西门子6ES7231-7PF22-0XA0品质好货

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在本方案中，充分利用了锅炉层有的DCS控制系统，同时增加了变频器、可编程序控制器（PLC）和控制信号转换装置。 

（1） 硬件控制系统 

a） 西门子MM430变频器 

MM430变频器是西门子公司新研制生产的一种适用于各种变速驱动场合的变频器（调试简单、配置灵活），它具有新的IGBT技术和高质量控制系统，完善的保护功能和较强的过载能力以及较宽的工作环境温度，安装接线方便，两路可编程的隔离数字输入、输出接口以及模拟输入、输出接口等优点，使其配置灵活多样，控制简单方便，易于操作维护。 

b） 西门子S7-200型PLC 

西门子S7-200型PLC性高、抗干扰能力强，可直接安装于工业现场而稳定的工作。适应性强，应用灵活。 

（2） 当1台锅炉运行时 

由于只开1台给水泵，就足够锅炉汽包所需用水量，故此时，系统只对运行锅炉的汽包水位进行恒液位控制即可。 

将切换开关置于相应位置，通过锅炉原有DCS控制系统中的手动操作器将控制该锅炉汽包进水量的电动阀打开后，再通过控制信号转换装置切断该控制信号，使原有控制回路断开，电动阀保持全开状态，同时，将该锅炉汽包液位信号切入PLC，让PLC将该锅炉汽包液位信号进行PID运算处理后，再由控制信号转换装置，将PLC输出的4～20mA模拟信号传递给变频器，从而控制变频器的输出转速。 

在本控制过程中，关键的是过程参数PID （P:比例系数I:积分系数、D:微分系数）的整定。由于工业锅炉运行过程中，用汽量的多小和蒸汽压力的大小，决定了给水流量的大小和给水压力的大小。为了保证系统的相对稳定运行，不出现大的波动，对生产造成，在调试过程中，应多次反复调整PID参数，直至出现控制过程。 

（3） 当两台锅炉同进运行时 

由于2台锅炉分别由两套DCS系统控制，在运行过程，虽然蒸汽并网后压力相同，但由于燃烧过程中存在不确定性，两台锅炉汽包各自的液位就必然存在差异。因此，单台锅炉运行中所用的恒液位控制方案在此就不再适合。通过给水原理图（图1）我们不难发现，要对2台锅炉汽包的液位分别控制，理想的方案是将1个给水母管向2台锅炉给水的现状改变，将给水系统分开，使每个锅炉都有自己立的给水系统，再在此基础上加装变频控制，由1台变频器单控制1台锅炉的给水。但此方案不仅改动较大，投资较高，且要停产改造，显然是行不通的。为了能在不改变原有系统现状的前提下，好的利用变频装置，节能降耗，减小系统运行，维护费用，提高原有系统的自动化程度，我们针对该企业2台锅炉的运行特点，设计了一套于2台（或2台以上）锅炉同时运行时的控制方案，即:蒸汽压力和母管给水压力的恒压差控制方案。 

当2台锅炉同时运行时，由于外供蒸汽并管，故蒸汽压力相同，又由于2锅炉由同一母管给水，故给水压力也相同。但由于蒸汽用量的变化不定和锅炉燃烧情况的不同，蒸汽压力是时刻变化的。这样，为了能保给锅炉汽包供上水，就要求给水的压力始终蒸汽压力，由图2我们看到，由PLC采集蒸汽压力和母管给水压力，通过处理、比较后，得到二者的差值，再将此差值通过PID运算处理，输出4～20mA的模拟信号给控制信号转换装置。再由该装置将信号传输给变频器，从而控制变频器的运行速度。这样虽然可以保证给水母管压力始终锅炉蒸汽压力（压力差的大小可以通过PLC在一定范围内任意调节），但锅炉各自汽包的液位却无法再通过调节变频器的转速去控制。在此，我们充分利用了原有给水控制装置，即汽包各自的进水电动阀门。仍由锅炉原有DCS控制系统采集各自汽包的液位，蒸汽压力，给水压力和给水流量等信号，去相应的调整进水电动阀的开度，从而控制各汽泡液位和进水流量。 

此方案由于存在阀门的调节，所以上不能大限度的节能降耗，但实际中，由于减小了给水母管与蒸汽压力之间的压力差，使电动阀门的开度由原来的平均10%左右开大到75%左右，系统回水阀门关闭，仍大大节约了能源。且本方案充分考虑了系统运行的性，一旦变频器故障，系统可立即自动由变频运行状态切换至原有工频运行状态，恢复改造前的运行状态，保证锅炉正常运行。变频故障解除后，仍可方便的手动切换为变频状态，使变频器方便的投入运行，且不锅炉的运行。 

3、PLC 

PLC是本系统的控制器件，它不仅辨识、处理各种运行状态，进行系统间的逻辑运算和联锁保护，还对输入的多个模拟信号进行处理、运算后，输出标准的模拟信号控制变频器的运行速度。主程序结构较复杂，其中，对液位信号进行PID运算的子程序，原理图和程序框图如图3、图4所示。

 
图3 PID原理图

 
图4 程序流程框图

1引言

为适应电冰箱压缩机大规模生产的需要，我们开发研制了压缩机密封壳体全自动焊接机，实现了密封壳体焊接的全自动化生产要求。该设备采用可编程序控制器(PLC)控制、气压驱动、直流调速、自动气体保护焊、双机械手搬运、形靠模等技术，并设置了气压不足、水压不足、断丝、气体保护、料满、形轮脱开等各种报警系统，且性能良好，提高了产品质量和生产效率。班产600台。先后在北京、浙江等五家压缩机公司投入使用，其性能达到或过了意大利同类进口设备，而造价仅为进口设备的四分之一。

2机械传动系统

密封壳体全自动焊接机总体布局如图1所示。工位1是预装工位，操作者将待焊的压缩机从来料传输线上搬至预装工位(也常用一个三自由度机械手自动完成)。按下启动按扭，双机械手将预装工位上的待焊件搬至加工工位(工位2)的同时，将加工工位上的已焊件搬至卸料工位(工位3)。加工工位的特制气缸完成定心夹紧后，压头将上下壳紧密压严，形滑台上的焊快进后便开始焊接，与此同时双机械手复位，卸料机构动作。操作者将下一个工件搬至预装工位，按下启动按钮，等待下一个工作循环的开始。

图1焊接机总体布局示意图
1.压头支架2.形滑台3.来料辊道4.工位15.双机械手
6.工位27.工位38.成品辊道

2.1双机械手部件
双机械手部件安装在龙门支架上，如图2所示。它具有快速进退、提落和松夹三个自由度。快速进退速度可达800mm/s。行程终端有缓冲减速和的定位装置，以保证而又平稳；提落行程设有终端限位装置，起保护活塞部件的作用；松夹机械手是一件特殊结构的气动执行件，如图3所示，体积小、精度高、动作灵活，单侧开合行程为8mm。

图2双机械手运动示意图

图3定心夹具示意图

2.2工作台旋转部件
工作台旋转由直流电动机(400W、1500r/min)经减速器(i=1∶380)驱动，如图4所示。工作台上部是定心夹具，其结构与双机械手的结构相同；中部安装有形凸轮，用来控制焊与工件的相对运动轨迹，以形成所需要的椭圆曲线；由于定心夹具使用气压传动，所以下端是旋转进气接头，通过主轴通孔将压力气体送至夹具体气缸。

图4工作台结构简图
1.电机2.减速器3.机座4.形凸轮5.定心夹具
6.工件7.旋转进气接头8.同步齿形带

2.3形滑台部件
形滑台的结构示意图如图5所示。焊安装在焊调位装置上，可以沿X、Y方向移动和Z方向转动，用以调节焊的倾角和起弧距离，以保焊缝质量。快进退支架在其气缸的驱动下，可以沿导轨移动50mm，以便于工件的装卸。压缩机上下壳的结合面是一个椭圆，当工件绕其转动的过程中，其半径R是一个变值，所以需要焊在X方向能有相应的位移，压轮及滑板在形凸轮和形气缸的控制下，实现所需要的位移，形成椭圆轨迹。

图5形滑台结构简图
1.工件2.焊3.焊　调位机构4.快进退支架
5.快进退气缸6.滑板7.轴承座8.形气缸9.支座
10.导轴11.压轮12.凸轮

3气压传动系统

该焊接设备除工作台旋转使用了直流电动机外，其余运动均采用气压传动，其中7个气缸为进口件，3个气缸是自行设计制造的。下面对部分元件作一简要说明，双机械手的开合，由FC1和FC2传感器检测，只有当FC1和FC2均为ON时，机械手才处于开合位。压头处装有三个检测传感器FC7、FC8和FC9，FC7和FC9为活塞运动限位置传感器，FC8为压头工作位传感器。只有当FC8为ON时，才能进行焊接；FC9为ON时，表明定心夹具上没有工件，并立刻报警。
压头回路中装有减压阀，通过该阀可调节压头的压紧力大小，使上下壳体紧密合拢，而不会使定心夹具承受过大压力。
形回路中压力继电器的作用是：在维护设备时，通过手动换向阀使焊后退；再次投入工作后，应将手动换向阀接通形气压；当气压为0时，整机不能投入工作，防止因误操作而发生事故。形压头与形凸轮的压紧力靠该回路中的减压阀调节。
总回路中也安装了压力继电器，当气压不足时，控制系统报警，停止焊接。系统所采用的换向阀除形回路采用手动外，其余各回路均选用电磁换向阀。

4电控系统

控制系统采用西门子的PLC控制，输出均通过中间继电器动作。PLC共有8个输入模块，5个输出模块。输入模块主要包括电源110V输出、手动/自动选择、各种报警输入、双手启动按扭、焊机接通、故障复位、气压检测以及各执行件位置信号反馈等。输出模块包括接通焊机、工件计数、正反转延时以及各执行件电磁阀的驱动等。其控制系统结构框图如图6所示。

图6控制系统结构框图

如前所述，上下壳结合轨迹为一椭圆，为了在整周焊接过程中，保证质量，使焊缝厚度均匀、美观，就保证焊点处相对于椭圆运动的线速度基本恒定。而当焊点处于短轴或长轴处时，其线速度相差甚大。为了解决这个问题，我们采用了直流调速系统，并且通过实验，选定几个离散点(如图7所示)，即选定几种递变速度，即可满足实际生产要求。为此，开发了一套发光二管检测装置，配合可控硅调速装置，圆满地解决了焊缝轨迹问题。这套检测装置属非接触式，较目前国外设备所用的齿轮齿条电位器式的检测装置，具有性能、寿命长、调速性能好等特点，其示意图如图8所示。

图7工件变速取点图

图8调速原理示意图
1.直流电机2.形凸轮3.焊4.形滑台
5.发光二管6.遮光板7.调速装置

形滑台在形凸轮的控制下，移动其上的遮光板，不同位置遮挡的二管数量不同，从而转换成不同幅值的电信号，输入到可控硅直流调速装置中，控制直流电机的转速。

5结束语

密封壳体全自动焊接机的研制成功，使电冰箱压缩机的生产向自动化迈进了一步，大大提高了产品的质量和生产率，减轻了工人劳动强度，经济效益和社会效益显著。其机械系统、控制系统的关键技术也适用于各种非圆曲线壳类产品

1.引言 

随着机械自动化水平的不断提高，自动控制技术在定量包装生产中应用越来越多，在粮食、化肥、饲料和轻工等行业中都有广泛应用。称量包装技术的发展大致经历了手工称量、继电器控制、称重仪表控制、PLC 控制等几个阶段。相对于传统的称重仪表控制，应用PLC 和触摸屏组成的控制系统便于将开关量设置、复位操作以及设定和修改系统参数功能的结合，提高机器速度和精度。 

2. 包装机的工作原理 

2.1 包装机的组成 

称重式自动定量包装机由供料部分、称重部分与卸料部分组成。供料部分分为储料斗和重力供料装置。储料斗用于存储需要灌装的物料，重力供料装置主要是向称量料斗中提供物料。称重部分即称量斗，它通过和称重传感器相连，测量物料重量。卸料部分用来完成标准重量物料的卸料装袋过程。如图1 所示，为包装机的组成图。 

2.2 工作原理 

称重式自动定量包装机的工作原理流程图如图2 所示。当储料斗中物料足够，在重力的作用下进入重力供料装置，打开料门进入大给料状态。当到达给定大给料重量时，关闭给料门，留一条狭缝，进入小给料状态。当到达给定小给料重量时，关闭给料门，经过一定的空中落料，称量斗稳定，并且卡袋机构卡紧时，卸料门打开，物料进入放料斗，再落入袋内，完成一个包装循环。