6ES7231-0HC22-0XA8产品

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  我国水厂自动化技术经过几十年的发展，其水平和应用范围都得到了很大的提高。由于计算机产品质量的成熟，使水厂自动化进入了运行和经济效益显著的阶段。特别是是随着近年来半导体技术、网络技术、软件技术等的发展，使得PLC技术和现场总线技术都得到提高，并被广泛应用于DCS系统中，使DCS正在向着加开放，加标准化，加产品化的方向发展。目前在水处理自动化领域广泛使用的DCS系统硬件组成形式是PLC+通信系统+工业级微机，以下结合某自来水厂的具体要求进一步探讨基于PLC的DCS系统的功能特点和设计过程。
1 系统功能
       在市场经济与信息时代的飞速发展中，企业内部之间以及与外部交换信息的需求不断扩大，现代工业企业对生产的管理要求不断提高，这种要求已不局限于通常意义上的对生产现场状态的监视和控制，同时还要求把现场信息和管理信息结合起来。管理的集中性和控制的分散性这一实际需要推动了DCS系统的发展，其实质是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制，该系统主要实现以下功能：
      （1）数据采集功能。各现场级仪表和控制设备完成现场数据采集工作，并通过控制网络实现数据在整个控制系统中的传输和共享。
      （2）监视功能。系统各分站及中控室设置上位监控计算机，实时显示现场工艺流程和工况，使操作人员能及日寸获知现场情况。
      （3）控制功能。各分站设备通过PLC实现自动控制，使整个系统性能稳定，。
      （4）管理功能。上位监控机提供交互式人机界面，操作人员通过上位监控机可实现对现场设备的控制，完成特定的操作要求，也即实现了设备的管理；同时通过上位机提供的数据查询显示等功能，可了解实时及历史生产情况，并可产生生产报表，实现了整个水厂的生产管理。
2 水厂工艺要求
      某水厂供水能力为40万吨／日，主要工艺流程如图1所示：

    半精镗镗床是应用于加工汽车连杆的设备，汽车连杆是发动机的重要组成部件，它直接影响到发动机及汽车的性能指标。如果机床电控系统采用继电接触器控制，由于使用了大量的机械触点，导致设备的响应速度慢、性差、故障、接线复杂、不便于调整和维修，加工产品的质量无法得到保证。可编程序控制器具有通用性好、抗干扰能力强、等特点，运用其控制逻辑的软件设计功能可在很大程度上改善机床电控系统的柔性；同时，其性得到明显增强，具有很好的社会和经济效益。

    2 半精镗机床的组成及加工工艺过程

    半精镗机床是由左/右滑台、左／右动力头、工件定位夹具、液压站、左／右主轴电动机等组成。左／右滑台及工件的夹紧和放松动作都由液压提供动力。汽车连杆的加工要求精度高。在加工时，要一面两销定位，同时装卡两个工件，使两个工一件一起加工。其自动加工工艺过程如下：

    （1）在机床的初始状态（左／右滑台停在原位、左／右主轴停转）时，同时装卡两个工件，人工认销后，启动机床并开始夹紧两工件。

    （2）当工件夹紧到位，且压力继电器动作时，开始自动拔销。

    （3）拔销完毕，右动力头在右滑台的带动下快速前进（下称快进），同时右主轴启动。

    （4）当右滑块快进到位时，压迫液压行程调速阀，自动转为工进速度，开始对工件右面的两个大孔和两个小孔进行加工。工进速度行进到终点,4孔同时倒角。

    （5）倒角延时完毕，右滑台快退回原位自停，同时右主轴停转。

    （6）左动力头在左滑台的带动下快进，同时左主轴启动。

    （7）当左滑台快进到位时，压迫液压行程调速阀，自动转为工进速度，开始对工件左面的两个大孔和两个小孔进行加工。工进速度行进到终点，4孔同时倒角。

    （8）撞死铁且保压达到压力后，左滑台快退回原位自停，同时左主轴停转。（9）接着进行自动插销的操作，当插销到位时自动开始放松工件。

    （10）工件放松到位时，人工取下工件，一次加工过程结束。此时，机床处于初始状态。欲进行下一次加工，要重复上述过程。自动加工工艺过程可用图1的流程图表示。

    3 设备的控制要求

    （1）该机床按要求设有手动和自动两种控制方式。加工工件是在自动方式下进行的，两个动力头位置的调整、插销／拔销等操作，有时需用手动方式。

    （2）机床处于初始状态时，自动方式才可以启动。所以，设置机床的初始状态显示，给操作人员提示。

    （3）为了有效地防止误操作，在启动自动运行方式时，同时按住两个按钮才能启动，在手动夹紧工作时，也需同时按住两个按钮才有效。

    （4）在自动运行过程中，若误按其他按钮时不应影响程序的正常执行。

    （5）启动自动运行时，处于插销状态下不能启动右滑台前进，在拔销后才能启动。

    （6）当自动方式结束一个循环且对两件连杆加工完后，机床应处于初始状态。

    4 PLC的I/O分配

    半精镗机床选用PLC的机型是FP1系列40点主控单元，该机24个输人点，16个输出点。具体I/O分配如表1所示。

    5 各工步时电磁阀的状态

    各工步时电磁阀的状态如表2,所示。表中电磁阀的状态用“＋”和“（＋）”来表示，“＋”表示线圈接通，“（＋）”表示线圈接通后保持接通状态。

    6 各压力继电器的状态

    SPO：从工件夹紧到位开始的全部加工过程中一直保压，其触点动作，当放松工件时，触点复位。SP1：右工进达到一定压力时其触点动作，右快退时触点复位。SP2：左工进达到一定压力时其触点动作，左快退时触点复位复位。

    7 半精镗机床PLC控制程序

    图2是半精镗机床的PLC控制梯形图，控制程序是根据工艺过程、控制要求和流程图编制而成的。对此控制程序现作几点说明：

（1）机床的自动运行方式在初始状态下才能启动，机床在原位时，右滑台原限位开关ST4、左滑台原限位开关ST6、插销到位限位开关ST7、工件放松到位限位开关ST8被压，X112,X14X15,X16开接点接通，R3线圈接通，原位指示灯亮。这时把方式选择开关打到自动挡，XO常开点接通，R4内部继电器线圈接通，R4的常开接点闭合，为下一步夹紧作好准备。

    （2）夹紧夹紧是整个加工过程的步，如确定机床在原位，把选择开关拨到自动档，按下自动方式启动按钮SB7,SB8,X7,X8的常开接点闭合，Y7、Y9,YB线圈接通，驱动夹紧电磁阀（1）YV5线圈、夹紧电磁阀（2）YV7线圈、夹紧电磁阀（3）YV9线圈接通，把要加工的两工件夹紧。如把方式选择开关拨到手动，按下手动夹紧工件操作按钮SB1、手动夹紧工件操作按钮SB2，即可实现工件夹紧的手动操作。

    （3）拔销夹紧之后要拔销才能进行加工。在自动方式下，R4常开接点接通，RZ是用来记忆总加工状态的内部继电器，在没有进行加工之前，R2内部继电器的常闭点处于接通状态，由于夹紧过程已完成，工件夹紧压力继电器SPO、工件夹紧到位限位开关STl动作，XB、XF常开点闭合，YE输出继电器线圈接通，开始拔销，拔销到位后，插销到位限位开关ST7动作，X10常闭点断开，拔销完成。加工前的准备工作就完成了。

（4）拔销到位后，插销到位限位开关ST7动作，X10常开点闭合，快进YVl线圈接通，右滑台快进，接着主轴启动。

    （5）为防止左右滑台不能同时快进，在左滑台快进逻辑行串人X12的常开点，只有右滑台在原位位时，限位开关ST4才动作，X12的常开点才能闭合，左滑台才能快进。

    8 半精镗机床电控系统安装时应注意以下几个问题

    （1）为防止来自电源线的干扰，电源线使用双绞线，每根导线截面应在1.25mm2以上，电源通过1:1的隔离变压器供给PLC，降低电噪声。另外为了防止电压过高损坏PLC,电源输人端加上压敏电阻。

    （2）PLC输人线路与动力线路不能位于同槽或电线管内，三相动力线路束在一起走线，并且使两部分尽可能相互垂直走线，输人线也可采用屏蔽线，以防动力线路干扰输入线路。

    （3）为防止过热,PLC不许安装在变压器等发热元件的正上方，在元器件留有适当空隙，以便散热，并且在配电箱上安装风扇降热。

    9 结语

    采用PLC对镗床进行电气控制是一种行之有效的技术进步手段。实践证明，它降低了镗床电控系统的故障率，大大提高了其工作的性，改善了其控制性能，提高了机床的加工精度，与此同时，在一定程度上降低了设备能耗。在实际使用中，效果良好

一、工程简介
本工程为山东海化股份有限公司600kt/a纯碱工程软化水项目。总装机容量190KW,主要大功率设备是水泵。其中2台软水供水泵。单台功率为75KW，1台变频增压泵，功率为15KW，2台再生泵功率为7.5KW，实际常用功率85KW，备用功率75KW，不常用功率25KW。
本工程一期建设为180T/H软化水，终建成360T/H软化水。
本工程使用原水来自水库的地表水，通过管道输送到本工程。管网水压为0.3Mpa，水质受季节影响比较大。
由于原水压力不稳定,自来水的供水压力受其它用水点用水量的影响,在用水高峰期供水压力下降,应在进水管道上设置一套增压系统以保证系统节能运行,同时满足系统的恒压变量供水要求。
控制水平：系统实现全自动控制。要求通过可编程器加上位计算机实现。
系统范围：180T/H软化水整个系统设备，管道，整个控制系统。

二、软化水系统总要求
1.系统净产水量：Q≥180m³/h
2.总出水硬度：≤0.03mg/L
3.供水方式：连续供水；
4.控制方式：全自动控制。

三、工艺流程
1、制水工艺流程

      2、系统再生工艺

四、PLC控制系统概述
1、自控系统方案
本软化水处理工程采用开放式的射线式结构，系统由研华工控机及西门子PLC组成，两者都安装在软水站近旁的控制室内。水处理系统中的水箱液位，水泵压力，阀门位置，水泵运行、故障信号，都通过控制电缆一一对应至PLC的输入端。其中气动阀门，水泵运行、故障信号为数字量，其它连续变量为4-20mA模拟量。全系统共设有256个数字点、24个模拟点、128个数字输出点。工控机和PLC采用MPI电缆连接。PLC中的数据和开关状态通过MPI电缆，用通讯方式连至PC工控机。

PLC选用西门子S7300，使用工控机对它进行编程和运行监控；控制功能用STEP7编程实现，STEP7提供3种编程语言格式，包括梯形图、语句表、功能表；本系统采用的是梯形图编程语言。如何使程序结构而又使程序代码简，对提高PLC系统的性能非常重要。该系统采用单线程编程，循环中断块OB35完成对各子程序标志位的置位，其循环时间设为100ms，主程序OB1通过判断子程序的标志位来分别调用各子程序。PLC的输出点全部控制中间继电器，中间继电器的常开触点控制现场柜中的电磁阀和水泵接触器，通过现场柜上的三位转换开关，直接控制水泵和阀门。
2、PC工控机
PC工控机为闽台研华产品，配置为P4/1.7G/30G/256M，三星21”彩显（CRT），PC机上装有（bbbbbbs2000、2002、WORD、EXCEL等基本软件，还装有SETP7V5.2PLC编程软件和WinccV5.1组态软件。工控机系统由1000VAUPS供电，它的232串口通过MPI适配器连接S7300PLC的编程口。PC机可作为工程师站对PLC进行编程，编程完毕后，可作为操作员站监控系统的运行。打印机使用是EPSON公司的LQ-1600-KIII型打印机。
3、网络功能
现在使用的是工控机和PLC之间的小型工业以态网络，使用交换机连接PC机和PLC，既可编制程序，还可通讯监控。因为工控机使用的是组态软件带有OPL接口软件。软水处理系统完成调试投入正常运行后，工控机挂接的以太网，可与任一台装有组态软件，并带有OPL功能的计算机相连接。

五、WINCC5.1主要功能及特性
与国内外同类产品相比，WINCC5.1组态软件具有以下特点：
1、全中文、可视化、面向窗口组态开发界面，符合中国人的使用习惯和要求，真正的32位程序，支持多任务、多线程、可运行于Microsoft
bbbbbbs95/98/Me/NT/2000等多种操作系统；
2、庞大的标准图形库、完备的绘图工具集以及丰富的多媒体支持，使您能够快速地开发出集图像、声音、动画等于一体的漂亮、生动的工程画面；
3、全新的ActiveX动画构件，包括存盘数据处理、条件曲线、计划曲线、相对曲线、多行文本、通用棒图等、使您能够方便、灵活地处理、显示生产数据。
4、支持目前绝大多数硬件设备，同时可以方便地定制各种设备驱动；此外特的组态环境调试与灵活的设备操作命令相结合，使硬件设备与软件系统间的配合天衣无缝。
5、简单易学的类Basic脚本语方与丰富的MCGS策略构件，使您能够轻而易举的开发出复杂的流程控制系统。
6、强大的数据处理功能，能够对工业现场产生的数据以各种方式进行统计处理，使您能够在时间获得有关现场情况的手数据。
7、方便的报警设置、丰富的报警类型、报警存贮与应答、实时打印报警报表以灵活的报警处理函数，使您能够方便、及时、准确地捕捉到任何报警信息。
8、完善的机制、允许用户自由设定菜单、按钮及退出系统的操作权限。此外，MCGS5.1还提供了工程密码、锁定软件狗、工程运行期限等功能，以保护组态的成果。
9、强大的网络功能，支持TCP/IP、Modem、485/422/232，以及各种无线网络和无线电台等多种网络体系结构。
10、良好的可扩充性，可通过OPC、DDE、ODBC、ActiveX等机制，方便地扩展MCGS5.1组态软件的功能、并与其他组态软件、MIS系统或自行开发的软件进行连接。
11、提供了WWW浏览功能，能够方便地实现生产现场控制与企业管理的集成。在整个企业范围内，只使用IE浏览器就可以在任意一台计算机上方便地浏览与生产现场一致的动画画面，实时和历史的生产信息，包括历史趋势、生产报表等等，并提供完善的用户权限控制。

六、结束语
该系统是无锡市神州节能设备有限公司为山东海化股份有限公司600kt/a纯碱工程软化水项目而设计的。该系统的特点是：小型化、成本较低、简单易用、性高、通迅能力强，有很强的模拟量运算能力和数字逻辑处理功能。系统中采用的算法也收到良好的控制效果，满足了生产工艺的要求。