6ES7321-1EL00-0AA0支持验货

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 如果PLC(PLC" isAuto=1>三菱PLC'>三菱PLC" isAuto=1>三菱PLC)输入的com接电源负，npn的，如果plc输入的com端接电源的正，pnp的。PNP与NPN型传感器其实就是利用三管的饱和和截止，输出两种状态，属于开关型传感器。但输出信号是截然相反的，即高电平和低电平。PNP输出是低电平0，NPN输出的是高电平1。PNP与NPN型传感器（开关型）分为六类：

1、NPN-NO（常开型）

2、NPN-NC（常闭型）

3、NPN-NC+NO（常开、常闭共有型）

4、PNP-NO（常开型）

5、PNP-NC（常闭型）

6、PNP-NC+NO（常开、常闭共有型）

PNP与NPN型传感器一般有三条引出线，即电源线VCC、0V线，out信号输出线。

1、NPN类

NPN是指当有信号触发时，信号输出线out和电源线VCC连接，相当于输出高电平的电源线。

对于NPN-NO型，在没有信号触发时，输出线是悬空的，就是VCC电源线和out线断开。有信号触发时，发出与VCC电源线相同的电压，也就是out线和电源线VCC连接，输出高电平VCC。

对于NPN-NC型，在没有信号触发时，发出与VCC电源线相同的电压，也就是out线和电源线VCC连接，输出高电平VCC。当有信号触发后，输出线是悬空的，就是VCC电源线和out线断开。

对于NPN-NC+NO型，其实就是多出一个输出线OUT，根据需要取舍。

2、PNP类

    PNP是指当有信号触发时，信号输出线out和0v线连接，相当于输出低电平，ov。

    对于PNP-NO型，在没有信号触发时，输出线是悬空的，就是0v线和out线断开。有信号触发时，发出与OV相同的电压，也就是out线和0V线连接，输出输出低电平OV。

    对于PNP-NC型，在没有信号触发时，发出与0V线相同的电压，也就是out线和0V线连接，输出低电平0V。当有信号触发后，输出线是悬空的，就是0V线和out线断开。

    对于PNP-NC+NO型，和NPN-NC+NO型类似，多出一个输出线OUT，及两条信号反相的输出线，根据需要取舍。

    我们一般常用的是NPN型，即高电平有效状态。PNP很少使用。

    找到接近开关的电源端和输出端。如果是两线制，则应该有＋VDC端、输出端）或者“－”端！对于源型输入的PLC例如、西门子等（看看你是采用何种PLC）你可以将PLC自带的＋24V传感器电源联接于＋VDC端！接近开关的输出端就可以联接于PLC的输入端！对于源型输入的PLC，一旦接近开关动作，PLC输入端就会得到略小于PLC传感器电源的直流电压，从而使PLC开关量输入有效！对于三菱等PLC，由于它接收漏输入，故接近开关电源端应联接于输入端（例如X10），而输出（或者是“－”端应联接与电源地端，一旦接近开关动作，接近开关输出变低（或者接近地电位），就使得PLC输入有效！

    三线式的接近开关联接传感器的正电源和地端！

    传感器电源与接近开关的电源属同一电源或者应该有电流形成回路才能工作！三菱则不必区别，因为它的开关量输入已经自带电源了！

    需要注意：有些接近开关虽然为两线式，但有三根线，其中有一根是屏蔽线，应区别开来！

总结：对于PLC的开关量输入回路。我个人感觉日本三菱的要好得多，甚至比西门子等赫赫大名的PLC都要实用和！其主要原因是三菱等日本PLC从欧美那儿学来技术并优化设计，作到：

1、采用漏输入，输入端本来就设计为对地短路就引发开入有效！不会对电源系统构成危害，也不会由于电源故障影响其他输入回路的正常工作！

2、采用源输入，是共电源输入端。在工程实际应用中往往有太多的电缆，你可能无法保证电缆的相互接触、破损，说不定共电源的开关量线路会无意接触到设备地、外壳、其他地电位。因此可能断路电源供应回路。造成电源损坏或者烧掉保险，从而可能影响其他输入回路的正常工作。除非，每个输入回路加保险……应用成本较高也容易出现其他故障。 

可编程控制器的结构多种多样，但其组成的一般原理基本相同，都是以微处理器为的结构。通常由处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出单元（I/O）、电源和编程器等几个部分组成。 

1．处理单元（CPU） 

CPU作为整个PLC的，起着总指挥的作用。CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成。这些电路通常都被封装在一个集成电路的芯片上。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口电路连接。CPU的功能有以下一些：从存储器中读取指令，执行指令，取下一条指令，处理中断。 

2．存储器（RAM、ROM） 

存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。存放系统软件的存储器称为系统程序存储器;存放应用软件的存储器称为用户程序存储器；存放工作数据的存储器称为数据存储器。常用的存储器有RAM、EPROM和EEPROM。RAM是一种可进行读写操作的随机存储器存放用户程序，生成用户数据区，存放在RAM中的用户程序可方便地修改。RAM存储器是一种高密度、低功耗、价格的半导体存储器，可用锂电池做备用电源。掉电时，可有效地保持存储的信息。EPROM、EEPROM都是只读存储器。用这些类型存储器固化系统管理程序和应用程序。

3．输入输出单元（I/O单元） 

I/O单元实际上是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。I/O单元有良好的电隔离和滤波作用。接到PLC输入接口的输入器件是各种开关、按钮、传感器等。PLC的各输出控制器件往往是电磁阀、接触器、继电器，而继电器有交流和直流型，高电压型和低电压型，电压型和电流型。 

4．电源 

PLC电源单元包括系统的电源及备用电池，电源单元的作用是把外部电源转换成内部工作电压。PLC内有一个稳压电源用于对PLC的CPU单元和I/O单元供电。 

5．编程器 

编程器是PLC的重要外围设备。利用编程器将用户程序送入PLC的存储器，还可以用编程器检查程序，修改程序，监视PLC的工作状态。除此以外，在个人计算机上添加适当的硬件接口和软件包，即可用个人计算机对PLC编程。利用微机作为编程器，可以直接编制并显示梯形图。

   【摘 　 要】：特种变压器控制柜的表面铝板，需要在其表面磨出圆形连续花纹，类似鱼鳞状，从而使其表面具有统一、美观、装饰性的效果。原来采用手工加工的方式，一般是利用摇臂钻床或台钻，夹上磨头，一个工人压下磨头，另一个人工送料，逐个逐行磨削。由于人工操作，磨头压力不均匀，位移送料间距不准确等原因，加工的质量难以保证，效率也很低，影响生产的正常进行，前不久，我们试用可编程控制器PLC和机械传动装置研制了一台自动磨花机，已获得成功。 

   1、概述 

   特种变压器控制柜的表面铝板，需要在其表面磨出圆形连续花纹，类似鱼鳞状，从而使其表面具有统一、美观、装饰性的效果。原来采用手工加工的方式，一般是利用摇臂钻床或台钻，夹上磨头，一个工人压下磨头，另一个人工送料，逐个逐行磨削。由于人工操作，磨头压力不均匀，位移送料间距不准确等原因，加工的质量难以保证，效率也很低，影响生产的正常进行，前不久，我们试用可编程控制器PLC和机械传动装置研制了一台自动磨花机，已获得成功。 

    2、工艺设备方案 

    2.1 在一张长2.44米宽1.22米的薄铝板上，均匀地磨出直径约50毫米的花纹，相互交错，排列整齐，呈现鱼鳞状。根据这一要求，这台设备需要的工艺方案是：上板→压紧→磨削→松开→位移→压紧→ → →循环进行→完成整个板的磨花加工。在这个工艺过程中，磨头压力均匀，位移节拍一致是关键的因素。 

    2.2 为了完成以上工艺工程，设备主体结构由四个部分组成（见图1）：龙门架、横梁、小车（工作台）和小车架。横梁带动磨头在龙门架中上下运动，小车在小车架上按照一定的节拍（步）水平移动。横梁2排安装28个磨头，2个1.0KW的电机驱动磨头同向旋转。

    3 、工艺流程 

   待磨花加工的板材，一般是0.75-1.2mm的薄铝板，由工人放在小车上，起动小车，小车则向左移动，当运行到加工区后，碰到限位开关，小车停止，准备开始磨削。此时，横梁下降，气缸压紧铝板，28个磨头开始磨削，延时一段时间，道磨削完成，此时被磨削出2排每排14个园型花纹。

   磨削2道时，气缸松开，横梁上升，横梁碰到上限限位开关后，经过PLC控制，使小车向左移动一个节拍的距离（44mm），然后停止。横梁下降……继续重复道工序的过程。以后，周而复始，逐行磨削，直到将一整块板磨完，小车碰到左限位开关为止。后，由人工将铝板从小车上卸下来，再退回到原位。 

    4、 PLC机型选择

    4.1 输入输出点数

   PLC控制系统的输入信号包括，操作台的手动控制输入，小车左右限位开关，横梁上下的限位开关，气缸压紧松开的上下限位开关，现场按钮，故障报警的输入等。共计8个点。PLC的控制负载，主要有以下几类：磨头电机2台，小车工作台行走电机1台，横梁升降气缸电磁阀，压紧铝板气缸电磁阀，信号指示灯及报警负载等，共计8点。

  4、2 PLC选型

   定了输入输出点以后，还要进行PLC的选型。鉴于本系统输入输出点数不多，设备要求体积小布置紧凑，要将控制系统安装在设备内含的控制箱中，我们选用日本松下电工（NAiS）FP0系列小型PLC。该系列PLC是模块式的结构，配置组合非常灵活，体积小巧，功能强大。运行速度快，使用梯形图编程，满足控制要求。主机CPU型号为FP0-C16T，AFP02343,I/O=8/8晶体管输出型.控制系统I/O。 

  5 系统设计 

  5.1板材定位的设计 

   在小车工作台装上被加工的铝板之后，人工起动行走电机，当小车运行到起始位置时，碰到起始定位行程开关，行走电机停止，横梁下降，气缸压紧。 

  5.2 步进位移的设计 

   由于被加工的铝板是装饰性的，对于步进的位移误差要求并不十分严格。一般控制在44±2mm以下即可。为了使结构简化，采用PLC时间继电器控制时间来实现。如果要求步长加，则可以选择旋转编码器与PLC高速计数器来实现。

  5.3 软件的设计 

   根据加工工艺的要求，确定各个动作的先后次序和相互关系，然后用布尔代数的方法，写出PLC各个输入输出信号间的逻辑关系，再由逻辑关系转为梯形图。程序分为手动和自动两部分，手动控制用于，设备调试和故障处理。正常时，运行自动控制程序。

在程序编辑过程中，使用松下电工中文编程软件PCWAY,在PC机或手提电脑上直接用梯形图编程，在调试时用手提电脑和电缆进行修改，使之满足工艺要求。松下FP0-PLC的输入输出点都有LED显示，在加入信号后，逐一核对输出动作的执行情况。在调试阶段，机械传动和运行机构应注意润滑，以免减少噪声和磨损。 

    6、 结束语 

   本文介绍的自动磨花机，软硬件设计，结构合理，小巧紧凑，性高，易于操作和维修。 

   经过几个月的连续生产使用，设备的各项技术性能指标均达到了预期要求，大大提高了工作效率，降低了成本。该机已成功应用于海南金盘特种变压器厂。 

并且具有节能，自动化程度高，移植性强等特点。

1引言

炼钢连铸水处理自动控制系统是连铸生产线控制系统中关键，而又相对立的系统。该水处理主要是为连铸生产线提供循环冷却水。传统的水处理系统存在液位变化大，运行效率低，电能损耗大，丢水多等缺点。本文结合连铸生产工艺特点，概述了连铸水处理PLC控制系统的设计方案及人机接口界面等功能。

2工艺流程

连铸水处理工艺分为净环水系统和浊环水系统两大部分。

2.1净环水系统

净环水系统又分为冷却水系统和冷媒水系统。

结晶器和闭路机械冷媒水系统由净环吸水井供水，通过板式换热器对热能进行有效回收，之后，经过净环冷却塔对高温水进行降温处理后回到净环吸水井。同时，由净环供水泵将净环吸水井的水抽到远程的连铸厂房，用于厂房内的空调供水等非直接生产的日用。该系统主要用于对连铸现场的回水进行降温、净化处理。

结晶器和闭路机械冷却水系统用于提供给连铸结晶器及设备所需要的一定压力和一定温度的软化水，由各自的软水箱进行供水，同样，通过板式换热器对热水伴有的热能进行有效回收之后，输送到现场，作为连铸机的生产用水。由于冷却水直接用于铸机的生产，因此需要对这两种水质有一定的要求，在结晶器冷却水和闭路机械冷水的管道上，各自加了硬度检测仪和冷却水的电导率来对冷却水进行检测。

净环系统属于内部循环，对水质要求较高，所以配备了净环加药罐，软水加药罐，旁通过滤器等设备，以保证生产用水的要求。

2.2浊环水系统

根据现场连铸机的二冷区生产要求，浊环系统中，二冷泵将冷却后的浊环吸水井中的水抽送给现场一定压力和一定温度的二冷水，用于生产。同时，旋流井中的冲铁皮泵将旋流井内水抽送到现场，用于冲洗连铸生产后余下的氧化铁皮、沟内沉渣等。氧化铁皮沟回水又回到旋流井，由旋流井提升泵组抽回到沉淀池内，其中，大部分渣滓主要是氧化铁皮沉淀于池底，利用泥浆泵将沉淀物抽到浓缩池内，后经刮泥机将杂物送至污泥处理处，沉淀池内的浊环水通过浊环供水泵送到浊环过滤器，对浊环水进行过滤之后经冷却塔风机降温之后回到浊环吸水井。再经由二冷泵将浊环吸水井内的水抽送到旋流进内，这一过程主要是外部循环。

在浊环过滤过程中，会积累一定的杂物影响过滤效果及过滤器设备的生产寿命，所以要定期对过滤器进行反洗，本过滤器由7个过滤罐组成，当对过滤罐进行反洗时候采用一灌逆洗六灌过滤的策略。

相对于以往的长轴泵不易维修，故障率高，抽水慢等缺点，将旋流井水抽送到沉淀池过程中采用的是提升泵+透平泵的策略，先由透平泵将水抽到提升泵可以抽水的水位，接着由提升泵接着抽水，此时透平泵停止工作，该策略提高了泵站的工作效率和方便了维护人员的维修。

3系统总体设计方案

鞍钢西区炼钢连铸水处理站与旋流井距离较远。所以将整个控制系统划分为主水处理站与旋流井站两部分。在主水处理站中采用的控制器是SIEMENS S7-400的CPU和ET200M的I/O模板。旋流井控制站采用的是SIEMENS S7-300的CPU和ET200M的I/O模板。两者之间采用的是光纤通过SIEMENS交换机实现通讯的。

该系统配置了一台工程师站和两台操作员站。为了提高系统的运行效率和减少系统故障的可能性，本系统设计了两条工业以太网，一条线用与HMI网络，另一条用于PLC网络。这样有助于减少网络的堵塞，当其中一条网络出现病毒或故障时，另一条网络也可以正常运行。尤其是为了保PLC网络的正常运行。

在两个控制站中都各自采用了PROFIBUS-DP现场总线网络，DP从站由SIMATIC分布式的ET200M I/O来承当。S7-400和S7-300作为主站对ET200M的通讯和控制。系统结构如图1所示。

图1 系统结构图

由于现场情况复杂，旋流井和主水处理站相距较远，并且旋流井所处位置附近没有控制室。所以，将旋流井站作为一个远程站，由S7-400作为主站，旋流井处不设有操作员站。

该系统网络布线优点在于减少了现场布线，使系统都集成在SIMATIC中便于管理、维护。分布式I/O和主站之间有非常短的通讯响应时间。由于采用了分布式布线使整体具有很高的灵活性，方便了对现场执行机构的控制。

4控制系统软件设计

为了提高工作效率，方便维护人员的维护，保证设备的正常运行，设计的PLC控制系统主要是根据工艺要求进行过程控制，设计有在线监视，报警记录，趋势归档等功能。

4.1过程控制

连铸水处理控制是典型的多任务控制，本系统的程序根据各个子系统的工艺要求进行分段编写。本程序根据设备功能、设备之间的逻辑关系，将控制程序放置在不同的功能块中，并根据各个部分的工艺来调用该功能块进行编写控制程序。其中对数据存贮、观察或数据通讯有要求的系统，编写其程序的同时对其分配数据背景块。本系统一共涉及了六大部分，主要执行机构是泵、阀和风机等设备。具体程序结构如图2所示。

图2 程序结构图

4.1.1结晶器供水系统

结晶器供水系统中主要由供水水管压力及结晶器软水箱液位来对结晶器供水泵进行控制。结晶器供水泵采用的是两工一备的工作方式，以保证供水管的压力和流量能够一到连铸机生产要求。同时，结晶器软水箱阀的控制也是由软水箱的液位来进行自动调节。结晶器事故水箱中的两个切断阀则是由事故水箱的液位进行开关阀的控制。

4.1.2闭路机械供水系统

闭路机械供水系统的控制方式与结晶器供水系统控制方式类似，由于篇幅有限，这里不再赘述。

4.1.3净环系统控制

净环供水系统控制中，净环水池的阀的开关是由净环水池的液位来控制，实现自动的。结晶器冷媒供水泵和闭路机械冷媒供水泵都是采用的两工一备的工作方式，当冷媒水供水系统压力设定值时，备用泵开始追起。

净环供水泵的操作方式相同于结晶器冷媒水泵。

旁通过滤泵用于向旁通过滤器供水，该泵的控制方式主要在于起泵控制，只有当旁通过滤器处于过滤状态时候，才能起泵。旁通过滤器供水泵采用的是一工一备，也是靠压力低下进行备用泵的追起。

净环冷却塔风机是由Y-△变换启动，并设有高速和低速两档运行状态，当进行速度切换时，可以从低速向高速运转，但是由于风机没有配有变频控制，所以当高速向低速运转时，电机处于发电状态，电流值聚增，会出现抱闸现象。当处于风机自动状态时，要求风机从高速到低速切换时，风机状态先由高速到停止状态，待一定延迟之后起到低速，避免出现抱闸现象。

4.1.4浊环系统控制

浊环吸水井阀的开关控制根据浊环吸水井的液位来实现自动控制。

浊环系统中的二冷水供水泵采用的是四工两备的工作方式，向连铸机现场提供一定温度和一定压力的二冷水。

在二冷水管道配有调节阀，程序中用PID实现对其的自动调节。通过对二冷调节阀的开度调节来保二冷水的出口压力能够满足连铸机的生产要求。由于对水的调节滞后性比较大，同时又要求调节阀的快速动作，所以，比例积分需要设定相对较大值，以达到快速调节的目的。

二冷水的事故水箱与结晶器事故水箱控制相同。

浊环冷却塔风机与净环冷却塔风机采用相同的控制方式。

浊环供水泵根据沉淀池的液位进行控制。采用的两工一备的工作方式，当沉淀池液位高时，备用泵开始追起。沉淀池的回流阀的开关也是由沉淀池的液位来实现自动控制的。

4.1.5旋流井控制

旋流井部分主要有三种执行机构，回流阀、提升泵和冲铁皮泵。当旋流井液位设定值时，回流阀自动开，同时追起的提升备用泵停止，使提升泵抽送的水回到旋流井内，以免抽干旋流井内的水，当液位设定值时，回流阀关闭，提升备用泵追起，提升泵将水抽送到沉淀池内，以防淹井。

4.1.6过滤器控制

过滤器控制是水处理中相对逻辑控制比较多的一部分。过滤器罐一共7台，有逆洗和过滤两种状态，每台过滤灌有9个气动阀，当过滤时，随着时间的变化，这9个气动阀有着逻辑上的动作变化。逆洗采用的是轮询制，每隔24小时定时轮流逆洗。当一台罐逆洗时，其余六台罐子仍然处于过滤状态。

过滤器送水泵采用的两工一备的工作方式，由压力方式进行备用泵的自动追起。

逆洗排水泵控制主要是由逆洗排水槽控制，当逆洗排水槽或浊环吸水井液位相应设定值时，逆洗排水泵自动停泵，当浊环吸水井液位某设定值时，逆洗排水泵才可以起泵，对过滤灌进行逆洗过程。

4.2系统控制特点

为了节能省电，在浊环系统的三个浊环供水泵别安装了三个永磁联轴器。当沉淀池液位一个设定值之后，PLC给永磁联轴器输出一个20mA的电流，永磁联轴器开始咬合电机轴承，使得浊环供水泵运转速度达到大值，当沉淀池液位某设定值后，永磁联轴器得到PLC输出的4mA的电流，开始脱离电机轴承，此时，浊环供水泵运转慢，供水流量小。在两个设定值之间为了使沉淀池液位维持在某个设定值，PLC需要控制联轴器咬合度来不断的调节以达到控制要求。

在调永磁联轴器的过程中采用的方案是使联轴器随着液位的变化也在不停的调节，哪怕是微小的液位变化，联轴器也在进行微小的咬合和松开的调节。在调试过程中发现两个问题，一是咬合轴承的永磁联轴器的不断变化使得电机转速也在不断的改变，对电机的损耗很大，同时，对轴承的稳定性要求也颇高。二，由于是三个浊环供水泵实行两工一备的操作方式，当两个泵同时工作时，由于机械设备等问题造成两个永磁联轴器的调节不同步，先后调节时间差距很大，影响了操作和维护人员对现场设备和工况的判断。针对现场情况分析之后，采用了对液位分档的方式对联轴器进行调节，通过对不同的液位区间的划分使永磁联轴器停在不同的位置，并且固定在所设定的位置。通过调试之后，既可以降低电机的负荷，也可以让不同泵之间的调节得到同步。同时也减少了变频控制，使系统加节能、简单、。

旋流井的提升泵的控制是采用透平泵+主泵的方式进行工作的。这是比较的泵从深水井抽水的策略。每个提升泵都是由两个立的泵和其对应的出口阀组成。，由透平泵把管路空出，把水抽上来，当水达到透平泵水箱上的感应开关时，透平泵停机，同时，主泵启动，开始正常工作，把透平泵已经抽上到透平泵上的水接着抽送到沉淀池。由于透平泵抽送水到感应开关的过程比较长，需要给透平泵比较长的延迟时间，以免水没有达到感应开关而使透平泵报警以及主泵空转。

4.3监控系统设计

本系统采用的WINCC6.2实现水处理现场监控系统以及相关的报警系统。WINCC可以实现数据的采集、设备运行状态、参数调节、打印报表、趋势归档及各类信号报警等功能。整个水处理采用的“集中监视、分散控制”的经典监控系统。WINCC6.2通过工业以太网实现对现场分散数据的与记录。

监控界面一共由工艺画面、报警记录、趋势曲线三大部分组成。

工艺画面是按照水处理工艺的各个子系统进行编辑的，能够宏观的反映出整个水处理工艺的流程，使操作人员便于监控。同时，在工艺画面上也实现了对泵组和各个回流阀的起停控制，以及进行自动和手动的切换按钮。在此举浊环系统和过滤器系统工艺画面为例子。如图3为浊环系统工艺画面，如图4为过滤器系统工艺画面。