6ES7235-0KD22-0XA8全年质保

6ES7235-0KD22-0XA8全年质保

随着社会生产不断进步和人们生活节奏不断加快，人们对生产效率也不断提出新要求。由于微电子技术和计算软、硬件技术的迅猛发展和现代控制理论的不断完善，使机械手技术快速发展，其中气动机械手系统由于其介质来源简便以及不污染环境、组件价格低廉、维修方便和系统等特点，已渗透到工业领域的各个部门，在工业发展中占有重要地位。本文讲述的气动机械手有气控机械手、XY轴丝杠组、转盘机构、旋转基座等机械部分组成。主要作用是完成机械部件的搬运工作，能放置在各种不同的生产线或物流流水线中，使零件搬运、货物运输快捷、便利。
一 四轴联动简易机械手的结构及动作过程
机械手结构如下图1所示，有气控机械手（1）、XY轴丝杠组（2）、转盘机构（3）、旋转基座（4）等组成。

图1 机械手结构图
其运动控制方式为：（1）由伺服电机驱动可旋转角度为360°的气控机械手（有光电传感器确定起始0点）；（2）由步进电机驱动丝杠组件使机械手沿X、Y轴移动（有x、y轴限位开关）；（3）可回旋360°的转盘机构能带动机械手及丝杠组自由旋转（其电气拖动部分由直流电动机、光电编码器、接近开关等组成）；（4） 旋转基座主要支撑以上3部分；（5）气控机械手的张合由气压控制（充气时机械手抓紧，放气时机械手松开）。
其工作过程为：当货物到达时，机械手系统开始动作；步进电机控制开始向下运动，同时另一路步进电机控制横轴开始向前运动；伺服电机驱动机械手旋转到达正好抓取货物的方位处，然后充气，机械手夹住货物。
步进电机驱动纵轴上升，另一个步进电机驱动横轴开始向前走；转盘直流电机转动使机械手整体运动，转到货物接收处；步进电机再次驱动纵轴下降，到达位置后，气阀放气，机械手松开货物；系统回位准备下一次动作。
二 控制器件选型
为达到控制的目的，根据市场情况，对各种关键器件选型如下：
1. 步进电机及其驱动器
机械手纵轴（Y轴）和横轴（X轴）选用的是北京四通电机技术有限公司的42BYG250C型两相混合式步进电机，步距角为0.9°/1.8°，电流1.。M1是横轴电机，带动机械手机构伸、缩；M2是纵轴电机，带动机械手机构上升、下降。所选用的步进电机驱动器是SH-20403型，该驱动器采用10～40V直流供电，H桥双恒相电流驱动，大3A的8种输出电流可选，大64细分的7种细分模式可选，输入信号光电隔离，标准单脉冲接口，有脱机保持功能，半密闭式机壳可适应恶劣的工况环境，提供节能的自动半电流方式。驱动器内部的开关电源设计，保证了驱动器可适应较宽的电压范围，用户可根据各自情况在10～40VDC之间选择。一般来说较高的额定电源电压有利于提高电机的高速力矩，但却会加大驱动器的损耗和温升。本驱动器大输出电流值为3A/相（峰值），通过驱动器面板上六位拨码开关的5、6、7三位可组合出8种状态，对应8种输出电流，从0.9A到3A以配合不同的电机使用。本驱动器可提供整步、改善半步、4细分、8细分、16细分、32细分和64细分7种运行模式，利用驱动器面板上六位拨码开关的1、2、3三位可组合出不同的状态。
2. 伺服电机及其驱动器
机械手的旋转动作采用松下伺服电机A系列小惯量MSMAZA1G，其额定输出50W、100/200V共用，旋转编码器规格为增量式（脉冲数2500p/r、分辨率10000p/r、引出线11线）；有油封，无制动器，轴采用键槽连接。该电机采用松下公司特算法，使速度频率响应提高2倍，达到500Hz ；定位调整定时间缩短为以往松下伺服电机产品V系列的1/4。具有共振抑制功能、控制功能、全闭环控制功能，可机械的刚性不足，从而实现高速定位，也可通过外接的光栅尺，构成全闭环控制，进一步提高系统精度。具有常规自动增益调整和实时自动增益调整两种自动增益调整方式，还配有RS-485、RS-232C 通信口，使上位控制器可同时控制多达16个轴。伺服电机驱动器为A系列MSDA3A1A，适用于小惯量电动机。
3. 直流电机
可回旋360°的转盘机构有直流无刷电机带动，系统选用的是北京和时利公司生产的57BL1010H1无刷直流电机，其调速范围宽、低速力矩大、运行平稳、低噪音、。无刷直流电机驱动器使用北京和时利公司生产的BL-0408驱动器，其采用24～48V直流供电，有起停及转向控制、过流、过压及堵转保护，且有故障报警输出、外部模拟量调速、制动快速停机等特点。
4. 旋转编码器
在可回旋360°的转盘机构上，安装有OMRON公司生产的E6A2增量型旋转编码器，编码器将信号传给PLC，实现转盘机构的定位。
5. PLC的选型
根据系统的设计要求，选用OMRON公司生产的CPM2A小型机。CPM2A在一个小巧的单元内综合有各种性能，包括同步脉冲控制、中断输入、脉冲输出、模拟量设定和时钟功能等。CPM2A的CPU单元又是一个立单元，能处理广泛的机械控制应用问题，所以它是在设备内用作内装控制单元的理想产品。完整的通信功能保证了与个人计算机、其它OMRON PC和OMRON可编程终端的通信。这些通信能力使四轴联动简易机械手能方便的融合到工业控制系统中。
三 软件编程
1. 软件流程图
流程图是PLC程序设计的基础。只有设计出流程图，才可能顺利而便捷地编写出梯形图并写出语句表，终完成程序的设计。所以写出流程图非常关键也是程序设计要做的任务。依据四轴联动简易机械手的控制要求

高炉煤气是高炉炼铁过程中产生的气体，含量很高，是一种毒性很强的低热值气体，也是钢铁企业内部生产使用的重要二次能源。吨铁煤气热量相当于170Kg～180Kg标准煤，充分利用高炉煤气是钢厂节能降耗的重要工作之一。

高炉煤气中夹带着很多粉尘，称之为荒煤气，不进行除尘净化将无法使用。因此，荒煤气的净化是高炉煤气利用不可缺少的环节。这要经过粗除尘，除掉大颗粒粉尘，然后进行精除尘，精除尘后的煤气称之为净煤气。一般情况下，煤气用户要求净煤气含尘量小于10mg/m3，经过净化的高炉煤气不仅可以用于余压发电，还可以提供给热风炉等用户进行再利用。

干法布袋除尘技术的发展

干法布袋除尘器在我国发展较早，20世纪70年代初期就用于中小型高炉，了很好的效果。干法布袋除尘器于1974年11月在涉县铁厂13m3高炉上建成；1981年5月在临钢3号高炉上建成座100m3高炉煤气干法布袋除尘器，效果显著。到了20世纪90年代末期，电磁脉冲阀的采用，使得布袋清灰方式由反吹风改为脉冲喷吹清灰，过滤方式由内滤式改为外滤式，并采用玻纤针刺毡等新滤料，使高炉煤气干法布袋除尘工艺由大布袋反吹风方式发展为固定列管式喷吹清灰方式。干法除尘技术获得了新生，进入了新的发展阶段。

近年来，冶金行业无论是新建或者是旧高炉的扩建，中小型高炉相继改为新型高炉煤气干法布袋除尘工艺系统。经过持续的应用和改进，干法布袋除尘技术在中小高炉除尘上已趋近成熟。

大型高炉煤气干法布袋除尘技术

中小高炉上干法布袋除尘器的成功使用，为大型高炉上采用干法布袋除尘器奠定了基础。同时，大型高炉设备完善，炉料条件比较好且稳定，冶炼操作过程平稳，煤气温度、压力、含湿量等波动较小，煤气含灰量也比小型高炉低，理论上比中小高炉具备采用干法布袋除尘的条件。

但是，由于大型高炉煤气发生量多，势必要成倍增加箱体数量，而每个箱体上均有阀门、补偿器、一次仪表等，这使得整个干法除尘器的故障点大量增多，同时占地面积也大大增加。为解决大高炉干法除尘器箱体数量多、性低的缺点，瑞帆企业在干法除尘工艺、设备、关键配套件、输灰系统等方面做了系统深入的研究。通过大量的论证，瑞帆企业对小型高炉干法除尘进行了大量的技术改进，并通过包钢6座高炉、宝钢2500m3、唐钢3200m3高炉干法除尘应用实践证明，在大高炉上采用干法除尘是可行的。

在大型高炉煤气干法布袋除尘技术中有这样几个关键技术：一是荒煤气高低温对策，采用高炉炉喷雾打水和荒煤气放散系统相结合的工艺方式。二是采用大直径箱体，减少占地面积，降低配套阀门、仪表电器等设备的一次投资及维护成本，以便维护。三是双向电磁脉冲喷吹技术。四是采用压力可调式正压气力输送装置，具有投资小、运行、故障少、密封性好、输灰过程次污染等优点。
五是除尘内部结构优化，在气流分布和方面做了大量工作。六是滤料选择合理，选用了耐高温、抗折性、抗拉性较好的P84复合针刺毡滤料。七是在选用的阀门内喷涂了的涂层，密封圈选用了耐高温、高强度的材料。八是补偿器的不锈钢材质选用耐氯、硫、耐酸腐蚀强的材质。就是系统采用了PLC或DCS自动控制，工艺控制加。
大型高炉煤气干法除尘推广任重而道远

高炉煤气干法布袋具有除尘基本不用水、、能耗小、运行费低等优点，能产生很大的经济效益，位于国家钢铁行业当前要推广的“三干一电”（高炉煤气干法除尘、转炉煤气干法除尘、干熄焦和高炉煤气余压发电），是一项有效的重大综合节能环保技术，它在全国高炉上的推广应用，对我国钢铁工业可持续发展和提高竞争力具有重要意义。

但是，在推动大型高炉煤气干式除尘的具体实施过程中，以科学态度认真对待。不同钢铁厂原料不同，冶炼强度不同；各地气侯条件不同，产生的高炉煤气含灰含尘性质不同，对干式除尘工艺要求也不尽相同，不能生搬硬套，工艺设计人员按不同条件认真区别对待，针对性设计才能使工艺逐步完善。目前高炉煤气干式除尘技术尚存在一些薄弱环节，有待各方面技术人员去研究、逐步完善。

1 DCS系统概述
集散控制系统DCS指的是控制与现场分散、地域安装分散、管理和显示集中。在自动化领域，越来越多的企业建立了包含从工厂现场设备层到控制层、管理层等各个层次的综合自动化管控平台，建立了以工业控制网络技术为基础的企业信息化平台。
2 PLC系统
PLC是由早期继电器逻辑控制系统与微型计算机技术相结合而发展起来的，它是以微处理器为主的一种工业控制仪表，它融计算机技术、控制技术和通信技术于一体，集顺序控制、过程控制和数据处理于一身，性高、功能强大、控制灵活、操作维护简单。
3 网络通信技术
工业以太网在技术上与商用以太网兼容，但在环境适应性、性、性和安装使用方面满足工业现场的需要。它具有一系列的优点，具体表现在：以太网技术应用广泛，为所有的编程语言所支持；软硬件资源丰富；易于与Internet连接，实现办公自动化网络与工业控制网络的无缝连接；可持续发展的空间大等。它提供了控制网络的的以太网标准。主要有：
（1）10Base—T以太网一同轴电缆，10Mbit／s；
（2）快速以太网一光缆或双绞线，100Mbit／s；
（3）Gigabit以太网一光缆或双绞线，1Gbit／s；
（4）10Gigabit／kGigabit以太网一支持广域网WAN和城域网MAN。它以通信网络作为纽带，网络结构可分为总线型、环型和星型式，采用总线式网络的DCS如I／AS等。它采用网络通信技术。这是DCS的关键技术，它使得控制与管理都具实时性，并解决系统的扩充与升级问题。DCS 与PLC之间的数据通讯和控制的实现就是通过网络通信技术来完成的。
4 Modbus协议
Modbus协议是典型的工业以太网，原为美国Modbus公司PLC产品通信协议，由于其使用十分广泛，后来由Modbus组织，于2002年发展为ModbusTCP／IP规范。
Modbus协议在工业控制中有着其广泛的应用。DCS与PLC之间的通信技术就是在此协议基础上实现的。Modbus协议主要内容有以下几个方面。
（1）接口标准RS485是计算机或终端与Modem之间的一种接口标准，是在RS232C标准的基础上发展而来的。在许多工业环境中，要求用少的信号线来完成通讯任务。目前广泛使用的RS485串行接口总线正是适应这种需要而出现的。采用RS485互连的网络信号传输线为双绞线，某一时刻两个站只有一个站可以发送数据，而另一个站只能接收数据，只能支持半双工通讯。RS485用于多站互连十分方便，除了节省昂贵的信号线，它还可以高速远距离传送。
（2）功能码在支持Modbus的系统之间交换数据的类型由功能码FC控制。可用于实现位一位数据交换的功能码有：FCO1读线圈（输出）状态、FC02读输入状态、 FC05强制单线圈、FC15强制多线圈。可用于寄存器间数据交换的功能码有：FC03读保持寄存器、FC04读输入寄存器、FC06预设单寄存器、FC16预设多寄存器。每种功能码对应特定的起始地址范围，量因类别不同而异。
（3）传输参数传输参数包括传输率、数据位、停止位和校验位。在串行通讯中，每个字节被逐位按一定的顺序发出。对于异步串行通讯，为保收发双方同步，不仅应使收发双方传输速率相同，还要在每个数据位的基础上附加辅助位。
a）传输率（波特率）：指的速度，单位是位／秒（bps）。
b）数据位：描述多少位代表一个传输的字符。
c）停止位：定义传输两个字符可能的小时间间隔。
d）校验位：用于判断字符传输错误，保护数据。
它定义完成传输数据位的总量是奇数或者偶数。当选择“NO校验”时，不传输校验位，这会降低的。
（4）协议参数协议参数主要有：从站地址、操作方式、多字符延迟时间。
a）从站地址：Modbus从站地址，哪个CP将响应。1个主站多可向247个从站发出通讯请求，Modbus报文形式为请求／响应帧方式，仅当主站请求指令字符串以“00”开头时，会被所有从站接收。
b）操作方式：有正常方式和冲突禁止两种。冲突禁止方式下忽略收到的错误信息继续传输。
c）多字符延迟时间：正常情况下，字符和字符的发送时间间隔很小。对于接受方，如果发现字符间隔出允许值，可认为信息帧结束或传输异常。
5 结束语
在实际应用中，我厂DCS网内、120万t综合自动化调度网、新建80万t调度网及各DCS与PLC系统通过网络通信技术实现了全厂调度自动化，为进一步提升公司生产和管理水平奠定了坚实的基础。