西门子模块6GK7243-1EX01-0XE0厂家供应
1 引言
随着的大力推进，中国的钢铁工业经过多年的技术改革获得了突飞猛进的发展，WTO的加入使中国的钢铁工业再一次面临的竞争，这不仅在钢铁的质和量上要求越来越高，而且在品种，规格及外观的设计上也要求越来也多。因此，如何把钢材的质量、品种、规格、生产日期、生产厂家等标志信息高质量且率打印到钢板上而又不浪费钢材，成了一个急待解决的问题。
液压驱动的钢板打号机已经成功的解决了这一难题，整个打印过程由液压驱动完成，其控制系统采用了FX2N-32MR可编程控制器(PLC)作为部分，操作由台达人机界面完成，使得该系统的抗干扰性，实用性，及易维护性都得到了提高。
2 打印机系统组成及工作原理
2.1 机械系统构成
钢板打印系统结构如图1所示,主要由四部分组成:
(1) C型架:牵引缸2控制，可在小车上前后移动，其虎口上装械开关，用以检测C型架是否前进到位。
(2) 压印辊:由压印缸驱动上下移动，压印辊可转动且装有刻有阳文的字模，用以打印标志信息。
(3) 小车:由牵引缸1可前后移动，上面固定有C型架。
(4) 调平辊:由调平缸驱动上下移动，用以保证压印过程中支撑钢板保打印信息的深度和清晰度。
图1 钢板打号机结构示意图
2.2 工作原理
钢板打号机工作原理如图2所示，当钢沿着辊道运行道起始位置时，挡板升起到位，钢板运行到降速位置时辊道电机降速运行、钢板到达停止位置，运输辊道停止，靠钢板的惯性使钢板与挡板接触。钢板到位后，见图1牵引缸2动作推动C型架前进直到钢板接触横梁上的机械开关并发出C型架前进到位信号，然后调平辊上升，上升到位，压印辊下降，下降到位后推拉缸动作，由于钢板的反作用力C型架相对轨道后退，这样压印辊上的标志信息随着压印辊的转动而印在了钢板上。随后，压印辊上升，调平辊下降，推拉缸及牵引缸2复位，辊道电机动作，钢板运出，一个钢板的打印工序结束。
图2 钢板打号机工作原理图
3 硬件系统组成
上位机采用触摸屏人机操作界面、下位机采用日本三菱公司的FX2N-32MR系列PLC和泵站组成。FX2N-32MR PLC结构紧凑，，且基于bbbbbbs平台的FXGPWIN编程软件，指令集功能强大，编程方便，且可在线调试。
整个设备具有手动操作功能、自动操作功能、调试功能、故障诊断功能。人机界面设有监控界面、手动界面、自动界面、调试界面、参数设置界面、故障显示界面。
引言
活性石灰是钢铁行业的材料，近几年我国的钢铁行业发展，因此钢铁行业对活性石灰的需求相当的大，石灰品质的好坏直接影响着钢铁的质量，因此，采用的自动控制系统，对于提高炼铁炼钢的产量和质量，有十分重要的意义。
当前可编程控制器（PLC）是专为工业环境下应用而设计的工业控制计算机，已经成为电气控制系统中应用为广泛的装置，它不仅能实现复杂的逻辑控制，还能完成各种顺序或定时的闭环控制功能，并且抗干扰能力强、性高、稳定性好、体积小，能在恶劣环境下长时间、不间断运行，且编程简单，维护方便，并配有各类通讯接口与模块处理，可方便各级连接。
1。石灰窑监控系统概述
石灰窑生产的原料主要是石子（石灰石），成品是生石灰。在竖窑的加料口加入石灰石和焦碳，经过煅烧成生石灰，输出到成品料仓。控制系统主要包括石灰石和焦碳运输系统、给料系统、称量系统、上料系统、布料煅烧系统、冷却空气循环系统、助燃空气循环系统、废气除尘循环系统、成品出窑、运输系统。并要求在主控室能打印报表，显示窑体相关温度，各分系统的运行状态，电动机的运行电流等。
新建石灰窑工艺设计，自动化程度高，所有设备具备机旁手动、主控室手动、主控室自动三种控制模式，并具备设备故障诊断报警功能。
根据用户和工艺设计的要求，石灰窑生产的过程监控部分采用典型的两级监控方式：生产管理级和现场控制级。上位机以标准的工业控制计算机（IPC）作为主要的人机界面(Human-Machine Interface)，为生产管理级，完成对下位机的监控、生产操作管理等，主要面向操作人员；下位机由ABB AC500系列PLC构成，为基础测控级，完成生产现场的数据采集及过程控制等，面向生产过程。
（1）生产管理级
面向生产操作人员，在HMI的监控画面上显示各种设备的工况参数，并通过HMI来对生产过程进行控制调节。根据生产情况可选择机旁手动、主控室手动、主控室自动工作模式。当生产中出现异常时，在HMI上显示报警信息。对生产中的各种数据进行存储、管理、产生各种生产报表。
（2）现场控制级
面向生产过程，由可编程控制器以及现场智能I/O处理器、各种模板构成，为基础测控级。完成生产现场大量压力、温度、流量的采集和处理，对生产过程进行控制。自动控制系统通过对由振动给料筛、料斗提升机、电子秤量斗、单斗提升机，拖板出料机、卸料闸板、振动给料机构成的竖窑筛选、加料、卸料系统的自动控制，实现原料的筛选、加料、卸料的自动化。在出料过程中为保石灰竖窑的密闭型，确保上下卸料闸板只有一个同时处于开启状态。通过助燃空气压力、冷却空气压力的PID调节，达到恒压控制的要求。
根据以上的控制要求，下面我们将详述为满足石灰窑过程监控系统所需要的硬件和软件组态。
2。系统硬件配置
为了满足上面提到的石灰窑过程监控系统的控制要求，我们采用ABB公司的AC500系列可编程控制器，AC500采用模块化设计。
（1）研华的工业控制计算机（IPC），操作系统为bbbbbbs 2000 Professional,采用Pentium Ⅳ处理器，2.66GHz主频，256M内存，80G硬盘
（2）CPU模块：ABB公司的AC500系列可编程控制器CPU有PM571、PM581、PM591三个不同的等级，本系统采用PM581，在CPU上带有：LCD的显示、一组操作按键、一个SD卡的扩展口和两个集成的串行通讯口， CPU底板集成以太网接口，并保留CS31通讯接口，具有与AC31系列PLC兼容性好的特点。
（3）本地扩展模块：ABB 16通道AI523模拟量输入模块2个， 8输入/8输出通道AX522模拟量输入/输出模块1个， DX531开关量输入/输出模块（可设置）4个。
（4）分布式扩展：ABB DC551远程扩展模块1个，带CS31接口，并有8点24V DC开关量输入，16点24V DC可设置的输入/输出，DX531开关量输入/输出模块2个，DC523开关量输出模块1个。
（5）电源模块：ABB CP-S电源，输入AC85-264V/输出DC24V，10A、各1个，单安装。
琅琊山抽水蓄能电站位于滁州市西南郊的琅琊山麓，是由奥地利出口支持的重大项目和安徽省“861”建设项目。电站总装机容量60万千瓦，装设4台单机容量为15万千瓦的单级可逆式抽水蓄能机组。整个电站枢纽部分由上水库、输水系统、地下厂房、下水库和地面开关站5部分。电站建成后，将在电网中发挥调峰填谷、调频调相和紧急事故备用等重要作用，将改善安徽省及华东电网的火电机组运行条件，提高电网运行的性和经济性，经济效益和社会效益都十分显著。
琅琊山水电站公用及通风空调设备采用多层式控制，主控工作站设1台公用设备上位机，各个子系统设就地控制单元，在主控及网络失效的情况下，就地控制单元仍能立完成其系统内设备的监测和控制功能。
各就地控制子系统采用PLC为控制系统，对于PLC要求有较高的性价比。该蓄能电站选用ABB AC31系列可编程控制器。ABB AC31系列可编程控制器可以完成辐射几百米甚至几公里的分布式应用，并且具有经济、配置灵活、通讯功能强大等特点，满足该蓄能电站的控制要求。
系统网络结构见下图：
公用设备主控工作站负责协调合管理公用设备就地各子系统的工作，记录和计算运行信息，并把经过处理的数据存入数据库中，同时完成公用及通风空调设备的远方监测和远方控制功能。各子系统站分别为：厂内渗漏排水泵系统、低压空压机系统、消防泵和雨淋阀控制系统、通风空调系统，ABB AC31 50系列可编程控制器系统负责对各子站进行控制。其中，通风空调系统分为主厂房、副厂房、安装场副厂房以及出线竖井几个远程控制站，每个远程控制站又分别由几套远程I/O进行分散控制，远程I/O选用50系列Modbus远程扩展模块，不仅提高了系统的性价比，而且能够保证系统的稳定运行。每套PLC子站都采用MODBUS协议与公用设备上位机进行通信，子站与主控工作站的距离长为1380米。整套系统利用了ABB AC31系列可编程控制器的优势，实现了优化的控制。 该套系统计算机软件采用杰控Fameview软件，FameView是一套实现工业数据采集、过程监控、数据管理的工业自动化软件，它具有强大的图形功能、变量、图形替换的模块化功能，通讯速度以及画面刷新的速度很快，同时还集成手机短信、数据处理和报警等服务。
整个系统设计合理、操作简单、，系统投入运行后达到用户要求，并且一直运转良好，得到了用户的概述：
的定长控制设备往往要求具备高速输入和高速输出功能，同时又要协调多个设备间配合动作。PLC由于其集高速、通讯和控制功能于一身，被越来越广泛的应用到定长切割设备中。
本文将Emerson的EC20系列PLC应用到挂面切割机上，通过接收文本显示器信息和编码器的高速输入信号，利用高速输出驱动伺服放大器并通讯控制变频器，从而实现面条切割长度的控制。
一．系统工艺介绍
挂面在刚刚生产出来时，并非像我们平时见到的那样短小，而是长度约1.3米的长长的一串，因此为了适合人们的食用以及方便运输，需要将其切割为长度适当的若干段。
长面切割前需要人工将其挂在面杆上，之后通过主传送带上的挂钩将面杆及长面带入设备。切后端接近开关感应到面杆到达后，控制切动作将面杆与挂面切离，而此时的挂面已经被一对导面滚轮压住继续向前行进。此后切不断动作切割面条，固定时间或长度后停止动作，等待下一杆面。
面条切割机的主传动为3.7KW电机，由艾默生变频器调速控制；切动作为伺服电机驱动，由伺服放大器控制；同时配备文本显示器，用于设置切面长度和监控设备状态；传动轴承装有欧姆龙1000线增量式旋转编码器；控制机构为艾默生EC20-PLC。
2．工艺要求
长度：要求切割出的面条长度为从100mm到400mm，可以调整的小范围为1mm，允许误差±2mm。
主电机转速：为了节能，当每连续中断几杆面时，需要将电机降频，直至设定转速；当每连续来几杆面时，需要将电机缓慢增频，直至设定转速。
切动作：由于切为型，因此每次切割动作为转动半圈，且切的转速不可过慢，防止面条在切处短暂堆积。
切割数：对于固定面条总长、固定挂面单长的情况下，每杆面切割的数是固定的。但是数在小于实际值以内应该是可调的，因为有时长面的后面部分可能有弯曲等问题，不能制为成品。同时，剩余的部分需要回收重新制成长面，因此需要打碎。
3．电气系统结构及说明
整体系统的电气结构如下图
图中的黑线代表数据流，头表示数据的传递方向
文本显示器与EC20的PORT0通讯端口采用MODBUS协议通讯，其中PLC作为从站。主站发送的信息主要有一杆长面的长度，切割挂面的单长，切割数，手动/自动切换等；从站返回的信息包括当前变频器运行频率，已切割数，总的面杆数计数等。
变频器与EC20的PORT1通讯端口采用自由口协议通讯。运行中PLC向变频器发送启动、停止、频率设定三种命令，具体发送时刻和发送周期由程序中的逻辑控制。
编码器将A、B两相信号分别送入PLC的X0和X1。PLC应用高速计数功能对编码器信号计数，经过内部计算和变换后确定何时驱动伺服放大器动作。
伺服放大器与PLC的高速输出端子Y0连接，通过PLC输出的高速脉冲的频率和数量确定切的转速与位置。
4．工艺的实现
长度控制：将编码器信号接入PLC中以实现长度控制，实际上只需将编码器与面条长度之间的对应关系找到就可以。通过编程实验测得，十杆挂面编码器所发脉冲数为70610个，又通过实际测量得知每个面杆间的长度为1527mm，由此可得每毫米对应脉冲数为4.624个。因此只需在程序中将设定长度乘以4.624，当高速计数达到该要求时产生切动作即可。
主电机转速调节：该工艺如果直接按照原要求实现，程序修改较大，难点就是如何判断“连续”。如果采用时间间隔的概念来判断连续，在固定转速的情况下是可以的。但是在几次“连续”之后，对方要求增加转速，相应的时间间隔也将改变，这就要求用于判断“连续”的时间标尺也要连续变化，而时间间隔的变化与变频器频率的变化并不是的线性关系，问题复杂了。
本次采用的是一种近似的实现方法：每次面杆到来即增加频率，而一定的时间内无面杆接近信号则降低频率。该方法的实验效果大致与用户要求的相同。
切动作：切的动作是由伺服放大器控制的，通过程序实测得知需要接收17173个脉冲转半圈（是）。
切转速问题：实际上只需要找到传送带转速时对应的切转速，它们之间保持等比例关系即可实现面条的无堆积。通过现场实测，在传送带转速达到时，切伺服接收的脉冲频率为90KHz效果。
切割数可调：该问题可以看作是挂面总长的一种改变，因此只需正常切割规定的次数，剩余部分高速转动即可。需要注意的是高速转动时每一圈要消耗一个固定时间，因而在下一杆面的接近信号到来前的转动将可能使系统该接近信号。
为了避免这种现象，需要根据面条已经过长度决定后一次高速转动。本次利用编码器中的B相来反馈面条的长度，当脉冲数大于6000时（已经过面条1.3m），不再高速动作。
5．结束语
小型可编程控制器其典型应用之一便是通过一台上位机对PLC进行读写，控制和监视与PLC相连的其他设备。本文介绍的挂面切割机正是如此，通过上机实际操作，面条的切割效果比较理想，满足客户的各方面要求。
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