西门子6ES7321-1CH00-0AA0技术参数

西门子6ES7321-1CH00-0AA0技术参数

引言

供水系统是国民生产生活中不可缺少的重要一环。传统供水方式占地面积大，水质易污染，基建投资多，而较主要的缺点是水压不能保持恒定，导致部分设备不能正常工作。变频调速技术是一种新型成熟的交流电机无极调速技术，它以其*特优良的控制性能被广泛应用于速度控制领域，特别是供水行业中。由于安全生产和供水质量的特殊需要，对恒压供水压力有着严格的要求，因而变频调速技术得到了更加深入的应用。恒压供水方式技术先进、水压恒定、操作方便、运行可靠、节约电能、自动化程度高，在泵站供水中可完成以下功能：(1)维持水压恒定；(2)控制系统可手动/自动运行；(3)多台泵自动切换运行；(4)系统睡眠与唤醒。当外界停止用水时，系统处于睡眠状态，直至有用水需求时自动唤醒；(5)在线调整PID参数；(6)泵组及线路保护检测报警，信号显示等。

将管网的实际压力经反馈后与给定压力进行比较，当管网压力不足时，变频器增大输出频率，水泵 转速加快，供水量增加，迫使管网压力上升。反之水泵转速减慢，供水量减小，管网压力下降，保持恒压供水。

1　系统硬件构成

系统采用压力传感器、PLC和变频器作为中心控制装置，实现所需功能。

    安装在管网干线上的压力传感器，用于检测管网的水压，将压力转化为4～20 mA的电流信号，提供给PLC与变频器。

变频器是水泵电机的控制设备，能按照水压恒定需要将0～50 Hz的频率信号供给水泵电机，调整其转速。ACS变频器功能强大，预置了多种应用宏，即预先编置好的参数集，应用宏将使用过程中所需设定的参数数量减小到较小，参数的缺省值依应用宏的选择而不同。系统采用PID控制的应用宏，进行闭环控制。该宏提供了6个输入信号：启动/停止(DI1、DI5)、模拟量给定(AI1)、实际值(AI2)、控制方式选择(DI2)、恒速(DI3)、允许运行(DI4)；3个输出信号：模拟输出(频率)、继电器输出1(故障)、继电器输出2(运行)；DIP开关选择输入0～10 V电压值或0～20 mA电流值(系统采用电流值)。变频器根据给定值AI1和实际值AI2，即根据恒压时对应的电压设定值与从压力传感器获得的反馈电流信号，利用PID控制宏自动调节，改变频率输出值来调节所控制的水泵电机转速，以保管网压力恒定要求。

根据泵站供水实际情况与需求，利用一台变频器控制3台水泵，因此除改变水泵电机转速外，还要通过增减运行泵的台数来维持水压恒定，当运行泵满工频抽水仍达不到恒压要求时，要投入下一台泵运行。反之，当变频器输出频率降至较小，压力仍过高时，要切除一台运行泵。所以不仅需要开关量控制，还需数据处理能力，采用FX－4AD(4模拟量入)获得模拟量信号。它在应用上的一个重要特征就是由PLC自动采样，随时将模拟量转换为数字量，放在数据寄存器中，由数据处理指令调用，并将计算结果随时放在*的数据接触器中。通过其可将压力传感器电流信号和变频器输出频率信号转换为数字量，提供给PLC[1]，与恒压对应电流值、频率上限、频率下限(考虑到水泵电机在低速运行时危险，必须保证其频率不低于20Hz，因此频率上限设为工频50Hz，下限设为20Hz)进行比较，实现泵的切换与转速的变化。

系统在设计时应使水泵在变频器和工频电网之间的切换过程尽可能，以保证供水的连续性，水压波动尽可能小，从而提高供水质量。但元件动作过程太快，会有回流损坏变频器。为了防止故障的发生，硬件上必须设置闭锁保护，即1Q与4Q，2Q与5Q，3Q与6Q不能同时闭合。


2　系统软件设计

控制系统软件是指用梯形图语言编制的对3台泵进行控制的程序。它对3台泵的控制，主要解决 系统的手动及自动切换、各元件和参数的初始化、信号及通讯数据的预处理、3台泵的启动、切换及停止的条件、顺序、过程等问题。

当变频器输出频率达到频率上限，供水压力未达到预设值时，发出加泵信号，投入下1台泵供水。当供水压力达到预设值，变频器输出频率降到频率下**，发出减泵信号，切除在工频运行方式中的1台泵。系统刚启动时，情况简单，首先启动一号泵即可。但考虑3台泵联合运行时情况复杂，任1台或2台泵可能正在工频自动方式下运行，而其他泵则可能在变频器控制下运行，因此必须预先设定增减水泵的顺序。即获得加泵信号后，按照1号泵、2号泵、3号泵的顺序**考虑。获得减泵信号后，按照3号泵、2号泵、1号泵的顺序**考虑。

为了防止故障的发生，软件上也必须设置保护程序，保证1Q与4Q、2Q与5Q、3Q与6Q不能同时闭合。在加减泵时必须设置元件动作顺序及延时，防止误动作发生。系统切换泵流程见图3。

考虑到系统工作环境对运行状态的影响，在设计中采用硬件、软件上的双重滤波来干扰的影响。硬件上变频器提供了滤波时间常数，当模拟输入信号变化时，63％的变化发生在所定义的时间常数中；软件上采用数字滤波的方式，系统采用平均值的方法[2]。

计算较近10次采样的平均值，其计算公式如下：

3　系统参数的确定

系统变频运行主要靠变频器来实现。变频器有一数量很大的参数群，初始情况下，只有所谓的基本参数可以看到。只需设定简单的几个参数，变频器就可以工作。

    除基本参数外，还必须对完整参数进行设定。

完整参数的设定主要是PID参数的整定，它是按照工艺对控制性能的要求，决定调节器的参数Kp，TI，TD。控制表达式为：

变频器根据偏差调节PID的参数，当运行参数远离目标参数时，调节幅度加快，随着偏差的逐步接近，跟踪的幅度逐渐减小，近似相等时，系统达到一个动态平衡，维持系统的恒压稳定状态[3、4]。

4　试验结果

由于系统的显示和通讯功能，可以对系统工作情况进行监测。考虑到管网覆盖面积大，泵站海拔高度相对低，远端供水压力需维持3kg，因此泵站出水口压力必须维持5kg。试验条件为管网初始无压 力，电磁阀控制一定量相同用水情况下启动系统。获得的数据经MATLAB进行插值拟合可得系统在不同条件下跟踪压力变化的曲线[5]。

试验记录的数据显示，系统在未进行滤波和PID控制时，响应速度特别慢、误差大、振荡严重，见图5。在未进行滤波而引入数字PID控制时，响应速度明显加快，但振荡问题未能得到解决，这是由于喘振现象的存在；当管道压力与设定值近似相当时，水锤效应影响明显，压力波动异常，PID的参数跟踪整定，形成恶性循环，管道中空气的存在也会导致振荡问题。

该系统是按照工业生产需求设计的，实现了预定的一系列功能，保证了系统的稳定和安全性，在长时间运行中取得了良好的效果。只需作相应修改就可推广到相关供水系统中。

一、引言
    电子产品的机器大规模生产带动了SMT蓬勃发展,贴片机的广泛运用又对SMD电子元器件规模化标准封装提出了进一步的要求。把SMD元件放入载带,再用盖带通过封装的办法封装起来就是常说的编带。因为编带机的控制方式简易,早前的遍带机是用继电器搭起来的控制系统控制的。
    半自动编带机
    后来随着PLC和单片机控制板的价格下降,越来越多的编带机采用了PLC或单片机板+普通按钮的控制方式。只是单片机控制板给人简易,不稳定的感觉,所以用PLC的编带机厂商还是要多些。后来由于有些厂家用触摸屏把按钮替代了,这样编带机控制箱面板上的按钮就大大减少了,同时接线也方便许多。上面说的都是半自动编带机,要人工放料。再后来出现了全自动编带机,它克服了大量人工放量带来的高成本和不稳定性。当然全自动编带机也有缺点,它不是每一种产品都可以封装,只是有针对性产品才可以。
    全自动编带机
    二 、编带机的电气组成
    半自动按钮式编带包装机的主要控制部分有:
    1、 一个拉带马达,一般的是调速马达,也有用步进马达
    2 、一个压带电磁,两个头电磁阀,一个总电磁阀
    3 、两个头温度
    信号输入部分:
    1 、一个启停按钮,脚踏启停也并接一块
    2 、一个头升降按钮
    3 、一个连续/寸动/放气三选按钮
    4 、一个计数SENSOR,一个料控SENSOR
    5、 一个压带按钮
    6 、两个热电偶SENSOR
    电气元件主要有:
    1、PLC一个（I/O点数要求大于8/4）
    2、温控制器两个
    3、调速马达一个
    4、四个电磁阀
    5、 两个固态继续电器（温控）,一个普通继电器（调速马达）,一个总的空气开关
    6、一个计数器（如果改用触摸屏式,则可以省去）
    7、两个光纤SENSOR（一个计数,一个作为料控）
    三、编带机的工作过程和关键点说明
    编带包装机电和气接好后,如果是热封装的话,让升到合适的温度,调节好载带和气源气压。用人工或自动上上料设备把SMD元件放入载带中,马达转动把盖带成型载带
    载带拉到封装位置,这个位置盖带在上,载带在下,经过升温的两个片压在盖带和栽带上,使盖带把载带上面的SMD元件口封住,这样就达到了SMD元件封装的目的。然后收料盘把封装过的载带卷好。
    也有的不是热封装,是用冷封。所胃冷封,就是不用加热就可以使盖带和载带粘在一块,这时候用的盖带要有粘性。封装前,载带一般要经过两个SENSOR,一个是计数用的,一个是用来做料控的。料控是要检测载带里面有没有漏放元件。如果检测到有漏放,那么编带机的马达立刻停下不转,同时头也要生到上面的位置。计数SENSOR一般是用光纤,也用而且要求反应速度要快,这样才不会漏计数。计数SENSOR可以数载带的边孔,也可以数成型凹槽.数边孔的话要折算回来才能是正确的SMD个数。由于普通的光纤SENSOR都上两三百块,所以有些厂商干脆用欧姆龙的凹槽式光电SENSOR,在载带边孔上装一个有齿轮,通过一个轴带动另一个齿轮,后面一个齿轮的齿用来感应凹槽式光电SENSOR.这样一来,载带前进,带动了齿轮的转动,也就能计载的边孔数。
    编带机正常工作有三种状态,连续,寸动和放气,连续和寸动可以上料速度快慢选择。放气一般是在冷封装的时候用的,这时候要求两个头往下压,但压力比热封的压力小。因为盖带本身有粘性,所以只需把盖带和载带合在一起就行了。
    上面说的是半自动编带机的基本功能,如果是全自动编带机,还要自动上料部分.进料部分一般是用步进或司服马达带一个可以转动机械手臂,手臂下面装一个吸嘴,用来把SMD元件从上料位置放到载带上面,这时要求PLC要有脉冲输出功能。进料的排料部分一般是有针对性做的。如果SMD元件是不分正反面,不分前后放置的,而且可以承受一般振动的,那就可以用振动盘来振动排料。如果是分极性而且是管装的,比如说有些IC,那就可以利用重立,使IC一个接一个排放在吸片位置。当SMD元件放一个到载带上,马达拉动载带前进一个位,这时候就要求马达有快速启动和停止的要求.通常一般带杀车的调速马达可以做到,但有时候也用步进马达。
    如果编带机用上触摸屏的话,不但可以简化面板,而且可以根据头气缸的速度调节头在上位和下位的时间。
    四 、V80 PLC在编带机上的应用
    由于编带机的控制简易,对PLC的要求是性价比要高,稳定。V80系列中的M16DT-DC PLC早在05年就已经在编带机上运用,先后在按钮式编带机,触摸屏式编带机,全自动编带机上得到规模运用。由于V80 PLC编程方便好用,而且能带高速脉冲输出,硬件稳定,性价比高,深得广大客户的喜爱。

是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是计算机系统的重要组成部分。凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。但如果人机界面出现故障，我们改怎么做呢？

一、人机界面无响应，按触摸任何部位都无响应处理方法：遇到这种情况，首先检查各接线接口是否出现松动，然后检查串口及中断号是否有冲突，如果是由于冲突引起的，那么应调整资源，避开冲突。

其次，检查人机界面表面是否出现裂缝，如发现有裂缝应及时更换。此外，还需要检查人机界面表面是否有尘垢，若有，用软布进行。观察检查控制盒上的指示灯是否工作正常，正常时，指示灯为绿色，并且闪烁。 如果上面的部分均正常，可用替换法检查人机界面，先替换控制盒，再替换，较后替换主机。

二、人机界面正常但不能操作一台人机界面，经试验其本身一切正常，但接上主机后，电脑不能操作。处理方法：对于这种情况，原因有二。

其一，可能是人机界面驱动程序版本过低，需要安装较新的驱动程序。其二，可能是在主机启动装载人机界面驱动程序之前，人机界面控制卡接收到操作信号，只需重新断电后，再启动计算机即可。

三、触摸不准一台表面声波人机界面，用手指触摸显示器屏幕的部位不能正常地完成对应的操作。处理方法：这种现象有2种原因。

**种可能是声波屏的反射条纹受到轻微破坏，如果遇到这种情况则将无法完全修复；第二种可能是声波人机界面在使用一段时间后，屏四周的反射条纹上面被灰尘覆盖，可用一块干的软布擦拭干净