西门子6ES7355-2CH00-0AE0参数方式

西门子6ES7355-2CH00-0AE0参数方式

本文介绍了PLC在废油处理设备自动控制系统中的应用。主要介绍了真空蒸发工艺及PC--PLC控制系统的丰要功能等。该系统实现了对废油再生设备的自动控制和运行状态的实时监控。PLC具有运行稳定、性高及价格低廉等优点，提高r废油处理设备的运行控制水平。

石油是一种重要能源和的化-T原料，使用很高，通常把油液喻为现代工业装备的血液。但油液在生产、运输、储存过程中，不可避免地会受到环境的污染，使油中颗粒、水分、气体等污染物含量标，从而严重影响充油设备的正常运行?。据统计，上液压系统中液压元件的失效75%～80%是由油液污染引起的c23，严重影响了设备效能的充分发挥。因此，废油处理设备的设计、开发和运行控制受到了广泛的重视。

随着现代控制技术和计算机技术的发展，大量新型的控制技术在各个领域得到了广泛的应用。可编程控制器PLC作为一种多功能的自动控制器，具有性高、通用性好、运行稳定、安装灵活、和故障率低等诸多特点，在工业控制领域得到了越来越广泛的应用。韩双霞等利用变压法对真空干燥设备的监控系统进行了设计研究;徐言生?等对真空冷冻干燥设备控制系统进行了研究、应用。本文以重庆工商大学废油资源化技术与装备教育部工程研究的真空净化设备为例，来说明PLC控制器在工业废油处理设备中的应用。

1 真空蒸发工艺

在废油再生处理中，真空蒸发是一个很重要的单元过程。根据油与水存在较大的沸点差，在高真空状态下水的沸点大大降低而挥发使油液得到干燥的原理。真空滤油机就是根据油、水之间的沸点差的真空干燥原理，结合精密过滤技术等来设计的。真空室采用大面积、长路径、久滞留的型真空分离塔使水分能得到加充分挥发、抽提，经冷凝一真空系统抽出，从而对废油进行净化处理。图l是某废油再生设备的工艺流程。

1.1 工艺过程

如上图所示，废润滑油液和辅料(如添加剂)分别通过供油泵和计量泵储油箱。同时开启搅拌器搅拌，使油中各物质混合均匀，一段时间后停止搅拌;加热器对储油箱中的油液进行加热到一定温度.有助于加速油中各种杂质的沉降。然后经板框过滤器滤去粗颗粒杂质后，将油液真空蒸发室。真空蒸发室是一种能够被抽成真空的密封容器，污染油液中的水分和气体杂质在其中通过蒸发实现与油液的分离，并被真空泵(真空获得设备)系统抽除。油液在真空蒸发室里形成展开面积增大了许多倍的油膜，油膜在向下滑移时伴随有翻滚，使含水油液的挥发表面不断新油中水分由液态转变为汽态，一部分通过冷凝器凝结成液态后排出，另一部分被真空泵抽除。油液经过深度净化后，通过排油泵才会启动，将负压油升为正压经单向阀、精滤器滤除细小微粒后，后从出油口输出洁净油。

1.2 工艺测试参数

废油再生设备测试参数见(表1)。

1.3 控制对象

供油泵、计量泵、排油泵和管道等组成了油液输运系统，为油液在废润滑油再生设备中的传输和流动提供了动力。在工艺流程中需要控制的主要对象有供油泵的启停、计量泵的启停、真空泵的启停、排油泵的肩停、加热系统的调节和油、气管路阀门的肩闭以及其他执行元件的控制等，均按照预定的真空净油时序和测试参数控制的。

2 控制系统结构

该系统采用上位机和下位机相结合的架构。下位机以PLC为，通过数据模块，采集废油再生设备的运行状态参数，由RS一232/485通讯电缆进行连接并传输到上位机。上位机以工控计算机为，运用VisualBasic 6.0编程开发自动监控系统，其开发，可以满足工业软件的开发要求，从而实现对真空净化设备的运行，并在上位机上通过PLC实现对废油再生设备的实时控制。其控制系统结构如图2所示。

2.1下位机(PLC)控制

下位机选用经济的日本OMRON公司生产的CPlH—XA40型PLC。CPIH—XA40 PLC为模块式结构，CPU单元为系统的，包括电源、微处理器、系统存储器、控制逻辑和接口电路等，自带有24点数字量输入、16点数字量输出、4路模拟量输入和2路模拟量输出。基本I/O单元和智能I/O单元提供现场输入设备和控制输出设备与CPU的接口电路。采用CX—Programmer 6.1编程软件，以梯形图方式对下位机PLC进行编程，以直接实现对真空净化设备传感器数据采集和执行器的自动/手动控制。

根据废油再生设备的蒸发室油位和管路流量，PLC对现场各个测试点参数进行控制，包括真空度、温度、流量、压力、液位等传感器。同时PLC通过PID调节器对加热器电源的导通角进行控制，实现对温度的控制等。

2.2 上位机(IPC)监控

上位机采用工控计算机作监控管理，配备显示器、打印机等外围设备，在bbbbbbs操作系统下运行由VB 6.0编程开发的监控系统。

Visual Basic作为一种可视化编程语言，在开发监测系统中具有其特的优势，开发界面友好，并能提供强大的串行通讯控件，可以开发串行通讯的系统程序。此VB开发的监控系统承担着真空净化设备的监控界面、运行状态显示、传感器数据显示、实时和历史趋势图显示等工作任务。

3 自动控制程序的设计

3.1 设备系统的控制模式

该设备的控制系统采用手动控制和自动控制两种控制模式。种方式一般只在设备调试或维修时使用，正常情况下系统主要以自动控制方式运行。在这种方式下，所有设备的启、停、各种模式的转换都由PLC按照预先编制的程序自动运行，不需要操作人员的干预。

3.2 控制程序设计

VB 6.0中自带有串行通讯控件MSComm、数据库操作控件Adodc、数据库显示控件DataGrid、图像显示控件MSChart、Image控件等，按照工艺处理流程，VB监控程序应具备如下的功能：

(1)人机对话与图形界面显示。实现监测真空净化设备的运行状态、人机对话功能并提供友好实用的用户操作，同时显示工艺流程图画面、分组画面、实时，历史趋势图、系统报表生成、报警、打印等，并对图片进行处理达到满意的图形界面效果，且每个画面均可自由切换。

(2)监测与控制功能。上位机通过与PLC的通讯实现对真空净化设备的自动，手动控制。将PLC采集的实时工况、过程变量、油质指标、工艺参数，实时在显示器上直观显示出来。管理人员通过鼠标和键盘下达各种调度指令，进行工艺参数的设定。

(3)建立动态实时数据库功能。自动监控系统不仅要实时监测工业生产的当前工况，还应具备存储数据和查询历史数据的功能。如果不采取建立动态实时数据库来处理数据存储，将会造成数据堆积的危险，导致影响系统的正常运行。

(4)通讯功能。VB提供了MSComm通信控件，此控件用于支持VB对串口的访问。同时VB可以调用外部DLL或应用程序，通过DLL将数据变量传递到监控系统，形成一个C/S的框架结构。

(5)报警功能。在无报警时，自动隐藏报警功能;有报警时，声讯，光电报警并立即弹出当前报警信息框，所有报警信息均可在报警中查询，方便以后的运行分析。

4 结束语

随着我国对环境保护投资力度的不断加大，国内对“四废”即废油治理的研究也越来越重视。本文在于：利用VB 6.0自主开发了自动监控程序，构建了PC—PLC自动控制系统。该系统配置合理、性高、控制精度高和系统.实现了废油再生设备的自动监控，可以很好地满足真空净油过程的自控要求，从而避免了真空净化设备的人工误操作，提高了真空净化设备净油过程的控制水平，并迸一步为工业废油处理设备的智能控制构建良好的平台。

ADSL是目前采用得多的宽带接入方式。不少用户利用ADSLMO-DEM的路由功能实现多台用PLC制作上网计时器电脑共享上网，以减少上网费。对于网络运营商提供的多种资费标准，除了包月使用的用户以外，都存在上网计时问题。

一般上网计时都是用电脑计时软件来实现，这些软件均是针对以拨号方式上网的单台电脑，对于利用ADSLMODEM的路由功能实现多台电脑共享上网的方式，目前还没有很好的计时办法。因ADSLMODEM工作在路由方式时，只要接通MODEM电源，MODEM就会自动进行拨号连接网络，因此要计算上网时间，计算ADSLMO-DEM的通电时间。

笔者用PLC制作了一个上网计时装置，用来监视和控制共享上网时间。现以某小型办公场所两台电脑共享上网为例，标准为240小时/每月，使用时间定为从早上8时至晚上24时来进行介绍。

二、PLC的接线

这里选用施耐德的NEZATSX04CD06R8A小型PLC(带时钟功能)和IHMITSX08H02M两行中文文本显示器。PLC接线如图l所示，电源为AC220V。ADSLMODEM的电源由PLC的输出接点Q0.0控制，报警输出由PLC的Q0.1控制，开始计时由输入接点10.0采用双控开关控制，两只开关分别安装在两台有电脑的办公室，并设有相应的工作指示灯。当10.0接通时，若条件满足，则Q0.0接通，这样两个办公室就可以根据各自的上网需要来开启或关闭ADSLMODEM的电源了。HMI文本显示器的电源为DC24V.经过TSX08HMRUNCAB电缆与PLC连接，与NEZA TSX04CD06R8APLC通过默认的通讯协议通讯，每天和每月的可使用时间通过HMI进行设定。

三、程序设计

计时器的主要作用是控制每月上网时间不过240小时，即平均每天的使用时间不过8小时。而两台电脑是按需要各自上网的，上网时段和时间基本上没有规律，可能错开，也可能相互重叠;有时可能会使用十几小时，有时只用一两个小时。为了合理地控制上网时间，该上网计时器应该具备以下功能：

1.对当天的上网时间进行累计并显示在HMI上，每24小时复位一次。复位时间设为早上8时;2.对当月的上网时间进行累计，并计算出当月每天平均使用时间(当月累计上网小时数)/(该月已过去的天数)显示在HMI上，每月复位一次，复位时间为每月1日早上8时;3.若当天使用时间大于8小时则报警，但仍可以继续使用;4.若当天使用时间大于8小时，且该月每天的平均使用时间也大于8小时，则PLC切断MODEM的电源，不能继续上网;5.显示当月剩余的可上网小时数。

根据上述要求设计的部分PLC程序梯形图如图2所示。

PLC带有时钟功能，通过PLC的调度模块，将允许工作时间设为从早上8时到晚上24时，其他时间禁止工作。调用系统字%SW50-%SW53来显示当前的时间和日期，每天早上8时的复位功能通过调用系统字%SW51来实现，每月1目的复位功能通过调用系统字%SW52来实现。由于PLC只提供分钟脉冲信号，且计数器预置值大为9999，每月240小时(14400分钟)已出了其预置范围。因此需要构建一个10分钟时基发生器，用于计算每月累计上网时间，即每月240小时转化为1440个10分钟，而每天累计时间大不过1440分钟，故仍采用%S7(分钟脉冲信号)作为计数时基。为了方便使用者观察，PLC计算所得的数值料***分钟、***十分钟在送到HMI(文本显示器)时，利用HMI组态软件的工程量转换功能，转换为以***小时和***天的格式显示出来。

四、使用说明

开启ADSLMODEM的路由功能，用一个五口的HUB(以太网集线器)将要上网的几台电脑连接好，并进行相关配置，组成一个小型局域网。合上双控开关中的任一个，PLC的输出接点Q0.0接通，ADSL

MODEM得电与网络连接。HMI显示当前时间日期、当天上网时间累计、当月上网时间累计，并以倒计数的方式显示本月剩余上网时间。若上网时间过设定时间，则报闪烁(报以每秒一次的频率闪烁一分钟)或切断MODEM电源，同时HMI将显示出错原因。

由于PLC系统基于扫描原理周而复始地刷新输入信号、执行用户程序和输出运行[4]，在一个扫描周期内让PLC系统的输出信号发生跳变难于实现，因此图4的一个时钟周期需要占用PLC系统的两个扫描周期。每次传输过程增设3个同步脉冲是为了提高传输过程的性，确保PLC系统及其传输线路无论出现何种故障，都可以在故障恢复后的一个传输周期内正确地传输显示数据。

3 软件设计

数显仪表的程序由初始化、外中断0服务程序、外中断1服务程序和定时器T0中断服务程序4部分组成。T0每隔5ms中断1次，在其中断服务程序中根据接收到的显示数据及其小数点位置信息完成4位数码管的动态显示。外中断0服务程序用于同步信号，外中断1服务程序用于接收16位显示数据的BCD编码和2位表示小数点显示位置的信息。

3.1 外中断0服务程序　　外中断0由数据信号线的下降沿触发，在其中断服务程序中，如果到时钟线为低电平，则视为同步信号。当检测到3个同步脉冲后，则表明收到了正确的同步信号，此时关闭外中断0，开启外中断1，借助于外中断1服务程序接收数据。如果在次或前两次中断服务程序中已同步脉冲而本次未检测到同步脉冲，则视为无效同步信号。外中断0服务程序的主要代码如下：

void Int0_Srvice(void) interrupt 0

{ p33=1;

if(p33==0) SysClock++; //有效，同步脉冲加1

else SysClock=0; //无效，同步脉冲清零

if(SysClock==3)

{ //检测到3个同步脉冲

RecEnable=1; //置允许接收标志

EX0=0; //关闭外中断0

EX1=1; //开放外中断1

}}

3.2 外中断1服务程序

外中断1由时钟信号线的下降沿触发，在其中断服务程序中，如果查询到已建立允许接收标志，则接收16位显示数据的BCD码和2位小数点位置信息，并将其转换为18位并行数据，存于DispData变量中供T0中断服务程序进行显示。由于显示数据和小数点位置信息都是低位在前，高位在后，所以在程序中使用右移操作实现串行数据到并行数据的转换。小数点位置信息为0～3时，表示小数点分别位于数码管的千位、百位、十位和个位之后。如果小数点在个位之后，则不显示小数点。当接收到18位信息后，则关闭外中断1，重新开放外中断0进行下一周期的。外中断1服务程序的主要代码如下：

void Int1_Srvice(void) interrupt 2

{ if(RecEnable==1) //允许接收

{ p32=1; //检测数据线电平

if(p32==1) RecData=RecData|0x40000;

RecData=RecData>>1; //实现串/并转换

DataClock++;

if(DataClock==19) //已接收到18位数据

{ //显示数据存于DispData中

DispData=RecData;RecData=0;

SysClock=0;DataClock=0;

RecDone=1;RecEnable=0;

EX0=1; //开外中断0

EX1=0; //关外中断1

}}}

4 应用实例

利用PLC系统的(n+1)个输出点可以连接n台数显仪表，其中1点用作公共时钟线，n点用作n台数显仪表的数据线。使用数显仪表显示PLC系统的数据或参数时，还给PLC系统编写满足时序要求的驱动程序。

4.1 PLC驱动程序设计

此处以三菱FX2N PLC系统为例，介绍PLC系统驱动程序的编写方法。设使用Y0作为数据线，Y1作为时钟线，则PLC驱动程序的梯形图如图5所示。程序中使用D0单元存放显示数据，其取值范围为0～9999，D1单元存放小数点位置信息，其取值范围为0～3。占用的资源包括计数器C0～C1和中间继电器M100～M131，可以结合用户程序进行相应的调整。

图5 FX2N PLC显示驱动程序

4.2 多台数显仪表与PLC系统的连接

多台数显仪表与PLC系统的连接如图6所示，图中的1台FX2N PLC连接了8台数显仪表，PLC的Y10用作公共时钟线，Y0～Y7分别用作8台数显仪表的数据线。PLC系统的驱动程序和图5类似。由于多台仪表的时钟线是公共的，数据线是并行输出的，因此多台数显仪表的数据刷新时间和其连接的数量无关，可以确保PLC系统数据显示的实时性。

5 结论

该数显仪表知晓任何PLC系统的协议，仅使用PLC系统的n+1个输出点即可实现在n台数显仪表上显示其数据或参数。占用较少的PLC资源，既可扩充PLC系统的外围显示设备，又间接地解决了HMI无法适应恶劣工作环境等实际工程问题。该仪表已应用于垃圾发电12路远程手操信号的显示，应用结果表明其具有高的性和良好的可维护性。

 片梭织机的换纬是通过控制挑纬器动作来实现的。新型片梭织机由电脑控制电磁铁，进而由电磁铁驱动挑纬器工作，可实现任意比例混纬。PU130型片梭织机通过机械带动两个祧纬器工作，只能织制1：1比例混纬产品。为适应市场对多比例混纬产品的需求，针对PU130片梭织机特点，我们经过精心设计，积攻关，研制出适合PU130进口片梭织机特点的自动混纬系统。系统以气源为动力，由电磁阀控制气缸、再由气缸活塞带动挑纬器按工艺要求动作，而电磁阀由PLC可编程控制器按程序来控制，改变程序很容易实现多比例自动混纬。该系统简单、实用、性能稳定，投资少。 

      1问题提出

由瑞士生产的PU130型片梭织机，属于二十世纪八十年代的产品。该设备九十年代初引进时性能较为，主要生产 7*6、7*7等厚重常规品种牛仔布，产品质量稳定均能达到客户的满意，在生产中发挥着重要作用。也给企业带来了新的产品市场，创造了良好的经济效益。但是，随着社会经济的不断发展，社会需求越来越高，牛仔布品种越来越多样化。老产品已不适应人们的需求，取而代之的是不同支数、不同颜色、不同比例的多比例混纬牛仔布新产品。而且需求量越来越大，占据了市场的主流。PU130型片梭织机只能单一比例混纬，产品品种单一，严重制约了新产品开发。虽然PU130型片梭织机已经新换代，但是，新设备的自动换纬系统复杂昂贵，再次引进换新设备已不现实。

PU130片梭织机是二棉分公司的设备之一，在织造车间所占比重较大，对企业生产经营产生着举足轻重的影响，随着新型进口设备自动化程度的不断提高，该设备的不足也愈显。另外，该设备在经过十多年使用后，元器件老化，故障率增加，再加上该型号进口设备已经新换代，配件价格昂贵而且难以买到，致使维修难度增大、维修费用增高，常常因此而影响生产和产品质量。品种调整时改机时间长，投入资金愈来愈多。因此，在PU130片梭织机上实现多比例混纬，继续充分发挥该设备的作用就成了摆在我们面前的重大课题。

2研制方案的确定

PU130型片梭织机有两个挑纬器，每个挑纬器带动一根纬纱，由机械带动依次轮流工作，达到1 ：1混纬。若要实现n ：1混纬，则使其中一个挑纬器连续工作n次后，另一个再工作，从而实现多比例混纬的目的。通过调研和反复研究、论证，形成设计思路如下：

一、采用气源为动力，带动挑纬器工作。气源由电磁阀控制，而电磁阀由可编程控制器按程序来控制，从而控制挑纬器动作，实现多比例自动混纬。

二、通过一定程序完成停车、断纬、或其他原因造成的停车补纬工作。

三、可编程控制器控制的电磁阀动作要与织机的运动协调一致（同步）。

四、由于挑纬器每分钟要完成300个动作，要求选用的所有元件质量稳定且能满足高频率、长期工作的要求。

  3系统组成及工作原理 

3.1系统组成

空气压缩机：作为动力源输源驱动汽缸进而带动挑纬器工作，气压0.7—0.85MPa。（企业已有且正在用于生产，不需单购置）

可编程控制器：选用日本三菱FX1n—MR24型，其具有性能稳定，动作、价格低等特点。传感器选用频率在50HZ以上NPN型，其工作电压与所选用可编程控制器提供电压一致（24V）。

电磁阀：电磁阀的选用要满足动作频率高、响应速度快的要求，由DC12V或24V电源供电。经过多次试验，后选用闽台产型号为T180—4E1—PSL的电磁阀。

汽 缸：气缸要求具有动作频率高、润滑好、耐摩擦、温升低等特点，由生产厂特殊加工。自行设计制造了连杆接头、支架接头等系列部件。

挑纬器：采用原机上带的。

3.2工作原理：以气源为动力，驱动挑纬器按工艺要求工作，通过PLC控制而实现多比例自动混纬。系统工作过程：由电磁阀控制进入气缸的两个阀门，进入汽缸的空气驱动气缸活塞运动，气缸活塞通过连杆接头带动挑纬器动作，通过PLC可编程控制器按程序来控制电磁阀，进而控制挑纬器按要求动作，达到不同比例混纬的目的。

4系统调试及运行参数的确定

4.1 把可编程控制器开关打到运行状态，然后短接一下X2---- COM，启动布机，此时，应按2 ：1工艺运行。依此类推，短接一下X3---COM， 然后启动织机，应按3 ：1工艺运行。依次有：X4对应4 ：1比例混纬；X5对应5 ：1比例混纬；X6对应6 ：1比例混纬。4.2使布机运行在6 ：1状态，在运行到单纬位时停机，由值车工抽出后一纬，然后开车，或者在运行到单纬时，挑断纬纱（不须抽纬纱），然后开车，布匹上该单元纬纱应不缺失。

4.3使布机运行在6 ：1状态，且在织多纬时停机或挑断纬纱，由值车工抽掉后一纬，然后再开机，多纬数应该是6根。在织多纬情况下，不论何原因停车，可编程控制器输出Y0应闭合，此时，电磁阀吸合（工作状态）带动气缸工作。

4.4工艺参数设定：D128值为工艺要求值，在运行前由常数K设定初始值。因为K值小于20n毫秒时，织多纬时容易少纬；而K值大于1秒时，又容易造成多纬。所以，定时器T201的K值设定应大于20n毫秒的2—3倍，而小于1秒。例如：表1中是2 ：1比例混纬程序，T201设置为320毫秒（大于20*n=20*2=40毫秒，小于1秒）。

表1

LD X2 LD X0 ANI X1 

MOV K2 OUT C16 D128 OUT Y10 

D128 LD C16 LD Y10 

LD X3 OR Y0 ANI X1 

MOV K3 ANI Y1 OUT T201 K320 

D128 OUT Y0 LDP T201 

LD X14 LD X1 DECP C16 

MOV K4 OUT C17 K1 END 

D128 RST C16 

LD X5 LD C17 

MOV K5 OUT Y1 

D128 LD Y1 

LD X6 RST C17 

MOV K6 LD X0 

D128 OR Y10 

5结语

基于PLC的PU130进口片梭织机多比例自动混纬系统功能完善，结构合理，性能，使用方便，达到了设计要求。我们的体会是： 

1、对设备、操作、工艺进行详细的了解和摸底，特别是对设备的控制系统存在的问题及其对生产造成的影响和混纬牛仔布生产工艺的特点等进行深入的分析和市场调研是研制成功的基础。熟悉设备的工作原理、机构和性能，在充分利用原有设备特点的基础上，控制挑纬器的动作是实现多比例混纬的关键。

2、自动混纬机构动作单一，频率较高。所以，可编程控制器、动力源、电磁阀、汽缸等器件的频率特性、运行稳定性和寿命是多比例混纬系统稳定运行的保证。试生产初期，由于气缸选型不当，缸体生热，不利长期工作，易损坏。火塞杆受力不平衡，易折断。经过多种型号气缸的比较试用，同时，研究改进与气缸相联的连杆接头的结构，使运行保持平稳，满足了工艺的要求。

3、新型织机的混纬系统由电脑控制，功能、性能稳定、效果好，但系统复杂价格高。根据PU130进口片梭织机的特点，采用可编程控制器控制电磁阀，电磁阀控制气缸进而驱动挑纬器工作，实现多比例自动混纬的设计思想清晰明确，系统简单、实用、针对性强，且投资少，具有良好的推广应用前景。