西门子模块6ES7223-1HF22-0XA8千万库存

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本文是针对某生活小区实际情况，结合用户生活/消防双恒压供水控制的要求，我们进行改造的一些心得。现将其中的改造情况介绍如下。
众所周知，恒压供水系统对于生活小区是非常重要的，例如在生活小区供水过程中，若自来水供水因故压力不足或短时断水，可能影响居民生活。又如当发生火警时，若供水压力不足或无水供应，不能迅速灭火，可能引起重大损失和人员伤亡。所以，生活小区采用生活/消防双恒压供水系统，具有较大的经济和社会意义。
基于上述情况，我公司对某生活小区供水系统进行改造，采用西门子PLC作为主控单元。利用风光供水变频器，根据系统状态可快速调整供水系统的工作压力，达到恒压供水的目的。改造提高了系统的工作稳定性，得到了良好的控制效果。
2用户现场情况
如图1所示，市网自来水用高低水位控制器EQ来控制注水阀YV1，自动把水注满储水水池，只要水位低于高水位，则自动向水箱注水。水池的高低水位信号也直接送给PLC，作为水位报警。为了保持供水的连续性，水位上、下限传感器高低距离较少。生活用水和消防用水共用二台泵，平时电磁阀YV2处于失电状态，关闭消防管网，二台泵根据生活用水的多少，按一定的控制逻辑运行，维持生活用水低恒压。当有火灾发生时，电磁阀YV2得电，关闭生活用水管网，二台泵供消防用水使用，并维持消防用水的高恒压值。火灾结束后，二台泵改为生活供水使用。 名 称 代 码 地址编码 输入信号 手动和自动消防信号 SA1 I0.0 水池下限信号 SLL

基于PLC的变频器一拖四供水控制系统应用
    1引言

本文是针对某生活小区实际情况，结合用户生活/消防双恒压供水控制的要求进行改造的技术心得，作为变频器在供水控制应用中的案例。

2双恒压供水系统设计

2.1双恒压供水原理
如图1所示，市网自来水用高低水位控制器eq来控制注水阀yv1，自动把水注满储水水池，只要水位低于高水位，则自动向水箱注水。水池的高低水位信号也直接送给plc，作为水位报警。为了保持供水的连续性，水位上、下限传感器高低距很小。生活用水和消防用水共用四台泵，平时出水电磁阀（3通阀）yv2处于失电状态，关闭消防管网，四台泵根据生活用水的多少，按一定的控制逻辑运行，维持生活恒压供水。当有火灾发生时，电磁阀yv2得电，关闭生活用水管网，四台泵供消防用水使用，并维持消防用水的高恒压值。火灾结束后，四台泵改为生活供水使用。

2.2系统控制要求

（1）生活供水时，系统低恒压运行，消防供水时高恒压值运行。

（2）四台泵根据恒压的需要，采取先开先停的原则接入和退出。

（3）在用水量小的情况下，如果一台泵连续运行时间**过1天，则要切换下一台泵，系统具有倒泵功能，避免一台泵工作时间过长。

（4）四台泵在启动时都要有软启动功能。

（5）要有完善的报警功能。

（6）对泵的操作要有手动控制功能；手动只在应急或检修时使用。

3电控系统设计

3.1供水变频器选型

山东新风光公司的jd-bp32-xf型是专用供水变频器，使用空间电压矢量控制技术适用于宽泛的传动要求，在恒压供水中可以采用这类变频器。jd-bp32-xf型变频器除具有变频器的一般特性外，还具有以下特性：水压高、水压低输出接口，变频器运行上限、下限频率可以任意设定，可以方便地进行双压力控制，内置智能pi控制，非常适用于供水控制要求。在本例中选用jd-bp32-22f（22kw）供水变频器拖动水泵。

3.2plc应用设计

（1）控制系统的i/o点及地址分配。根据图1所示及控制要求，统计控制系统的输入、输出信号的名称，代码及地址编号如下表1所示。
（2）plc系统选型。选用西门子主机cpu222（8入6继电器出）1台，加上扩展模块em222（8继电器输出）1台。系统共有开关量输入点8个，开关量输出点10个，满足系统供水控制要求。

（3）压力传感器。在供水系统中，压力传感器既可以采用压力变送器，也可以采用远传压力表。在本例中采用简单廉价的远传压力表，压力表相应接线端子接到变频器主控板。

3.3电气控制系统原理图设计

电气控制系统原理图包括主电路图、控制电路图及plc外围接线图三部分。
（1）主电路图。图2所示为电控系统主电路。四台电机分别为m1、m2、m3、m4。接触器km1、km3、km5、km7，分别控制m1、m2、m3、m4的工频运行；接触器km2、km4、km6、km8，分别控制m1、m2、m3、m4的变频运行；fr1、fr2、fr3、fr4分别为四台水泵电机过载保护用的热继电器；qs1、qs2、qs3、qs4和qs5分别为变频器和四台泵电机主电路的隔离开关；fu1、fu2、fu3和fu4为主电路的熔断器；bpq为供水专用变频器。
（2）控制电路图。图3所示为电控系统电路。图中sa为手动/自动转换开关，sa打在1的位置为手动控制状态，打在2的状态为自动控制状态。手动运行时，可用按钮sb1~sb10控制四台泵的起/停和电磁阀yv2的通/断；自动运行时，系统在plc程序控制下运行。图中的hl12为自动运行状态电源指示灯。
（3）plc接线图。图4所示为plc及扩展模块外围接线图。火灾时，火灾信号sa1被触动，i0.0为1。

3.4控制程序设计

（1）程序中使用的plc内部器件及功能，如下表2所示。
生活/消防双恒压的两个恒压值是jd-bp32-xf供水专用变频器直接设定的。在本实例中，根据用户要求，生活压力设定为0.35mpa，消防压力设定为0.60mpa。

压力低、压力高信号分别由变频器内部主控板14脚、15脚给出。

供水运行下限频率、供水运行上限频率由变频器程序设定。在本系统中，运行下限频率设为22hz，

运行上限频率设为50hz。plc供水控制系统流程如图5所示。
（2）系统plc控制程序

4结束语

随着变频调速技术的飞速发展，变频调速恒压供水技术在小区已普遍使用。用变频器来实现恒压供水，与其它供水方式相比较而言，其优点是非常明显的。节能效果十分**，启动平稳，启动电流小，避免了电机启动时对电网的冲击，延长了泵和阀门等的使用寿命，了启动和停机时的水锤效应。供水控制系统提高了小区的供水质量。各项控制指标达到使用要求。

 V80 系列变频恒压供水控制设备是采用 PLC 技术、MD 系列人机界面技术及交流变频技术相结合的新型供水控制系统。可满足企事业单位的生产、生活用水，农业喷灌、灌溉系统，自来水公司、潜水泵站等的不同供水要求。
一．设备特点
1． 采用**的供水专用变频器；
2． 采用 V80 系列 PLC 技术，系统可靠、稳定；
3． 采用 MD系列人机界面，操作简单；
4． 具有系统故障自诊断功能；
5． 可设定压力给定，以适应生活供水中的压力/流量波动特性；
6． 具有休眠泵控制功能，较大限度地实现节水节电功效；
7． 具有运行泵和备用泵的定时轮换功能，有效地防止因备用泵长期不用而发生的锈死现象；
8． 具有进水池液位检测功能，有效地防止水泵系统因缺水而损坏；
9． 具有管网**压、欠压保护功能，提高了供水系统设备的使用寿命；
10．故障水泵可自动退出运行系统；
11．水泵软启动、软切换，无压力冲击；
12．具有消防泵控制功能。
二．系统构成
本设备由供水专用变频器，可编程控制器（V80 系列 PLC）、MD 系列人机界面及远传压力表组成闭环控制系统。它根据压力传感器的信息自动调节水泵电机的转速和工频泵的启停时间和启停顺序，使供水系统的压力始终保持在预先设定的压力点上，供水量按用户的实际需要自动变化。
为了**系统在故障状态或检修状态下不影响供水，系统除了自动方式外还有手动方式，检修人员可在手动方式下，通过控制柜上的按钮开关启停任一水泵。该设备还有水位监视和电机保护等功能。当水池水位过低时，水泵会自动停运，待水位恢复正常后自动启动。
三． 技术指标
1. 电源要求：三相交流 380V，50Hz，四线制；
2. 压力调节精度：<0.02MP；
3. 可控单台电机功率：1.5kW～400kW；
4．运行方式：1） 变频固定泵方式（1 台变频泵＋6 台工频泵）； 2） 变频循环泵方式（4台变频循环泵）；
5．压力传感器：根据用户要求选配；
6. 可根据用户的特殊要求进行设计，满足各行业用户的要求。
四．适用范围
1． 高层建筑、生活小区、宾馆及大型公共建筑的生活供水；
2． 各种企业的生产、生活用水；
3． 农村的喷灌系统；
4． 园林喷洒系统，喷泉系统；
5． 自来水厂各级加压系统；

6． 排污系统和排污站的改造等等。

先容了利用V80系列可编程控制器（PLC）与交流伺服控制器针对制袋封切机控制系统项目开发技术。项目人机界面选用维纶触摸屏（HMI）提供友好的人机交流接口与公道的控制流程，以实现率、高精度的袋料剪切。本文分别就制袋机的工作原理，电气设计，HMI、PLC选型及程序设计等几方面进行阐述，该电气系统的成功开发可以为使用V80系列HMI、PLC与交流伺服电机相结合的机电一体化控制系统项目开发起到鉴戒示教作用。
1 引言
项目原型基于小型制袋封切机开发外销出口型新机。原制袋宽度为600-1000mm。由于该机型送料胶辊惯量较小，送料电机采用130步进电机经过减速可实现传动，使用单片机进行位置控制。新机型制袋宽度进步到1500mm，送料胶辊惯量大幅增加，考虑到既能满足精度和速度的要求又有较大的瞬间转矩，送料系统改用伺服电机。由于用PLC开发周期较短而且抗干扰性、灵活性好，所以采用PLC+HMI作为控制系统。同时可实现中英文操纵画面，满足设备出口的要求。
2 封切机机工艺
2.1 工艺结构
封切机机由机身、上下切、变频传动机构、上下送料胶辊、伺服传动机构、放料架、放料直流电机、可调色标检测架、可移动操纵箱、电控箱等单元构成。
2.2 封切机工艺过程
（1）空缺定位运行方式：忽略色标信号，送料长度为设置袋长，送料完成后剪切并计袋数，循环动作直至袋数达到设定值，停机并延时至设置时间，以等待收料设备或操纵职员收集袋料后，再次启动并循环工作。
（2）色标定位运行方式：送料长度为设置袋长，在此期间的色标信号忽略，继续送出偏差长度的袋料，检测色标信号，定位于色标信号，定位完成后剪切并计袋数，循环动作直至袋数达到设定值，停机并延时至设置时间，等待收料设备或操纵职员收集袋料后，再次启动并循环工作。若误检次数达到默认值，则停机并报警。
3 FD1500型封切机机电系统设计
3.1 传动系统设计
（1）切传动系统。切传动系统为交流变频器拖动三相异步电机，由面板电位器调速，V80系列PLC控制切启动与停止。传动轴上安装2只霍尔开关，分别检测切低位和送料/切高位。开关1：切低位信号，该信号为送料停止信号。若送料时检测到切低位信号则表示系统**速，需报警并停机。开关2：收到切低位信号后的**ON信号为送料信号，是送料电机的启动信号；*二次ON信号为切高位信号，是高位停机时的停机信号。
（2）送料传动系统。送料传动部分为交流伺服系统，采用同步带1：2减速传动。动力选用台达中惯量2KW伺服电机。具体型号：驱动器ASD-A2023M，电机ASMT20M250。
（3）控制精度计算。通过以下计算得出单个脉冲对应的送料长度，即为控制精度。
系统要求0.2mm定位精度，现计算得出控制精度为0.0314mm，因机械定位误差不大于0.1mm，所以：定位精度+机械误差=0.1314mm%26lt;0.2mm，定位精度满足制袋机系统要求。
（4）较高脉冲输出频率计算。用户要求较高送料速度为180m/min，由此可计算得出系统所要求的脉冲输出频率，以此为V80系列PLC选型的重要依据。
3.2 PLC与HMI选型
（1）输进信号统计。在色标传感器检标时，由于袋料上所印刷的色标不同，故亮通（Light On）、暗通（Dark On）均有可能。无论亮通或是暗通，在检测到色标信号时都需要PLC作出中断响应，所以需要把色标传感器的Light On与Dark On都接进PLC。色标信号：2点；低位信号：1点；高位/送料信号：1点，共4点DI信号。
（2）输出信号统计。脉冲输出（Pulse+Sign）：2点（Y0，Y1）；切动作：1点；冲孔动作：1点；蜂叫器：1点；共5点DO信号。
（3）其它功能。可输出大于系统所要求频率（95541pps）的脉冲；2点外部中断回应。
基于以上考虑，V80系列PLC选择V80-M32DT-DC/S。具体功能参数为：50K脉冲输出，8点外部中断回应。同时与HMI通讯可使用RS485连接，抗干扰能力优于一般的RS232通讯方式。HMI选用维纶MT-506触摸屏，通过图3可见触摸屏操纵更为直观方便。大部分操纵在HMI上进行，从而可减少外部按钮开关、指示灯的使用，只保存急停按钮等必要设备。
3.3 PLC程序设计要点
主体程序使用逻辑顺序控制，除此之外的编程重点如下：
（1）使用浮点运算。为减小计算误差，如袋长脉冲数、偏差脉冲数等重要数据的计算，均使用浮点运算。经过验证，计算误差小于0.001mm。
（2）袋长脉冲送料使用DPLSR可调加减速脉冲输出指令，反复修改并验启动频率与加减速时间设置的公道性。完成袋长脉冲之后，使能色标检测，以忽略袋料中间部分的色标误检。检测到色标时，响应外部中断，执行中断程序置位M1334以停止CH0脉冲输出。可设置亮通（Light On）中断或是暗通（Dark On）中断。精简中断程序的内容，尽量减少中断对扫描周期的影响。
4 结束语
制袋封切机的性能虽已达到较初的设计目标（在袋长为1000mm时，制袋速度：60个/分），但V80系列PLC脉冲输出频率尚有较大余量可用。使用标准100mm直径胶辊时，可改变伺服电机电子齿轮比，在**控制精度的条件下，更进一步加大V80系列PLC脉冲输出频率的余量。以上有利因素均为FD1500型制袋机进步加工速度奠定了良好的基础。二次开发时，加大减速比至1：3，将突破伺服负载/电机转子惯量比过大这一限速瓶颈，良好进步生产效率。