6ES7223-1PM22-0XA8品质好货

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1 前言 

随着科学技术的发展及制造技术的进步，社会对产品多样化的需求越来越强烈，产品的新换代周期也越来越短，中小批量生产的比重明显增加，从而对制造设备提出了高的要求。为满足市场的需要，要求制造设备具有率、高质量、高柔性及的性能，数控机床作为一种自动化的加工设备而被广泛采用。同时，随着现代机械制造业向高层次的发展，数控机床也必将成为柔制造单元（FMC）、柔制造系统（FMS）以及计算机集成制造系统（CIMS）的基础装备。计算机数控系统作为制造形状复杂、高质量、产品所的基础设备，己成为当今制造技术的一个重要组成部分。 

PLC（Programmable Logic Controller）可编程逻辑控制器是20世纪60年代末期逐步发展起来的一种以计算机技术为基础的新型工业控制装置。PLC作为计算机技术应用于工业控制领域的崭新产品，也是开放式数控系统中不可缺少的重要组成部分。它在处理开关量的控制问题时起着重要作用。现代的数控机床一般可分为机床床体（MT）、NC和PLC三部分。数控机床中NC和PLC协调配合共同完成对数控机床的控制，其中NC主要完成管理调度及轨迹控制等“数字控制”工作，PLC主要完成与逻辑有关的一些动作，如的换、工件的夹紧及冷却液润滑液的开停。PLC技术在各种工业过程控制、生产自动线控制中得到为广泛的应用，成为工业自动化领域中的一项十分重要的应用技术。 

在数控机床上有两类控制信息:一类是控制机床进给运动坐标轴的位置信息，如数控机床工作台的前、后、左、右移动;主轴箱的上、下移动和围绕某一直线轴的旋动位移量等。这些控制是用插补计算出的理论位置与实际反馈位置比较后得到的差值，对伺服进给电机进行控制而实现的。这种控制的作用就是保证实现加工零件的轮廓轨迹，除点位加工外，各个轴的运动之间随时随刻都保持严格的比例关系。这类数字信息是由CNC系统（计算机）进行处理的，即“数字控制”。另一类是数控机床运行过程中，以CNC系统内部和机床上各行程开关、传感器、按钮、继电器等开关量信号的状态为条件，并按照预先规定的逻辑顺序，对诸如主轴的开停、换向，的换，工件的夹紧、松开，液压、冷却、润滑系系统的运行控制。这一类控制信息主要是开关量信号的顺序控制，一般由PLC来完成。 

2 精密切割数控机床的功能分析 

精密切割数控机床是通过数控系统以数字方式控制的运动以实现对工件的切削，在编写数控车削加工程序时，并不考虑。在加工前，用户将的X轴补偿量、Z轴补偿量、尖圆弧半径、尖形式共四种补偿参数输入数控系统，由数控系统根据程序，进行补偿运算。这四种参数中，尖形式按数控系统的规定予以确认，尖圆弧半径可由R规测量，而的X,Z轴补偿量的测量则相对困难一些，使用自动对仪能很好地解决这个问题，为此，数控机床及加工大多配置了各种不同类型的对装置，如机外对仪、机内光学对仪、接触式自动对装置等。由于车削对一般的数控车床夹持标准化程度不高，因此采用机外对仪的对精度相对较低，而且机外对仪成本较高，操作复杂，需要专门的操作空间，所以实用性较差。而采用机内接触式自动对装置无疑是一种简便、快捷的对方法，它能方便地自动测量的固定补值，大大减少对时间，提高机床的加工效率。所以本文旨在设计一种机内接触式的数控车床，实现数控车削前的精密对，提高生产率，降低加工成本。需要解决的问题主要有以下方面:自动对仪需有的电子测头（传感器），能够准确在触发点触发，有较快的反映时间;对仪的测头与尖刚性接触，需加缓冲装置，对测头表面保护，压力需控制在1～10MPa左右，这样才不会对传感器的测头造成损坏，形成凹坑;系统能利用机床本身的位置测量装置进行测量，通过对不同尖触发点坐标（X,Z）的记录，可以方便地得到一组坐标值，分析计算后便可确定各补值;安装和固定对仪的装置（联接臂）应达到相应精度要求，满足平行度与垂直度要求，且要有较好的刚度和易操作性。 

3 精密切割数控机床总体设计 

对精密切割的功能，主要需保证切割精度，因此要求对数据机床的主要部件一一传感器的精度得到保证，传感器的作用是感知和检测某一形态的信息，并将其转换成另一形态的信息，将被测量（尖位置这个物理量）按照一定的规律转换成可用输出信号（电流、电压）表示的物理量。 精密切割的数控机床传感器由以下几部分组成： 

 
图 一：数控机床传感器组成

在本文中，传感器的选用应有相当的精度，完成以下功能:1）、实现对X轴和Z轴两个方向的传感，对仪要得到X轴和Z轴的坐标值，使不同在相同的点触发传感器，进而运用机床数控系统的功能再结合编程实现该点坐标值的。实际上传感器要完成的功能是一个开关量，不同的在相同点触发即可。2）、由于偏角的不同，传感器不能做成X轴向和Z轴向相互垂直的两对传感器，这样对Z向坐标的时候，得到的尖点可能不是真实的尖点坐标。 

本文采用的是机械式开关传感器，用机械触发的方式得到一个开关量的输出，当尖与传感器触发并行进到预设位置时，电路接通得到触发信号。机械式传感器相对来说精度是差一些，但只要设计合理，也能将误差控制在合理的范围内。另一方面，可自行设计以兼顾偏角的不同和传感器的大小及联接方式。此种传感器简单适用，成本较低，具有很大的市场推广。 

4 PLC与数控系统编程 

NUM1020/1040数控系统是NUM于1995年开发出的全新数控系统，是紧凑且功能完善的32位数控系统，并且和NUM1060系列系统兼容。它特别适合于1～6轴的数控机床，其硬件特点如下：采用CISC（ 大规模集成电路）技术的GSP主板;主板上连接可插接（分离的）小模板，由于考虑到数控系统和系统外部的联系，NUM把和外界联系的功能模块制造成可插接小模块，便于用户将来的维护。具体分为轴模块、显示模块和通讯模块;NUM1020/1040采用+24VDC为其电源输入，由于数控系统是弱电电路，采用+24VDC为电源输入，可以大大降低其热源和不稳定因素的影响。用户可以把+24VDC稳压电源放在电气柜内，大大提高了整个数控系统的性;PLC功能的内部集成，PLC功能的内部集成化，提高了PLC和CNC的内部通讯能力，增强了数控机床的逻辑控制;PLC的32输入和24输出模块，NUM的32输入和24输出模块可以和外围的电路相连接，而这种模块通过NUM提供的电缆和NUM数控系统连接，提高了整个机床的性。（如果有问题，只能损坏这种模块，不会对数控系统造成损坏）;光纤技术的通讯，PLC输入输出点的扩展，通过光纤进行连接，简化了线路的连接;轴转接模块，机床的编码器和到伺服的线路可以直接联到此模块上，并通过它和数控系统的轴板进行连接，提高了数控系统的性。另外，NU M的轴连接和其它数控系统不同，NUM的轴模块连接此轴的所有信息（如编码器、速度信号、回零开关）。如果机床的轴有问题，可以直接把轴模块上的插头相对换，就能很快地查出问题所在（系统内部或外部）;轻巧实用的紧凑型操作面板。其上显示器和计算机的CRT有可兼容性，与NC相通的功能键共有47个，有6个用户自由定义键及串行通讯接口，可以连接PC的键盘（直接插拔）。 

按照设计要求，当传感器检测到信号时，数控系统的程序并未监控，此时是不能记录尖坐标值进行数据处理的。先使进给电机停下来，等候操作者发出指令，然后进行下一步的操作。所以应该通过PLC的控制来实现这一功能，将Q001.0和Q001.1两个端子分别与两两个进给电机相连，实现单控制。其次，传感器共有四个测头，但对进给电机的控制都是一样的：任何一个传感器得到信号都使相应的电机同时停下来，然后进行相应的数据处理。 

数控机床的传感器得信号后通过接口电路传给PLC，PLC将得到的信号通过交换区与CNC进行数据的传输，CNC将信息运算处理后再传递到PLC中，PLC控制X向电机和Z向电机运动。数控系统与传感器的接口电路如图2所示： 

如图所示为PLC的接线示意图，将%I001.0、%I001.1、%I001.2、%I001.3 四个输入口分别与四个传感器相连，然后再与COM口连接。传感器得到信号后，相当于开关闭合，由原先的+24VDC电压跳变为零，从而给PLC的相应的输入端口一个信号。输出口%Q001.0控制X方向进给电机的使能，%Q001.1控制Y方向进给电机的使能。 

 
图 二 ：数控机床接口电路

NUM1060CNC是一种多功能、多处理器的系统，它提供与数控机床连接的各种自动控制功能。用梯形图语言编制的自动控制功能包括安装在机床上的传感器和执行机械以及与CNC的数据交换。自动控制功能设置在处理单元之中，它包括一块或多块功能卡，CNC通过它们实现图形显示，自动控制和信息存储功能。CPU与系统的数据交换可以分为二种类型：通过交换区的通讯和通过协议的通讯。 

自动控制功能由一个监督程序进行管理，它包括处理初始化，将输入/输出点分配到不同的框架以及输人输出接口和监视器的管理等多种基本任务。监控程序与用户程序一起对系统进行整体的监督管理。用户程序是在监督程序控制下受一个20ms周期的实时时钟（RTC）支配循环运行的。 

机床处理器的存储器空间安排如下： 

（1） 有备份功能（掉电保持）的32K静态RAM。 
（2） 在电源接通是复位（清零）的32K动态RAM。 
（3） 机床处理器（1MB V1）的用户程序使用的180KB动态RAM。 
（4） 机床处理器（4MB V1）的用户程序使用的2.5MB动态RAM。 
（5） 机床处理器（4MB V2）的用户程序使用的3.5MB动态RAM。 
（6） UCSII模块上的用户程序使用的64KB动态RAM。 

自动控制功能如下： 

（1） 对DACs（12位）直接存取。 
（2） 对ADCs和输入/输出点间接读和写存取，这种存取是经由虚拟存储空间（每20ms刷新）实现的。 

5 点总结 

本文的点是针对数控车床对切割中，对时间长、精度差这一问题，设计了精密切割数控车床，通过对尖位置的捕捉运用NUM数控系统自身的测量装置得到了尖点的坐标，经过计算将不同相对于标准的位置偏差得出并再存入数控系统，实现了自动对，有效地提高了对的效率和精度，具有可推广性。可为生产效率的提高，制造成本的降低起到积的作用。 

0 引言
综合自动化系统的推广应用是近年来国内现代化大型选煤厂的一个特点。它明显提高了大型工矿企业的技术水平和现代化管理水平，对提高企业的劳动生产率、改善工人的工作环境、增强企业效益具有重要意义。
淄矿集团岱庄矿选煤厂是一座设计年处理能力150万吨的现代化矿井型选煤厂，实际能力达到300万吨。主要承担入洗岱庄矿井原煤，入洗煤种为气煤,洗煤产品主要为动力煤和炼焦配煤。洗煤工艺为+40mm采用动筛排矸，-40mm采用跳汰---浮选联合流程。动筛排矸系统引进德国威达格.洪堡特KHD公司生产的动筛跳汰机，该机性能，分选效果优良，实现了单机自动化。水洗系统洗煤机和浮选机分别选用煤科总院唐山分院研制的自动化程度较高的SKT96型跳汰机和XJQM-14（4）型浮选机。
岱庄矿选煤厂综合自动化系统分为控制系统、工业电视系统、管理信息系统，一期工程实现动筛车间、装车站和浓缩压滤车间的综合自动化，二期工程实现主厂房和产品仓上的综合自动化。一期系统于2000年3月份投入正常使用，二期系统于2001年3月份投入使用。该系统自使用以来，运行正常，基本达到了技术协议要求，实现了减人提效的目的，年节约开支516万元；系统的投运减少了启停车时间，年节约资金18.92万元；的监测系统，能准确判断出事故和事故原因，减少事故处理时间，年减少损失50.4万元，该系统的投运了良好的经济效益。
1 综合自动化系统介绍
1.1概况
选煤厂综合自动化系统是根据局长建设高产、、高技术含量选煤厂的指示投入的,按照精简、优化、低投资、率的原则配置整个综合自动化系统。该系统分为控制系统、工业电视系统、管理信息系统，包含三个网络：控制网络、工业电视网络和管理网络。控制系统选用施耐得公司的QUANTUM系列PLC，在主厂房控制室、动筛车间控制室、装车控制室、压滤车间控制室设立CPU站点，在主厂房配电室、动筛车间配电室、浓缩车间配电室、原煤仓下配电室、产品仓上/下配电室设立远程I/O分站，它与CPU站组成RI/O网络，CPU站之间组成MB+网，CPU与上位机组成以太网，现场I/O负责设备的启停和生产信息的，CPU负责逻辑运算和信息的处理，上位机负责设备状态的监控和操作。本系统在现场设置32台摄象机和12台彩色电视机，通过矩阵切换主机可在电视机上固定循环显示或调出某个摄象机的现场画面，可将工业电视视频信号传输到5个管理终端，采用快速以太网，实现对选煤厂管理信息的综合处理。通过与控制网络互联，显示选煤厂设备的运行状态，与矿井管理网络连接，矿调度室可方便地查看选煤厂管理信息。
1.2控制范围及主要控制环节
原煤及地销煤系统：矿井箕斗仓下给煤机至动筛车间、原煤仓上、块精煤仓及地销装车给煤机，参控设备34台，电机42台。
浓缩压滤系统：从浓缩机底流泵、压滤车间到煤泥皮带机，受控设备30台。
装车系统：原煤仓下给煤机、221皮带、装车仓下给煤机及装车设备，受控设备40台。
水洗系统：入洗皮带至产品仓上设备，受控设备50台。
事故停车采用事故点设备至煤流源侧急停，事故点到煤流方向设备依次延时停车。
原煤系统以动筛跳汰机为实现质量控制单元自动；。水洗系统以跳汰机为实现质量控制单元自动化，浓缩机实现浓度控制单元自动化，各种运输设备实现综合自动化。
对主要的料位、液位、闸门位置、翻板位置、浓度、流量、40千瓦以上的电机电流、溜槽堵塞实现实时在线检测，设定常值、值报警。
1.3科学的二次回路控制原理
选煤厂综合自动化系统二次控制回路原理与传统控制方式不同，减少了接线和中间环节，提高了系统的性；启车前，控制室能清楚的知道设备主回路是否正常；停车按钮的输入可在上位机里面方便地记录下故障设备的名称、故障类型、故障时间等内容；PLC输出与控制回路隔离，通过中间继电器驱动接触器线圈，提高了系统的性，并延长了I/O模块的使用年限；二期工程由于设备集中/就地均由PLC驱动，对工艺流程控制的由软件来完成，变动硬接线，提高了系统的灵活性；二期工程中，设备的工作状态由控制室统一调度决定，便于生产管理；在启车预告过程中，对已选择集中启车的设备，由停车按钮完成禁起指令的发送，并在硬接线中封锁PLC出口，提高了系统的性；完善的皮带综合保护系统为查找故障提供了保；转换开关为检修人员了保。
1.4灵活的控制方式：/就地/单起
方式下PLC执行用户程序的全部控制功能；就地方式下PLC仅执行数据采集和模拟显示功能；单起方式下，在室可实现单台设备的启停车，并具有联锁、功能；设置就地操作设施，该设施不通过PLC控制。
1.5实现功能
本系统形成后，可以取消各种岗位工，工人由操作工变为巡检工，不参与设备的控制（事故状态除外），可实现如下功能：
1） 控制功能，实现设备控制方式和工艺流程选择、启车预告、系统单起/程序启停、系统运行的闭锁、过程参数的实时监测。
2） 诊断功能，能快速正确地识别模块配置错误、模拟量程、线路断线等故障，自动报告总线通讯错误还是网络错误。
3） 冗余功能，采用不间断电源双回路供电自动投入。选择冗余通讯模块，实现PLC和CPU的双机热备功能，主辅机同类切换，系统不间断工作。
4） 网络通讯功能，利用光纤将全厂PLC分站连成一个网络，各分站所的信息全汇集到主厂房控制室，在上位机上显示，同时，也可将指令通过网络传至PLC分站。
5） 各种检测和保护功能，实现对各种料位、水位、闸阀位置、水量、电量、设备运行状态的检测，并用图形软件在屏幕上显示出动态画面；实现对所有设备保护信号的检测。
6） 单机自动化与系统的联网功能，通过PLC-/I/O接口实现与单机自动化设备的联机。
7） 启停车声光预告和语音报警功能，启停车前可利用广播系统和信号系统预告；系统出现故障，在上位机提示故障并语音报警。
8） 工业电视功能，通过室电视墙画面对全厂重要生产环节进行监视，并通过视频网络将图象传至矿井调度室，使生产调度和管理人员及时大量丰富的视觉信息，大地提高了管理效率和自动化水平，为选煤厂减人提效、生产提供了。
9） 计算机管理信息系统，使生产经营管理人员以科学的手段组织合理的生产，通过建立管理信息系统局域网，与其它计算机系统互联，形成广域计算机网络，实现对选煤厂管理信息的综合处理，使选煤厂的管理具有高度的科学性和技术性，达到现代化的生产管理水平。
2技术经济效益分析
2.1减少启停车时间，降低电耗
为好的应用岱庄矿选煤厂综合自动化系统，根据现场开停车的需要，通过不断完善调整启停车程序，大限度的减少启停车时间，对于单台小设备考虑同时启车，缩短了启车时间；详细计算闭锁关系的设备停车时间，尽量缩短停车时间，降低了电耗，根据经验，现测算如下：
原煤系统设备总有功功率为711.3KW，按平均每天启停车3次，每次节省20分钟，每年为300个工作日，每度电为0.45元，则每年可节约电费20×3×588.73×300×0.45/60=7.95万元；
水洗系统设备总功率为1169.35KW，按平均每天启停车3次，每次节省20分钟，每年为300个工作日，每度电为0.45元，负荷计算系数为0.6，则每年节约电费20×3×300×1169.35×0.6×0.45/60=9.47万元；
装车系统设备总功率为380.5KW，按平均每天装一列火车，每次节省时间30分钟，每年为300个工作日，每度电为0.45元，负荷计算系数为0.6，则每年节约电费30×300×380.5×0.6×0.45/60=1.5万元；
则每年可节约电费18.92万元。
2.2的监测系统，减少事故处理时间
该系统运行，维修量小，其的监测系统，在事故发生时，能及时准确的找出事故发生，方便调度人员采取正确果断的处理措施，缩短事故处理时间，按平均每月事故处理减少1小时计算，每年可节约12小时，按350吨/小时计算，每年可减少损失4200吨原煤；按12/吨计算，可减少损失资金4200×120=50.4万元。
2.3减人提效
由于全厂综合自动化系统的投运，可大幅度减少岗位人员配置，实现高产。全厂人员将从原计划的412人减至154 人，每人每年的消耗按2万元考虑，每年可减少人员开支516万元。
2.4增强管理效益
系统是全厂综合自动化的，是实现各种单机自动化的基础，该系统负责对全厂生产设备集中控制，对各种参数的检测，它产生的效益是多方面的、综合性的。
生产信息管理系统投运后，可显著提高选煤厂的现代化装备和管理水平，实现工艺参数动态管理，降低设备事故率，使管理者准确指挥生产，减少决策失误，从而达到提高经济效益的目的。
工业电视监视系统投运后，使全厂主要生产设备的运行情况一目了然，及时排除设备故障，便于及时调度生产岗位人员，从而好的实现减人提效。
3结束语
岱庄煤矿选煤厂通过全厂综合自动化系统的应用，大大缩短了起停车及事故处理时间，全厂干部职工不到200人，远远同等规模选煤厂人员配置，达到了减人提效的目的，提高了企业的经济效益，使选煤厂现代化管理水平得到了很大提高。

◆引言 

纸浆模塑工艺在我国早应用于纸餐盒、纸托盘的生产，现已越来越广泛的应用于仪器仪表、家用电器等进出口产品的包装中。纸浆模塑制品是一种新型的环保包装材料，具有可重复回收利用、生产过程环保、生产等诸多优点。纸浆模塑制品的生产以废纸或纸浆为原材料，经过调浆碎浆、成型、烘干、整型等工序，成为具有环保、防震、性能的包装产品。 

为了能在低值的纸制制品生产中大的效益，进一步降低生产成本，提高整个纸浆模塑生产线的生产管理水平和质量管理水平，通过对原有生产设备进行改造和效能优化，真正实现了全套生产线各个系统的集中自动控制。本文将针对生产线中重要的成型工序的控制进行叙述。 

◆纸浆模塑成型机生产过程分析 

成型工序由水环真空泵、真空泵供水泵、空气压缩机、空气干燥机、成型机等组成。成型机的作用是利用负压将配制好的纸浆吸附在纸浆模具上，经过压模、脱水处理，利用正压使产品从模具上脱落，然后进入下一工序。在生产过程中，成型机对负压稳定性要求较高，一般需要负压维持在-0.05MPa—-0.06MPa之间。负压越低，成型机的模具吸附的纸浆越少，造成产品的厚度过薄，废品率增加；负压越高，一方面容易造成模具堵塞，影响正常生产，另一方面使得产品的厚度过厚，浪费了纸浆和电能。由于成型机的数量已构成一定的规模，所以采用集中供应负压的方式。所需负压由两组真空泵组产生，一组真空泵组包括一台真空泵供水泵、一台水环式真空泵。原有的控制系统全部采用接触器、继电器等手工操作方式。两组真空泵组立控制，工频运行，不仅控制方式缺乏灵活性，而且负压波动也比较大，废品率较高。每台成型机之间的生产相对立，因生产品种的不同，需要设定不同的工艺参数，由人工记录生产量并进行统计。 

为了保负压供应的稳定，我们利用PLC和变频器对原有设备进行了改造，采用PLC的自整定PID功能，简单方便的实现了真空泵组的自动切换和自动变频控制。同时采用Modbus总线技术与上位机易控(INSPEC)组态软件通信，不仅实现了产品生产的网络化实时监控，而且能够自动进行产量统计、提供报表及打印功能。 

◆成型机监控系统的设计 

成型机监控系统主要包括上位机组态界面、通信协议、PLC控制系统三部分。系统结构图如图1所示。组态软件选用北京九思易自动化软件有限公司开发的易控（INSPEC）。易控(INSPEC)软件能够支持同时与不同的PLC设备的通信。

成型机监控系统组态设计及通信协议 

利用易控(INSPEC)组态软件设计上位机的实时监控画面，如图2所示。通过动画模拟实时的生产状况，使系统便于观察和操作；配制好数据库后，系统会自动保存重要的生产数据、生成实时曲线、统计产量、打印报表；当生产过程出现异常时，会弹出报警画面，自动关闭系统并提示相关处理操作。 

上位机与不同类型的PLC之间的通信采用不同的通信通道，本系统设置了1通道与台达PLC通信，2通道与艾默生PLC通信；同种类型的PLC之间采用寻址的方式来区分，8台成型机分别对应1~8的地址；总线选用Modbus RTU模式，PLC通信端口的设置要与上位机通信端口的设置保持一致。 

﹡ 真空泵变频控制硬件设计 

系统保留了原有的手动控制，方便在系统的测试、维修期间，或者在自动控制出现问题时，作为后备功能启用。真空泵组的手动控制和自动控制由手动/自动转换开关来选择。为了节省成本，在自动控制模式下，采用一台变频器控制两台电动机，变频器根据需要在两台电动机之间进行切换。由PLC控制电动机的启停操作。在负压罐的输出管道上，安装有负压传感器，用于获得实际的负压压力。将测得的负压压力与给定的目标值进行比较，通过PID计算得到变频器的输出频率。整套装置组成了一个完整的闭环控制系统，能够根据实际生产的需要，自动调节电动机的输出功率，从而达到稳定负压压力，节约能源和原材料的目的。 

控制系统的硬件配置包括：台安N2系列220V/440V 22kw变频器1台、艾默生EC20系列可编程控制器（PLC）、艾默生EC20系列8AD模块、艾默生EC20系列4DA模块、负压传感器、以及空气开关、断路器、防雷器等系统保护性器件，还包括接触器、继电器若干，主要用于PLC的继电器输出及变频器在两台电动机之间的切换。系统的原理框图如图3所示：

负压传感器负责在生产过程中实时采集负压压力的信号，然后通过屏蔽双绞线将4~20mA电流信号送到PLC控制系统的8AD模块中，与PLC中设定的目标值进行比较，差值送入PID计算得到一个控制量，经4DA模块转换成0~10V的电压信号，通过改变变频器的输出频率来改变电动机的转速，实现负压压力的自动调节。 

在自动模式下，通过变频器实现电动机的软启动，可以有效的减少启动电流对电动机的冲击，延长电动机的使用寿命。两台电动机将依据变频运行的时间（我们定为36小时），轮流作为变频运行的电动机。在电动机变频运行期间，如果变频时间达到规定的时间，为了不影响生产，电动机将继续变频运行，直到下一次启动时自动转换变频运行的电动机。考虑到水环式真空泵存在下限运行频率，把变频器的频率下限设为36Hz，频率上限设为50Hz。PLC启动变频运行的电动机，如果电动机连续运行在50Hz过一段时间（我们定为3分钟），负压压力仍然达不到目标值，系统将自动工频启动另一台电动机，并延时一段时间以后再进行判断，避免了电动机频繁启停动作；如果变频频率低至36Hz后过一段时间（我们定为1分钟），系统将会自动停止另一台电动机，防止外部干扰而让电动机产生误动作。电动机的运行频率可以将变频器的频率输出信号通过屏蔽双绞线送至PLC的8AD模块中。 

﹡ 真空泵变频控制软件设计 

本系统中设计的程序块主要分为以下几个部分：初始化配置，主要有PLC扩展模块8AD、4DA的初始化设置以及特性参数的设置，还有PID各个控制参数的设置；依据变频运行的时间，确定变频运行的电动机和工频运行的电动机；根据负压传感器的反馈信号与设定的目标值比较，进行PID运算，得到变频运行频率的控制量；运行频率判断，根据判断结果，来决定是否启停工频运行电动机及变频运行电动机的运行频率；电动机的运行信号、故障信号检测及过电流保护，变频器的故障信号及复位。艾默生EC20系列PLC编程软件自带PID指令向导，改变了以往PLC实现PID控制算法难度大的困境，能够非常方便快捷的生成PID配置程序和PID控制程序，减轻了编写程序的负担。下面对程序中几个比较重要的部分进行详细的叙述。 

PID控制参数整定。变频控制系统选择了4DA模块的0~2000对应0~10V的模式，所以需要设定PID控制的输出上下限有效，并且设定输出下限值为0，输出上限值为2000，与4DA模块的输入数字量对应，了控制的盲区；采样时间要选择合适，采样时间过短PID指令无法执行，经过现场调试，我们选定的采样时间为100ms；为了使测量值变化平滑，将输入滤波常数定为10%；选择10%的微分增益，可以缓和输出值得剧烈变化；控制系统PID参数的整定根据负压压力的实时曲线来不断的调整，终定出合适的值。 

变频运行时间计算及切换。程序流程图及部分梯形图如图4所示。D500、D501、D502分别为停电保持的数据寄存器，D500存储变频运行转换时间为36小时，D501存储18kw真空泵组变频运行的时间，D502存储22kw真空泵组变频运行的时间。X2、X4分别为18kw真空泵组变频运行信号和22kw真空泵组变频运行信号。M30为自动控制模式。M205的常闭触点接18kw真空泵组变频启动信号，M206的常开触点接22kw真空泵组变频启动信号。程序运行的结果，将使M205产生一个以72小时为周期的时钟振荡信号，其中周期的前半周期为0，也即是选定18kw真空泵组的电动机变频运行。

运行频率计算。程序流程图及部分梯形图如图5所示。D22为PID计算得到的频率，D32为变频器设定的频率上限，D30为变频器设定的频率下限。T30和T31用的是接通延时计时指令，只有当频率到达设定的值，并持续设定的时间长度D401和D402，线圈M200、M201才会导通。线圈M200、M201、M202分别对应启动电动机、停止电动机、控制变频电动机的操作。

结论 

本文利用PLC和变频器实现了真空泵组的自动变频控制，改变了以往纸浆模塑生产线中负压压力波动大，废品的现状；利用易控(INSPEC)组态软件优越的组网功能，方便快捷的实现了成型机的实时生产数据监控。实际结果表明，该系统不仅提高了控制系统的响应速度和生产效率，而且节省了原材料和电能，使系统运行的方式加合理、灵活、

产品概述
中空玻璃是将两片以上的平板玻璃用铝制空心边框(夹条)框住，用胶结或焊接密封，中间形成自由空间，并充以干燥空气，具有隔热、隔音、防霜、防结露等优良性能，是现代不可缺少的门窗构件，也是新兴的透明墙体材料。

项目简介
该型立式中空玻璃生产线为生产用铝框式中空玻璃的成套设备，大可加工高1800mm，长4000mm的中空玻璃。该设备由5部分组成，分别为连续上料段、清洗干燥段、灯检放铝框段、合片段、板压段与翻转段。由于产品在成套设备，且中空玻璃新的已经和接轨，所以该系统每步工序的关键点控制，运动性要求都比较高。同时为了确保避免间隔层内露点上升或中空玻璃的炸裂等产品失效的硬伤，需要全新的新型智能解决方案。

SIGMATEK的解决方案
该生产线采用在玻璃制造行业流行的奥地利SIGMATEK公司PLC系统进行控制。根据客户的成本要求选用了闽台10.4英寸触摸式人机界面。由PLC模块输出模拟量控制变频器的方式，可以实现各段传送的连续平稳的无级调速，使设备运行、。
整套系统继承了Sigmatek的技术优势，由LASAL软件的语言编写的程序，可以通过简单直观的标志位，方便地实现各段工作的连续和互锁。LASAL软件不依赖于梯形逻辑或数字化的编址图。在进行任何实际的编程以前，可以生成一个需要建立系统的图形表达式，十分直观方便。这个软件能很快地形成设计思想，如使用梯形图逻辑，在开始编程以前，定义所有的I/O点和变量， 而LASAL软件可以将要浏览的I/O点和变量布置为计算机屏幕上的控制系统的部件，然后标志每一个部件和定义一旦系统启动和运行，这些部件之间相互作用的方式。在审核所编制的流程图后，可启动系统以建立实际的程序代码。
同时，由于用类似于MS VB/VC的LASAL语言编写的程序具有无可比拟的可读特性，并且能够预留软件接口，这样就能非常简单方便地进行修改和扩展，有利于终用户对整条玻璃生产线的联网控制，提高整个工厂的生产效率。

Sigmatek PLC内部的实时时钟和强大快速的运算能力，能够保证中空玻璃能够停在板压段的中间位置，保证了质量；完善的通讯功能实现了在人机界面上对工艺过程实时监控和动态显示，加直接美观，提高了设备的自动化水平。
另外同系列的中空玻璃生产线也采用了SIGMATEK的PLC控制，增加了各段反转的功能以及翻转段平送输出功能。


SIGMETEK应用的优点

实现了各段传送的连续平稳的无级调速；
设备运行、；
语言编写的程序，简单直观，方便地实现各段工作的连续和互锁；
能够保证中空玻璃能够停在板压段的中间位置，保证了质量；
人机界面上对工艺过程实时监控和动态显示。

使用SIGMATEK的PLC和控制模块后除了能完整地达到以上的关键点，达到既定的要求和精度，形成连贯的系统运行和各段之间的互锁，保证系统运行的效率，之外，系统本身的一些易于维护和升级得优点也使现场表现加，而重要的则是能够为日后系统的升级以及整线成套使用奠定了良好的基础。

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