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 换热站是供热系统中的重要组成部分，本文以东北某小区换热站为例介绍了换热站监控系统的组成、功能及实现方法。本案例采用的控制系统为台达PLC，以此结合触摸屏进行现场数据采集。远程上位机使用组态王软件进行搭建，通过换热站与控制室之间的以太网通讯连接，实时监控供热工况，并根据现场情况及时调节换热站参数，提高换热站的自动化程度，降低运行成本，增强性。

    传统换热站大多采用人工监控，一方面浪费人力，另一方面在出现事故隐患时操作人员难以发现，易造成热力失衡，影响供热效果，还会造成能源的大浪费。如在换热站中引入PLC、触摸屏及上位监控系统等自控设备，可对现场设备实时监测和控制，不仅大大提高了工作效率，降低了故障发生率，还使控制过程加直观、调节和控制加方便。

1 换热站

    换热站自控系统按设备类型分，可分为温度及压力变送器、流量计电动调节阀、循环泵及泵；按控制回路分，则可分为一次管网流量控制回路和二次管网控制回路。

1.1  一次管网回路控制

换热站的一次管网回路控制，主要是热负荷控制。通过控制调节一次管网回路上的电动调节阀，来调节流过换热站的一次管网热水的流量，从而实现对二次管网出水温度的控制。

1.2  二次管网循环泵控制

换热站系统二次管网循环泵是通过变频器来调节控制的。一般循环泵采用供回水温差结合供回水压差的控制方式。控制系统根据实际情况，设定一个供回水压差目标值以满足二次管网的供暖水循环。在此基础上，PLC系统通过测量供回水温差来对循环泵进行修正。当二次管网供回水温差偏大时，则提高循环泵转速，加大二次网的流量，提高二次管网的回水温度，以改善供热效果；当二次管网供回水温差过小时，需适当降低循环泵转速，减小二次管网的流量，实现小流量大温差的运行模式。这种循环泵的控制方式可以起到节约电能及热能的效果。

1.3  二次管网定压控制

二次管网的控制采用的是定压控制。当系统失水时，二次管网压力下降，系统会通过变频器控制泵以一定的转速进行，泵的转速根据当前压力与目标压力的差值均匀调速，从而避免泵在启动和停止时对二次管网系统的冲击。

2  系统设计

    该东北小区换热站以就地控制为，将现场的温度、压力、热量、流量、液位、阀门开度、泵的起停状态等信号传输到控制器，由其进行采集和控制，再通过以太网通讯的方式，与上位机保持实时连接。

2.2 硬件构成

针对东北某小区换热站现场控制需求，台达PLC及触摸屏产品列表如表2。

表2  PLC及触摸屏产品列表

2.3  PLC可编程控制器

系统方案中主机CPU采用台达二代PLC-DVP12SA2，该款PLC具有16k程序容量，自带3个串行通讯口（1个RS232，2个RS485），大扩展数字量为480点，右侧可扩展8个特殊模块（包括AD、DA、PT、TC等），并且支持左侧高速扩展，可连接以太网模块及现场总线模块；同时，SA2提供丰富的应用指令（包括PID手自动无扰切换、气候补偿曲线等）。

其中，12SA2是控制系统的，在换热站中其完成的主要功能如下：

（1） 采集温度、压力、流量、液位、调节阀开度及变频器反鐀等信号，并将其转换为数字信号，送至触摸屏及上位端；

（2） 根据二次网供水温度和室外温度通过调节阀调节一次网供水流量，保证采暖效果；

（3） 根据二次网回水压力调节泵电机转速，从而稳定管网压力；

（4） 根据二次网供回水压差控制循环泵，维持压差稳定；

（5） 当供水压力过规定值时，打开泄压电磁阀泄压；

（6） 做相关报警功能，当水箱水位或上下，发出报警。

台达C200系列变频器是包含高频输出功能的通用变频器，丰富的功能和良好的驱动适应性使它在多种应用场合表现出色；高速主轴电机能够实现高速运转，除了凭借电机本身的高速特性，还需要有一台能够驱动其稳定运行的高频输出驱动器。

本文将介绍C200变频器高频输出功能应用在某机床所配置的主轴驱动系统，变频器输出频率达到3333.3Hz，实现四主轴电机转速达到100000转。

调试设备为用于某机床的高速主轴电机，电机为闽台某高速主轴，该电机数为4，功率0.65kW，额定电压180V，额定频率3333.3Hz，电机额定电流4A，用户对变频器调试的要求为：速度开环平稳启动的前提下，电机转速达到100000转额定转速平稳运转。C200高频版本VF控制模式在该场合为适用。

下面将介绍C200高频版本驱动电主轴的调试过程。

调试步骤：

变频器上电前，检查配线是否正确，接地布线是否良好。

00-02=9  恢复出厂设置（基底频率50Hz），检查机种代码00-00是否与机型相符

基本参数设置

VF控制模式是依照电机本身适用的VF曲线对变频器进行参数设置，终达到变频器输出电压频率曲线符合电机的VF特性。

01-00=3333.3  操作频率3333.3Hz

（设置前需确定当前变频器为高频版本）

01-01=3333.3  电机额定频率3333.3Hz

01-02=180  电机额定电压180V

（由于驱动器默认额定输出电压参数默认为220V,所以运转前确认已经将额定电压改为电机额定电压180V，否则有损毁电机的风险）

高速电主轴带载工作时，一般需要作过转矩限制或电流限制，以确保主轴不会因过转矩或电流过大而损坏，所以一般在机器运转前需要设置保护参数：

06-06=4    出现过转矩OT1报警后，立刻停止运转

06-07=50   过转矩报警电流准位

06-08=1    过转矩时间准位1s

06-12=70   变频器输出大电流限制

01-12=10  01-13=10   加减速时间均为10s

参数设置完成。

用软件查看运转时的波形：

上图中所示为电机从100000转开始，进行多次减速加速运转时的波形，可见，在加减速时间为10s的情形下，由于减速时电机回升能量造成变频器直流母线电压上升，触发变频器过电压失速防止功能，直流母线电压达到失速防止准位时，输出频率停止减小，电压恢复正常时，输出频率才继续接近给定频率，说明变频器的失速保护功能能够有效的控制变频器输出，防止失速，保了设备的正常运转。

台达C200变频器的高频版本支持3333.3Hz高频输出，驱动高速电主轴的典型应用，能够满足机床、加工对主轴系统的速度要求，进一步拓宽了C系列变频器在机床行业的应用范围。

1  工作要求

设备位置参照如下平面布局方案；

该生产线每班生产270个集装箱，每天两班，生产线工作节拍133秒，一个节拍内由本起重机上的两台小车同时运输两台集装箱作纵向（集装箱长度方向）水平移动，提升前集装箱带有4个运箱轮，运箱轮

高度为225毫米；

每台小车提升物品主要是集装箱一台，重4吨（不含吊具重量），集装箱尺寸如图1。

个小车输送集装箱动作分三步：提升高度约5.8米，提升中脱掉运箱轮，行走约14-15米，放在支架上，支架工作台面不小于1米，便于人员给集装箱下角件内面涂油漆，每个角件油漆时间约10秒；扭锁打开吊具提升，小车返回初始工位上方；确认下一个集装箱停到准确位置后，吊具放下，锁住集装箱并进行下一个循环动作。

二个小车输送集装箱动作分三步：集装箱角件内面漆涂好以后，放下吊具，扭锁锁定集装箱角件，从支架上提起集装箱，行走约14-15米到达三个工位上方；把集装箱下放至升降旋转台上；打开扭锁，吊具提升到高度，行走约14-15m到支架上方去吊下一个集装箱并进行下一个循环动作。

自动定位，水平定位精度正负10毫米。

收放钢丝绳位置相对于小车固定。

2  电气控制系统

单个循环内动作全部实现自动控制：初始位置－吊具下降－到箱并定位角件孔－扭锁锁紧－起吊集装箱－输送行走－行走到位－吊具下降－扭锁松开－吊具上升－返回初始位置。

两组小车动作即可单控制，也可联动控制。控制系统分设动力箱，控制箱、遥控器三者结合使用；每组电动葫芦可同步或单升降；锁紧装置与电动葫芦起升、行走实施联锁，锁扣不到位，不能升降和行走；小车在各工位自动水平定位；应有刹车机构，突然停电时提升行走中的物体原位锁定；小车移动过程中需要有警示灯及声音，龙门吊需配置夜间照明系统，满足夜间工作需要，在拖车司机可视位置安装横移警示灯；电动葫芦除自身携带断路器外，需要另增加一套防止冲控制装置及载限制器，行走电机需要电机断路器，也有左右防撞保护装置。

3  控制方案

产品选择主要选用台达DVP60ES00R2+DVP24XP00R*2+DVP08XN11R，变频器等配件客户自行选择。

控制方法：控制的主要框架是通过台达PLC便利指令IST，控制集装箱的动作流程细分为原点回归、自动、手动等几个部分；逐步完善每一步的动作流程。

4  注意事项

使用IST指令时，S10-S19为原点回归使用，此状态步进点不能当做一般的步进点使用。而使用S0-S9的步进点时，S0-S2三个状态点动作分别为手动使用、原点回归以及自动运转使用，因此在程序中，先写该三个状态步进点的电路

当切换到S1(原点回归模式)时候，若S1-19之间任何一点ON，则原点回归将不执行。

当切换到S2（自动运转）的模式时候，若自动模式下的的S有任意一点ON，或者是M1043ON，则自动运行部执行。

标志信号说明：

M1040：步进点移动禁止。当M1040=On时，步进点的移动全部禁止。 手动操作模式：M1040一直保持On；原点回归模式/一次循环运转模式：按下停止按钮及再按启动按钮之间，M1040一直保持 On；步进运转模式：M1040一直保持On，只有在启动按钮被按下时，变成 Off；连续运转模式：PLC于STOP→RUN变化时，M1040保持On，启动按钮被按下时，变成 Off。

M1041：步进点移动开始。反应初始步进点S2移动至下一步进点的特M。手动操作模式/原点回归模式：M1041保持Off；单步运行模式/循环运转模式：M1041只有在启动按钮被按下时，变成On；连续运转模式：按下启动按钮时，保持On，按下停止按钮时，保持Off。

M1042：启动脉冲。只有在启动按钮被按下时，送出一次脉冲。

M1043：原点回归完毕。驱动 M1043 =On 代表原点回归动作已经执行完毕。

M1044：原点条件。于连续运转模式下，原点条件M1044被驱动为On才可执行初始步进点S2移动至下一步进点的动作。

M1045：全部输出复位禁止。

M1046：STL状态设置ON。

M1047：STL监视有效。

5  小结

目前该设备运行正常，通过PLC控制，提高了集装箱在运行的工作效率，节省了人力成本，台达PLC的质量和功能得到客户认可，以后可以在该行业有多的合作。

【摘要】目前在生产线上的搬运工业机器都是通过预先编程，并按固定的路径执行动作，目标物体的初始位置和目标位置都是固定的,机器人只是完成点到点的动作。而对于拾取输送线上位置不确定的物体如面包，袋装食品等物体，沿固定轨迹运行的机械手就无能为力了。为保证搬运工业机器人顺利完成这类在线拾放的工作任务,需引入视觉进行识别定位，引导工业机器人完成对工件的拾取和放置等操作。使用视觉引导的机械手在动作执行速度，放置精度和重复稳定性方面都较人工有很大优势。

一、 机械手自动拾放系统原理

在一些传统的行业，例如袋装食品生产、陶瓷生产中，需要对位置不确定的物体如面包，袋装食品等进行拾取，而大多数的搬运工业机器人都只能通过预先编程，执行固定路径的拾取操作，对这一需求无能为力。为此，企业需采用大量人力来完成搬运作业，不仅增力成本，生产效率也低。工业机器人要实现随放随取的操作，就需要引入视觉进行识别定位。使用视觉引导的机械手在动作执行速度，放置精度和重复稳定性方面都较人工有很大优势。

由台达DMV机器视觉系统与机械手组合的机械手自动拾放系统，具有高度的灵活性，可以帮助行业用户轻而易举的完成繁琐复杂的搬运作业。该系统通过以太网通讯的方式，把检测数据传送到机械手系统，并由机械手实现目标物体的拾放。台达DMV1000控制器，拥有摄像头，百万像素级别镜头以及红色LED环形光源，可以的引导工业机器人完成对工件的拾取和放置等操作。目前，从各行业使用的反馈情况可知，该系统不仅提升了生产效，而且灵活性好。此外，只需借由简单的视教动作，该系统即可实现多种不同规格产品的检测，帮助企业大大降低了人力成本。

二、系统介绍

1、系统配置：

根据产品生产的要求，从经济性和系统性的角度出发，选择控制系统的元器件。机器视觉系统可选择：1）台达DMV1000控制器；2）80万像素摄像头；3）25mm 百万像素级别镜头；4）红色LED环形光源。

3、台达DMV1000视觉控制器特点

1） 内建操作系统，小型化体积，搭配PC操作；

2） 流程化操作接口，降低使用者设定上的复杂度；

3） 提供多样功能，满足大部份应用需求；

4） 工业级设计，符合于震动、高温等生产环境；

5） 支持双摄影机同步 (80万画素之1394a摄影机)；

6） I/O、RS232、Ethernet、USB等多样外部通讯方式；

7） SD 记忆卡储存装置；

8） 提供操作器及PC软件设定接口；

9） 已拥有大量的图形工具，包括面积测量、边缘位置、边缘计数、 边缘宽度、边缘节距、边形比对、边缘角度、斑点侦测、影像强度、污点检测、边缘追踪及宽度追踪。

其检测系统使用了的视觉LED光源，主要有三大特点：

1） 使用寿命长，一万到三万小时左右。如果选用频闪的功能，LED寿命将长，而且LED的通断速度快，可在10微秒达到大亮度；

2） LED有不同的颜色不同的波长，用户可以根据检测对象的特征选用不同波长的光源，以检测特征从而达到理想的效果；

3） 稳定性好，LED灯采用直流供电，克服了交流供电时出现的工频频闪现象，保持了图像的一致性。图1为系统控制图。

三、方案实施：

1、工作流程：

当目标物体从流水线出来，以随机的姿态进入机器视觉的视野后，由上位机触发视觉系统进行取像，然后把图像信息传输给图像处理器GPU。通过图像处理器的运算，计算出产品的位置（XY坐标和角度θ）。比如：机器视觉出视野里出现了7个目标物体，这7个物体的位置数据将通机器视觉自带的通讯口与上位机进行通讯，后由上位机发送指令给机械手执行动作。

此外，台达DMV产品还支持RS232/RS485、Ethernet(10BASE-T)和台达DVP PLC-bbbb等通讯方式。市面上几家大的机械手厂家包括均支持DMV的通讯接口。经过程序优化，机械手的抓取速度可达到200个/分钟，定位误差小于0.5mm，角度误差小于1°。

2、技术性能及系统参数

检测内容：的XY位置及角度θ

通讯方式：通过以太网发送产品的位置数据到上位机（PLC，工控机）

FOV（检测视野）：200×150mm      

WD（工作距离）：800mm

3、 DMV控制系统设计

作为位置测量系统的DMV，除供电电源外，触发信号和位置坐标值输出都是通过以太网口与上位机进行通讯，图2为DMV的接线端子图。

四、方案效果

该检测系统经过合适的选型、较好的硬件配置及完善的程序设计，满足用户要求。此外，该系统还具备以下几个特点：

1） 加工生产效（大约每秒钟拾取3个产品）；

2） 灵活性好，通过简单的视教动作，即可实现多种不同规格产品的检测；

3） 大大减轻工人劳动强度。

随着国内人力成本的增长以及加工企业对品质，产能要求的不断提升，对机器视觉系统介入生产领域取代人工进行测量，的需求将呈现出快速增长的趋势。据统计，欧美日等发达国家制造业的机器人使用率较10年前有近10倍的增幅。实际上，在精密电子行业，使用机器视觉，机械手进行产品尺寸测量，外观检测，对位等应用已非常成熟，在一些的对位应用里，机器视觉产品的测量精度已大大载人工检测的分辨率和精度。