西门子模块6ES7221-1BH22-0XA8库存

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工作原理: 

平版式胶印机是采用各种规格的纸张进行间接印刷。先将需要印刷的图文资料制成胶片底版，再转印到感光的PS金属板上，需要印刷的图文易于粘上油墨，而其他部分粘水而不着墨，PS板装在胶印机的辊简上，其粘上的油墨转印到另一滚筒上的橡皮布上，由橡皮布转印在纸张上。这种间接印刷利用橡皮布的高弹性，能以较小的滚筒压力印出结实的印记，即使细的印记也能如实地再现于纸面。胶印机主要是由输纸、印刷、水墨供给、、收纸等机构所构成，在胶印机的工作过程中，要求输纸平稳，纸张连续不断，送纸必需到位，保证印张的定位精度，在印制彩色图文时，需要多次印刷，重复定位精度要高，否则会出现“重影”，使印张模糊。在印刷过程中要保证水墨平衡，色彩均匀，要求主传动平稳，否则会出现墨杠，需要无级调速，印刷完的印张因为与橡皮布摩擦会产生静电，使纸张吸在一起，要采用静电器静电，收纸时要把纸张放置整齐，保证印张的’一定高度，自动调整，收纸台下降到限位置时，要停止输纸并发出报警信号。控制系统配置:操作面板作为操作信号的输入单元，由按钮开关、船形开关、数字拨码盘、电位器组成。在工作过程中对纸张的位置、参数和机械机构的状态进行检测，这些信息是由光电、电感、电容传感器以及行程开关、微动开关提供给控制单元，参与逻辑和数学运算，控制单元足由PLC完成，根据操作输入信号和信号运算后发出输出信号，输出信号控制变频器，进行速度控制；控制电磁铁，驱动机械机构完成各 种动作，此外，还有提供电源单元，山电网来的220V电，经过主令开关，空气开关保护，供给PLC、变频器、稳压器使用. 

工作原理是根据机械结构和操作要求设计的。在操作方面：有“手动”和“自动”两种工作方式，前者是用于印刷前的调整工作，机器调整完成以后，就可以进入“自动”工作状态，按规定的程序工作。对电气的要求，需要完成以卜功能. 

1．主传动控制 

运行平稳，在印刷过程中速度变化需要连续、没有跳变。速度在3000～10000RPh之间无级调速，正、反点车的速度限制在120RPh，洗辊时为6000RPh。 

2．输纸控制 

在印刷过程中，供纸的纸面高度要保持恒定，纸台能够自动调节上升，在送纸过程中要检测是否是单张，防止多张纸进入滚筒，破坏滚筒，如：有“双张”故障检测功能、纸张到位功能，一旦出现故障就要报警停机，排除故障。 

3．合压，离压，计数控制 

有纸张印刷时，按照机器的运行周期进行合压，离压，并对印刷的纸张进行计数。连续印刷时要锁定合压动作，一旦无纸或“断张”时，及时离压，防止再次印刷时，印张背后“蹭脏”。 

4．摆墨、摆水控制 

在主电机工作时，“手动”工作方式可直接操作，“自动”工作方式时，与合压同时工作。 

5．重复码控制 

重复打同‘号码的印张数由拨码盘输入的数据控制。 

6．喷粉及纸张的静电 

在印刷时，纸张与橡皮布摩擦会产生很高的静电，影响收纸并导致纸张蹭脏，要使用静电器纸张上的静电。在彩色印刷时，防止纸面上油墨的粘连，在收纸时，要在印刷纸面上喷上给粉。为了保证胶印机的印刷质量和工作，要考虑以卜环节： 

1．纸张厚度的检测 

为了防止多张纸进入滚筒，称为“双张”故障，在实际控制上，凡是50g以上的纸张由微动开关进行检测，50g以下的纸张微动开关不出来，采用对射式光电传感器对其厚度进行检测。开机后，对进入印刷机的头三张纸的厚度分别进行测定，算出平均值 取其1．5倍作为标准值，以后对每张纸进行检测，凡是大 于此值的纸张判定为“双张”，停机并报警，这里的光电模拟信号的模数转换、数值运算及输出由PLC完成。 

2．纸张到位 

在印刷过程中，由于送入的纸张歪斜会造成废品，要使用反射式光电传感器作为检测元件对其进行故障测定。 

3．合压控制 

送入压滚筒的纸张，要在滚筒的一定位置送入，进行合压，无后续纸张时，及时离压，否则会在以后的印刷时造成背面“蹭脏”现象，但要求在连续印刷时要锁定合压，防止印刷小纸张时，每过一张纸就离压一次。这里的印刷周期作为标准，由电感传感器取出信号。合压的要求也同样如此。 

4．重复码控制 

所制文件或多联发票时，需要打印若干相同号码的印张，其印张数与拔码盘存入数据存储器进行比较，一旦数据相同，就发出信号，驱动拔码机构进行拔号。 

5。水墨辊的运行控制 

水墨辊的运行速度影响印刷质量，要保持水墨平衡状态。其速度要对应于主传动的速度，从变频器取出主机的速度模拟量，A／D转换后，调整比例因子，输出对应的脉冲或脉宽，控制伺服电机，达到水墨平衡的效果 

6．互锁，连锁控制 

为了保证，正、反点车之间需要互锁，运转与点动之间需要互锁。在收纸台下降到板 限位置时停止输纸；在运转时，如果机电的护罩被打开时，要立即停车，防止意外事故发生。 

7．对PLC的输出进行保护 

胶印机的大部分输出执行器采用电磁铁驱动机械结构实现控制的，虽然PLC的继电器可以直接使用，但电感性负载对触点不利，一旦出现问题，要换或检查PLC的输出继电器不是一般用户能做到的，我们采用PLC继电器控制外部继电线圈，由外部继电器触点控制电磁铁，便于故障的检测和排除，延长PLC的使用寿命。 

应用分析 

原先，我们使用集成电路设计成控制电路，采用门电路，触发器，计数器，模拟开关等集成电路，其控制系统稳定，但灵活性差，其优点是，其输入与输出是并行工作的，速度快。但在市场经济的环境下，产品不断地改进与新，对控制系统不断提出新的要求，集成电路控制系统跟不上发展的需要，开始采用PLC控制。在胶印机中，50g以下纸张的厚度检测和水墨平衡的调节是通过模数转换，经过运算而取出控制信号的，模数转换时间，经查阅有关资料，一般在 200us左右，加上传输时间应小于250us，胶印机速度按12000RPH计算，一个运行周期为0．3秒，纸张在前规位置停留可供检测的时间约在 0．15s左右，模数转换可采用中断方式进行信号的检测，若程序长度为1K，其扫描周期不会大于2ms，可在相邻的扫描周期内检测到纸厚信号，可以在 0．15s时间内做出反应动作，而水墨辊的检测无严格可忽略不考虑。2001年接触到施耐德公司NEZA产品，现在已应用在A45，A46胶印机上，经过调试， 满足了这两个型号产品的技术要求。(end)

引言 

PLC为晶体管输出型，输出单元允许所带负载工作电源为DC 12～24 V，尢法直接驱动交流接触器，只能DC 12～24 V的中问继电器，再用中间继电器来带AC 380 V的负载，这样就会使得外部接线变得繁琐，而且由于传统的交流接触器为电磁式开关，其机械触点的寿命及性与PLC控制系统相差甚远，较大地阻碍了控制系统性能的发挥。因此像这类的负载，我们需要选择一种为合适的继电器来充当其受控的开关器件。 

1 固态继电器的特点及分类 

1．1 固态继电器的特点 

固态继电器SSR是近年来世界上新兴的控制继电器，这种继电器用几毫安的微小信号可以控制大功率负载的起动与关断，正符合了晶体管输出型PLC的特点。并且其输入信号（控制端）和输出信号（受控端）采用光电隔离电路，保了输入与输出互不干扰，输出端采用无触点大功率输出电路，整个电路用环氧树脂浇铸为一体。因此，固态继电器运行时无火花、无噪音、、不产生电磁干扰，比电磁继电器具有开关速度快、体积小、寿命长、耐震、耐腐蚀、防潮、防腐、输出端在接通瞬间无震颤现象等优点，可以在严重污染和震动的环境下使用，具有很高的灵敏度和抗干扰能力，被广泛应用于石油化工仪器设备，灯光照明设备，纺织机械、数控车床、设施等各种自动化控制领域，特别适用在腐蚀、防尘、要求防爆等恶劣环境，及频繁开关场合。 

1．2 固态继电器的分类 

交流固态继电器按开关方式分有电压过零导通型和随机导通型；按输出开关元件分有双向可控硅输出型（普通型）和单向可控硅反并联型（增强型）；按安装方式分有印刷线路板上用的针插式（自然冷却，不必带散热器）和固定在金属底板上的装置式（靠散热器冷却）；另外输入端又有宽范围输入（DC 3～32 V）的恒流源型和串电阻限流型等。 

单相SSR为四端有源器件，其中两个输入控制端，两个输出端，输入输出间为光隔离，输入端加上直流或脉冲信号到一定电流值后，输出端就能从断态转变成通态。而三相交流固态继电器则是集三只单相交流固态继电器为一体，并以单一输入端对三相负载进行直接开关切换，可方便地控制l一相交流电机、加热器等三相负载，图1为三相交流固态继电器的基本接线图。三相交流固态继电器的相与相问，输入输出间，以及与基板之间绝缘电压大于2 000 VAC，其他基本指标与相应的单相固态继电器相同。需要指出的是对实际负载电流不大的场合，比如实验室教学，三相SSR使用起来比较方便，但电流大时发热亦大，这时使用三只单相SSR为。 

   1.混铁炉除尘风机工况：

    混铁炉系统除尘设计风量：66万m3/h

    风道漏风损耗率设计：10％

    进铁水（或大包倒小包）除尘需要风量：25万m3/h

    出铁水除尘需要风量：6万m3/h

    进铁水除尘需要时间：约10分钟/次

    出铁水除尘需要时间：约3分钟/次

    日出铁水总次数：约180次

    日进铁水总次数：约120次

    进铁时，当捕集罩关到位后，相应的阀门打开。出铁时，混铁炉离开零位后，相应的出铁口阀门打开。

    2.混铁炉除尘风机主电机的技术参数如下：

    电机型号：Y710－8

    额定功率：1600kW

    额定电压：6300V

    额定电流：183.2A

    功率因数：0.84

    3.工艺要求：

    现场提供具体工作情况分为以下6种：

    1）一个进铁口工作需要25万m3/h；

    2）一个出铁口工作需要6万m3/h；

    3）两个出铁口同时打开需要风量12万m3/h；

    4）一个进铁口一个出铁口同时打开需要风量31万m3/h；

    5）一个进铁口两个出铁口同时打开需要风量37万m3/h；

    6）两个进铁口同时打开需要风量50万m3/h。

    三、高压变频调速系统改造方案：

    1.HARSVERT-A高压变频器的原理:

    采用高-高电压源型单元串联多电平技术。电网电压经过副边多重化的隔离变压器降压后给功率单元供电，1600kW/6kV高压变频器每相由5个功率单元串联而成，输出相电压可达3500V，线电压达6kV左右。每个功率单元承受全部的电机电流，但只提供1/5相电压和1/15的输出功率，为单相输出的交直交PWM电压源型逆变结构，相邻功率单元的输出端串接起来，形成Y接结构，实现变压变频的高压直接输出，供给高压电动机。

    每个功率单元分别由输入变压器的一组副边供电，功率单元之间及变压器二次绕组之间相互绝缘，二次绕组采用延边三角形接法，实现多重化，以达到降低输入谐波电流的目的。给功率单元供电的二次绕组每3个一组，分为5个不同的相位组，互差12度电角度，形成30脉冲的整流电路结构。

    2.本项目共配置1台高压变频器，其详细参数如下：    

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    3.变频器主回路方案：

    由于风机进风口没有风门，因此这次改造没有安装工频旁路柜。即用户电网直接接高压变频器，然后接电机。

    4.根据混铁炉的工艺要求，我们在满足除尘环保要求的前提下，为简化控制逻辑，现场PLC直接根据出铁口、进铁口的炉盖位置开关状态来控制变频器的转速，变频器预设3个速度点，根据现场所需风量不同自动调节电机转速。

    现场送6个开关量信号进PLC，在程序内编程以达到变频器高、中、低速运行。    

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    状态说明：0：风口关闭

    1：风口打开

    ——：任意状态

    5.加装变频器后，由于变频器自身带有电机的过流保护、过载保护、缺相保护、过电压保护、接地保护、短路保护、频保护、反相保护等，变频运行时上口高压柜保护为备用保护，除变频器输入侧采用移相变压器外（其励磁涌流为额定电流的6-8倍），对上口保护无其它特殊要求；因此高压开关柜继电保护只对变频器工频旁路时起主要保护，其整定值可按正常电机保护进行整定。旁路运行时如将进气口阀门全部关闭，启动过程启动电流应在电机额定电流的6-8倍左右，如果电网或上级变压器容量较大能承受此瞬间冲击，可以不外加任何启动设备进行直接工频启动，如果不能承受则可考虑在变频器工频旁路系统前方加装水阻或电抗器，以防工频启动时无法启动。本项目工频时采用直接启动方式。

    四、交钥匙工程整体施工方案：

    1.由于目前设备使用液力耦合器，考虑到风机运行的稳定性，因此拆除液力耦合器，将电机向前移位采用直接连接方式；对电机移位后与风机直联的磨擦片接手重新定制，重新制作钢底座作为电机基础，同时为确保设备投运后的，应确保的安装精度，保证电机与风机之间的同心度≦0.05mm。

    2.高压变频器主设备安装在风机值班室内，原高压柜至电机的高压电缆用做改造时高压柜至变频器进线电缆，变频器至电机高压电缆重新敷设，同时敷设现场PLC柜至变频器控制柜3根屏蔽控制电缆用于变频器的远程启动、停车，采集现场阀门状态信号，实现变频器三段速的自动调节及变频器信号的反馈。此外还需敷设一根高压柜至变频器的控制电缆，用于高压柜合闸允许和高压柜紧急分闸控制。

    3.由于高压变频器的IGBT等功率元器件对环境温度要求比较高，同时本项目变频器功率较大，为了防止因温度高而引起变频器的保护停机，我厂采用以下三种措施来防止室温过高：

    （1）柜加装排风管，使变频器自身产生的大部分热量通过排风系统释放到室外；

    （2）改装现有的窗户，进行双层玻璃保温；

    （3）加装一台10匹的工业风冷空调。

    4.施工时间安排见下表    

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    终，北京利德华福电气技术有限公司凭借、快捷的售后服务，顺利将设备投入运行，运转情况良好，整体工程一次性验收。

    五、节能测算及投资分析：

    1.上变频器前后的相关参数统计    

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    2.工频用液偶调速状态下除尘风机的功耗计算：

    （4）仍以年运行时间7920小时（约330天）、电价0.5元/度计算，则变频后每年耗电量为697.4万度，每年耗电费为348.7万元。

    4.综上所述，除尘风机上高压变频器后较以前工频液力耦合器调速，每年可节约电量339.6万度，每年节约电费为169.8万元。

    同时还产生了其他效果：

    1）限制启动电流，减少启动的峰值功率损耗；

    2）改善电网功率因数，变频器可使系统的功率因数保持在0.95%以上；

    3）了电机因启动、停止对机械的冲击，延长使用寿命，减少维修；

    4）可使电动机与风机直接相连接，减少传动环节的费用；

    5）电机和风机运转速度下降，润滑条件改善，传动装置的故障下降；

    5.投资分析：

    我厂通过高压变频节能改造，预计该项目的总期约在16个月左右，总投资内容包括设备成本、配件成本、运输成本、工程设计成本、工程安装成本、效果检测成本、资金成本、设备维护成本及风险成本。

    六、结束语：

    综合看来,本套高压变频调速系统的投入，对提高杭钢集团动力公司电能的使用效率，降低公司的生产成本，保证混铁炉除尘风机的运行以及生产工作自动化程度的提高有着积、重要的作用。可以说这是一个产品适用性强,快的高科技项目。

文/刘志兵 杨晓红 交大昆机科技股份有限公司

如何提高金属切削数控机床的加工效率，充分利用机床主轴大转速、大负载和轴大进给速率,加工材质、切削量多变的工件,同时又能自动保护机床和主轴系统,保护较昂贵的进口,这已经越来越受到终端用户和机床制造厂家关注的问题之一。以色列OMAT公司的ACM自适应控制监控系统正是为了适应这种要求，从控制角度为解决该问题提出的理想方案。

OMAT公司ACM作为西门子840D数控系统的重要选件，可以提供多种版本形式，外装式ACM装置、纯软件集成式ACM、PC卡软硬件混合式ACM和单元软硬件混合式ACM。其中，种软硬件均做在ACM装置中，外部接线多，但不受数控系统和主轴驱动器的限制，主要针对老系统和不能安装集成ACM系统的机床用。2、3种是软件为主的ACM系统，少或无外部接线，但是受非出口型数控系统限制，要求系统软件版本高，目前在出口到国内的840D系统中难以实现。因此我们在与OMAT公司合作中选用了4种版本的ACM系统。

单元软硬件混合式ACM系统工作原理

该ACM系统由三部分组成（图1）。

                           图1 单元软硬件混合式ACM系统

·ACM控制单元：数字量输出至840D系统的NCU，模拟量输入信号来自OMAT功率传感器模块。ACM测量采集的主轴功率信号通过SINUMERIK RS232 串口与CNC的PC部分通讯。
·ACM实时控制软件：集成在ACM控制单元的微处理器中。
·ACM用户画面接口：bbbbbbs用户图形界面用于配置和监控自适应控制过程。
ACM是一个实时自适应控制系统，实时采样机床主轴负载变化，据此自动调节机床进给率至值。并且时实监视记录主轴切削负载、进给率变化，磨损量等加工参数，并输出图形、数据至bbbbbbs用户图形界面。这些数据还可以存储在硬盘供以后查阅存档。

安装与调试

1．硬件安装
原理图见图2所示，主轴功率经OMAT LA55-P型电流互感器测量，功率转换器放大后，由9芯插头输入至ACM控制单元；进给修调数字量信号输入至PLC输入模块；ACM控制单元与PCU50（用户操作接口）由RS232串口通信连接。此外还有以下控制信号：ACM后给PLC的输入信号；ACM出现故障进给保持信号；以及PLC报警使ACM产生复位的ACM RESET信号。

                                  图2 原理图

2．PLC软件编程
（1）下载OMAT标准PLC控制程序FB30并在OB1中调用：
CALL FB30 “OMAT_CYCLIC FB”
ACMFEEDOUT := IB40 //来自ACM的进给修调信号
ACMFEEDOUT := I40.6 //来自ACM的报警进给保持信号
ACMFEEDOUT := I40.7 //来自ACM的信号
ACMFEEDOUT := T10 //来自ACM的延时信号

（2）局部修改西门子标准MCP（机床控制面板）管理子程序FC19：
U DB50.DBX11.0 "OMAT_CYCLIC FB_IDB". ACMALARMOUT //PLC报警信号
R≠#MST_Inp23 [ 0 ] "NC_STOP" //使NC停止
（3）编程NC报警文本程序（程序略）
（4）修改机床参数：MD12030 OVER_FACTOR_FEEDRATE[23]=1.3
MD12030 OVER_FACTOR_FEEDRATE[24]=1.4
MD12030 OVER_FACTOR_FEEDRATE[25]=1.5

3．ACM用户图形界面PC软件安装
（1）在F:>\OEM下创建OPMS新目录
（2）将OMAT软盘上的下列文件拷入新建目录F:>\OEM\OPMS
·OPMS.MDI ·OPMS.ZUS
（3）将文件025_.DLL和025_UK.DLL拷贝到F:>\OEM\LANGE；
打开文件RE_.INI和RE_UK.INI插入语句：HSKT=“OMATIVE ACM”
（4）打开F:>\OEM下的文件REGIE.INI插入语句：
TASK=NAME：=OPMS，TimeOut=6000
（5）拷贝OPMS.INI到F:>\OEM；拷贝OPMS.EXE到F:>\HMI_ADV
（6）安装结束后重新启动西门子HMI。

运行OMAT ACM系统

                                  图3 ACM主画面

ACM PC软件安装完毕，在西门子840D系统主菜单增加名为OMAT ACM的软键，按此键进入ACM主画面（见图3）主画面显示下列信息。ACM运行方式，3种方式选其中之一。状态监视，过载、运行、主轴、在线/离线等状态。主轴功率和进给率是实时变化曲线及数值。当前运行值，参考编号、零件编号、开始加工时间、运行耗时、切削工件耗时、节约用时（%）、小进给率（%）、大进给率（%）、当前修调值（%）。

ACM工作模式：

ACM启动/停止方式：通过NC程序H功能自动或者手动启动/停止运行。
切削参数输入方式：切削参数如，类型、齿数、工件材料、切削量（深度）和速度可以手动（Preset）或者在学习（Learn）方式自动记录切削参数，然后在学习后（by learn）方式按照记录参数，监控机床运行。

ACM运行方式：
进给控制方式：ACM连续测量主轴负载并且实时自动调节进给率，出现过载则发出报警停止机床。
监控方式：ACM连续测量主轴负载但不调节进给率，有两种监控模式供选择—大负载监控或负载允差监控。
事件记录方式：在此方式ACM只是将动态切削数据存储在系统存储器中，不做输出处理。

OMAT ACM的特色和效果

传统金属加工断裂不可和控制、磨损靠手动监视、效率低，而OMAT ACM系统的自适应控制技术对传统加工技术提出了挑战，优化了金属切削CNC加工过程，提高了加工效率。典型应用统计：轮廓铣削省时约38%；铣槽省时约34%；3D铣面省时约37%；钻孔省时约28%。并且具有下列保护功能：铣断裂保护（报警并停机防止工件及后续损坏）；深孔钻断裂保护（报警并停机）；磨损监控（数字显示磨损量）；主轴过载保护（报警或停机）。

正是由于OMAT ACM特的自适应控制技术，效果显著的实用性，国外许多公司如Siemens AG、 Turbinenwerke、 Chevron Aerospace、Boeing、General Electric、Mitsubishi Motors, Toshiba GE 和Toyota Motors等公司都已大量使用，了明显的效果。

交大昆机科技股份有限公司与以色列OMAT公司合作，成功地将单元软硬件混合式ACM系统集成安装于产品机床THM4680卧式加工的840D系统上，还做了大面工件切削对比实验，切削效率提高约33%。ACM的机床负载量化控制以及对、主轴的保护功能，使得操作者放心大限度的满负荷使用机床，而又不至于对机床造成伤害。这尤其适用于面切削、加工铸钢等硬质材料、模具加工业、深孔钻削、使用进口等用户。国内航空航天、纺织、家电等行业的企业也正在陆续使用该产品。相信随着数控加工技术、高速切削等金属加工理念在国内企业的普及应用，自适应加工技术一定会得到广泛应用。