6ES7231-7PD22-0XA8库存现货

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1概述
湖南某洗涤设备有限公司（原厂）是专业从事工业洗涤设备生产与研发的企业。为医院、化工、石化、酒店宾馆及各生产企业提供各种规格的自动洗涤设备。旗下产品有半/全自动离心式洗衣机、半全自动卧式滚筒洗衣机、全自动物料结晶机等三十余种洗涤产品。产品在全国各医院、酒店宾馆及大型企业应用广泛。近年来在家用全自动洗衣机大力推广的影响下，大型工业洗涤设备也从原来的继电器控制方式时期逐步进入全自动控制时代。
2工艺流程
整个洗涤过程分为进水、洗涤、放水、脱水四个部分，系统从进水环节开始到脱水环节结束共循环三次。
设备运行示意图：（见附图）
A．系统运行循环三次：**次循环转鼓进水至中水位时开始洗涤；第二、三次转鼓进水**水位时开始洗涤。
B． 洗涤方式分轻洗、标准洗、强洗（按正转、停止、反转、停止四步动作循环至洗涤时间到达）
C．在20-80HZ频率脱水环节时如转鼓出现运行振动较大，则变频器停止输出至转鼓停止后再从20HZ重新脱水。
3控制要求及功能
A． 洗涤设备应具备延时停止进水功能（即洗涤水进至中水位或高水位时开始洗涤但不关闭进水阀，直至延时时间到再停止进水）
B．系统具备停止与急停功能（即系统在运行时按下停止键则终止所有运行，再启动时又从**环节开始。按下急停键时则系统暂停运行，急停复位时系统再从急处继续运行）
C． 洗涤设备的启动、停止、急停操作、参数设定均由人机界面完成。
D． 系统使用变频器简易PLC功能来完成洗衣机脱水环节的多段速度曲线（**段20HZ / 20秒；*二段50HZ/15秒；*三段80HZ/15秒；*四段100HZ/10秒；*五段130HZ/10秒）
E． 洗涤频率加/减速速率2HZ/秒，脱水频率加速速率0.5HZ/秒，减速速率1.5HZ/秒。
F． 脱水过程中如机械振动大于设计要求的振动时，系统应立即停止变频器输出直至转鼓停止后再重新从**阶段开始脱水（由振动开关提供信号）。
G． 变频器中的简易PLC一至五阶段运行频率与运行时间由可编程控制器通过通讯方式设定。
4系统控制原理
该系统由可编程控制器、变频器、触摸屏等控制元件组成，可编程控制器完成整个系统逻辑控制、各运行相关参数传送与读写、设备运行状态显示功能。变频器与可编程控制器利用自由口通讯协议通讯完成设备的启/停、简易PLC程序的执行及其它相关运行参数的传送。PLC与触摸屏通讯实现人机对话，完成相关参数设置、启停操作与状态显示。
5方案的实现
触摸屏：
通过对厂家参数画面进行相关参数设置，将设备的洗涤时间、洗涤频率、手动脱水频率、自动脱水简易PLC的运行频率及运行时间固化到可编程控制器中，再将运行频率与运行时间等参数通过自由口通讯协议方式传送到变频器中。操作画面上设置诸如设备的启/停、运行时间及运行状态显示。
楞编程控制器：
可编程控制器中编写主机带频率正转、主机带频率反转子程序供洗涤环节调用，编写阶段一至价段五运行频率设定、阶段一至阶段五运行时间设定子程序供厂家修改变频器简易PLC程序中的参数。
变频器:
1) 频率给定通道与命令给定通道均选择串口给定; 主机各运行频率与运行指令由PLC通过通讯的方式发给变频器。
2) 将上限频率与运行频率设为130HZ。
3) 加速时间1、减速时间1（洗涤环节的加/减速速率2HZ/秒）设为65秒，加速时间2、减速时间2（脱水环节的加速速率0.5HZ/秒，减速速率1.5HZ/秒）分别设为260秒和80秒。
4) V/F曲线电压值V1设为35%，频率值设定为20HZ否则电机会因起动转矩过低而无法启动;
5) X1、X2端子设定为选择加/减速时间2功能，系统运行在脱水环节时（X2为高电平）加减/速时间2有效，变频器按加减时间2进行加/减速。
6) X3端子设定为外部停机命令功能，当PLC给出停止命令或振动过大时（X3为高电平）变变频器停止输出。
7) X4设定为简易PLC程序失效功能；系统运行在进水与洗涤环节时（X4为高电平）简易PLC程序不能运行。
8) X5设定为简易PLC程序暂停功能；系统运行在脱水环节时如按下急停键（X5为高电平）简易PLC程序将暂停运行。急停复位后再从暂停处继续运行。
系统控制：
参数设置 A.进入厂家参数画面设置洗涤频率、洗涤时间、延时停止进水时间。
B．进入脱水参数画面设置阶段一至阶段五的运行频率与运行时间。
手动控制 按进水、洗涤、放水、低脱、中脱、高脱的顺序对设备进行独立启、停操作，操作过程中程序运行不受设置的运行的时间与转鼓振动频率影响。
自动控制 A.设置好各运行参数后按下系统启动键，进水电磁阀打开转鼓开始进水简易PLC程序运行为无效。
B．转鼓进水至中水位时洗涤启动，设备按所选择的洗涤模式（轻洗、标准洗、强洗）运行，设定的洗涤时间到达时停止洗涤。
C．洗涤完成后开启放水电磁阀放水，简易PLC程序运行设为有效，放水至低水位时简易PLC程序开始按设定运行速度曲线运行。
D．如在脱水时出现机械振动大时，接近开关接通（X3为高电平）变频器停止输出，直至转鼓停止后再从阶段一开始脱水。
E． 脱水环节完成后系统自动进入*二次循环（第二、三次循环时进水水位到高水位时再开始洗涤）
6总结
利用可编程控制器、变频器与人机界面等自动化产品的有机结合来实现对工业洗涤设备的自动控制，其主要控制思路是对洗涤设备的进水/出水、洗涤模式、洗涤时间、脱水频率的设定、可编程控制器通讯功能的应用、变频器简易PLC功能的应用进行有机的组合与设计。此方案应用艾默生可编程控制器、艾默生EV1000变频器、深圳人机触摸屏组成自动控制系统，结合艾默生可编程控制器、变频器与人机界面的控制优点，实现了可编程控制器与变频器的通讯功能；可编程控制器与人机界面的实时数据交换功能。从根本上解决设备控制线路繁锁、故障点多、操作复杂等一系列问题；有效的提高设备生产效率与设备性能。经调试与运行测试后能达到客户的设计要求并已投入生产。汽车生产过程中停工期造成的浪费是非常高昂的。必须尽可能的快速、平稳地改变基础设施。位于德国慕尼黑的宝马汽车装配车间已将WAGO的现场总线应用到新的传输系统上。
传输技术在总线连接上有特殊的要求。在各个小组中，大量的I/O（输入/输出）被分布在几千公里的范围内。产品的变化产生了新的结构，在费用方面，使用较适宜的标准现场总线节点几乎是不可能的。位于慕尼黑的宝马公司反映：近几年来WAGO-I/O-SYSTEM系统一直监控着车身厂的各个采集点。
宝马公司的重大事件——即所谓的“Vierzylinder”（四缸）是慕尼黑的一个里程碑。从1922年起，总部的生产（尽管现在是世界范围内的）已经被确定了地点。
就在这——Olympiapark——制造了宝马公司三个新的系列产品。工人们竭尽全力地工作，致 使每年包括豪华型、简洁型以及不同款式在内的170,000多辆汽车驶离工厂，而且车型也在不断地增加。
由于工厂坐落于慕尼黑的一个居民区的中部无法扩大生产面积，有效地利用空间成为一个本质性的问题。车身厂和生产车间也存在着同样的问题，在生产车间有400个机器人工作在生产线上，各个部分在这里被组装到一起，成为一部整车。
生产装配中，不同的车型要通过相同的或是不同的工作站。如果需要的话，对于加速处理时，还要有附加的服务站，用来随机质量控制的进程。因此，传输路径与其说是从生产 起点发出的一条直线，不如说是一个网络。这个网络不断地被适用到新的或是不同类型的产品中去。
在主要车间里，宝马公司使用一种悬轨装置，它可以确认点并且很容易地举起齿轮。一部高架的单轨系统支撑了不同部分以及车身。每一部悬挂的都有它自己的电气传动装置。大约15公里长的导轨在不同的水平面上用于安装齿轮。工作站建在地面，但有一部分是在导轨的上方。
每辆车上身都有一套读/写系统，它们将直接读出在信息到PLC上，以便于控制每一部车辆的行程。到1996年，有关现代化流程，即现场与PLC的，已经推陈出新到了使用现场总线技术的水平。自从Interbus被用于部分产品之后，它也开始应用于传输技术。然而，现场总线的连接，也导致了很多困难。
面临的事实是：只能处理二进制的信号，而I/O(输入/输出)信号却要传送很长的距离。大约200个点为一组，由一带有分支和一个不带分支的气动划道组成，需要24V电压控制8个输入、2个输出，对于24V～230V之间的电压，则需要控制更多的I/O（输入/输出）点。标准现场总线节点具有固定数量的I/O（输入/输出）点并且仅有一个触点电压，这将会造成很大数量的无用夹持单元，或是相当复杂的接线方式。
解决以上问题的有效方法，就是进行基础结构的改造。负责主要车间设计工作的迈克尔·菲利普先生说道：“在这个厂房里，恰当地使用每一个小空间，都是**必要的。我们不能因为将要生产一种新的车型，而停掉所有的生产线。”
现在，要做的就是将基础结构中小的步骤做一些改变。所以，在新的总线节点上，按照要求增加一些I/O（输入/输出）将不会导致任何问题。问题是必须找到合适的I/O（输入/输出）系统。
经过调查，菲利普先现，WAGO公司的I/O（输入/输出）系统可以非常恰当地解决这个问题。在宝马公司，WAGO的笼式弹簧连接的轨装式接线端子已经证实了它的价值。这也是为什么在那个时候，宝马公司“钟情”于这个I/O（输入/输出）系统的原因。迈克尔·菲利普先生说：“使用弹簧式连接可以抛开任何疑虑，所以，WAGO产品本身就是它自己的*人。”为了尽快解决问题，技术人员很快就安排了一项测试，不久，就证实了它与现有控制系统的兼容性。在实验室，WAGO公司的I/O（输入/输出）系统还通过了一项长达4周的耐力测试，这为标准安装铺平了道路。试验完成后仅3个月，即开始了安装。WAGO公司的I/O（输入/输出）系统征服了宝马公司的每一个人。此后，任何变动都非常简单。从那时起，系统一直正常运行，没有出现任何问题，而且每一个节点的扩展都可以很容易地完成。
迈克尔·菲利普先生说：“当由于产品的改变而必须增加输入/输出点时，我们只要在节点上增加几片模块就可以了。”另外，WAGO公司的正面进线式接线技术，使分配板可以固定在一个很小的地方。
在宝马公司，用于安装引擎罩、车厢的车间也使用了WAGO公司的I/O（输入/输出）系统。在这狭小的空间里，要求设计工程师要有相当的技巧。在组装线旁边，没有存储零件的空间；与组装线平行的传送必要的零件到工作站；传输速度要适应不间断工作流量；短距离以及的适宜高度使得工作变得更加容易；加工工具和装配夹具也在工作站集中为一个整体。这一切都非常节省空间、方便操作。悬挂在组装线上的物件，可以按要求取下来。当组装线运行的时候，工具被放置在一侧。
对于确保平稳运行，WAGO公司的I/O（输入/输出）系统远远大于一个有效的PLC，其重要性在于外围设备连接的智能化和灵活性。例如：一个限定开关或电压开关的指示灯，限定开关保护昂贵的组装夹具不受损，而电压开关则监控组装线的暂停。
在宝马公司，新的车型要求新的组成。而WAGO公司的I/O系统可以很容易地实现这一点。同时，其操作过程也令人越来越乐观了。WAGO将“我们希望在这安装另一个指示灯”这句话变成了“一个指示灯坏了，让我们装上它”。实现这样的改变，不需要复杂的接线，您只要简单地在总线节点上增加一片模块就可以了。
迈克尔·菲利普先生说：“WAGO产品使我们在设计总线节点时，不必使用多余的I/O（输入/输出）。模块化在较大程度上为我们节省了费用。”
他还说：“在安装时，旧的线路被移走。现在，越是分散的自动控制，我们越爱使用WAGO公司的I/O（输入/输出）系统。现在，越是分散的自动控制我们越使用WAGO公司的I/O总线。”

一、引言

中国铝业公司青海分公司采用先进的160kA大型预焙阳极中间下料电解槽，提供直流电流的整流系统采用110kV直降式有载调压整流变压器和二极管整流电路，共有四套整流机组，单机组额定输出直流为1150V、56kA；正常为四套机组同时运行，各输出40kA、1150V的直流电，共输出直流为160kA、1150V；当有一套机组退出运行后，其余三套机组各输出53.3kA、1150V的直流电用以满足铝电解的正常生产。整流系统的整流器采用二极管三相桥式同相逆并联整流电路，变压器采用分段中性点调压变压器和整流变压器组合，具有±35级调压，稳流控制采用有载调压开关进行粗调，饱和电抗器进行细调的控制方式。由于电解铝厂的整流供电系统通常要求是终端变电站，监控和继电保护设置比较单一、简单，但专业性强，可靠程度要求很高。因此，项目采用了微机监控保护装置和综合自动化系统，对稳流部分采用了PLC控制的方案。本文主要介绍自动稳流控制部分的组成及控制特点。

二、系统配置

为了独立于保护和监控系统而自成一体，避免相互干扰和影响，稳流系统全部采用AB公司SLC-5/04系列PLC组网，该PLC具有专用的DH+通讯网，通过专用板卡直接可与服务器相连。

1、信号取样由于目前国产直流互感器的温漂做的不好，信号失真大，磁放大时间常数太长，不利于即时准确的控制等原因，稳流系统小闭环反馈信号取自于整流一次侧交流信号；稳流系统大闭环反馈控制信号取自于总直流互感器，经变送器把小信号传至总调PLC；整流系统总的输出电流由上位计算机系统通过通讯方式来设定。

2、控制功能在自动稳流系统中，PLC主要完成整个系统的逻辑顺序控制及所有PID回路控制。

其主要包括以下几个部分：

（1） 恒流控制

恒流控制是将机组的直流输出电流经变送器变换后反馈到PLC的输入端，与给定信号作比较后送给PI调节器进行控制。控制转换成控制输出脉冲并经功率放大后，去触发晶闸管整流电路的占空比，改变饱和电抗器的控制电流，从而达到机组电流稳定的目的。

（2） 平衡控制

由于饱和电抗器的特性不一致，经常造成机组之间以及同一台机组两个整流柜之间输出电流有较大的差别，使整流机组达不到额定出力。因此，把一台整流柜（A柜）的输出电流作为PLC的给定，另一台整流柜（B柜）的输出电流作为PLC的反馈，两者比较的结果通过PI调节器调节后，去改变A柜饱和电抗器的控制电流（B柜的控制电流保持不变），使两个整流柜的直流电流始终保持平衡。此时，PLC输出2个4～20mA的信号，分别控制整流机组的A/B柜稳流。

（3） 总调控制

前已提及，电解槽所需总的直流电流等于几台单机组输出电流之和。由于单机组稳流可实现单机组输出电流稳定，为了使电解槽所获得的总电流更加精确稳定，将总电流经互感器反馈至PLC输入端，与上位计算机的给定值进行比较计算，输出的作为单机组稳流的分调给定，从而提高整个电流稳定精度。总调PLC输出4个4～20mA的信号，同时用于控制4个整流机组的总调给定。一般饱和电抗器的控制深度为60V左右，当其饱和或截止时，PLC能自动调节变压器有载开关的升降，从而使总电流不论在多大的电压波动情况下，均能达到稳流的目的，扩大了调压范围。

（4） 恒安时控制

每3分钟实测一次电解电流值，并将在1小时内实测的电解电流值累加，累加结果与设定值进行比较，根据所求差值与小时剩余时间自动调整设定电流，以达到安时偏差自动控制。
3、控制方式稳流系统采用了四种控制方式。

（1） 自动/总调方式

在此方式下，有载开关升降档指令均由计算机控制。有载开关升降操作是通过饱和电抗器控制电流来确认有载开关的升与降，这个动作不影响系统的单个有载开关位置。如果机组的一个有载开关发生升或降的要求，这要求将送入计算机并引起所有机组有载开关同时升或降。

（2） 手动/总调方式

这种方式允许操作员进行总调，同时动作向上或向下，有载开关升降档通过外部按钮来实现。机组总的调整与自动/总调方式相同。

（3） 自动/分调方式

此方式用于单个机组与其他机组有不同基准的情况下。此时，本机组有载开关升降不起作用。

（4） 手动/分调方式

此方式用于单机组与其他机组有不同基准的情况下，希望由本机组有载开关升降来调整本机组的电流。总之，不管是何种控制方式，都是通过调整饱和电抗器控制绕组的控制电流对整个整流系统进行细调。判断是否需要调控有载开关，是通过检测4台机组的有载开关档位来确定应动作哪台机组的有载开关。当需要升压时，动作较低级；当需要降压时，动作较高级。通常是4台机组有载开关联动。

四、结束语

原有稳流系统采用了模拟电路控制饱和电抗器来调节电流的方法，致使调试工作量大，控制精度低，在实际运行中时常发生进线闸乱动，动力变莫名其妙跳闸，数据报表与实际不符等现象。我们将原有稳流部分采用PLC控制后，使系统显示出以下几个特点：

（1） 可靠性和稳定性得到了很大的提高，故障率明显下降；

（2） 由于PID调节器由PLC软件实现，使得整个系统的接线简单，易于安装，维护量减小；

（3） 不需同步信号，无相序要求，系统变得易于调试；

（4） 饱和电抗器的控制特性是非线性的，PLC能自动识别其工作范围，从而自动改变控制参数，提高了输出电流的稳流精度（单机组稳流精度达到了0.5%）；

（5） 操作简单，可方便地与计算机或其它设备通讯。