6ES7211-0AA23-0XB0型号齐全

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3 系统优化及功能实现
系统设有自动/手动2种控制方式，由选择开关转换。由于钢带搭接定位时的不确定性，故以手动操作为主要控制方式。自动方式仅在手动操作将钢带搭接定位、压紧后，才自动按预定逻辑顺序运行。当系统发生紧急故障时，按急停按钮可终止当前所有设备运行；当设备出现故障或工艺参数不正常时，由PLC启动灯光及蜂鸣器报警，且仅当故障排除后，才能有效通过按钮使报警复位。焊机设备工作时，PLC控制主电控柜上的对应状态指示灯亮，上位机模拟显示现场各机电设备的动作，方便了中控室操作员对整个工艺流程的监视。
调节焊接电流和小车速度，可有效焊接不同板厚（0.28~0.9mm）钢带。小车驱动装置由变频调速器、控制电机、皮带及进给丝杆构成。工作时，变频调速器启动电机，经皮带传动进给丝杆，驱动小车前后移动，移动到前后极限点即停。通过设定变频调速器输出频率的上下限及调整速度调节器，可实现小车速度在要求范围内（6~12m/min）连续调节。
焊接电流与焊缝质量直接相关。焊接电流回路主要由晶闸管、电流监视器及焊接变压器3部分组成。在焊接变压器前串联了一套交流调压装置，控制晶闸管门极导通角，调节焊接电压值，即可控制焊接电流。由于晶闸管工作时电流较大（瞬间可达800A），易发热致损，为此设有循环冷却水路。对系统的气路、水路、焊接电流主回路中的电流平衡、晶闸管异常等都设有检测保护开关。各检测信号串联，作为PLC启动焊接的联锁条件，保证系统在正常条件下工作。
为提高系统的可靠性，还作了如下优化设计：
（1）控制电机选用具有先进抱闸技术的进口日立电机，它动态性能好，启动平稳，转矩大，停止反应迅速、准确，有效克服了原电机因反应滞后而产生的误动作。
（2）**钢带检测由接近开关改为光电开关。由于钢带在运行中经常产生颤动而摩擦到接近开关，使其致损失灵。改用可远距离检测的光电开关后，隐患。
（3）对电极、压板、挡板、导辊及剥离器等动作的检测由限位开关改为接近开关。由于接近开关的非接触性检测，有效克服了气缸因气压不稳等因素对检测开关的冲撞。
（4）为抑制电源及变频调速器对PLC控制系统的噪声干扰，采用线路滤波器、隔离变压器及分离开关单独供电。线路滤波器安装时尽量靠近PLC电源，用较短的双绞线连接，且将其输入、输出线的配线分开；变频调速器及其配置的滤波器尽量置于柜体底部，缩短柜内线段，滤波器的外壳接地。
（5）对检测开关、PLC的I/O信号采用**的24V净化电源，提高信号线路的抗干扰能力及整套设备的电磁兼容性。
（6）采取合理的配线方式。控制线路、电源线路和信号线路分别独立配线，而且相互间保持一定距离，设法避免长距离平行配线，采取垂直交叉走线方式，以及输入、输出信号线分槽布置。对速度调节、时间设定等模拟信号采用双绞屏蔽电缆传送，并将信号线屏蔽层一端可靠接地。

4 系统软件设计
4.1 PLC软件设计
采用状态设计法编制控制程序梯形图。状态设计法就是根据具体对象的运动状态分配中间变量作标记，然后针对各个状态给予实际控制的设计方法。其关键是确定系统在工艺流程中的状态及状态转化的条件，分析系统的状态必须充分考虑各种情况。在本系统软件设计中，首先按工艺流程对焊机各运行状态（如挡板下降、导辊上升、小车前进、焊接开始等）分配中间变量；然后确定各状态的先后次序及联锁关系；明确系统所要涉及到的输入、输出量，画出PLC各输出信号与输入信号的逻辑关系；再由逻辑关系转化为梯形图。该程序分别由钢带定位、小车控制、过程监控、故障诊断等控制程序组成，采用状态设计法编制后，梯形图程序流程有序、逻辑清晰。钢带焊接过程时间虽短，但条件多，动作复杂，为此，将系统的运行和故障联锁等全部由PLC控制，以提高系统的可靠性；在软件设计中适当添加联锁条件，使各动作间严格确保相互约束或定时关系；建立合适的状态标志位，如对焊机的“焊接完了”、“小车前后条件”、“故障停机”等建立标志位，并准确应用于各控制状态的设计中；设置识别及处理故障的能力，对系统中的冷却水、空压及变频器等异常采用延时确认方式。

4.2 上位机软件设计
上位机软件以中文bbbbbbs98作操作系统，选用Inbbtion公司的Fix6.1编程，该组态软件具有较高的稳定性和兼容性，直观的图形界面便于操作人员学习和使用。软件与PLC的通信采用三菱PLC的Multibbbb协议，波特率为19.2Kb/s，8位数据位，端口设为COM3。采用模块化结构方式编制，用以完成计算机通信硬件参数的初始化和PLC通信数据的格式定义，实现两极间的通信管理：包括PLC发送数据的接收、校验和译码；对PLC内存单元数据的实时采集、处理，在屏幕上以抽象图形模拟显示现场各机电设备的运行状态，反映系统各电气信号的数据变化；根据实际控制需要，向PLC内存写入新的数据，下发命令给CPU。当焊机出现故障时，除声音报警外，还动态显示故障点，并提供故障原因及解决措施的查询画面。若需要进一步查明设备的工作状态，软件的高级管理部分给出了PLC程序实时运行时的梯形图，通过在线监视映象PLC I/O点的位软元件的开/断状态，来确认对应外部设备的动作是否到位、PLC输入输出点与程序内部各点是否一致，从而给操作提供了更直接的故障探查手段，以迅速确定故障点。在进入高级管理画面前设有口令管理，使合法操作员才可进入对PLC的监视。通过访问高级管理，可抛开PLC编程软件的监控，有效防止运行MEDOC对PLC可能产生的误操作。具体监控程序框图见图3。

5 结束语
滚焊机采用PLC控制后，大大简化了复杂的继电器逻辑，提高了系统的可靠性；操作简单，运行稳定，焊接效果良好，圆满地完成了用户提出的控制要求。运行近一年来，保持**，经济效益和社会效益显著。目前，工业炉种类繁多。按供热方式可分为：①火焰炉。用燃料燃烧的热量对工件加热，其特点是污染严重，不易精确控制，热效率较低。②电炉。又可分为电阻炉、感应炉和电弧炉，其特点是炉温均匀且便于实现自动控制。按热工制度可分为：①间断式炉(周期式炉)。炉子间断生产，每一加热周期内炉温是变化的，如室式炉、台车式炉、井式炉等。②连续式炉。炉子连续生产，加热时炉膛内每一区段的温度不变，工件由低温的预热区逐步进入高温的加热区，如连续式加热炉和热处理炉、环形炉、步进式炉、振底式炉等。
工业炉的组成部分主要有：①砌体。用耐火材料、绝热材料和某些建筑材料砌成的炉膛、燃烧室、排烟道等，由耐火层和绝热层组成。②排烟系统。利用烟囱或机械装置将炉膛的烟出炉外，常用的排烟装置有烟囱、引风机或喷射管等。③预热器。利用排出的烟气余热对助燃空气和气体燃料加热，又可分为换热式和蓄热式两类。④燃烧装置。又可分为气体燃料燃烧装置(烧嘴)、液体燃料燃烧装置（油嘴）和固体燃料燃烧装置3类。
在现在使用的工业炉设备在电气控制方面主要使用 PLC+温度控制仪表+上位机（工控机 触摸屏）的控制系统，可是这样的控制在PLC与温度控制仪表的通信上，有一定的干扰性，造成系统的潜在不稳定性，如果不使用温度仪表，现在绝大多数PLC的温度控制模块的温度控制精度达不到设备和使用要求。
所以，我公司根据市场的需要和国外的一些先进技术与理念，从横河电机引进了横河FA—M3系列中大型PLC，横河通过自身先进的DCS系统和技术优良的温度仪表的技术基础上开发集成了专业化较高的温度控制模块，其温度控制精度与温度仪表在同一水平，模块独立CPU自主运行，不受主CPU扫描时间影响，1000度以上0.1度高分辨率，±0.1% F.S.输入转换精度，全通道隔离，高品质自动PID整定及控制，方便调试，节省时间与成本，**输入，全面支持热电偶、热电阻、电压、mV电压信号。这些技术参数表明横河FA—M3 x系列 PLC在温度控制方面有很大的良好优势，它可以在一定程度上代替传统的仪器仪表，并且提高了 PLC的通信速度，提高了系统的整体的稳定性。
我们在主要在工业真空炉行业推广，因为现在在这个行业中，对中大型的 PLC的应用很广，并且对温度的控制精度要求严格，我们的产品正好可以满足客户的要求，而且我们的产品具有大型机的性能，中型机的价格，性价比较高，只有天津罗升一家代理，保护客户应得权益，*特的硬件接口，多重密码保护，尚无破解先例，罗升遍布全国的服务网络实行全国联保服务。

本文在叙述了SBR废水处理技术的原理及工艺的基础上，主要介绍了应用PLC设计的整个控制系统，较好的实现了SBR废水处理的工艺要求及控制要求，获得了满意的效果。

1 引言
序批式活性污泥法简称SBR（Sequencing Batch Reactor）工艺，是近十几年来活性污泥处理系统中较引人注目的一种废水处理工艺。自20世纪80年代起，国外将此工艺逐步应用于工业化生产。近年来，国内对SBR工艺的应用也日益增多。从我国及美国、日本、加拿大等国家的应用情况看，SBR是一种、经济、可靠、管理简便、适合于中小水量污水处理的工艺，是符合我国国情的活性污泥法，有广阔的应用前景。
2 工艺流程说明
SBR废水处理技术是一种废水回用的处理技术。本设计采用的技术可对校园生活用水进行处理，经过处理后的中水可以用来浇灌绿地、花木、冲洗厕所及车辆等，从而达到节约水资源的目的。
废水经隔油池去除油脂后经格栅进入凋节池，经提升泵进入水解池酸化水解后进入SBR反应池。污水进入反应池前，该池处于闲置状态，此时池内留有沉淀下来的活性污泥。污水注满后进行曝气操作，该池能有效地调节污水水质。曝气后，停止曝气动作，使混合液处于静止状态，进行泥水分离，沉淀时间为6-8h，沉淀效果良好。反应池中沉淀后的上清液经泵到清水池，留下活性污泥，作为下一个操作周期的菌种。当反应池内活性污泥过多时，排放污泥进入污泥浓缩池，污泥经浓缩后定期运走，进行干化处理。浓缩池内上清液回流至废水入口。
SBR废水处理技术是一种废水回用的处理技术。本设计采用有时仪技术对校园生活用水进行处理，经过处理后的中水可以用来浇灌绿地、花木、冲洗厕所及车辆等，从而达到节约水资源的目的。
在设计SBR废水处理系统方案时，充分考虑到现实生活中校园生活区较为狭小的特点，设计中力求达到设备体积小，性能稳定、工程投资收的目的。由于在废水处理过程中环境温度对菌群代谢产生的作用直接影响了废水处理效果，故设计中采用地埋式砖混结构的处理池来降低温度对处理效果的影响。同时由于SBR废水处理技术具有工艺参数变化大、硬件设计选型与设备调试比较复杂的特点，因此在处理系统中采用了先进的PLC控制技术作为系统的控制核心，以提高SBR废水处理的效率，方便操作和使用。
SBR废水处理系统分别由废水处理池、清水池、中水水箱、电气控制箱以及水泵、罗茨风机、电动阀门和电磁阀等部分组成。在废水处理池、清水池、中水水箱中分别设置了液位开关，用以检测水池与水箱中的水位。
污水处理的**阶段，当污水池中的水位处于低水位或无水状态（又称为待纳水状态）时，电动阀会自动开启纳入污水。当污水池纳入的污水执政长水（高水位）时。电动法自动关闭，污水池中污水呈微氧和厌氧状态。
在污水处理的第二阶段，采用了能将解大分子污染物的曝气法，可是无水脱色、除臭、平衡菌群的PH值并对污染物进行除污，即好氧处理过程。整个好氧时间一般需要2-3h（曝气时间）。在曝气管路上设计了安装了排空电磁阀，当电动阀门自动关闭后，排空电磁阀开启，、罗茨风机延时启动（空载），排空电磁阀关闭，污水池开始曝气。当爆气处理结束后，排空电磁阀再次开启，罗茨风机停机（空载），排空电磁阀延时关闭。曝气风机须在无负荷条件下启动和停止，能起到保护电机和风机的作用。一般经过0.5的水质沉淀,PLC下达启动清水（1#泵）指令，将沉淀后的水泵入到清水池。当清水池中的水位升至正常液面（高水位）时，1#清水泵自动停止运行。这时2#清水泵自行启动向吕水箱泵水，当水箱内达到高水位时（正常液面），2#清水泵自动停止运行，这是中水箱内的水全部完成处理过程。
如上所述，当中水箱内水位降至低水位时（正常液面），2#清水泵又自动启动向中水箱泵水。当污水池中的水位降至低水位时（正常液面），电动阀门会自动打开继续向污水池纳入污水。如此循环往复。
由于SBR废水处理技术针对污水的水质不同而选用的生物菌群不同，工艺要求也有所不同，因而要求的电气控制系统应具有参数可修正的功能，以满足废水处理要求。SBR废水处理系统示意图如图1。

 
3 选用动力设备要求
再SBR废水处理系统中所使用的动力设备（水泵、罗茨风机、电动阀），均采用三相交流异步电动机。电动机应选配Y型系列防水防潮型，电磁阀（220VAC）的选也应符合防水要求。

 
（4）电动阀： 阀体D97A1X5—10ZB-125mm电动装置LQ20-l，380V／60W（三相），转矩200N·m，转速1r／min。
4 总体设计
4.1总体设汁方案说明
（1）本方案中的控制对象电动机均有交流接触器完成开、停控制，只有电动阀电机需采用正、反向控制。
（2）污水池、清水池、中水水箱中的水位检测开关，在选型和安装硬件以及编程时应考虑抗干扰性性能。选用的电极还应考虑耐腐蚀性。
（3）电动阀上的驱动电机，其内部设有过载保护开关，一般为常闭触点
作为电动阀的过载保护信号，在设计PLC的控制电路时应考虑信号的逻辑关系。其流程图如图2。


5 小结
SBR是一种、经济、可靠、管理简便、适合于中小水量污水处理的丁艺，是符合我国国情的活性污泥法，有广阔的应用前景

1.1 系统结构及硬件配置
根据控制需求，CPU模块采用CPU314、数字量输入（DI）采用SM321模块，数字量输出(DO) 采用 SM322模块，模拟量输入(AI) 采用 SM331模块，模拟量输出(AO) 采用 SM332模块以及IM365等模块组成，IM365实现机架扩展，上位监控机采用SIEMENS公司CP5611网卡完成计算机与PLC之间的数据通讯。整个通讯网络采用MPI的通讯协议，从上位机上可对整个气体调节过程进行监控和操作。

1．2控制系统的功能实现
PLC程序的编制直接关系着供气系统能否正常工作，而程序设计的关键在于编程者对工艺系统的理解程度和程序编制技术的灵活应用。因此，在程序设计中首先考虑了供气压力调节系统的特点，将程序设计细化，分成多个程序模块，实行模块化编程。这样既可以方便的增加或删除程序模块，便于现场对工艺的调整，又可针对配套设备可控性对不同程序模块进行完善。
PLC的编程软件采用SIEMENS公司的SIMATIC STEP7 V5.1软件平台用来完成硬件组态、地址和站址的分配以及编制整个生产过程的控制程序的。上位机软件采用国产软件组态王，全部采用汉化界面，便于系统的开发与操作，该系统运行于bbbbbbs2000中文平台，可实现对生产过程的全面监控，对重要参数形成历史记录，以报表或曲线的形式显示给操作人员。通过VB语言脚本，可以在主控室的上位机显示重要参数的历史趋势、实时趋势，实现压力调节的手自动切换、操作、压力的高、低限报警、流量数据的显示与累计，满足高生产率的调度需求。

1.3 现场显示
现场采用TP27触摸屏进行参数显示、控制，触摸屏程序由组态软件来完成，人机界面采用中文菜单，界面友好，操作方便，功能较强，主要用于现场压力、流量、阀位的显示与操作。可作为操作人员现场操作的依据。

1.4 工控机配置
工控机采用研华IPC-610，通过CP5611卡，完成S7-300 PLC与工控机的通讯。主要完成下列任务：传送现场监控数据；运行监控；故障记录和排除提示；参数设置；生产数据管理和处理；图形化示教和离线编程。

2 系统实现了供气系统的自动控制和监控，主要包括如下功能：
1）灵活的操作方式以及强大的系统控制功能：
系统可以实现上位机操作、控制柜触摸屏操作和就地手动操作；
2）报警功能：
当压力超过工艺要求，可在现场、就地实现高、低限压力报警；
3）简单、方便的参数设定：
压力调节阀的压力设定值、P、I、D等参数可以在上位机中设定。

2.1 系统控制功能
（1）过程控制的功能：
1)系统对供气压力实现了PID自动调节控制；
2)对所采集的模拟信号进行线性化、滤波、工程单位转换处理；
3)实现了流量信号的温、压补偿，提高了仪表的测量精度。

（2）逻辑控制
联锁逻辑控制实现开/关的控制，逻辑控制及用户自定义功能块等。系统实现了电磁阀控制以及参数越限报警等功能。

（3）人机接口
HMI系统中包含主工艺画面，各系统送气压力、流量，供气压力调节等多幅画面，画面直观、丰富，具备PID在线调节、在线显示调节曲线功能，包括过程量变化趋势的实时趋势曲线、历史趋势曲线。

（4）报表打印
以报表形式绘制报警记录、历史记录画面，调节间数据报表。实时趋势曲线和历史趋势曲线可随意设定时间段，打印在线趋势，历史趋势曲线。

3 软件设计
根据该系统具体情况，PLC系统软件设计过程中着重要考虑的是以下几个方面：
（1） 数据采集及工程量转换
（2） PID算法
（3） 温压补偿计算以及流量的累积计算
对于系统中的逻辑控制选用梯形图（LADDER）编程，直观、方便；对于PID回路控制温压补偿计算以及流量的累积计算部分则采用语句表（STL）编程，结构紧凑而又灵活。
PID调节是该系统中较为重要的控制程序，因此特将PID算法作一重点介绍。

3．1 ＰＩＤ算法
STEP7提供了两种常用的PID算法：连续型PID（FB41）和离散型PID（FB42），根据实际要求，选用的是FB41。并在组态王中使用画图功能模拟一个PID调节器的操作面板，完成PID调节控制中的手/自动切换、给定值输入、手动输出值输入、PID参数（比例系数、积分时间）输入等功能。
PID算法的输出实际上是比例（P）、积分（I）、微分（D）三部分作用之和：
Ｍｎ＝ＭＰｎ＋ＭＩｎ＋ＭＤｎ
ＭＰｎ ＝ ＧＡＩＮ（ＳＰｎ－ ＰＶｎ）
ＭＰｎ ＝ ＧＡＩＮ  ＴＳ／ ＴＩ（ＳＰｎ－ ＰＶｎ）＋ ＭＸ
ＭＤｎ ＝ ＧＡＩＮ  ＴＤ／ ＴＳ（ＰＶｎ－１－ ＰＶｎ）
Ｍｎ：第ｎ次采样时刻的输出值。
ＭＰｎ：第ｎ次采样时刻的比例作用，与偏差成正比。
ＭＩｎ：第ｎ次采样时刻的积分作用，可以静差，提高控制品质。
ＭＤｎ：第ｎ次采样时刻的微分作用，根据差值的变化率调节，可抑制超调。　　　　ＳＰｎ：第ｎ次采样时刻的设定值。
ＰＶｎ：第ｎ次采样时刻的过程值。
ＭＸ：第ｎ－１次采样时刻的积分作用，每次采样计算后自动刷新。
ＧＡＩＮ：回路增益，P参数。
ＴＩ：积分时间常数，即I参数。
ＴＩ：微分时间常数，即D参数。
ＴＳ：采样时间。
从上面的公式中可以看出，参数P（GAIN）与P、I、D作用都是成正比的，它决定了PID回路的灵敏度，即调节速度的快慢；Ｉ参数越大，积分作用越弱，而D参数越大，微分作用越强。不能单靠理论计算来确定PID参数，一的衡量标准就是被控参数（压力）的精度和稳定度，所以在实际调试中，都是参照被控参数的实时曲线，反复观察分析，从而达到较佳的控制效果。

4 采用该系统的意义
（1）计算机化管理使得系统信息储存量大，数据采集与反馈及时、准确，系统的生产数据可实现长期保存，有利于生产数据的历史查询和故障的即时排除；
（2）该系统投入运行后，通过计算机显示与控制，提高了过程自动化的程度，可实现无人调节操作，减少了操作环节，降低了运行成本，使系统的管理和控制上了一个新台阶。