西门子6ES7314-6CH04-0AB0型号介绍

西门子6ES7314-6CH04-0AB0型号介绍

本文对车身厂涂装二车间前处理热水循环系统进行简介。长期以来，前处理供热管道工作，一直是以人工“手动”作业，因此时常发生不足及过量问题，造成管道压力波动较大，并带来一系列的设备故障、能源损失及人员操作等问题，因此，我们针对这个问题提出课题进行研究，通过设计安装热水循环管道的压力控制系统（自动、泄压装置及报警功能），对热水循环管道的压力实施自动控制，达到稳定热水循环管道压力的目的，减少设备故障及因此带来的能源及备件损耗。

关键词：管道压力波动　设备故障　压力控制系统　稳定管道压力

１、前言
现今，在工业生产自动化程度普遍提高的企业当中，人虽然仍然占据着主导地位，但人员在操作中存在着许多不确定的因素，已是不争的事实，因此，自动化控制的实施仍然是我们现今乃至今后一段时间着力发展的方向，PLC控制器的不断长足的发展，及日常化应用，为我们实现自动化控制搭建了一个良好的应用平台，通过PLC控制器，我们可以方便的实现自动控制及改变控制方式，使之各项功能较大限度的服务于我们的企业。
2、　概述
    涂装×××前处理工艺，由预脱脂、主脱脂、纯水冲洗、磷化、电泳、U/F喷淋等工艺部分组成，其中在大部分工艺环节中，都需要对处理液进行加温处理，车间的热水循环系统是生产工艺中的重要环节，是车间产品品质的重要**。因此，本课题围绕热水循环系统展开，针对一些影响系统正常运行的因素，展开研究。
    长期以来，在对车间热水循环系统的作业中，一直是操作人员目测管道压力，对系统的回水管路进行“手动”，对量及时间无法准确把握，常常因不足或过量，使加压泵进口压力过低或上水压力过高现象，造成加压泵进口“软连接”破损及换热设备（板式交换器）泄漏故障，给车间的生产造成巨大的影响。以2008年为例，1~10月，共更换软连接备件43个，每个价值2900元，共计发生维修费用12.47万元，造成的设备故障947分钟，生产停线335分钟，给工厂带来了巨大的损失。 本文针对上述问题，根据车间的生产现状，就如何实现自动控制，避免发生上述故障展开研究。
3、　现状调查及对策方案的提出
3.1　现状调查
3.1.1 工艺参数
    车身厂涂装二车间于2002年底投入生产使用。其中热水循环系统为前处理设备提供７０～９０℃循环水，供前处理换热设备工作使用，换热设备（板式交换器）的额定工作压力（水压）在0.25~0.6MP。
    管网加压设备由两台离心式清水泵组成，提升压力为0.4MP，清水泵型号为××××，管网压力为0.4MP，由手控阀（DN80蝶阀）控制，压力（循环水回水压力）为0.15~0.25MP。
3.1.2 课题的提出
    在对循环水管网作业中，由于不能对管网压力及时进行监控、，致使在管网回水压力下降至于0.15MP以下时，在加压泵进口出现局部负压现象，造成泵口吸力（负压）过大，使连接管网的橡胶材质软连接变形、扭曲、破损。
    在由于操作不当，压力（循环泵进口压力）过高（大于0.25MP）的情况下，经过泵体加压，管网中的工作压力超过换热设备的额定压力（达到0.8MP以上），使换热设备因超压，造成泄漏故障。
    综上述故障现象，都是因为操作失误，使管网压力波动过大（低压或高压）造成的，给我们的生产及设备带来大的损害，由此确定本次课题，《通过安装压力控制系统　稳定前处理热水循环管道压力》。

3.2　设想方案的提出
设想方案：通过PLC控制器控制外围硬件设施，在低于压力时，通过控制，打开阀门，对循环管网进行，当管网压力**换热设备的额定压力时，通过电磁阀控制泄压，稳定循环管网的压力，达到保护设备设施的目的。

1．引言 
    天津炉主要由辊子传动系统和温控加热系统构成。原天津炉温控加热系统主要由接触器及温控仪表组成。天津炉加热系统总功率为546KW，分5个加热区。加热体采用铁铬铝材料，使用温度为0～1100℃，采用镍铬镍硅热电偶做为温度测量，温度显示仪表为圆图式温度记录仪。同时利用圆图式温度记录仪控制继电器加热，由继电器控制接触器通与断，从而使加热温度与给定温度基本一致。使用加热电源为低压380V三相动力电源。加热体采用星形连接，它们布设在炉子的炉顶及炉底。应用此温控加热系统存在着诸多弊端，主要表现在以下几个方面：
  
（1）由于该控制方式为三位式控制（加热、保持、停止），这种控制方式存在着温度控制波动大，温度控制精度差（±10度），加热功率不可调节，因而能源浪费大，加热效率低。其它继电器触点动作频繁，因而触点磨损严重。故障率逐年攀升，已经给生产构成严重威胁。
    
（2）温控仪表老化严重，存在控制失灵等故障，仪表控制精度也难以满足现代生产工艺的精度要求。而且此仪表要求日常频繁维护。
    
（3）系统运行时噪音大，振动较大（接触器吸合不良形成）。这样接触器机构件极易松动，造成连接处发热严重，极易形成火灾事故及其它电气故障。

2．新型的温控系统 

2．1温控系统的组成
    
新型温控加热系统由温控仪表和可控硅触发回路及无纸记录仪仪表等低压控制元件组成。系统包括1台进线柜，3台控制柜，分别控制天津炉的主电源系统和五区加热系统及炉门传动控制系统（前后炉门的点动升降控制）。具体说明如下：

2．1．1进线柜操作
    
进线柜操作包括合闸及分闸操作。面板指示有电压指示、工作电源正常指示、空开分离指示和有功功率计量。

2．1．2炉门传动控制系统
    
炉门传动控制系统执行前后炉门的升降操作，炉门控制系统为点动操作控制。电气控制上具有上下限及升降联锁控制。

2．1．3控制电源系统
    
控制电源主要提供五区加热回路的控制电源及仪表和炉门的控制电源。其中仪表电源为保证仪表的安全及可靠性，应用380V／220V隔离变压器供电。控制电源的操作通过分合有关空气断路器及切合有关按钮实现。

2．1．4五区加热回路操作
    
五区加热回路操作分为单动及联动操作。单动时选择单动／联动按钮为单动位置，此时通过操作各区的起停按钮实现各区的停送电操作，停送电时对应相应的指示灯亮。联动时选择在联动位置，按下起动按钮，各区接触器吸合，对应运行指示灯亮；按对应联动停止按钮时，各区接触器断开，对应停止指示灯亮。联动、单动操作前，各区动力空开及控制空开均在合位置。

2．1．5无纸记录仪（EN880）
    
EN880的主要功能为:丰富的显示画面；强大的设置功能；完善的流量处理；实用的磁盘操作功能；方便的数据统计功能；灵活的报警功能；可靠的通讯功能；随机提供的数据管理软件。

2．1．6 宇电AI-808PAXI2温控表

2．1．6．1 宇电AI-808PAXI2温控表性能：
    
AI－808P程序型仪表用于需要按一定时间规律自动改变给定值进行控制的场合。它具有强大的编程及操作能力，可进一步提高控制设备的自动化程度。它具备50段程序编排功能，可设置任意大小的给定值升/降斜率；具有跳转、运行、暂停及停止等可编程/可操作命令，可在程序控制运行中修改程序；具备二路事件输出功能。可通过报警输出控制其他设备联锁动作，进一步提高设备自动化能力；可通过安装外部开关执行程序运行/暂停/停止等操作，以实现连锁、同步启动运行或方便操作；具有停电处理模式、测量值启动功能及准备功能，使程序执行更有效率及更完善。

2．1．6．2功能及概念：
    
程序段：段号可从1－30，当前段（STEP）表示目前正在执行的段。
    
设定时间：指程序段设定运行的总时间，单位是min，有效数值从1－9999。
    
运行时间：指当前段已运行时间，当运行时间达到设置时间时，程序自动跳下一段运行。
    
跳转：程序段可编程为自动跳转到1－30段中的任意段执行，可实现循环控制。通过修改STEP的数值也可实现跳转。
    
运行/暂停（run/HoLd）：程序在运行状态时，计时，给定值按预先编排的程序曲线变化。程序在暂停状态下，停止计时，给定值保持不变。仪表能在程序段中编入暂停操作，也可由人随时执行暂停/运行操作。暂停状态下仪表仍然保持调节功能。
    
停止（stop）：执行停止操作，将使程序停止运行，此时运行时间被清0，事件输出开关复位，并且停止控制输出。在停止状态下执行运行操作，则仪表将从STEP设置的段号启动运行程序。可在程序段中编入自动停止的功能，并同时对运行段号STEP值进行设置。也可人为随时执行停止操作（执行后STEP被设置为1，不过用户可再进行修改）。
    
事件输出：由程序编排发生。可在程序运行中控制2路报警开关动作，以方便控制各种外部设备同步或连锁工作。
    
停电/开机事件：指仪表接通电源或在运行中意外停电，可提供多种处理方案供用户选择。用户可以通过设置仪表的参数（run）设置仪表重新上电后的运行状态。
    
准备（rdy）/测量值启动功能：在启动运行程序由于炉体的温度和仪表设置的初始温度之间有偏差，并且其差值大于正（或负）偏差报警值（dHAL及dLAL）时，仪表并不立即进行正（或负）偏差报警，而是先将测量值调节到其误差小于偏差报警值，此时程序也暂停计时，也不输出偏差报警信号，直到正、负偏差符合要求后才再启动程序。准备/测量值启动功能用于设置无法预知升／降温时间的段也十分有用。要允许或取消准备/测量值启动功能，可在run参数中进行设置。准备/测量值启动功能可保证了运行整条程序曲线的完整性，准备/测量值启动功能用于解决启动运行时测量值与给定值不一致而对程序运行产生的不确定性，以获得率、完整并符合用户要求程序运行结果。

2．1．7 宇电AIJK3移相触发器
    
宇电AIJK3系列是应用了单片机技术的智能化三相移相触发及周波过零两用触发器，功能强大且可靠性高，能适应各种电阻丝、硅碳棒及负载采用变压器降压的硅钼棒、钨丝等各种类型工业电炉，也可用于电机软启动的控制。
    
AIJK3的主要性能：0-20mA（0-5V）/4-20mA（1-5V）信号兼容输入；采用计算机技术进行线性化功率修正，当负载为阻性时，其输出功率与输入信号成正比；缺相检测、过流检测及报警功能；AIJK3还具备可控硅击穿及负载开路检测功能；自动同步功能，连接可控硅触发线时不需要对相序；AIJK3甚至不需要对极性；采用全光电隔离及“烧不坏”技术，可靠性非常高，对输入端造成干扰小；电流反馈或延迟时间可调的软启动/软停止功能，适应硅钼棒、钨丝、电动机及感性负载；内含开关电源，可直接用220VAC电源供电，并具备5V及24V两组直流电源输出。 
    
AIJK3在下述情况下报警：主回路断线或缺相；主回路接触器断开；阻容压敏吸收损坏（不影响加热）。 

2.1.8仪表控制
    
仪表控制分为单动与联动，在仪表电源及变压器正常的情况下，各柜内仪表空开在合状态下，在2＃柜内选择单动／联动按钮开关，仪表即可执行单动或联动操作。仪表控制由运行（RUN）、停止（STOP）、保持（HOLD）三种状态。
    
仪表单动操作用于控制1个区的1台仪表运行，联动操作用于控制1～5区的所有仪表运行。仪表运行的3种状态无论在单动或联动操作下，均可通过点动按住联动温控仪表按钮进行转换

 PC-Based PLC也称嵌入式控制器，它不再像IPC那样以机箱加主板为主体结构，再搭配诸如A/D、D/A、DI/DO等功能I/O板卡的组合产品，而是一个独立的基于嵌入式PC技术的**系统，适合应用于小型的SA系统。

2.3　通信处理

在由PC-Based PLC架构的控制系统较为重要的一个环节便是与上位机进行的实时数据通信过程，而这一环节往往是制约系统实时性和稳定性的因素，它出现数据瓶颈。因为上位机通常为bbbbbbs操作系统，应用程序一般有人机交互界面和实时显示界面，而往往将人机交互界面和实时显示界面设计为前台窗口，数据通信、分析以及存储设计为后台运行，但bbbbbbs 并不是作为实时操作系统设计的，是抢先式、多任务、基于消息传递机制的操作系统，但仅凭消息调度机制，显然不能满足实时系统的要求，难以保证准确实时地完成前后台控制任务。因此在bbbbbbs环境中，采用多线程技术，可以有效地利用bbbbbbs等待时间，加快程序的反应速度，提高执行效率。用一个线程管理计算机数据通信，另一个线程进行数据处理、分析与存储，这样在满足数据连续采集的同时，增强了系统事件响应和通信控制的实时性。

PC-Based PLC与上位机一般采用RS-485、CAN、ModBus或者Ethernet，如采用RS-485、CAN、ModBus时，则要合理分配通信口，一般RS-485、CAN、ModBus的通信适配器卡有两个口，因此如控制系统有两个I-8000模块，上位机可以采用一个通信口与两个下级控制器通信，但是如有四、六个……，较好将其分成两组，上位机则采用两个通信口分别与其通信，上位机采用两个线程编写通信程序，配置图见图1所示。



2.4　电源配置

如一个控制系统有多块I-8000模块，考虑到系统的经济性以及安全性，较好每两块I-8000公用一个开关或者线性电源，考虑到电源本身的功耗，此时电源的功率必须大于60W，并且每个电源模块分别接入～220VAC或者～380VAC的电源，千万不要串接。选择开关电源时要注意选用系统功率因数大于0.99且纹波电压Vrms≤1.0%、纹波系数≤0.2%的功率密度大、电磁兼容性好、低纹波开关电源。同时将控制器I/O通道和其它设备的供电采用各自的隔离变压器分离开来，有助于提高控制系统的抗干扰能力。

2.5　信号地的处理

正确、良好的接地可以将混入电源和I/O电路的干扰信号引入大地，或减小干扰的影响，是安全保护和抑制噪声的重要手段，对提高I-8000系统的稳定性、可靠性极其重要。为了尽可能减小电磁噪声影响，电源回路和控制回路要分别设立接地极。在控制系统中难免有变频器之类的功率器件，注意要将变频器散热器、电源中性线、变频器外壳和中性端、电机外壳和Y型接法中性端要可靠接于电源回路接地极上，所有接地线不可形成接地回路。变频器接地电阻越小越好，接地导线截面积应不小于4mm2，长度应控制在20m以内。屏蔽层、数字信号地接于控制回路接地极。为防止形成回路，屏蔽层应单端接地。控制器的接地线与电源线、动力线分开。I-8000较好单独接地，也可以与其他设备公共接地，但严禁与其他设备串联接地。

3　实际应用案例

在小型石油公司中，要进行大量的油料计量工作如轻油、0＃汽油、90＃汽油等，其计量过程往往是车队从货运站拖回公司后经公司磅房过磅称毛重、卸料、车辆出厂时，再过磅称车重等等，过磅过程、手续、登记极其繁琐，有时还出现错磅和漏磅现象，极不管理，并且给统计、计量工作带来了极大的困难，过磅工人的劳动强度大，经常出现车队排队过磅的现象，办事效率极其低下，为改变这种局势，采用PC-Based PLC I-8411嵌入式控制，并配以模拟信号输入模块I-8017H、模拟信号输出模块I-8024、光隔离数字输入/输出模块I-8042、I-8060继电器输出模块以及RS232/RS485转换器I-7520，并利用计算机控制技术，为其不同的油料的进站计量、出站计量、统计等开发了一套分布式的油料计量、统计管理系统，省时又省力，深得用户喜爱