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浔之漫智控技术(上海)有限公司
主营：西门子DP电缆代理商
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无负压供水是在变频恒压供水的基础上发展起来的，它的之处在于将系统直接与自来水管网串联对接，而不用建立水池和设置水箱，供给用户的水在一个密封的环境中，避免了饮用水在供水过程中的二次污染。这种供水方式实现了无池供水与变频恒压供水的结合，能够达到比其它供水方式环保节能的效果。此外在供水过程中，充分利用自来水原有的压力，因此可节电50%以上。不仅如此，无负压供水系统结合真空抑制、稳流补偿、预压平衡补偿、能量储存释放、变频调速和智能控制等技术，在供水的同时不，会对**管网产生压降，从而保证了**管网的正常运行。
2 无负压供水工艺概述
无负压供水控制系统的概念就是通过变频器控制水泵的运行频率，达到节能供水的效果，同时系统还加入了**管网保护功能、水泵保护功能以及故障处理等功能。为了节约成本，目前人们大多采用一个变频器控制多个水泵的变频运行方式，也就是我们常说的一拖二、一拖三或一拖四等控制系统。采用这种方式，变频器轮流控制各个水泵变频运行。
水泵的运行方式有两种，一种是变频运行，一种是工频运行。水泵的运行方式由控制器根据用户用水量的多少自动控制。系统启动后，水泵变频运行，当用水量增加时，变频水泵转换为工频运行，并启动下一台水泵变频运行。用水量减少后，工频水泵退出运行，水泵的投切过程如此循环反复。
在用水量很少，或没有用水时，为了节能与延长水泵的使用寿命，水泵还可以进入休眠状态。当用水量增加时，水泵会自动从休眠状态中被唤醒。当一台水泵长时间运行时，为了使各个水泵均衡运行，系统会自动选择运行时间短的水泵运行。当有水泵出现故障时，系统会自动跳过该水泵，不会影响其他水泵的投切过程。
3 无负压供水控制系统结构设计
在传统的无负压供水设备中，控制器大多采用单片机设计，这种控制器一般都不允许用户对其内部的程序进行修改。如果想增加一些功能，则找控制器的供应商帮助完成。这就导致了系统的灵活性较差，而且这种控制器一般都没有经过性测试，在性方面可能存在或多或少的问题。
采用PLC作为控制单元，在性上得到了保证，其开放的编程环境也使系统开发和维护加方便。不仅如此，和利时还为无负压供水设备提供了标准的例程，用户可以直接使用这个例程搭建无负压供水控制系统，或者可以根据需要对例程进行简单的修改，这样大大提高了系统的建立效率以及系统的开放性。
本次设计针对1拖3无负压供水控制系统。系统主要由PLC、变频器、离心泵、压力传感器、水位传感器、缺相保护器、故障报等组成。PLC负责三个水泵的投切控制算法，根据管网出口的设定压力动态调节变频器的输出频率，以及实现倒泵、休眠、故障处理、无负压补偿等功能。本系统采用和利时LM系列PLC作为系统控制器，并且通过LM系列PLC自带的RS232接口连接现场的触摸屏HT6720T，触摸屏程序具有系统参数设置、显示系统运行状态、查询系统报警等功能。为了便于用户查询控制系统的运行状况以及设置出口压力等参数，这里还用LM系列PLC自带的RS485接口连接了一个短信数传模块，用户可以通过手机随时查询水泵的运行状况以及设定管网的出口压力。无负压供水控制系统结构如图1所示。
3-1 无负压供水控制系统结构图
图2 无负压供水控制系统程序流程图
图3 触摸屏工况界面
图4 触摸屏参数设置界面一
图5 触摸屏参数设置界面二
图6 触摸屏报警查询画面
西门子模块6ES7231-7PB22-0XA8技据
. 前言
斗轮堆取料机，是大型散装物料装卸机械，广泛用于港口、矿山、钢厂、电厂等大宗散料如矿石、煤、砂石等在存储料场的堆放、提取作业，其工作连续性强，操作频繁。斗轮堆取料机传统的开关量顺序控制, 是采用继电器和接触器构成的逻辑控制装置, 这种传统的控制装置能在一定的范围内满足自动控制的需要,但因需要大量的触点装置和电缆使其控制线路过于繁复、性差和维修难度大。PLC 以其稳定的性能、低廉的成本、强大的功能及方便的编程等特点广泛应用于工业控制领域。
本文采用西门子触摸屏TP270 ，西门子 S7-300 可编程控制器, Profibus-DP ( 分布式I/O) 控制机上的各执行机构。控制网络简单, 系统优化, 满足机上的各执行机构的控制要求。
2. TP270触摸屏组态
Simatic TP270具有价格低廉、坚固、结构紧凑、显示清晰、组态简单等优点，TP270的引入能够大大减少司机室内的仪表盘、指示灯、数码管等从而减少设备间的布线，使运行加，同时使设计人员能够根据实际情况灵活改变显示内容与方式，大大提高了整机的控制性能和水平。
本文采用Protool V6.0进行触摸屏画面组态，根据斗轮机设备需要及特性，画面设计总体分为一个主画面、六个子画面,其逻辑关系如图1所示：
组态程序编写完毕，用编程器为TP270下载程序时，要注意设定TP270的传送通道及传送波特率，考虑到下载速度，本例中波特率设置为115200。
| 结合系统结构图说明了该系统的组成和特点。PLC温控模块具有16位测温精度，且自带PID自整定功能，静态时温度误差可控制在0.5℃以内。再流焊接是表面贴装技术（SMT）特有的重要工艺，焊接工艺质量的优劣不仅影响正常生产，也影响终产品的质量和性。PC系列PLC因其在方案上的优越性，正越来越多的应用在回流焊行业。 回流焊一般有8到20个温区，每个温区上下部分别有1路热电偶测温及1路加热管加热。总得来说，这些温区又可以分为以下4个基本温区： 1） 预热区，也叫斜坡区,用来将PCB的温度从周围环境温度提升到所须的活性温度。炉的预热区一般占整个加热区长度的15～25%。次段要求温度控制反应，同时不能调，否则容易损伤电子元器件； 2） 保温段的主要目的是使SMA内各元件的温度趋于稳定，尽量减少温差。在这个区域里给予足够的时间使较大元件的温度赶上较小元件，并保证焊膏中的助焊剂得到充分挥发。温度的静态误差要控制在0.5℃以内； 3） 回流区,有时叫做峰值区或后升温区,这个区的作用是将PCB的温度从活性温度提高到所的峰值温度。活性温度总是比合金的熔点温度低一点，而峰值温度总是在熔点上。回流区如果峰值问题过高，时间过长，则会PCB的过分卷曲、脱层或烧损，并损害元件的完整性。 4） 冷却段这段中焊膏中的铅锡粉末已经熔化并充分润湿被连接表面，应该用尽可能快的速度来进行冷却，这样将有助於得到明亮的焊点并有好的外形和低的接触角度。缓慢冷却会导致电路板的多分解而进入锡中，从而产生灰暗毛糙的焊点。 PC系列PLC在回流焊设备的方案： PC系列PLC自带编程口和485通讯口。其编程口同工控机通讯，实现数据的监控和设置；485通讯口同变频器modbus协议通讯，表格化的modbus指令，编写复杂通讯程序，使用非常简单方便。 PC系列温控模块不仅具有16位测温精度，而且自带PID自整定功能，PID参数调节编写冗长的程序。科学的温控算法，静态时温度误差控制在0.5℃以内。有的调抑制功能，能够有效的保护电子元器件过热损坏。另EPRO软件提供示波器功能，能够实时监控温度曲线，并将监控曲线导出至EXCEL表格，为提升回流焊工艺提供依据。 PC系列PLC由于在温控和通讯上的优势，给客户工程师在使用过程中提供了大的支持，有效提高了工作效率及系统性能，在回流焊行业应用越来越广泛。(end) |
控制要求-按工艺分为不同模块
模块1：锌浆站灌浆操作控制（PLC 7）
PLC7作为锌浆站的主控PLC包含有以下几个动能模块：
1. 电池空位信号检测：电池体进入锌浆旋转体前，需要提前检测流水线上是否存在空位。如果检测到空位，则对应的灌浆站（Station）不进行灌浆动作。
2. 灌浆时序控制：PLC 7接受E-Cam的7组脉冲输出信号，根据生产工艺流程运算出时序控制信号，并以Profibus通讯方式将控制信号发给PLC5、6以完成具体的灌浆操作。
3. 锌浆站初始化控制：用于上电时初始化锌浆站，包括分步上电、配方管理（一个配方，可改）、通信配置等。
4. 系统报警及错误处理：PLC7将采集从站（PLC 5、6、ET200S）的报警，作出逻辑判断并将报警通过以太网发送给PLC 1。由PLC5、6检测到的单个Station故障只影响该Station的动作，锌浆站其他Station将继续工作。由于故障导致停线时，已经触发的动作将继续执行完成。
5. E-Stop处理：PLC1可向PLC7发送E-Stop信号，PLC7在接收到该信号后将切断锌浆站的电源。伺服放大器上的E-Stop信号将连至外部的急停控制器上，用于急停联动。急停恢复时PLC5、6、7均须做一次初始化操作，以保证。
模块2：锌浆站灌浆工艺过程控制（PLC 5、6）
PLC5、6作为锌浆站的运动控制PLC，配置有*324运动控制模块，其功能包括：
1. Station运动控制：通过运动子程序调用控制伺服放大器和伺服电机完成灌浆动作。从站以ProfiBus通讯方式接受来自主站PLC 7的灌浆控制信号, 分别对站1-12和站13-24进行灌浆工艺过程控制。
2. 系统报警及错误处理：用于捕获系统运行时产生的设备报警，并根据报警进行错误处理，如产生系统报警标志位。伺服部分的报警尽量详细，并能显示在Panel上。
3. 配方管理：PLC5、6将保存后一次正常的配方，在每次上电时自动调用该配方。Quick Panel对配方的修改将保存在PLC5、6中。
模块3：操作面板现场操作
新安装的Quick Panel将通过以太网与PLC5、6、7通信，可完成以下功能：
1. 设备的控制和监视：用户可以通过现场触摸屏监视系统设备的状态点和控制设备的动作；
2. 配方参数设置：用户可以通过现场触摸屏设置相关的配方参数；
3. 报警信息及系统报警复位：现场触摸屏可以显示当前产生的报警描述信息，报警信息为用户提供故障解决的参考。用户解决设备故障之后，可通过触摸屏复位掉之前产生的报警并让系统重新正常运行。
4. 故障信息统计功能：可分类统计每个Station的错误。
5. 报警可考虑形象直观的提醒图标。
原有控制系统功能改造（PLC1、PCM、PLC3）
1. 移除原先PLC 1中Emerson 运动控制系统的控制程序，并将原先PLC 1中锌浆站时序控制程序移植到PLC 7中；
2. PLC1需通过以太网发送Set、Reset信号给PLC7，用于所有的错误。
3. PLC1和PLC7之间需作通信检测。
4. 在原先PLC 1中PCM模块上相关报警信息；
5. 原有空位检测信号由PLC3移至PLC7后，需对PLC3程序进行部分修改。原有的锌浆站出错信号将继续保留。
6. PLC1上原有的锌浆低液位报警信号继续保留。
I/O信号硬件接口
1. E-CAM脉冲输出信号：此次锌浆站该改造使用成熟的E-CAM脉冲信号触发的方式来控制灌浆站的工艺流程，E-CAM脉冲输出通道改成PNP输出类型。该部分时序控制使用以前控制方式,可直接使用现有的配置参数来配置E-CAM。E-CAM信号一共使用了8个输出通道，信号直接接到PAC 3i主站（PLC 7）输入模块。
2. Lift及Pump到位检测信号：该信号已连接到现有的PLC3中，用于检测各个Station的Lift及Pump动作是否到位，如未到位将通过PLC1触发系统停线。
3. 检修门锁闭信号（Output）：该信号由PLC7产生，当生产线运行时，将检修门锁闭；
4. 检修门关闭到位信号（bbbbb）：该信号接入PLC7并通信给PLC1，当锌浆站检修门未关到位时将触发系统停线。
5. Power On/Off 信号：该信号已接入PLC1 Block6，用于软起/停锌浆站。该信号在改造时将接至PLC7，PLC7控制接触器切断锌浆站电源。该开关考虑放置在不易接触到的地方。
6. 电池体空位检测信号：在锌浆站前安装空位接近开关，信号直接接到PLC 7输入模块，用于PLC7判断是否存在空位。
7. E-Stop：该信号以硬线方式接入伺服放大器和PLC1。
8. PLC1上原有的锌浆低液位报警信号继续保留。
9. 现有Panel上的各种开关、按钮、控制面板需作调整，安装新的Quick Panel后需考虑Panel 24VDC的供电。原有接入PLC1 Block 7控制锌浆站的按钮将取消。其他控制按钮，含后来新增的按钮将保留。
PLC间信息交互通讯接口
1. Profibus通讯：系统主站PLC 7和从站PLC5、6以及ET200S之间使用Profibus通讯交互报警数据和控制信号。
2. 以太网通讯：PLC 7需要通过以太网发送报警给PLC 1，同时PLC 7也要接受来至PLC 1的停线或急停信号。现场触摸屏通过以太网和PLC 7进行通讯，采集状态，报警信息以及发送Reset信号。
项目实施效果
项目竣工以来，GE PLC和Fanuc伺服系统凭借其稳定和控制保证了设备24小时/天 无间断定工作，保证工厂日均产量，客户对实施效果深表满意，后续其他改造项目正在进一步洽谈中。