西门子6ES7222-1HF22-0XA8原装库存

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一 散装机的工作原理及控制流程 1 散装机的组成结构 SZ系列固定式水泥散装机是由进料接头、伸缩下料套管散装头、下料锥斗、卷扬装置（包括松绳开关装置、料满控制器）、收尘系统、除尘系统、卸料阀、气源阀、闸门等零部件组成。散装机既可安装在库底也可安装在库侧同相应的卸料装置配套使用。库侧散装机使用时配备空气输送斜槽(含专用高压离心风机)，库底散装机使用时配备短斜槽输送部分(含专用高压离心风机)，以适应工艺布置的需要。 2 散装机的原理及流程 水泥罐车抵达*位置后，按控制装置上的“下降”按钮使散装头下降到罐车入料口进入准备装料状态。按“装车”钮进行装车。此时高压离心风机工作，使物料在打开卸料电磁阀后能输送斜槽；同时气源电磁阀打开，接通气源；收尘风机同时启动，收尘电磁阀开启驱使气缸动作推动外壳内翻板并使翻板处于导通状态，此时除尘电磁阀处于关闭状态，储气罐储存气体，收尘系统进入工作状态；同时料位风机和活化灰风机打开。0.5秒后卸料电磁阀开启，驱使气缸控制卸料阀门打开进行装料。装载容器内的含尘气体通过伸缩套管中的夹层通道由收尘接口抽到配套的收尘器中，使含尘气体吸附到布袋上，工作现场可实现无尘作业。当物料装到预先调定的高度或容器已经装满时，装载容器内的物料会堵住散装头下方的风管接头，产生料满报警并自动关闭卸料电磁阀停止装料。卸料电磁阀关闭1分钟后活化灰风机关闭，再过30秒后收尘风机关闭，收尘电磁阀关闭，此时外壳内翻板处于关闭状态，除尘电磁阀打开清灰2~3分钟左右自动停止，料位风机和高压离心风机停止，气源停止。最后按“上升”钮使散装头上升至预定位置。灌装结束。 二 PLC控制的优点 目前国内水泥散装机的电控部分大都是以大量的时间继电器和中间继电器组成的实序逻辑控制电路来控制各个阀门、电机的启停时间和顺序，在整个工作流程中各元器件动作很频繁，尤其是时间继电器在现场环境比较恶劣的条件下更是容易损坏，故障。经常造成装车工作被迫中断，降低了工作效率。而采用PLC控制系统则大大避免了上述问题。PLC控制系统与继电器控制系统相比有如下优点： 2.1 控制方式 继电器的控制是采用硬件接线实现的，利用继电器机械触点的串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制。 而PLC采用存储逻辑，其控制逻辑是以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可，方便快捷。 2.2 控制速度 继电器控制逻辑是依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，毫秒级，机械触点有抖动现象。PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，速度快，微秒级，严格同步，无抖动。 2.3 延时控制 继电器控制系统是靠时间继电器的滞后动作实现延时控制，而时间继电器定时精度不高，受环境影响大。 PLC用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，调整时间方便，不受环境影响。 2.4 上传数据 现在水泥厂的自动化程度越来越高，对设备DCS的要求也越来越高，因此在电气方面我们要实现如下功能： ⑴能自动实现从开启除尘器设备到水泥罐车装满的全过程。 ⑵运行过程中，能将各设备的运行信号反馈到中控室。 ⑶中控室接到备妥后可以实现远程启、停设备。 ⑷停车状态下，提供设备的备妥信号。 ⑸运行过程中若出现故障，可向中控室提供故障信号。 ⑹实时监控水泥罐车内水泥的多少。 三 PLC控制的具体实现 基于以上几点，我们选用德国西门子公司生产的S7-200可编程序控制器作为控制核心，通过对其编程实现各设备的运行。 1 系统硬件组成 主要构成如下：西门子S7-200系列CPU一台、数字量扩展模块EM223一台、模拟量扩展模块EM231一台，我们将各个电机和阀门的状态及控制信号接入PLC，由PLC对这些设备进行控制；EM231可接收罐车重量信号4-20mA电流信号。我们也可以将这些信号通过EM277模块按照 PROFIBUS-DP协议将系统连接到全厂PROFIBUS-DP总线上，将系统升级为一个PROFIBUS-DP从站，实现中控室对散装车间的控制。

本方案是为某公司二期污水处理系统自动化系统集成分工程所做的设计方案。我们采用德国SIEMENS的现场总线PROFIBUS及工业以太网技术，将本期工程所包括两套PLC系统、PROFIBUS系统组成**的FCS控制系统。实现对其在控制室集中监控。其中设2个操作站、工程师站。整个控制可以通过FCS系统以及工业以太网系统的人机界面——操作站及其实时软件，完成对所有的实时监测和控制功能，完成数据处理、显示、停机联锁保护、手动操作、打印和联网。
PROFIBUS现场总线系统介绍
控制系统的发展大体上经历了由较初的采用基地式仪表控制、集中式体系结构的计算机控制系统DCS和近几年发展的现场总线控制系统FCS三个大的发展阶段。现场总线它是现代控制技术、计算机技术和网络技术发展的成果，是工业自动化事业的进展需要，也是技术发展的必然。现场总线使得现场设备之间，现场设备和控制室设备之间构成网络互联系统。现场总线控制系统是控制系统的发展的趋势。
现场总线技术的三大特点是信号传输数字化、控制功能分散化、开放与可互操作。目前，较为流行的现场总线有：FF- Foundation Field Bus(现场总线基金会 )现场总线、CAN(控制局域网络 )、 LONWORKS(局部操作网络 )、PROFIBUS(过程现场总线 )以及过渡性的HART(可寻址远程传感器数据通路 )协议等五种现场总线。
PROFIBUS现场总线主要用于可编程序控制器 (PLC)和开关量检测系统。也就是说，它比较适用于工厂自动化系统。PROFIBUS适合于过程控制产品，如调节阀、执行器、模拟量I/O模块、数字量I/O模块等。其开放的通信系统可使不同厂商的产品工作在同一个总线系统上。
污水工程系统组成
整个污水工程分成两个控制中心。
本控制系统网络分为上层管理网和下层控制网，中间由S7-300 控制器链接构成一个完整的控制网络，链接操作员站和工程师站，构成一个传输速率为10M/100M 的以太网，实现操作员站、工程师站和S7-300控制器间的数据交换。下层控制网由双角屏蔽线构成PROFIBUS网，控制系统采用SIEMENS S7-300 PLC,监控系统采用SIEMENS WINCC。整个通讯系统包括实时控制网络DP网和高速工业以太网。其中PLC系统均采用两台SIEMENS的S7-315可编程序控制器做系统主、从站，另加数字量输入、输出模块和模拟量输入、输出模块组成一个底层为PROFIBUS现场总线,上层为以太网的控制系统，并利用SIEMENS的软件WINCC实现对系统的监控。

系统主要功能介绍
随着计算机技术的发展，计算机在工业控制领域的应用越来越广泛，由于控制现场的情况越来越复杂，性的要求也越来越高，选择一个开发界面友好的、的监控系统软件也越来越重要。综合比较，本系统选用了西门子的WINCC组态软件，它具有功能强大、开放性好、可靠性高、支持多语言等特点．是开发工业控制自动化系统工程的有力工具。
WINCC软件主要包括数据采集、数据管理2个基本的功能。数据采集是指从现场采集数据并进行相应处理，数据的采集主要由下位机PLC来完成。本系统使用西门子的S7-300PLC可以很好的实现系统集成。数据管理是把从现场采集到的数据进行处理并把它送到上位机的数据库，数据和现场信息在服务器或工作站上以装置图、系统图、趋势图及报等图形方式显示出来，以实现对整个工程的监控，同时根据需要提供定时打印或手工打印功能以随时打印报表、趋势图和报警。
由WINCC组成的本监控系统，可以实时采集整个污水工程的过程控制参数以及相关信息，允许操作人员实时地对现场有关参数实施监视和控制，操作人员只要通过上位机中丰富全面的画面就可实现直观地监测和控制现场，从而实现对工艺过程的监视和控制，还可查询相关历史数据，为系统进一步优化提供依据。
由于WINCC的开放性，它能和多种PLC产品相连接，这就为系统进一步扩展提供了平台。
可实现的系统功能：
本系统具有对重要参数的显示、自动调节、报警、事故追忆、报表打印、趋势显示及必要的保护功能。
参数的显示、自动调节：操作员可随意在各工艺流程画面间切换，以监控各测点及调节回路的状态。
报警：报警发生时可由声、光、文本信息等途径告知操作员发生异常情况的设备和工艺过程，以便及时处理。本项目把报警更细分为事故报警和普通报警，并发出不同的音响。历史报警信息在Alarmlog中查阅、打印。
事故追忆：系统有操作记录和报警历史记录，发生事故时可以追忆当时的情况，以便正确地分析事故原因，以**患。
报表打印：以班报的形式对所有重要参数进行报表自动打印，也可随意手动打印历史数据。
趋势显示：以趋势图的形式对所有要求记录的参数进行72 小时趋势显示，并可按操作员要求随时打印。

1、引言 

在工业现场控制领域，可编程控制器（PLC）一直起着重要的作用。随着国家在供水行业的投资力度加大，水厂运行自动化水平不断提高，PLC在供水行业应用逐步增多。触摸屏与PLC配套使用，使得PLC的应用更加灵活，同时可以设置参数、显示数据、以动画等形势描绘自动化过程，使得PLC的应用可视化。 

变频恒压供水成为供水行业的一个主流，是保证供水管网在恒压的重要手段。现代变频器完善的网络通信工程，威电机的同步运行，远距离集中控制和在线监控等提供了必要的支持。通过与PLC连接的触摸屏，可以使控制更加直观，操作更加简单、方便。 

组合应用PLC、触摸屏及变频器，采用通信方式对变频器进行控制来实现变频恒压供水。 

2、系统结构 

变频恒压供水系统原理如图1；它主要由PLC、变频器、触摸屏、压力变送器、动力及控制线路以及泵组组成。用户可以通过触摸屏控制系统的运行，也可以通过控制柜面板上的指示灯和按钮、转换开关来了解和控制系统的运行。通过安装在出水管网上的压力变送器，把出口压力信号变成4～20mA或0～10V标准信号送入PLC内置的PID调节器，经PID运算与给定压力参数进行比较，输出运行频率到变频器。控制系统由变频器控制水泵的转速以调节供水量，根据用水量的不同，PLC频率输出给定变频器的运行频率，从而调节水泵的转速，达到恒压供水。PLC设定的内部程序驱动I/O端口开关量的输出来实现切换交流接触器组，以此协调投入工作的水泵电机台数，并完成电机的启停、变频与工频的切换。通过调整投入工作的电机台数和控制电机组中一台电机的变频转速，使系统管网的工作压力始终稳定，进而达到恒压供水的目的。 

3、工作原理 

该系统有手动和自动两种运行方式。手动方式时，通过控制柜上的启动和停止按钮控制水泵运行，可根据需要分别控制1#～3#泵的启停，该方式主要供设备调试、自动有故障和检修时使用。自动运行时，首先由1#水泵变频运行，变频器输出频率从0HZ上升，同时PID调节器把接收的信号与给定压力比较运算后送给变频器控制。如压力不够，则频率上升到50HZ，由PLC设定的程序驱动I/O端口开关量的输出来实现切换交流接触器组，使得1＃泵变频迅速切换为工频，2＃泵变频启动，若压力仍达不到设定压力，则2＃泵由变频切换成工频，3＃泵变频启动；如用水量减少，PLC控制从先起的泵开始切除，同时根据PID调节参数使系统平稳运行，始终保持管网压力。 

若有电源瞬时停电的情况，则系统停机，待电源恢复正常后，人工启动，系统自动恢复到初始状态开始运行。变频自动功能是该系统较基本的功能，系统自动完成对多台泵的启动、停止、循环变频的全部操作过程。 

4、设备参数的设置 

在进行通信之前必须对PLC、触摸屏和变频器的通讯参数进行正确设置。本系统定义为Modbus协议，波特率为9600，数据位为8，无校验，停止位为1。变频器除设置通信参数外，还需启用“自由停车”以保护电机。 

PLC通讯参数设置:TWDLCAA24DRF——硬件——端口——端口设置，在端口设置中进行端口参数设置；触摸屏通讯参数设置：IO管理器——ModbusRTU01[COM1]——Modbus Equipment，双击“Modbus Equipment”即可进行通讯参数设置。 

5、PLC控制系统 

该系统采用施耐德的TWDLCAA24DRF，I/O点数为24点，继电器输出，PLC编程采用施耐德PLC专用编程软件Twidosoft，软件提供完整的编程环境，可进行离线编程、在线连接和调试。为了提高整个系统的性价比，该系统采用可编程控制器的开关量输入输出来控制电机的起停、自动投入、定期切换，供水泵的变频及故障的报警等，而且通过PLC内置的PID给定电机的转速、设定压力、频率、电流、电压等模拟信号量。 

施耐德PLC的编程指令简单易懂且程序设计灵活，步进计数器功能模块（%SCi）提供了一系列的步，这些步可赋值给动作。从一个步移动到另一个步取决于外部或内部事件。通过模拟输入和输出模块TWAMM3HT以及内置的PID运算器，实现如图2的顺序切泵。

工作原理:
平版式胶印机是采用各种规格的纸张进行间接印刷。先将需要印刷的图文资料制成胶片底版，再转印到感光的PS金属板上，需要印刷的图文易于粘上油墨，而其他部分粘水而不着墨，PS板装在胶印机的辊简上，其粘上的油墨转印到另一滚筒上的橡皮布上，由橡皮布转印在纸张上。这种间接印刷利用橡皮布的高弹性，能以较小的滚筒压力印出结实的印记，即使较细的印记也能如实地再现于纸面。胶印机主要是由输纸、印刷、水墨供给、、收纸等机构所构成，在胶印机的工作过程中，要求输纸平稳，纸张连续不断，送纸必需到位，保证印张的定位精度，在印制彩色图文时，需要多次印刷，重复定位精度要高，否则会出现“重影”，使印张模糊。在印刷过程中要保证水墨平衡，色彩均匀，要求主传动平稳，否则会出现墨杠，需要无级调速，印刷完的印张因为与橡皮布摩擦会产生静电，使纸张吸在一起，要采用静电器静电，收纸时要把纸张放置整齐，保证印张的’一定高度，自动调整，收纸台下降到极限位置时，要停止输纸并发出报警信号。控制系统配置:操作面板作为操作信号的输入单元，由按钮开关、船形开关、数字拨码盘、电位器组成。在工作过程中对纸张的位置、参数和机械机构的状态进行检测，这些信息是由光电、电感、电容传感器以及行程开关、微动开关提供给控制单元，参与逻辑和数学运算，控制单元足由PLC完成，根据操作输入信号和信号运算后发出输出信号，输出信号控制变频器，进行速度控制；控制电磁铁，驱动机械机构完成各 种动作，此外，还有提供电源单元，山电网来的220V电，经过主令开关，空气开关保护，供给PLC、变频器、稳压器使用.
工作原理是根据机械结构和操作要求设计的。在操作方面：有“手动”和“自动”两种工作方式，前者是用于印刷前的调整工作，机器调整完成以后，就可以进入“自动”工作状态，按规定的程序工作。对电气的要求，需要完成以卜功能.
1．主传动控制
运行必须平稳，在印刷过程中速度变化需要连续、没有跳变。速度在3000~10000RPh之间无级调速，正、反点车的速度限制在120RPh，洗辊时为6000RPh。
2．输纸控制
在印刷过程中，供纸的纸面高度要保持恒定，纸台能够自动调节上升，在送纸过程中要检测是否是单张，防止多张纸进入滚筒，破坏滚筒，如：有“双张”故障检测功能、纸张到位功能，一旦出现故障就要报警停机，排除故障。
3．合压，离压，计数控制
有纸张印刷时，按照机器的运行周期进行合压，离压，并对印刷的纸张进行计数。连续印刷时要锁定合压动作，一旦无纸或“断张”时，及时离压，防止再次印刷时，印张背后“蹭脏”。
4．摆墨、摆水控制
在主电机工作时，“手动”工作方式可直接操作，“自动”工作方式时，与合压同时工作。
5．重复码控制
重复打同‘号码的印张数由拨码盘输入的数据控制。
6．喷粉及纸张的静电
在印刷时，纸张与橡皮布摩擦会产生很高的静电，影响收纸并导致纸张蹭脏，要使用静电器纸张上的静电。在彩色印刷时，防止纸面上油墨的粘连，在收纸时，要在印刷纸面上喷上给粉。为了保证胶印机的印刷质量和可靠工作，要考虑以卜环节：
1．纸张厚度的检测
为了防止多张纸进入滚筒，称为“双张”故障，在实际控制上，凡是50g以上的纸张由微动开关进行检测，50g以下的纸张微动开关不出来，采用对射式光电传感器对其厚度进行检测。开机后，对进入印刷机的头三张纸的
厚度分别进行测定，算出平均值 取其1．5倍作为标准值，以后对每张纸进行检测，凡是大 于此值的纸张判定为“双张”，停机并报警，这里的光电模拟信号的模数转换、数值运算及输出由PLC完成。
2．纸张到位
在印刷过程中，由于送入的纸张歪斜会造成废品，要使用反射式光电传感器作为检测元件对其进行故障测定。
3．合压控制
送入压滚筒的纸张，要在滚筒的一定位置送入，进行合压，无后续纸张时，及时离压，否则会在以后的印刷时造成背面“蹭脏”现象，但要求在连续印刷时要锁定合压，防止印刷小纸张时，每过一张纸就离压一次。这里的印刷周期作为标准，由电感传感器取出信号。合压的要求也同样如此。
4．重复码控制
所制文件或多联发票时，需要打印若干相同号码的印张，其印张数与拔码盘存入数据存储器进行比较，一旦数据相同，就发出信号，驱动拔码机构进行拔号。
5。水墨辊的运行控制
水墨辊的运行速度影响印刷质量，要保持水墨平衡状态。其速度要对应于主传动的速度，从变频器取出主机的速度模拟量，A／D转换后，调整比例因子，输出对应的脉冲或脉宽，控制伺服电机，达到水墨平衡的较佳效果
6．互锁，连锁控制
为了保证安全，正、反点车之间需要互锁，运转与点动之间需要互锁。在收纸台下降到板 限位置时停止输纸；在运转时，如果机电的护罩被打开时，要立即停车，防止意外事故发生。
7．对PLC的输出进行保护
胶印机的大部分输出执行器采用电磁铁驱动机械结构实现控制的，虽然PLC的继电器可以直接使用，但电感性负载对触点不利，一旦出现问题，要更换或检查PLC的输出继电器不是一般用户能做到的，我们采用PLC继电器控制外部继电线圈，由外部继电器触点控制电磁铁，便于故障的检测和排除，延长PLC的使用寿命。
应用分析
原先，我们使用集成电路设计成控制电路，采用门电路，触发器，计数器，模拟开关等集成电路，其控制系统稳定可靠，但灵活性差，其优点是，其输入与输出是并行工作的，速度快。但在市场经济的环境下，产品不断地改进与更新，对控制系统不断提出新的要求，集成电路控制系统跟不上发展的需要，开始采用PLC控制。在胶印机中，50g以下纸张的厚度检测和水墨平衡的调节是通过模数转换，经过运算而取出控制信号的，模数转换时间，经查阅有关资料，一般在200us左右，加上传输时间应小于250us，胶印机较高速度按12000RPH计算，一个运行周期为0．3秒，纸张在前规位置停留可供检测的时间约在0．15s左右，模数转换可采用中断方式进行信号的检测，若程序长度为1K，其扫描周期不会大于2ms，可在相邻的扫描周期内检测到纸厚信号，可以在0．15s时间内做出反应动作，而水墨辊的检测无严格可忽略不考虑。2001年接触到施耐德公司NEZA产品，现在已应用在A45，A46胶印机上，经过调试， 满足了这两个型号产品的技术要求.

NEZA有以下特点：

NEZA的指令与单片机的各种指令能够一一对应，其功能块与专川功能块应用内容丰富，提供了发送／接收报文和控制数据交换，步进计数器等，给设计控制系统的程序编写带来了很大的方便，尤其是对于熟悉单片机应用的人员，能够充分利用PLC的资源，采用了NEZA后，实现同样的功能，其程序减少了1／5，输入输出点由原来的60点减为40点，编程更加简捷可靠，运行稳定。NEZA提供的功能强，速度较快。NEZA给设计提供厂方便，例如输入的公共点，24VDC和0V可选，设计者同时可选用PNP或NPN的输入方式，解决了可任选不同的信号输入方式，也解决了不同等级输入信号电源的问题，节省了外围硬件电路，提高了输入信号的可靠性。相应提高了控制电路的稳定性。系统中提供了日十钟功能，并可提供时钟信号输出，对于配套／—家足有特殊的实用价值。并可确切掌握机器运用中出现问题的信息，对提高和改造产品的质量提供了依据。打印功能完备町提供所有输入，输出及各
功能块的参数和状态，对编程和维护提供了方便，对机器的状态一日了然，方便掌握其运用状况和故障的排除。