人员同plc之间的对话，主要是各个操作画面之间的相互切换和每个操作画面当中各个按键动作所对应的plc程序的控制位。程序画面要与生产现场的工作流程相适应，越是的画面就越是使用频的画面。

plc程序接收到dp210的操作信号后，按照工作要求进行整个钻孔工作的控制。主程序的流程图如图4所示。

plc主控程序中的控制是对步进电机的控制。

5 结束语

本文所设计的系统操作简单，加工产品范围广，加工精度高，已经成功应用于生产实践当中。该钻床目前已经在某表带生产厂进行表带钻孔生产。自从开始生产以来，系统运行稳定，产品质量显著提高，废品率明显下降。同时，大的减轻了工人的劳动强度，提高了生产效率。还可以用于其它精密器件的钻孔，小孔径可达到0.5mm。

一、引言

虽然目前的交、直流传动系统都有较成熟的控制方案，采用线性PI或PID 调节器可以基本满意的控制效果。但是，常参数的PID调节器只对线形系统有效，它们的控制性能因为系统的非线性而降低。在电力传动系统中，虽可以建立电机模型，但是电机本身和负载的一些参数（如交流电机的转子电阻、拖动负载的转动惯量）是无法确定的、时变的。电气设备的机械饱和特性，开关的失控时间、控制延时都是不能建模的非线性因素。 然而将模糊与神经网络技术引入电力传动系统设计智能控制器却可以很好地克服电力传动对象变参数、非线性等问题，大大提高系统的鲁棒性。引入模糊与神经网络技术的主要优点是不需要过程的复杂模型，而且适应性强，容易实现。

本文是将PID控制规律融进神经网络［3］之中，实现神经网络与PID控制规律的本质结合，共同完成PID自适应调节，并用PLC实现神经网络PID自适应控制，确保电力传动系统的控制精度和性。

二、PID自适应控制器

本文用PLC实现神经网络PID自适应控制，并应用于直流逻辑无环流可逆调速控制系统，使系统的控制精度达到了只有理论上才能实现的无静差。考虑到可逆调速控制系统的控制设备、器件数量多、对系统运行提出的高要求，采用高性的PLC作为控制，以晶闸管为执行机构的直流调速控制系统，其系统主要由两部分构成，系统框图如图2所示。其中PLC实现神经网络PID自适应器与逻辑无环流双闭环的控制部分，长划线-点-点虚线框内为（V—M）三相桥式晶闸管—电动机系统，GT为V—M系统的晶闸管触发电路，它由硬件实现。短划线虚线框内为换向软开关，由PLC软件实现。

该系统为速度、电流双闭环调速系统，也就是说PLC对这三个模拟输入信号分别进行速度调节器和电流调节器相串联的两级PID运算，向晶闸管的触发电路给出移相电压信号。所以，系统跟随的快速性及控制精度关键取决于PID调节器的设计和调节精度。本系统采用单神经元组成的PID自适应控制器，它即具有传统PID控制器的优点，又具有神经网络的并行结构和学习记忆功能，并且结构简单，易于实现，所以它适合于控制系统。

四、基于PLC的自适应控制方法

作为现代工业三大支柱（机器人、/CAM、PLC）之一的PLC具有性高、抗干扰能力强、操作灵活简单、接线简洁、等优点，特别是易于扩展、编程简单、耐恶劣环境能力强等特点，已了工业生产自动化领域，成为工业自动化领域的强有力工具。

在PLC中实现神经网络PID自适应控制，即可减少分接头数，提高PID调节的快速性和控制精度，又可以保证动作的性，提高系统运行的性。

在直流双闭环调速系统中，为了提高系统响应的快速性和限流的必要性，电流内环仍然采用传统的PI调节器，而转速环则采用神经网络PID自适应控制器，以提高系统的鲁棒性。这两级相串联的PID运算都由PLC实现，我们把这一运算环节作为中断程序来处理。

我们选用西门子公司S7-200系列的PLC进行系统配置［5］。根据逻辑无环流可逆直流调速系统实际运行的要求，PLC主要实现了两级串联PID自适应调节及逻辑换向原则。同时，还实现了系统保护功能和系统显示功能。

针对该直流调速系统的控制功能，我们在实验室进行了带负载实际运行实验，实验直流电动机的额定参数为U =220V I = 12A n =1500转/分。

测试结果证实，其静特性能够达到只有理论上的无静差，静差率S = 0。

其它技术性能指标也均达到了设计要求。

五、结束语

用PLC实现的神经网络PID自适应控制器应用于传动调速系统，控制精度高， 而且经济、抗干扰能力强，在允许负载、电枢电阻和转动惯量变化的范围内，都能保持响应的快速性以及无静差、无调的优良性能。它特别适用于机床控制系统，它即可以实现调速部分，同时也可利用PLC顺序控制的应用特点，替代其余的继电器控制部分，这样可使系统结构紧凑，便于维护。