西门子模块6ES7214-2AS23-0XB8参数选型

西门子模块6ES7214-2AS23-0XB8参数选型

一、概述
医药是近年发展比较快速的，被称为朝阳行业。因此能够在这个领域占有一席之地是我们的一个努力方向。目前我们已经在单头封口机，药液灌注机，自动加塞机，干燥机等多个医药机械上应用我公司的产品。现以口服液玻璃瓶生产线为例， 介绍系统配置及应用。

二、工艺流程及要求
线共包括三部分。玻璃瓶先经过清洗机洗涤后，再经过干燥机高温，后进入灌装封口机。

1.清洗机
清洗机主要适用玻璃瓶的内腔洗涤，它可单机也可联线运行，该机的洗瓶效果符合GMP要求。

玻璃瓶经导引带后，通过输瓶机和拨轮转动进入洗瓶转盘，并经多次冲洗，干净的玻璃瓶通过输瓶机进入下一环节干燥机。

2.干燥机
干燥机设备示意图如图1所示，玻璃瓶从入口处进入，碰到传感器1，走带机走带，带动瓶从入口走向出口，途经预热区、区、冷却区，只有进口风机、热风机、出口风机、排风机运转，能走带。 如入口处进瓶过快，挤压传感器2，则发出信号去停止前方设备停止进瓶，如出口不畅，传感器3发出信号，停止走带机工作。五个风机中只要有一个停机，就停止加热器运行，并报警显示。检测风机不运行有传感开关装在风机的出口处，风机变频器的故障输出点进入PLC，走带机及各电机的空气开关跳闸接点也都进入PLC，加热器装在炉子的部，由热风机向下均匀扩散加温。要求对不同型号大小的玻璃瓶进行不同温度的设置，能显示各区的温度值，并有反应温度的走势曲线图，对于进风机、热风机、出口风机要有能其风压的数值显示，以确定过滤网是否堵塞。

    在正常工作时， 下班后， 当温度下降到100℃以下， 设备能自动关机， 如炉内还有瓶未处理完， 则启动夜间工作， 这样在100℃以下停机后， 还有进口风机， 出口风机工作， 以保证外部的灰尘不能进入炉内。 对于时间， 由PLC采集出口处传感器的数据， 通过速度转化为时间 来显示玻璃瓶在区的时间， 以确保的性。 设备在下， 要求能准确显示故障发生点及解决问题对策画面， 并有动画反映生产现场工作情况。完成后进入下一工序灌装封口。

3.灌装封口机
灌装封口机主要用途是将已经生产好的药液经灌装口注入玻璃瓶内。主要控制传输机的速度来实现液体的注入和速度调节。再经过压盖密封玻璃瓶口，整个过程实现自动化控制，保证了产品的高洁净度。

系统配置
对于以上要求， 我们选用中达电通股份有限公司的POP-A系列触摸屏、DVP系列PLC，台达S系列变频器组成一个控制系统， 具体如下:

（1）清洗机：PT型号为DOP-A57CSTD， 该屏是5.7寸彩屏，由于点数不多，所以选用DVP32ES00R2。

（2）干燥机：PT型号为DOP-A75CSTD， 该屏是7.5寸屏， 采用232口进行下载和编程， 采用RS232口和PLC通讯， 选用彩色能很好地反映现场景色， 动画逼真、美观。PLC选用DVP系列， 温度输入单元采用台达DATA4848C1带485通讯的温度控制器，其系统构成如图2所示。

    （3）灌装封口机：PT型号为DOP-A75CSTD， 由于需控制瓶体的前进速度，所以选用VFD015S21A去控制封口时瓶体的速度，选用DVP60ES00R2控制上述变频器及其它相应设备。

    三、调试运行情况

该系统重要的是对区温度精度控制的调试， 区的加热系统采用五组电热丝单元加热， 整个温度控制采用可控硅移相调压方式进行，这样的控制方式能达到温度控制稳定，温度调节控制时，工作电流冲击小，并且机器的工作噪声减小，以前该生产线采用的是PWM的开断式继电器控制接触器进行温度调节控制，当时的情况是：生产线试运行时， 出现温度加温时，机器的啪啪频繁接触器声很大，机器造成电流波动也很大，不利于现场工作环境的优化。

在这以后，厂家提出改变加热的控制方案，通过性价比的选择，厂家选定我台达的DVP系列PLC加上台达7.5寸彩屏和带通讯的温控器进行整合方案控制，相比实现同样的功能，某日本产品要配温度模块和模拟量输出模块，整体没有价格优势，且温度控制程序复杂，特别是该日本的触摸屏没有停电曲线记忆功能，而在制药行业中，该功能是一个很注重的参数。在调试中，通过触摸屏对温控器的温度设定及相关参数设定，很好的实现了PID温度控制，依靠温控器的控制功能，大的满足厂家的要求，而且还大大减少了程序开发量，厂家的技术人员讲，该方案是一个化复杂为简单的精辟实例。

该系统经调试后， 运行正常。 各方面性能指标均达到厂家要求。

四、结束语
该系统应用于口服液生产线， 主要要求是对温度控制良好， 能对各区温度进行显示， 并对不同工况的温度进行设置。 现场故障一经发生能马上弹出一详细故障对策画面， 经现场工作情况看， 满足设计要求。 同时该系统又可以单组成立系统，用户可以立购买其中任何一个机种。这个系统是一种智能化的对策系统， 增强了人机交互性， 提高设备的控制性能， 简化了操作柜设计， 提高了设备科技含量， 体现我台达产品的强大整合能力，使厂家的产品在市场上很有竞争力， 有很大的发展空间

威控科技 SA有的化设计和体系结构为油气田用户提供了一个集成化的、和谐的油气田生产自动化解决方案。从工程规划、实施、开车到系统运行、维护及扩展，威控科技 SA系统保证了油气田用户在（气）井站、油气地面开采集输、（气）处理联合站、输油（气）管道的自动化需求都能实现。

威控科技系统包括如下功能模块：
● 抽油机控制终端      ● 气配气站的流量检测与控制
● 水源井控制终端      ● （气）处理联合站
● 自喷井控制终端      ● 油气田自动化通讯系统
● 计配（转）站控制终端    ● 油田生产管理数据库
● 注水井控制器       ● 中控室监控与数据组态软件
●气计量控制终端      ● 油气田生产管理数据库软件（DMS）
● 输油（气）管道泄漏检测控制终端 
● 视频系统 (按需配置视频采集设备)

二、系统结构

威控科技 SA系统是一个真正的分布式处理系统。系统网络上的每个测控点的智能终端是一个节点，每个节点立执行分配给它的任务。这种结构的优点是不会因为一个节点的离线影响整个网络的运行。威控科技 SA系统通过客户机/服务器的模式进行节点对节点的通讯，使用网络上的节点共享数据。
威控科技 SA系统在广域网上运行时的性能与在局域网上运行时一样，远程访问不同地理位置上的节点就如同访问位于本地局域网上的节点。

     三、系统功能

1 、抽油机监测和控制  
   
● 抽油机控制器根据设定的工作点实现自动控制  
● 监测需要的生产数据 
● 小键盘远程遥控操作 
● 遥控抽油机的启停 
  
2、自喷井监测和控制 

● 监测需要的生产数据 
● 小键盘远程遥控操作 

3、水源井监测和控制  

● 监测需要的生产数据 
● 小键盘远程遥控操作　 
● 遥控阀门的开关和泵的启停 
  
4、联合站监测和控制

● 监测联合站油系统生产数据 
● 监测联合站水系统生产数据
● 动态流程图显示联合站生产工艺 

5、油井自动计量

● 计量数据自动进入实时数据库和历史数据库
● 监测需要的生产数据
● 实现油井油、气、水三相自动计量
● 遥控计量站倒井阀和压油阀 
● 实时监测油井的计量过程 
 
6、注水井监测  

● 监测注水井的瞬时流量 
● 监测注水井的累积流量 
● 监测注水井的压力 
● 油田生产管理数据库（DMS）  
● 趋势图分析 
● 报表生成 
● 异常井号查询 
● 通过Internet浏览生产数据 
 
7、报警管理系统  

● 多种报警级别 
● 可按物理位置或类型查询报警信息 
● 多窗口显示不同的报警信息 
● 采用多媒体技术报警 
● 在线打印报警信息 
● 存储报警历史信息 

8、系统维护与管理  

● 增加或减少现场测控计算机 
● 井况管理系统 
● 报警管理系统 
● 网络维护与管理 
● 管理系统 

四、系统技术特点

● 分布式客户机/服务器体系结构 ● 报警和报警管理
● 友好的人机界面 ● 标准的通讯协议
● 实时生产过程监视 ● 多种冗余方式
● 本地和远程的现场控制 ● 内置油田管理数据库（DMS）
● 实时趋势和历史趋势 ● 内置油井故障诊断软件

随着电站单元机组规模大型化和控制自动化水平的不断提高，可编程控制器以其、高性、高性价比等特点在电站各控制系统中得到了广泛应用。本文将通过介绍可编程控制器在北方某2X300MW机组电站循环水控制系统中的应用来阐述新型可编程控制器的性能特点及其控制实现过程。 
 
 
该电站原循环水控制系统采用循环水控制室手动控制。随着生产运行水平的不断提高，原控制系统难以达到现代化生产运行的要求。为了提高整个系统的运行水平，完善联锁保护控制功能，提高运行人员工作效率，实现现代化生产与管理水平的高标准、高要求，我们对原循环水系统控制进行了技术改造。 
 循环水控制系统总体改造设计方案 
 　　该电站循环水系统共设有四台循环水泵。每台机组有A、B两台循环水泵，均采用母管制供水，双泵并联，入口联通，互为备用，如图1所示。 
 图1：电站循环水系统图。 　　系统主要对循环水泵、滤网及其出口的蝶阀进行控制，其I/O点数为300多点，要求实现数据采集、程序控制等功能，同时电站控制室内保留少量的后备仪表和主要的操作开关，并将数据通过光缆传送至操作员站。能实现通过CRT对循环水系统进行控制。系统设有必要的手操开关，当控制系统出现故障时，不影响设备的手动运行。 
总体改造内容如下： 
(1) 根据循环水泵投运、起停及联锁要求将循环水泵控制室相关控制监视及操作信号送入改造后的循环水泵控制系统。 
(2) 保留原动力柜，系统只接受电源掉闸信号。 
(3) 所有泵、滤网等起停开关均设计在操作员站人机界面上，同时在电站室保留部分重要操作开关。 
(4) 在循环水系统控制室及现场水泵房安装摄像设备，以运行状况，并将视频信号送入工程师站和操作员站中。 
(5) 所有开关量与模拟量信号通过可编程控制器送入工程师站，并通过光缆及以太网将到操作员站。 
 系统选型及特点 
 　　为了满足上面提到的循环水控制系统的设计要求，我们选用罗克韦尔自动化产品A-B SLC 500可编程控制器（PLC）和研华公司IPC-610工控机（IPC）构成的自控系统，再配以的A-B RSView32组态软件来实现循环水控制系统的各项功能。 
可编程控制器（PLC）是专为工业环境下应用而设计的工业控制计算机，已经成为电气控制系统中应用为广泛的装置，它不仅能实现复杂的逻辑控制，还能完成各种顺序或定时的闭环控制功能，并且抗干扰能力强、性高、稳定性好、体积小，能在恶劣环境下长时间、不间断运行，且编程简单，维护方便，并配有各类通讯接口与模块处理，可方便各级连接。  
在当前的控制系统产品中，罗克韦尔自动化的可编程控制器技术已相当成熟，而且从硬件的性、稳定性及软件的易操作性等各方面综合评定，也符合循环水系统改造的各项要求。为我们所需要的是SLC 500系列处理器内置了不同通讯接口，提供多种控制器联网方式选择，可构成不同要求的工业监控网络，并且还提供了与各类“智能”设备的现场总线接口。终，使控制系统将参数检测、程序控制、显示报警、监控管理等融为一体，通过计算机处理、网络数据共享等技术手段，实现系统的集中管理，以满足系统运行现代化的要求，提高其性和效率。 
 系统网络结构 
 　　循环水控制系统网络结构，如图2所示。 
 系统功能  
循环水控制系统主要由数据采集及监视（DAS）和逻辑控制两部分组成。 
DAS主要完成数据一览、组显示、点显示、实时趋势、历史趋势、流程图、报警一览、报警历史、操作说明、报表打印等功能。各种功能均可通过主菜单选择进入，并分级子菜单方式进行选用操作，大部分功能有热键调用，相关画面上下关联操作。 
控制系统主要通过上位机的软手操实现对阀门和泵的控制，并在程序中实现联锁功能。控制过程分为： 
(1) 开循环水泵前，先打开蝶阀至30％，然后起泵，循环水泵开起之后再对蝶阀进行调节；关循环水泵时，先关蝶阀至30％，然后停泵，循环水泵停运后再将蝶阀关闭。 
(2) 其他联锁保护功能。 
(3) 有关设备的启停控制。 
 结论 
 　　本文讨论了基于可编程控制器的电站循环水控制系统的设计与实现，充分发挥了可编程控制器配置灵活、控制、编程方便和可现场调试的优点，使整个系统的稳定性有了。该控制系统已通过静态与动态联锁试验及试运过程，在实际应用中达到了改造设计要求，实现了预期目标，为电站的经济运行提供了。同时，我们认为在相关项目改造中值得推广及应用。

随着现代社会的发展，建筑物的规模不断扩大，其内各种电气设备的使用日趋增多，尤其是计算机网络信息技术的普及，建筑物越来越多采用各种信息化的电气设备。我国每年因雷击破坏建筑物内电气设备的事件时有发生，所造成的损失非常。因此建筑物的防雷设计就显得尤为重要。
直击雷和感应雷是雷电入侵建筑物内电气设备的两种形式。直击雷是雷电直接击中线路并经过电气设备入地的雷击过电流；感应雷是由雷闪电生的强大电磁场变化与导体感应出的过电压，过电流形成的雷击。根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）规定，建筑物的防雷区划分为LPZOA，LPZOB，LPZ1，LPZn+1等区（各区的具体含义本文不再赘述）。将需要保护的空间划分为不同的防雷分区，是为了规定各部分空间不同的雷击电磁脉冲的严重程度和等电位联结点的位置，从而决定位于该区域的电子设备采用何种电涌保护器在何处以何种方式实现与共同接地体等电位联结。
建筑物直击雷的保护区域为LPZOA区，其保护设计已为电气设计人员所熟知，根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版），设计由避雷网（带），避雷针或混合组成的接闪器，立柱基础的钢筋网与钢屋架，屋面板钢筋等构成一个整体，避雷网通过全部立柱基础的钢筋作为接地体，将强大的雷电流入大地。建筑物感应雷的保护区域为LPZOB，LPZ1，LPZn+1区，即不可能直接遭受雷击区域；感应雷是由遭受雷击电磁脉冲感应或静电感应而产生的，形成感应雷电压的机率很高，对建筑物内的电气设备，尤其低压电子设备威胁，所以说对建筑物内部设备的防雷保护的是防止感应雷入侵。由感应雷产生的雷电过电压过电流主要有以下三个途径：（1）由供电电源线路入侵；高压电力线路遭直击雷袭击后，经过变压器耦合到各低压0.38KV/0.22KV线路传送到建筑物内各低压电气设备；另外低压线路也可能被直击雷击中或感应雷过电压。据测，低压线路上感应的雷电过电压平均可达10KV，可以击坏各种电气设备，尤其是电子信息设备。（2）由建筑物内计算机通信等信息线路入侵；可分为三种情况：①当地面物遭直击雷打击时，强雷电压将邻近土壤击穿，雷电流直接入侵到电缆外皮，进而击穿外皮，使高压入侵线路。②雷云对地面放电时，在线路上感应出上千伏的过电压，击坏与线路相连的电器设备，通过设备连线侵入通信线路。这种入侵沿通信线路传播，涉及面广，危害范围大。③若通过一条多芯电缆连接不同来源的导线或者多条电缆平行铺设时，当某一导线被雷电击中时，会在相邻的导线感应出过电压，击坏低压电子设备。（3）地电位反击电压通过接地体入侵；雷击时强大的雷电流经过引下线和接地体泄入大地，在接地体附近放射型的电位分布，若有连接电子设备的其他接地体靠近时，即产生高压地电位反击，入侵电压可高达数万伏。建筑物防直击雷的避雷引入了强大的雷电流通过引下线入地，在附近空间产生强大的电磁场变化，会在相邻的导线（包括电源线和信号线）上感应出雷电过电压，因此建筑物避雷系统不但不能保护计算机，反而可能引入了雷电。计算机网络系统等设备的集成电路芯片耐压能力很弱，通常在100伏以下，因此建立多层次的计算机防雷系统，层层防护，确保计算机特别是计算机网络系统的。

由此可见，对建筑物内各电气设备进行防感应雷保护设计是的一项内容；设计的合理与否，对电气设备的使用与运行有着至关重要的作用。
目前，在感应雷的防护当中，电涌保护器的使用已日趋频繁；它能根据各种线路中出现的过电压，过电流及时作出反应，泄放线路的过电流，从而达到保护电气设备的目的。
根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）6.4.4条规定：电涌保护器能承受预期通过它们的雷电流，并应符合以下两个附加要求：通过电涌时的大钳压，有能力熄灭在雷电流通过后产生的工频续流。即电涌保护器的大钳压加上其两端的感应电压应与所属系统的基本绝缘水平和设备允许的大电涌电压协调一致。
现在，我们根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）附录六规定的各类防雷物的雷击电流值进行电涌保护器的大放电电流的选择。
一、一类防雷物
1、根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）附录六规定，其雷击电流幅值为200KA，波头10us；二次雷击电流幅值为50KA，波头0.25us；根据图1，全部雷电流i的50%按流入建筑物防雷装置的接地装置计，另外50%按1/3分配于线缆计）；雷击：总配电间根供电线缆雷电流分流值为200*50%/3/3=11.11KA；后续雷击；总配电间每根供电线缆雷电流分流值为50*50%/3/3=2.78KA；如果进线电缆已经进行屏蔽处理，其每根供电线缆雷电流的分流值将减低到原来的30%，即11.11KA*30%=3.3KA及2.78KA*30%=0.8KA，而在电涌保护器承受10/350 us的雷电波能量相当于8/20 us的雷电波能量的5~8倍，所以选择能承受8/20 us波形电涌保护器的大放电电流为11.11*8=88.9KA；即设计应选用电涌保护器SPD的大放电电流为100KA，以法国SOULE公司产品为例，选用PU100型。根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）6.4.7条规定，该级电涌保护器应在总配电间处安装，即在LPZOA，LPZOB与LPZ1区的交界处安装。
2、根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）6.4.8，6.4.9条规定，在分配电箱处，即在LPZ1与LPZ2区的交界处安装电涌保护器，其额定放电电流不宜小于5KA（8/20 us），故此处应选用电涌保护器SPD的大放电电流为40KA，额定放电电流为10KA；以法国SOULE公司产品为例，选用PU40型。
二、二类防雷物
1、根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）附录六规定，其雷击电流幅值为150KA，波头10us；二次雷击电流幅值为37.5KA，波头0.25us；根据图1，全部雷电流i的50%按流入建筑物防雷装置的接地装置计，另外50%按1/3分配于线缆计；雷击：总配电间每根供电线缆雷电流分流值为150*50%/3/3=8.33KA；后续雷击：总配电间每根供电线缆雷电流的分流值为37.5*50%/3/3=2.08KA；如果进线电缆已经进行屏蔽处理，其每根供电线缆雷电流的分流值将减低到原来的30%，即 8.33KA*30%=2.5KA及2.08KA*30%=0.6KA，而在电涌保护器承受10/350 us的雷电波能量相当于8/20 us的雷电波能量的5~8倍，所以选择能承受8/20 us波形电涌保护器的大放电电流为8.33*8=66.6KA；即设计应选用电涌保护器SPD的大放电电流为65KA，以法国SOULE公司产品为例，选用PU65型。根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）6.4.7条规定，该级电涌保护器应在总配电间处安装，即在LPZOA，LPZOB与LPZ1区的交界处安装。
2、根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）6.4.8，6.4.9条规定，在分配电箱处，即在LPZ1与LPZ2区的交界处安装电涌保护器，其额定放电电流不宜小于5KA（8/20 us），故此处应选用电涌保护器SPD的大放电电流为40KA，额定放电电流为10KA；以法国SOULE公司产品为例，选用PU40型。
三、三类防雷物
1、根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）附录六规定，其雷击电流幅值为100KA，波头10us；二次雷击电流幅值为25KA，波头0.25us；根据附图1，全部雷电流i的50%按流入建筑物防雷装置的接地装置计，另外50%按1/3分配于线缆计；雷击：总配电间每根供电线缆雷电流分流值为100*50%/3/3=5.55KA；后续雷击：总配电间每根供电线缆雷电流分流值为25*50%/3/3=1.39KA；如果进线电缆已经进行屏蔽处理，其每根供电线缆雷电流的分流值将减低到原来的30%，即 5.55KA*30%=1.7KA及1.39KA*30%=0.4KA，而在电涌保护器承受10/350 us的雷电波能量相当于8/20 us的雷电波能量的5~8倍，所以选择能承受8/20 us波形电涌保护器的大放电电流为5.55*8=44.4KA；即设计应选用电涌保护器SPD的大放电电流为40KA，以法国SOULE公司产品为例，选用PU40型，根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）6.4.7条规定，该级电涌保护器应在总配电间处安装，即在LPZOA，LPZOB与LPZ1区的交界处安装。
2、根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）6.4.8，6.4.9条规定，在分配电箱处，即在LPZ1与LPZ2区的交界处安装电涌保护器，其额定放电电流不宜小于5KA（8/20 us），故此处应选用电涌保护器SPD的大放电电流为40KA，额定放电电流为10KA；以法国SOULE公司产品为例，选用PU40型。
在供电线路中,电涌保护器的具体安装以较常用的TN－S系统，TN－C－S系统，TT系统为例，示意如下：
1）TN-S系统过电压保护方式
2）TN-C-S系统过电压保护方式
3）TT系统过电压保护方式
综上所述可见，在防雷保护设计中，总的防雷原则是采用三级保护：1、将绝大部分雷电流直接引入地下基础接地装置泄散；2、阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压；3、限制被保护设备上浪涌过电压幅值（过电压保护）。这三道防线，缺一不可，相互配合，各行其责。目前通常作法是以下三点：
1）建立联合共用接地系统，形成等电位防雷体系
将建筑物的基础钢筋（包括桩基、承台、底板、地梁等），梁柱钢筋，金属框架，建筑物防雷引下线等连接起来，形成闭合良好的法拉笼式接地，将建筑物各部分的接地（包括交流工作地，保护地，直流工作地，防雷接地）与建筑物法拉笼良好连接，从而避免各接地线之间存在电位差，以感应过电压产生。
2）电源系统防雷
以建筑物为一个供电单元，应在供电线路的各部位（防雷区交接处）逐级安装电涌保护器，以雷击过电压。
3）等电位联结系统
《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（局部修订条文）明确规定，各防雷区交接处，进行等电位联结；尤其建筑物内的计算机房等弱电机房，遭受直击雷的可能性比较小，所以在此处除采取电涌保护器进行感应雷防护外，还应采用等电位联结方式来进行防雷保护，本文不再叙述。