西门子6ES7222-1HF22-0XA8详细

西门子6ES7222-1HF22-0XA8详细

以来我国城市集中供热事业发展，促进了城市经济与社会发展，改善了北方地区人民的生活条件。但是部分城市集中供热管网也存在技术落后、浪费热能、事故时有发生等等问题，因此城市集中供热自动化监控成为城市集中供热的发展趋势。
以北京某区供热厂供热系统为例，该供热厂有5台10吨燃煤锅炉供热和1台5吨燃气锅炉，二次系统有9个换热站。
系统控制要求
一次系统监控要求：
（1） 5台燃煤锅炉供热和1台燃气锅炉的运行设置手动运行和自动运行。
（2） 锅炉的各运行参数由PLC实时采集，并且在调度室IPC的机上显示。监控画面要求动态模拟锅炉运行过程。
（3） 锅炉自动运行时，保证炉膛负压在的范围内。炉膛负压可以通过调节鼓风机或者引风机频率来保证。
（4） 锅炉自动运行时，保证炉内的煤得到充分燃烧，提高锅炉热效率。炉膛内含氧量可以通过调节鼓风机频率来保证。
（5） 当室外温度降低，当前运行的锅炉满负荷运行也不能满足用户需求时，自动增加一台锅炉投入运行。
系统特点
（6） 循环泵根据出回水温差来调节频率，泵变频运行来保证锅炉的回水压力。
二次系统监控要求：
（1） 通过PLC实时采集换热站各运行参数，如：换热器的出水回水温度和压力、回水电动调节阀开度、水泵和电动调节阀运行状态等。
（2） 循环泵和泵运行频率根据相关温度压力的变化由PLC实现自动调节。
（3） 电动调节阀的开度由PLC根据用户的回水温度来自动调节，以达到用户室内温度不16℃的要求。
（4） 所有换热站的相关运行数据都要在调度室的IPC的监控画面上显示。
由于燃煤锅炉自动运行的控制较为复杂但是单台锅炉输入/输出量不多，换热站比较多而且距离调度室较远；控制器选择CTS7-200 系列PLC。CTS7-200包含丰富的指令，PID算法指令方便使用；自由口通讯模式可轻易的实现PLC与三方设备的通讯。
系统描述
该系统控制器选用CTS7-200 PLC，上位软件选用力控的组态软件PCAuto 3.62 。一次系统控制器与上位机由RS485总线的PPI协议实现通讯。二次系统1＃和2＃换热站离调度室比较近，故CTS7-200 PLC与上位机直接使用PPI电缆进行通讯，其他的换热站离调度室约500到3000米，距离较远，因此上位机采用GPRS通讯方式与CTS7-200 PLC通讯。 

2．注塑机控制特点
2.1合模
合模过程可分为三段，先是低压高速，等模具接近闭合时转换成低压高速，闭合后以高压锁模。
2.2
过程分为两个阶段，阶段是把熔融物料高速的入模具中的阶段,此时的压力称为压力，二个阶段是材料充满模具后所加的压力称为保压压力。
压力过低会引起充填量不足的情况。压力过高可使制件的密度增大,收缩率减小，但过高的话则会使制件产品毛边或发生较大的残留应力，有时还会使制件脱模困难。因此在调试产品的时候,应从低压开始并逐渐地提高，以确定合适的一次压力。
保压压力是在物料充满模腔后至冷却固化后作用于物料上压力，在保压压力作用的整个时间称为保压时间。它的作用是在防止毛边的发生和过度充填的基础上把伴随着冷却固化中因收缩引起的体积减小的部分从喷嘴用融融料过行不断地，以防止制件因收缩而产生的缩痕(缩水)。其它压力设定一般比一次压力低。
2.3背压压力
在进入下一次前螺杆将通过旋转把熔融物料输送到料筒的前部加以储备，此时螺杆一边旋转一边将料输送到料筒前部的熔融物产生的反压力而后退。为了调整和控制螺杆后退的方式，可在螺杆上加上一定的和熔融物料相反的压力，这就是背压。螺杆背压可以提高材料的熔融的效果，同时也可以保证使熔融物料在螺杆前部的充满，以提高计量的正确性。但背压过高，将引起物料处理能力的下降，还将使物料因摩擦热增加而引起温度上升。相反，背压过低会引起量的计量不准。
2.4料筒温度
对料筒的温度设定时，一般是使之保持一定的温度梯度，即从后部至前部的射嘴应设定使其温度逐步增高。在送料段所设定的温度主要是对物料进行预备加热，压缩段的温度应材料的溶点，寻找和考察其物料的温度可进行2-3℃范围的小幅度调节。
2.5模具温度
模具温度低，模腔内的物料冷却快，提高了成型作效率。但模温过低引起制件品质问题，如流痕、缩水、熔合线等。
模具温度高，由于冷却慢可以使结晶度变大，有利于提高和改善其制件的尺寸精密度和机械物性等。
2.6速度
速度可以为温度压力以外的调机手段，它能对物料粘度进行控制和调节。通过速度的控制和调整，可以防止和改善制件外观，如：毛边、喷射痕、银纹或焦痕等各种不良现象。
二、控制方案
注塑机的控制内容主要筒温度、模具温度、压力、速度、保压压力、背压压力和位置控制等。在控制装置上，采用小型可编程逻辑控制器PLC组成注塑机的控制系统，来实现包括位置控制、速度控制、压力控制、温度控制、故障控制和实时显示等注塑全过程的多种控制，可大大提高塑料制品的质量，有利于提高经济效益。
温度控制采用TrustPLC® CTS7-200系列PLC的EM231 PID温控模块。 该模块专门为温度控制应用量身订制的，内置PID温控算法，用户编程即可实现复杂的闭环温度控制，减轻了CPU的运算负担，控制速度快，效果出色。另外该模块使用特别方便，只需将设定温度和初始PID参数送给模块，模块便可自行进行PID控制并与CPU进行实时数据交换。

控制方式：
入布完毕，由操作工测量该布卷的直径，根据圈数计算出布厚，将这个值输入到HMI，同时针对每种织物，染色所需要的张力、染色速度、道数以及温度等也在HMI上面设定好，即可开始染布工作。也可将这些参数保存在工艺配方里，这样下次做同一种产品时只需调出保存的工艺配方，非常方便。
控制算法：
1. 放卷滚筒侧对转速进行控制，实现系统的恒线速度运行。由于放卷滚筒布卷直径在时刻变化，PLC计算出实时直径进而通过总线对变频器频率进行修正，以达到恒线速度的目的；
2. 收卷滚筒侧对转矩进行控制，实现系统的恒张力运行。收卷滚筒布卷直径在时刻增大，转速和转动惯量都在时刻变化，PLC实时计算出所需输出的转矩通过总线给变频器，来保证织物染色过程中的张力恒定。

系统特点：
1. 采用的CANopen总线技术（可达1M Bit/s），对生产过程进行真正的实时控制管理；
2. 数字控制恒速恒张力系统，速度连续可调（精度±1%），张力输出平稳，调节范围从零张力到大张力输出；
3. 采用变频电机比传统直流电机和液压传动系统，接线简单，系统性高，维护工作量小；
4. 两台变频器间采用公共直流母线联接，达到节能降耗的目的；
5. 各种故障自动识别，自动报警，动作连锁，性好；
6. 自动化程度高，支持用户自己编制工艺流程，系统可按用户工艺（速度、张力、道数、自动控温、自动加/排水、自动加料等），自动完成全部的工艺流程；
7. 品种适应性强，由于采用速度、转矩优化算法控制，实践证明该双变频卷染机系统适应能力强，布的厚薄都不影响运行。从而了传统观念中卷染机怕薄织物的看法。
Twido PLC特点：
1. 专为简易安装和小巧紧凑的机器而设计，Twido适用于由10到264个I/O组成的标准应用系统。具有一体化和模块化两种本体单元，它们可共用相同的选件、I/O扩展模块和编程软件。
2. Twido可编程控制器已经体现了它具有提高开放性、灵活性、简易性和紧凑性的能力。可以支持CANopen、Modbus和以太网通信。
ATV71特点：
1. 电源电压多下降至-50%时仍可不受影响，通过集成式EMC滤波器防止安装不当产生的噪声；
2. 可配置故障时的操作，方便的报警管理；
3. 于过程工业的PID调节器，高分辨率给定（1/32000）。
4. 速度或力矩控制，停车时可满力矩输出，可达220%的过力矩输出；
5. 与主流通信网络连接，内置CANopen模块；
6. 立24V直流控制电源；
7. 再生制动单元，公共直流母线连接；
8. 带有可定制显示的图形画面。以6种语言显示的普通文本（英语、汉语、德语、西班牙语、法语或意大利语），并可以添加其他的语种。导航键，用于方便地在菜单之间浏览，“简单起动”菜单，用于快速起动。功能键，用于快捷方式、联机帮助或可针对某些应用场合进行配置。连续显示电机的运行参数。

该控制系统的性能要求为：
程序部分:
♦ 可逐点扫描式燃放,也可同时燃放N 支
♦ 可分多段编写程序.(6-8 段)程序运行中可手控停止运行、恢复运行、跳跃运行每段程序和修改程序，也可按序不间断运行程序
♦ 主控作为从属时，接口为RS232

电路部分
♦ 主控要有8 个输出端口，可分别与模块连接，每个模块之间也可以串接
♦ 二 每个模块上有10 个输出端口，其中9 个输出端口电压大于或等于12V，电流2A-6A，一个输出端
口为电压220V，电流2A-6A
♦ 三 每个模块输出端口为4 芯卡侬口或其它4 芯接口

设计限制
♦ 该控制器的设计带外壳，接线方便，控制器本体和电量变送器为分离安装。
♦ 开发出的控制器编程和二次开发容易

2. 技术说明
2.1 部件
♦ CANopen 组网模式
控制室PLC-C14 特性参数
基本配置：
以太网：1 个10Base-T，RJ45
CAN：2 个高速CAN-bus 接口，CiA 标准DS102， 带隔离
开关量：带隔离的24 路开关量输入，16 路开关量输出 + 4 路继电器输出
模拟量：4 路模拟量输入，2 路模拟量输出
其它：2 路PWM 输出，3 路高速计数器
串口：3 个RS232，RJ12 接口（用于新固件）、1 个3 线RS232、1 个9 线RS232
CANopen PLC-C14 支持CANopen 通讯协议，使得CANopen PLC-C14 可以和所有支持
CANopen 协议的设备构成开放灵活的分布式控制系统。

编程：
CANopen PLC-C14 采用 IEC 61131-3 的语言标准进行编程，也有支持C 代码编程的型号，强大的集成开发环境OpenPCS 大大缩短了开发周期，OpenPCS 自带PLC 模拟器。
·节点模块采用sysWORXX 系列I/O 模块
·高速远程I/O 模块，I/O 可远程访问,就像访问本地I/O 一样简便，可跨网段访问

·体积小巧的高密度I/O，I/O 可集中布置，也可以分步布置。
·PLC 就可以单配置和操作。
·具有非易失性内存保存配置数据，重新启动后重新配置。
·内置，自我诊断，I/O 和温度监控保证设备的稳定运行。
·可以通过CANopen 协议进行远程设置
·兼容CANopen 协议的标准设备，易于集成，各厂家产品可以共同构建开放灵活的分布式控制系统。
·所有的I/O 状态都可以通过LED 显示
·CAN-bus 和I/O(可选)都具有隔离
·可拔插弹簧端子
·操作温度：0-70 C 湿度: 不结露
·导轨安装的封装形式

随着石化工业的发展，人类日常生活及各行业对塑料制品的需求日益增长，大地推动了塑料工业的发展。 目前，塑料已广泛应用于机械、电子、医药、家用电器、食品、汽车及人类日常生活用品之中，尤其近年来随着人类生活水平的提高、消费意识的变化以及旅游产业的发展，中空制品已广泛用来盛装矿泉水、可乐等软性饮料，还包括奶瓶、瓶、化妆品瓶等。
挤出吹塑成型机是中空容器成形的主要设备，世界上80%至的中空容器是采用挤吹成形的。在我国中空塑料成型机的发展历程中，挤出吹塑成型机是发展快完善的中空塑料成型机，特别是小型挤出吹塑成型机的发展速度特别快。
近年来，挤出吹塑成型的主要技术趋势是朝着自动化、智能化、和高速度的方向发展。因此，要适应该行业技术发展趋势，就必需提高挤出吹塑成型的整体技术含量，其中就包括挤出吹塑成型的控制系统。
本文描述的挤出吹塑成型控制系统采用TrustPLC® CTS7-200系列PLC，CTS7-200 PLC采用了RISC芯片技术和软件优化设计，布尔指令执行速度达到0.15μs每步，浮点运算速度达到8μs，开关量点数多达248点，模拟量点数多达56点，扩展I/O模块种类多达26种，因而无论是替代传统继电器完成简单控制，还是应用于特殊场合实现复杂控制，无论是快速的离散量顺序处理，还是复杂的运动控制，CTS7-200 PLC都游刃有余。其专门为温度控制应用而量身订制的PID温控扩展模块，内置PID温控算法，用户编程即可实现复杂的闭环温度控制，而且减轻了CPU的运算负担，控制速度快，效果出色。
另外其针对电子尺推出的高速输入模块精度高达16位，单通道转换时间小于200us，而且模块本身提供1路10VDC电源输出，大的方便了基于电子尺的应用。
的CPU、智能PID模块加上高速输入模块等组合使用，大大提高挤出吹塑成型机的性能。

二、挤出吹塑成型工艺过程
挤出吹塑机是挤出机与吹塑机和合模机构的组合体，由挤出机及型坯模头﹑吹胀装置﹑合模机构﹑型坯厚度控制系统和传动机构组成。其工艺过程如下：
1．塑料的挤出
塑料加热熔化后塑炼和混合均匀成流体，再以一定的压力和容量挤入机头。
2．型坯的形成
机头内的流体在重力和挤出压力的作用下，通过机头口模挤出形成所需的型坯。
3．型坯的吹胀
将达到要求长度的型坯置于吹塑模具内合模，由模具上的刃口将型坯切断，通过模具上的进气口输入一定压力的气体吹胀型坯，使制品和模具内表面紧密接触。
4．制品的冷却
保持模具型腔内的气压，等待制品冷却定型。
5．制品的脱模
冷却定型完成后，打开模具，由机械手将制品取出。
在吹塑过程中，型坯的形成和吹胀是吹塑过程的，型坯形成和吹胀质量的高低直接影响着容器制品的质量好坏，而熔料的受热温度、挤出压力和和冷却时间将直接影响型坯的成型和吹胀质量。型坯壁厚在吹气成型过程中若没有得到有效控制，冷却后会出现厚薄不均的状况，胚壁产生的应力也不同，薄的位置容易出现破裂。因此，控制型胚壁厚对于提高产品质量和降也同样重要。
综上所述，如何控制挤出机的受热温度、挤出压力、制品的冷却时间以及型胚壁厚成为影响容器制品质量的几个关键因素。

三、控制系统设计
3.1 系统原理及配置
粒状或粉状的塑料经挤出机塑化达熔融状态，通过采集电子尺数据，反馈控制挤出熔料量，使熔料通过预定流速进入机头。当储料量达预定值时，机头口模打开，并根据设定的型坯壁厚曲线，调节模芯进行型坯壁厚控制。然后，将完成的制品型坯置于吹塑模腔内，模具按照设定的速度进行合模，合模时要求运动平稳，左右平衡。合模后进行吹气，型坯在气体压力的作用下紧贴模具内壁，保持压力冷却定型后开模，由机械手取出制品。
系统电气控制部分的主要配置如下：
（1）控制器采用CTS7-200 PLC进行动作控制和50点型坯壁厚控制。
（2）温度的测量采用工业铠装热电偶。温度控制由CTS7-200系列的8路热电偶模块CTS7 231-7TF22 完成，该模块集成控制器带智能PID算法，只要设置几个参数，231-7TF22模块就可以自行对所控温区进行加热或冷却，并将实时温度反馈给CPU。
（3）挤出压力控制由模拟量输入模块采集压力传感器的信号来控制挤出机螺杆的转速，周时将实时压力显示在触摸屏上。
（4）壁厚控制由231-7HC22高速输入模块采集型坯长度和模芯间隙的电子尺反馈信号，然后通过4通道模拟量输出模块232-0HF22控制执行机构驱动伺服阀来实现。
（5）操作面板采用触摸屏完成整机的型坯温度、挤出压力、型坯壁厚以及冷却时间等各种工艺参数的设定、修改、画面显示等，采用菜单式程序控制，操作简便。

3.2 温度控制系统
在挤出吹塑的过程中，要使熔料温度稳定在设定温度，所以同时配有加热和冷却设备，常用的是电阻加热和风扇冷却。
挤出机的温度控制由PID模块CTS7 231-7TF22立完成。CTS7 231-7TF22模块集成智能PID控制器，具有8路热电偶输入，控制过程的数据通过数据存储区与CPU交换，控制精度达到±1℃。将初始PID参数和设定温度送给该模块，使能该模块的PID控制，模块便将热电偶所测得的温度送给PID控制器进行运算，然后将实时温度和运算得出的控制动作写入数据存储区，同时对PID三个控制环节的参数进行优化。CPU根据数据存储区中的值来控制输出(PWM模式下输出给DO点，模拟量模式下输出给AO)，实现温度闭环控制 。PID参数的设置、温度设定、启停控制、实时温度、温度曲线都在触摸屏上实现。

壁厚控制系统是对模芯缝隙的开合度进行控制的系统，也即位置伺服系统，它由控制器、电液伺服阀、动作执行机构和作为位置反馈的电子尺构成。当机头口模打开时，PLC读取机筒电子尺反馈的型坯长度，然后根据型坯壁厚曲线，通过模拟量输出模块输出±10V的电压信号给电液伺服阀，伺服阀直接驱动执行机构控制模芯上下移动，调整口模与芯模的间隙来完成口模开度的控制，进而完成型坯壁厚的闭环控制。此时，壁厚型坯设定采用数字化方式，通过操作面板完成50点型坯壁厚控制的设定，型坯壁厚曲线的纵坐标显示型坯长度，横坐标显示口模开度。

3.5 冷却时间控制
在整个吹塑成形的过程中，冷却时间是控制制品的外观质量、性能和生产效率的一个重要的工艺参数。控制适当的冷却时间可防止型坯因弹性回复而引起的形变，使制品外形规整，表面图文清晰，质量优良。但是，如果冷却时间过长，那么就会造成因制品的结晶度增加而降低韧性和透明度，生产周期延长，生产效率降低。如果冷却时间过短，那么所吹制的容器会产生应力而出现孔隙，影响制品质量。因此，在挤出吹塑中需要对冷却时间做较的控制。
4. 应用实例
广东某机械实业有限公司是挤出吹塑中空成型机的制造厂家，其吹瓶机的控制采用CTS7-200系列PLC。CTS7-200系列PLC的CPU比西门子的CPU运算速度快，配合高速的模拟量输入模块和智能PID温控模块，使该机的控制系统上了一个台阶。另外该产品的单个模块具有较大的点数（如8路智能PID模块，8AI模块，4AQ模块等），为用户节约了成本。
CTS7-200系列PLC产品在该公司使用已有较长时间，在为该公司提高产品综合性能的同时，也节约了成本，进而增强了其市场竞争力。