6ES7321-1BH02-0AA0型号介绍

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一、引言
随着石化工业的发展，人类日常生活及各行业对塑料制品的需求日益增长，极大地推动了塑料工业的发展。 目前，塑料已广泛应用于机械、电子、医药、家用电器、食品、汽车及人类日常生活用品之中，尤其近年来随着人类生活水平的提高、消费意识的变化以及旅游产业的发展，中空制品已广泛用来盛装矿泉水、可乐等软性饮料，还包括奶瓶、瓶、化妆品瓶等。

挤出吹塑成型机是中空容器成形的主要设备，世界上80%至的中空容器是采用挤吹成形的。在我国中空塑料成型机的发展历程中，挤出吹塑成型机是发展较快较完善的中空塑料成型机，特别是小型挤出吹塑成型机的发展速度特别快。

近年来，挤出吹塑成型的主要技术趋势是朝着自动化、智能化、高精度和高速度的方向发展。因此，要适应该行业技术发展趋势，就必需提高挤出吹塑成型的整体技术含量，其中就包括挤出吹塑成型的控制系统。

本文描述的挤出吹塑成型控制系统核心采用TrustPLC? CTSC-200系列PLC，CTSC-200 PLC采用了高性能RISC芯片技术和软件优化设计，布尔指令执行速度达到0.15μs每步，浮点运算速度达到8μs，开关量点数多达248点，模拟量点数多达56点，扩展I/O模块种类多达26种，因而无论是替代传统继电器完成简单控制，还是应用于特殊场合实现复杂控制，无论是快速的离散量顺序处理，还是复杂的运动控制，CTSC-200 PLC都游刃有余。其专门为温度控制应用而量身订制的PID温控扩展模块，内置PID温控算法，用户*编程即可实现复杂的闭环温度控制，而且减轻了CPU的运算负担，控制速度更快，效果更出色。

另外其针对电子尺推出的高速输入模块精度高达16位，单通道转换时间小于200us，而且模块本身提供1路10VDC电源输出，极大的方便了基于电子尺的应用。

高性能的CPU、智能PID模块加上高速输入模块等组合使用，大大提高挤出吹塑成型机的性能。

二、挤出吹塑成型工艺过程 
挤出吹塑机是挤出机与吹塑机和合模机构的组合体，由挤出机及型坯模头﹑吹胀装置﹑合模机构﹑型坯厚度控制系统和传动机构组成。其工艺过程如下： 

1．塑料的挤出 

塑料加热熔化后塑炼和混合均匀成流体，再以一定的压力和容量挤入机头。

2．型坯的形成

机头内的流体在重力和挤出压力的作用下，通过机头口模挤出形成所需的型坯。

3．型坯的吹胀 

将达到要求长度的型坯置于吹塑模具内合模，由模具上的刃口将型坯切断，通过模具上的进气口输入一定压力的气体吹胀型坯，使制品和模具内表面紧密接触。

4．制品的冷却

保持模具型腔内的气压，等待制品冷却定型。

5．制品的脱模 

冷却定型完成后，打开模具，由机械手将制品取出。

在吹塑过程中，型坯的形成和吹胀是吹塑过程的核心，型坯形成和吹胀质量的高低直接影响着容器制品的质量好坏，而熔料的受热温度、挤出压力和和冷却时间将直接影响型坯的成型和吹胀质量。型坯壁厚在吹气成型过程中若没有得到有效控制，冷却后会出现厚薄不均的状况，胚壁产生的应力也不同，薄的位置出现破裂。因此，控制型胚壁厚对于提高产品质量和降也同样重要。 

综上所述，如何控制挤出机的受热温度、挤出压力、制品的冷却时间以及型胚壁厚成为影响容器制品质量的几个关键因素。 

三、控制系统设计 
3.1 系统原理及配置 

粒状或粉状的塑料经挤出机塑化达熔融状态，通过采集电子尺数据，反馈控制挤出熔料量，使熔料通过预定流速进入机头。当储料量达预定值时，机头口模打开，并根据设定的型坯壁厚曲线，调节模芯进行型坯壁厚控制。然后，将完成的制品型坯置于吹塑模腔内，模具按照设定的速度进行合模，合模时要求运动平稳，左右平衡。合模后进行吹气，型坯在气体压力的作用下紧贴模具内壁，保持压力冷却定型后开模，由机械手取出制品。 

系统电气控制部分的主要配置如下： 

（1）控制器采用CTSC-200 PLC进行动作控制和50点型坯壁厚控制。 

（2）温度的测量采用工业铠装热电偶。温度控制由CTSC-200系列的8路热电偶模块CTS7 231-7TF32 完成，该模块集成控制器带智能PID算法，只要设置几个参数，231-7TF32模块就可以自行对所控温区进行加热或冷却，并将实时温度反馈给CPU。

（3）挤出压力控制由模拟量输入模块采集压力传感器的信号来控制挤出机螺杆的转速，周时将实时压力显示在触摸屏上。

（4）壁厚控制由231-7HC32高速输入模块采集型坯长度和模芯间隙的电子尺反馈信号，然后通过4通道模拟量输出模块232-0HF32控制执行机构驱动伺服阀来实现。

（5）操作面板采用触摸屏完成整机的型坯温度、挤出压力、型坯壁厚以及冷却时间等各种工艺参数的设定、修改、画面显示等，采用菜单式程序控制，操作简便可靠。 

3.2 温度控制系统 

在挤出吹塑的过程中，要使熔料温度稳定在设定温度，所以同时配有加热和冷却设备，常用的是电阻加热和风扇冷却。 

挤出机的温度控制由PID模块CTS7 231-7TF22独立完成。CTS7 231-7TF32模块集成智能PID控制器，具有8路热电偶输入，控制过程的数据通过数据存储区与CPU交换，控制精度达到?1℃。将初始PID参数和设定温度送给该模块，使能该模块的PID控制，模块便将热电偶所测得的温度送给PID控制器进行运算，然后将实时温度和运算得出的控制动作写入数据存储区，同时对PID三个控制环节的参数进行优化。CPU根据数据存储区中的值来控制输出(PWM模式下输出给DO点，模拟量模式下输出给AO)，实现温度闭环控制 。PID参数的设置、温度设定、启停控制、实时温度、温度曲线都在触摸屏上实现。

PLC在铁道信号微机监测系统中的应用

（2） 下位机（采集机）

依照程序或上位机发出的命令，向采集电路发出相应的控制信号，对电路送至采集口的信号进行，对采集的数据进行相应的综合，并将所采集的数据整理后存入相应的数据缓冲区，完成与上位机数据通讯。根据本站需求，本系统采用omroncs1系列plc作为数据采集机;

（3） 上位机（监测机）

·通讯管理：上、下位机之间各种类型数据通讯的管理;

·数据管理：对采集的各类数据建立数据库，各种参数、图表、曲线的绘制，以及显示、查询和打印各种报警信息。

本系统中，利用dephi语言编写上位机程序，实现通讯管理和数据管理。

3.2 系统实现的几个关键问题

从系统的需求分析可以看出，铁道信号微机监测系统需要采集的数据量大，对可靠性和安全性很高，而且需要系统在方式下运作，如何合理配置，使资源得到有效利用是设计重点和难点，下面阐述几个关键问题的解决方法。

（1） 系统采集方式的选择

铁路系统中，由于监测的信息点多，且各种被监测量要求的采集周期不同，如开关量要求的采集周期为250ms，轨道电压的采集周期为2min，如果采用常规的点对点采集，会大大增加系统成本，所以系统采用分类集中的信号采集方式，将同类信号集中并作相应的保护，经过切换，利用一个a/d口输入。另外，由于本系统是用于广深铁路线上，地处南方多雷击地区，而且电气化的高速铁路本身会产生高达几万伏的冲击电压，因此监测系统必须保证有很强的抗干扰性。系统采用欧姆龙公司的cs1系列plc作为采集机，同时，对所有被采集的信号都作了隔离和保护。

PLC在铁道信号微机监测系统中的应用

1 引言

随着国民经济的快速发展，高速列车大大提高了交通运输效率，同时也增加了对安全性的要求，如何在列车高速运行的情况下保证铁路设备的安全问题也变得越发重要。以原有的人工**体制保证设备的安全，不仅费时费力，而且难以适应发展后的铁路系统的各种客观需要。根据以往我们开发工业监控系统的经验，结合铁路系统的特点，开发了适合铁路系统的微机监测系统，利用其采集大量信号，通过这些信号可以了解设备的运行状况并分析故障产生原因，它在保证铁路列车安全运行、及时发现故障、分析故障及保证铁路维修体制改革实现状态修方面发挥了不可缺少的作用。利用plc作为微机监测系统的数据采集机可以保其高可靠性要求。

2 需求分析

铁路系统关系到人民生命财产的安全，所以铁道信号微机监测系统必须具备以下特点：

（1） 高可靠性

监测系统在寿命期限内能在恶劣条件下平稳可靠运行，将故障率降至较低;

（2） 抗干扰性强

微机监测系统是暴露在铁路沿线运行的，所处的环境相对恶劣，为了提高数据采集和的可靠性，避免发生错误报警，系统必须具有较强的抗干扰性;

（3） 可扩展性与可维护性

与铁路系统的扩建相对应，监测系统应该易于扩展和维护;

（4） 高性价比

完成状态检修的微机监测系统作为列车的辅助设备，不应投入太多资金，应该在下操作。

根据系统要求的高可靠性和强抗干扰性，选用plc作为系统的采集机。系统实现要解决的关键问题就是plc的资源较少，我们必须经过合理分配，有效利用有限的资源。

以广深铁路线某站为例，需要采集1024个开关量，128路轨道电压，6路外供电压，40路转辙机电流，768路电缆绝缘值，50路电源屏电压。设计铁道信号微机监测系统时，必须根据铁路系统运行特点和要求，采取一些特殊的技术和方法，建立适用的全面反映铁路系统及设备的宏观运行状态的系统，更有效的管理整个铁路系统的运行。

3 系统构成

3.1 系统总体结构

总体上看，本论文所要介绍的gswj型铁道信号微机监测系统结构可分为三部分：即采集电路—前置部分;下位机—采集机;上位机—监测机三个部分。各部分的作用分析如下：

（1） 采集电路

·对所有被监测量实现保护、隔离，将隔离后的信号转换为标准电压或电流信号;

·下位机（采集机）的控制下，将所有代表被监测参数的标准电压或电流信号，分类依次送至plc相应的数据采集口。

1 引言

电动机的应用几乎涵盖了我们人类生活的各个领域，在这些应用领域中，电动机常常运行在恶劣的环境下，导致产生过流、短路、断相、绝缘老化等事故。对于生活小区的地下车库来说，一旦发生故障所造成的损失无法估量。

电动机常见的故障可分为对称故障和不对称故障两大类。对称故障包括:过载、堵转和三相短路等，这类故障对电动机的损害主要是热效应，使绕组发热甚至损坏，其主要特征是电流幅值发生显著变化;不对称故障包括:断相、逆相、相间短路、匝间短路等，这类故障是电动机运行中较常见的一类故障。不对称故障对电动机的损害不仅仅是引发发热，更重要的是不对称引起的负序效应能造成电动机的严重损坏。因而，对大型电动机进行综合保护非常重要。 2 基于PLC的电动机综合保护

对电动机的保护可以分为以下几类:

在电动机发生故障时，为了保护电动机，减轻故障的损坏程度，继电保护装置的快速性和可靠性十分重要。在单机容量日益增大的情况下，电机的额定电流可达数千甚至几万安，这就给电动机的继电保护提出了更高的要求。传统的继电保护装置已经无法满足要求，因此微机保护应运而生。

PLC是用来取代传统的继电器控制的，与之相比，PLC在性能上比继电器控制逻辑优异，特别是可靠性高、设计施工、调试修改方便、而且体积小、功耗低、使用维护方便。因此，本文研究了基于可编程控制器（PLC）的电动机综合监控和保护系统的方法。

3 系统硬件设计

3.1 系统的总体结构

基于可编程控制器（PLC）的电动机综合监控和保护系统的总体结构

3.2 PLC机型选择及扩展

选择PLC机型应考虑两个问题:

（1） PLC的容量应为多大？

（2） 选择什么公司的PLC及外设。在本系统中，包含以下输入输出点，见附表,本系统共包括12路开关量，7路模拟量。

奥越信200系列PLC适用各行各业，各种场合中的检测，监测及控制的自动化，奥越信较强大功能使得其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能，因此奥越信200系列具有极高的性能/价格比。

OYES CPU 224C集成14输入/10输出共24个数字量I/O点,可连接7个扩展模块，较大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点;24K字节程序和数据存储空间;6个独立的30KHz高速计数器，2路独立的20KHz高速脉冲输出，具有PID控制器;2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力;I/O端子排可以很地整体拆卸，是具有较强控制能力的控制器。根据系统的实际情况，结合以上特点，OYES CPU224C完全可以作为本系统的主机。

OYES CPU224C可扩展7个模块，而其本身具有14输入/10输出共24点数字量，因此已无须数字量扩展模块。但由于有7路模拟量输入，故需选择模拟量输入模块。奥越信200系列提供了EM231，EM232，EM235等模拟量扩展模块。根据以上技术数据，选择两个EM231作为模拟量输入模块，这样共可以扩展4×2=8路模拟量输入。

4 系统软件设计

4.1 主程序

程序开始，从输入单元检测输入量，首先判断KM是否闭合，如果闭合，说明电动机已经处于运行状态，此时应无法按下启动按钮，若KM未曾闭合，则说明电动机处于停机状态，可以按启动按钮。接着判断启动按钮是否按下，若是，则继续下面的程序，若否，则重新检测。如果按钮已经按下，则检测电动机是否启动，若是，则继续下面的程序，若否，则转入欠压保护子程序，若是电动机已经启动，则判断起动是否成功，若是，则继续下面的程序，若否，则转入起动保护。如果电动机已经正常起动，则绿灯亮。接着判断停止按钮是否按下，若否，则继续下面的程序，若是，则程序直接结束，开始下一次扫描。

如果停止按钮并未按下，即电动机仍然在运行中，则进行运行过程中的故障判断，首先检测是否发生短路故障，方法是:检测三相电流，再判断Imax是否大于整定值，若是则跳转至保护动作子程序段，电动机起动短路保护，警报响，并且短路故障指示灯亮。若否，则继续下面的程序。接着判断是否发生断相故障，方法是:检测三相电流，判断是否有某相电流为零，或者检测Umn，判断是否不为零，如果其中之一满足，则跳转至保护动作子程序段，电动机起动断相保护，警报响，并且断相故障指示灯亮。若否，则继续下面的程序。接着判断是否发生欠压故障，方法参见欠压保护子程序说明。接着判断是否发生接地故障，方法是:检测 I0，若大于整定值则跳转至保护动作子程序段，电动机起动接地保护，警报响，并且接地故障指示灯亮。接着判断是否发生过负荷故障，方法是:检测三相电流，若到达整定时限后，电流仍大于整定值，则跳转至保护动作子程序段，电动机起动过负荷保护，警报响，并且过负荷故障指示灯亮。若判断未发生过负荷故障，则程序完成一次扫描，再次从**条开始，进行第二次扫描，所以结束是指一个循环的结束，并不是整个程序的结束。

4.2 欠压保护子程序

在该程序段中，采集A相和C相的电压量，求出其平均值，再与整定值相比较，若小于整定值，则跳转至保护动作子程序段，电动机起动欠压保护，警报响，并且欠压故障指示灯亮。若未发生欠压故障，则直接结束本次循环。

4.3 起动时间过长保护子程序

在该程序段中，采集三相电流量，若发现在起动过程中，电流大于整定值，或在整定时间到达后，电流仍大于另一整定值，则跳转至保护动作子程序段，起动时间过长保护动作，警报响，并且起动故障指示灯亮。

5 结束语

通过本系统设计、试验与运行，得到如下结论:

（1） 利用PLC进行电动机综合保护硬件简单可靠。

（2） 可以采用梯形图语言进行编程，简单易行。

（3） 系统运行可靠，便于检修维护。

（4） 由于采用集成综合设计，系统体积小、功耗低、使用操作方便。

（5） OYES CPU 224C集成14输入/10输出共24个数字量I/O点,可连接7个扩展模块，超大的存储空间，支持所有向导功能，方便客户编程使用。