西门子6ES7368-3BC51-0AA0技术参数

西门子6ES7368-3BC51-0AA0技术参数

近十多年来，我国纺织机械行业的机电一体化水平有了较明显的提高，在新型纺织机械上普遍采用了机电一体化技术。这项技术的内容包含了先进的信息处理和控制技术，即以计算机为核心，有PLC、工控机、单片机、人机界面、现场总线等组成的控制系统；先进的驱动技术，有变频调速、交流伺服、步进电机等；检测传感技术和执行机构；精密机械技术等。我校实验室一台1988年制造的A186E型梳棉机，主要用作教学和科研。因出厂时间较久，电气控制部分经常出现故障，严重影响了梳棉机的正常使用。我们对梳棉机的电气控制部分进行了改造。 
改造前梳棉机存在的问题 

电气控制箱年久失修，内部元件老化，经常出现短路和断路的故障； 
输出生条质量差。由于道夫速度控制方式不合理，导致启动、刹车和道夫快慢速转换过程中速度变化不平稳，造成生条质量恶化； 

产量低，由于机器稳定性差，生条重量不匀率大等原因，致使锡林速度无法提高，影响了梳棉机的产量； 

机器的启动过程噪声大，由于锡林转动惯量大，启动时存在严重的皮带打滑现象，产生很大的噪声。 

电气系统的改造 
1、改造方案 
根据梳理机运行实践及当前控制领域的水平与发展，确定A186E型梳理机改造的指导思想是：机电分离，集中控制，实时监控。其目的在于将电气控制系统与机械系统结构上相分离，以利于机电系统的维护和修理，将分离式硬件逻辑控制系统改为模块化集中控制，以提高梳理机控制水平，增强系统的可靠性；运用智能化技术对梳理机运行进行实时监控，给操作工以指导。A186E电气改造的关键是去掉锡林电机、道夫电机的原有继电器控制系统，采用PLC控制变频器方案。新型控制系统以松下FP0 PLC为控制核心，以两台松下MINAS A系列变频器为主要控制单元，控制梳棉机锡林和道夫的运转。 
2、PLC控制系统设计 
近年来，随着科学技术的飞速发展，变频、伺服电机的应用越来越广泛，其功能多样性和产品可靠性日臻完善，正在逐步取代原来的普通电机。而且随着可编程控制器技术的日益成熟，将二者完整地结合起来，完成对各种复杂运动的自动控制，实行机电一体化，正在成为一种趋势。 
本人基于松下GT01触摸屏，利用松下FP0-C16T可编程控制器(PLC)控制MINAS A系列变频器来取代原机的继电器控制系统，使整个系统的操作更简便、自动化程度更高、可靠性更强。A186E梳理机控制系统原理图如图1所示。可见，A186E型梳理机组改造后电气控制系统以可编程序控制器(PLC)为核心，系统配置有电源模块、CPU模块、输入模块、中断模块及输出模块、外围配备操作面板、指示灯、传感器等。改造后电气系统中由传感器拾取A186E型梳理机的运行状态信息，经适当处理后，通过输入模块进入CPU模块，CPU模块根据来自操作面板的信息和机组的状态信息进行逻辑控制，发出相应的控制信号，通过执行机构控制机组的运行。PLC通过通讯模块可以和人机界面连接，完成车间管理任务。断路器起保护作用，虽然变频器有过流保护功能，但是根据电流大小选择合适的断路器能起到双重保护的功能。控制开关选用薄膜开关，它和指示灯都安装在控制箱的表面，具有美观大方的特点。具体的控制箱内各部件的相对位置按照电路走线和PLC变频器的散热要求，进行合理的安排。PLC的输入端子接控制开关和各种工艺自停开关，输出端子接指示灯和变频器。
3、PLC控制程序 
PLC内部的控制程序根据输入信号按顺序启动和关闭机器，程序有自锁、互锁、连动以及延时等功能，这些功能的**组合使梳棉机实现了平稳的启动、刹车过程以及各种故障和工艺自停等。锡林和道夫的速度控制由变频器设定，我们把锡林的启动时间设为10min。道夫的慢速启动时间和慢转快时间都可调。道夫的刹车时间设为很短。这样启动过程可以比较缓和，有利于减轻开车过程的突发性条干不匀，尤其是突发性细节，而道夫的停止时间短可以行效地保护道夫针布。 
4、数据采集与监控系统 
A186E型梳理机数据采集系统主要通过触摸屏与梳理机控制系统的可编程控制器相互通讯，实现对梳理机的运行状态监控、生产数据统计、故障统计和系统参数设置等功能。基于GT01人机界面为用户提供四组菜单，分别为“运行状态监控”、“生产数据统计”、“故障统计”、“参数设定”、“系统参数设置”。 
（1）运行状态监控功能可对显示梳理机各部分的当前运行状态及机组纳当前车速、产量、效率和工作时间监控。 
（2）生产数据统计功能可显示并存储备班次当日或当月的产量统计、辅料消耗统计、运行效率和开停机时间。 
（3）故障统计功能可按照停机时间或次数从大到小的顺序显示各班次的故障统计。 
（4）系统参数设置功能可修改与梳理机运行有关的系统参数，还可进行当前工作班次修改、当前生产品牌修改和指示灯测试等操作。 
5、变频器控制系统 
变频系统采用松下的MINAS A 系列数字交流变频器，电机运行时主要有三种速度，分别为：手动速度，低速及标准速度。手动速度用于试车，低速是启动过渡时的电机运行速度，标准速度是电机正常运行速度，通过改变相应参数值，就可以改变电机的运行速度。 
改造前后生产指标 
改造后梳棉机工作稳定可靠，而且能按梳棉机的工艺要求方便地控制梳棉机。可以根据所纺纤维种类和对产品质量要求确定梳棉机的电气参数，包括锡林和道夫的启动时间以及它们的转速等。通过纺不同纤维的试验并综合测试发现，梳棉机的平均产量可达21kg/h，提高了近35%。断头率下降40%，减少回花30%，针布轧伤率平均下降50%，生条一级合格率提高10.5%，生条重量不匀率下降0.8%-2.4%，并可促进安全生产，降低劳动强度。 

结束语 

基于GT01触摸屏的PLC控制变频器的控制系统方案在A186E梳理机上的应用，提高了单机的机电一体化水平，更为重要的是为提高棉纺全流程运行的稳定性、可靠性奠定了基础，保证了全流程连续、同步、平稳运行，使输出毛条长片段、起长片段、甚至短片段的均匀度都能稳定在一定范围内，从而保证了成纱质量的稳定性。该机所采用的控制系统，完全可以应用于其它国产传统纺织设备的改造当中。改造后的梳棉机生产稳定，整体性能大有提高。改造费用不足6000元，却可较大幅度提高A186型梳棉机的技术性能，延长使用寿命，对我国现有5万多台A186系列梳棉机的技术改造具有一定的推广价值

1　引言 
近年来，我国新建或改造的大中型水泥生产线基本采用计算机控制系统，控制方式已由过去的仪表、继电器或计算机单机小系统转向了整个生产线的计算机集中操作与分散控制，但目前国内随主机配套的润滑油站电控产品，大多还停留在过去传统的控制方式上，与当前的生产管理方式和控制水平不相适应。由于传统方式控制柜均采用继电器硬连线实现电控与联锁保护，存在着诸如可靠性低、联锁保护功能少及故障等许多问题；与计算机全线监控系统的信号联锁很少甚至没有，影响了现场巡检、中控集中操作管理；且在实际使用过程中，由于现场情况的变化，使得传统方式下的控制柜安装与调试存在较大难度。针对这种情况，我们采用可编程控制器(PLC)对润滑油站进行控制，设计开发了CPO-OSC(Cement Process Optinum Control-Oil Station Control)系列润滑油站控制系统，并在山东鲁碧及福建南平等水泥厂的生产线上使用，取得了较为满意的应用效果。 
本文以山东鲁碧建材有限公司日产1000t水泥熟料生产线上的大型设备润滑油站电气控制为例，介绍PLC在这些油站控制中的使用情况。 
2　润滑油站系统的控制方案 
鲁碧建材有限公司水泥生产线生产规模为日产熟料1000t，全线计算机监控采用美国Honeywell公司的Micro TDC 3000集散控制系统(DCS)实现，分为生料、烧成和煤磨三个现场控制站，中控室集中操作管理。该生产线有五个大型设备润滑油站：生料磨头轴承、生料磨尾轴承、生料磨主减速机、生料磨主电机和高温风机润滑油站。 
2.1　生料磨润滑油站 
生料磨采用Φ3.5m×10m中卸烘干磨系统，由唐山水泥机器厂制造，生产能力为75t/h，为保护磨机主轴承，在前后轴承各设置了一个润滑油站，用强制循环给油方式进行润滑。每个供油站备有1台高压泵和2台低压泵，两个润滑油站由一套CPO-OSC系统控制。 
2.2　主减速机及主电机润滑油站 
主减速机及主电机主要参数如下： 
主电机：型号YR1400-8，功率1400kW 
转速742r/min 
电压6000V，电压频率50Hz 
主减速机：型号JS110-B 
输入转速742r/min，输出转速16.9r/min，输入功率1400kW，传递功率1400kW。 
为了保护主减速机及主电机的安全运行，也设置了强制润滑油站，各备有2台低压泵，两个润滑油站由一套CPO-OSC系统控制。 
2.3　高温风机润滑油站 
高温风机电机容量630kW，转速1430r/min，配有： 
1)YDT63/15液力偶合器，传递功率350～650kW。 
2)进风口装百叶阀门，配有电动执行器。 
3)高温风机轴承润滑油站，配置两台油泵进行强制润滑。 
为了确保大型主机设备的安全运行，提高系统的可靠性，我们采用以SIEMENS公司S7 PLC为主控器开发的CPO-OSC润滑油站控制系统，实现生料磨减速机及主电机润滑油站、磨头及磨尾轴承润滑油站及高温风机润滑油站的电气控制及联锁保护。 
因生产现场条件差，电噪音干扰大，系统的输入输出模块均采用高电压等级模板，以避免干扰信号而产生误动作，造成系统损坏。 
为了实现数据共享，便于中控室的监控及管理，我们将润滑油站控制系统与其他优化控制系统(生料质量控制系统、窑优化控制系统)联成了一个计算机通讯网络.
3　控制系统的组成及功能 
3.1　润滑油站提供给TDC3000的信号 
1)备妥信号 
2)允许启动信号 
3)联锁停车信号 
3.2　TDC3000提供给润滑油站的信号 
启/停信号 
3.3　信号的处理 
3.3.1　备妥信号 
包括以下内容： 
1)“集中/机旁”控制方式中选择开关置于“集中”位置； 
2)总电源空气开关的辅助接点闭合； 
3)控制电源空气开关的辅助接点闭合； 
4)油泵主回路空气开关的辅助接点闭合。 
3.3.2　允许启动信号 
“允许启动信号”应由以下几个条件组成： 
1)高压压力建立并达到整定值； 
2)低压压力建立并达到整定值； 
3)油温不低于下限； 
4)油流不低于下限； 
5)油位不低于下限。 
3.3.3　联锁停车信号 
在一般的油站控制系统中，联锁停车信号是根据运行时“压力低”建立的。由于在本控制系统中采用了功能强、灵活性大的PLC，因此，我们也将大型设备的保护功能编制到系统中。如在减速机油站系统中，我们将减速机温度的上限报警信号引入联锁停车中；在磨机主轴承及高温风机油站中，将轴承温度上限报警信号引入联锁停车中。考虑到油压波动情况以及温度出现瞬时干扰，对于跳闸信号，我们对其加以10s延时后再送出。 
3.3.4　备泵控制 
低压备用泵的自动投运，一般是利用压力信号来处理的，包括备泵起动压力信号及备泵停止压力信号，当油压低于备泵起动压力值时，启动备泵；当油压**备泵停止压力值时，关闭备泵。 
3.4　其他要点 
润滑油站在集中方式下的启动及停车，应完全由中控人员决定。在正常情况下，润滑油站只能顺从地为主机服务，而不对上级控制有制约条件，如主机停车后润滑油站自动停车。 
由于DCS系统的SSR输出模板普遍存在漏电流过大，致使信号关断时仍存在电压(在Micro TDC3000及N-90等系统中均存在)，因此，由TDC 3000系统发送的油站启停信号都采用中间继电器加以隔离。 
3.5　通讯网络 
在一般的应用情况下，可单独使用CPO-OSC系列润滑油站控制系统，但CPO-OSC控制系统具备良好的开放性及网络功能，可根据用户的实际需求，联成不同形式的通讯网络。在鲁碧公司，我们建立了一条包括8个站点的MPI控制网络，将现场油站信号参数引入中控室的上位监控系统。 
多点接口MPI是一个集成在SIMATIC S7-300 CPU内的通讯接口，MPI能同时连接如下站点： 
1)IBM PC兼容机； 
2)编程器(PG)； 
3)操作员界面(HMI)； 
4)S7-300、M7-300； 
5)S7-400、M7-400。 
连网的CPU可利用“全局数据通讯”服务，周期性地相互交换数据。它较多可连接32个MPI站，其传输速度为187.5bps，且其相邻的MPI站点的距离较大可为9100m，(使用10个中继器)。 
在使用过程中，我们发现：通讯电缆的敷设应引起重视，若通讯电缆与高压电缆敷设在一起，会出现干扰，引起通讯错误，因此通讯电缆应单独敷设，以提高系统的可靠性。 
4　上位监控系统 
上位监控计算机采用PC总线工控机，配置SIMATICMPI通讯网卡，采用bbbbbbS中文操作系统，通讯波特率为1.5Mbps。通过数据通讯对各油站数据进行检测，并在上位机上实时显示当前运行状态，以便操作员对现场情况随时进行处理。 
在MPI网络中，配置有两台操作员站，分别运行生料磨优化系统(CPO-QCS)及窑优化系统(CPO-KOS)。 
润滑油站监控系统运行于生料磨优化操作站上，其监控画面示于图2。 
5　工程师工作站 
为便于今后系统维护及监控，如对现场PLC控制柜中的程序进行修改、下装等工作，我们利用鲁碧公司原有的一台联想Pentinum166MHz商用机，配置CP5411通讯卡，联入MPI网，成为一个在线工程师工作站，工程师站采用bbbbbbs95操作系统，安装STEP7软件包。 
STEP7是用于S7系列PLC编程的应用软件包，包括： 
1)SIMATIC管理器； 
2)符号编辑器，用于定义符号名称、数据类型等； 
3)硬件组态，用于为自动化系统组态和各模板参数设置； 
4)通讯，用于定义MPI、PROFIBUS或工业以太网的； 
5)程序编辑器。 
允许使用梯形逻辑图(LAD)、语句表(STL)和功能块(FBD)任何一种来编写程序，并进行在线调试及监控。 
 6　结语 
通过在几条水泥生产线上采用可编程控制器实现润滑油站控制的实践证明，利用可编程控制器实现大型设备润滑油站的控制已成为一种必然趋势，它与以往的继电器控制柜相比，可靠性及扩展性有了很大的提高，取得了较好的应用效果。但在使用过程中也发现一些问题，例如柜体设计时没有后开门，导致在现场调试仪表时发生困难。此外，由于现场仪表的油流、油位及压差信号不准确，因此在具体实施时，未将这些信号考虑进去，避免因允许启动信号难以建立而延误投料时间。因鲁碧公司现场油站所用的电接点压力表损坏较多，我们只根据压力正常信号来启停备用泵，若压力未达到整定值，则启动备用泵；若压力达到整定值，则停止备用泵。采用这种控制方式，若在运行时，工作泵体损坏，则会出现备用泵频繁开停车的振荡现象，极易损坏泵体和电机。因此，拟在今后的控制系统中做如下改进：若“驱动信号”已发送，选定“工作”泵已工作，在*时间内，例如20s，若压力仍不能建立，则“备用”泵自动转为主泵投入运行，原“工作”泵转为备用。