西门子模块6ES7350-1AH03-0AE0支持验货

西门子模块6ES7350-1AH03-0AE0支持验货

 一、引言

    可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC，也可称可编程控制器）是一种专为在工业环境应用而设计的数字运算电子系统，综合了计算机、自动控制、通讯等现代科技的一种新型工业自动控制装置，能长期在恶劣的工业环境中运行；编程简单，使用方便，只需软件就能变或增加控制功能，可以满足用户的特定要求；同时还具有很强的输入输出接口，既能处理数字量，又能处理模拟量；在结构上采用了模块式的组合结构，很容易与其它设备或计算机系统（如DCS、FCS等）组成集中控制系统。

    我公司引进国外的PLC，研制开发了LY低压长袋离线除尘器PLC控制系统，该系统克服了驱动部分采用接触器、继电器所引起的性差、保护功能差等缺陷，它在技术特性、应用功能等方面与我公司除尘器低压控制系统有较强的互补性，能满足不同用户的多种需要。

    二、PLC选型及系统硬件构成

    在PLC选型上，经过反复的对比，选用了德国SIEMENS公司的SIMATIC S7-300系列可编程序控制器。SIEMENS公司是世界上较大PLC制造厂家之一，其产品的性是众所周知的。S7-300系列PLC提供了解决成套控制任务的能力和灵活性，具有功能丰富的指令集，的编程工具以及品种繁多的I/O模块，能满足各种行业的控制任务。S7-200系列PLC具有适用范围广，定时中断、自检功能、自定义故障中断服务程序、网络通讯功能等，使维护工作变得简单。CPU根据用户控制点数要求，确定具体型号规格。

    三、低压控制系统的组成及功能

    作为生产工艺设备的LY低压长袋离线除尘器，性是的。在系统控制程序中包括定时、定阻和混合的清灰控制程序；定时、料位的输卸灰控制程序；同时还有布袋除尘的在线检修控制程序。其中，低压控制系统主要有脉冲清灰、在线检修、振打与反吹、卸灰与输灰、温度检测与控制、破袋检漏以及其它监测措施等控制系统所组成。

图1 远程监控画面

    3.1 脉冲清灰

    脉冲清灰袋式除尘器是目前国内外应用广泛的一种清灰袋式除尘器。脉冲清灰系统是袋式除尘器的，也是其技术的关键所在，其设计根据工艺的实际情况进行恰当的配置，这样才能保证除尘器的运行。我公司根据实际工况，采用PLC自动控制低压脉冲离线清灰，主要是定时、定阻和混合控制方式，我们多年来根据现场使用情况所总结出的经验，以定时为主，定阻、混合为辅的方式。

    3.1.1 定时清灰

    定时离线清灰要求除尘器设计为多室组合的形式，实现逐室清灰，当某过滤室需要清灰时，要控制挡板使这个气室不再进行烟气过滤，滤室与主气流隔离开来，过滤室被隔离是通过设置在口的提升阀来实现的。采用定时离线清灰，可设置脉冲宽度和脉冲间隔时间。当除尘器工作一段时间后，滤袋外侧的灰层厚度增加，其阻力亦增大，此时应对滤袋进行清灰。脉冲清灰过程中，每台除尘器的每个过滤室上都设置了多个脉冲阀，以压缩空气为清灰动力，由PLC发出控制信号，依次触发各个脉冲阀，在瞬间释放低压空气。由于动能与势能的共同作用，由脉冲阀瞬间喷吹的低压空气，使相应等待清灰的一组滤袋突然膨胀和振动，抖落积附在滤袋外侧的灰尘，以恢复滤袋的除尘功能，使除尘器自始至终保持良好的工作状态。

    3.1.2 定阻清灰

    定阻清灰是通过在除尘器进出口的压差变送器来控制的，当压差变送器的检测值大于设定值时，则执行定阻自动清灰。

图1 自动扶梯快慢循环控制时序图

    2.1.4 功能实现

    安装在扶梯入口处的乘客检测装置检测是否有人乘梯。

    2.2 变频自启动（快慢停循环）

    2.2.1 功能描述

    通过增加变频器来控制扶梯运行的速度，当梯上有乘客时，扶梯以高速运行（例如额定速度），提高客流量，当乘客检测装置在一段时间内没有检测到乘客通过时，扶梯开始减速转为低速运行（例如0.2m/s，参数可设置），当乘客检测装置在一段时间内又没检测到乘客乘梯时，扶梯开始进入停止运行等待状态，即为自启动节能。

    2.2.2 运行状态描述

    变频控制，长时间无人乘梯时停止，有人乘梯时高速运行。高速运行时间记为tq，低速运行时间ts，两个参数可通过plc程序进行设置，具体时间根据梯的提升高度和速度而定。

    2.2.3 运行步骤

    （1）当扶梯上电停止等待，有方向（比如上行）开始运行时，此时扶梯进入上行停止等待运行中。

    （2）下机房光电检测装置检测是否有人通过，当有人通过时，控制器内部的高速运行时间计数器（记为tc）清零，此时扶梯开始缓慢加速速运行。

    （3）高速运行时间计数器（记为tc）开始计时，当tc<TQ时，若此时又有人进入，TC又清零重新开始计时。

    （4）当有一段时间没人乘梯即tc≥tq时，扶梯开始减速进入低速运行状态中。

    （5）低速运行时间计数器（记为tsc）开始计时，当tsc< ts时，若此时有人进入，tc清零重新开始计时，扶梯加速速运行状态，又进入高速运行状态中。

    （6）当一段时间内没人乘梯即tsc≥ts时，扶梯停止运行进入等待中，如此循环往复运行。

    图2为自动扶梯快慢停循环控制时序图。

图2 自动扶梯快慢停循环控制时序图

    2.2.4 功能实现

    安装在扶梯入口处的乘客检测装置检测是否有人乘梯。但是为了确保乘客的，按照gb16899-1997《自动扶梯和自动人行道的制造与安装规范》的要求：自启动的扶梯，应在该使用者走到梳齿相交线之前启动运行，故乘客检测装置应满足以下要求：

    （1） 检测装置应满足的要求

    ● 光束，应设置在梳齿相交线之前至少1.3m外；
    ● 触点踏垫，其外缘应设置在梳齿相交线之前至少1.8m处，沿运行方向的触点踏垫长度至少为0.85m。施加在其表面为25mm2的任何点上的载荷达到150n之前就应做出响应。

    （2） 在实际设计时可选择

    ● 安装在扶手进出口处的光电漫发射装置；
    ● 安装在盖板进口处的光柱；
    ● 安装在盖板下的踏垫自启动装置来实现。

    本系统设计时选择光电漫反射装置，能够确保每一个从不同方向走过来的乘客都能被有效的探测到，从而实现自启动的功能。

图1 闪光对焊的机械装置

    如图1所示为闪光对焊的机械装置，其动作过程分析如下：

    1.1.1 预调

    闪光对焊焊接工艺前期准备工作，即机械机构的调整、焊接参数的选取等。闪光对焊的主要规范参数有：调伸长度、闪光速度、闪光电流密度、锻速度、锻压力、夹紧力等。

    调试完成后，将工件装卡到工作台上。

    1.1.2 夹紧与定位

    按下启动按钮，电磁阀PQ1、PQ2、PQ3线圈带电，压缩气体经过三大件流入夹紧气缸1、2上气室，压缩气体推动活塞杆向下运动压紧工件1、2，直到压紧开关闭合为止。

    同时从气泵流出的气体经三大件进入定位气缸3的上气室,推动定位杆向上运动，为工件对准准确定位。定位结束，电图1 闪光对焊的机械装置磁阀PQ3线圈去电，定位杆弹回。

    1.1.3 焊接

    接通焊接开关，保持电磁阀PQ1、PQ2 和PQ4线圈带电，电磁阀PQ5线圈不带电，压力气体经低压三大件，进入推进气缸4右气室，推动活塞杆、动夹具带动工件2向工件1运动，直到工件1、2接触，达到预先设定的位置，推进开关闭合。工件1、2接触的瞬间，即开始通电加热。当闪光加热达到预定温度时，电磁阀PQ5线圈带电，压缩气体经过高压三大件推动推进气缸、动夹具以很大的压力进行快速锻。随即切断焊接电流，并保持一段时间，使接头冷却、凝固。焊接时间到，断开焊接开关，焊接过程结束。

    1.1.4 复位

    电磁阀PQ4、PQ5线圈去电，推进气缸气路换向，低压气体进入推进气缸4左气室推动推进气缸带动工作台向右运动，推进气缸4复位。电磁阀PQ1、PQ2线圈去电，气路换向，压紧触头弹回，气缸1、2复位。此时，一次闪光对焊焊接过程已完成，所有装置原位等待，准备进入下一焊接循环。

    1.2 闪光对焊时序分析

    由于执行机构部件较多且各部件动作存在时序性，故先做出工艺时序图，便于时序分析。闪光对焊焊接过程可概括为：预调—定位—夹紧—推进—焊接—锻—保持—复位等几个阶段。如图2所示为闪光对焊工艺过程时序图

图3 真空泵变频控制系统的原理框图

负压传感器负责在生产过程中实时采集负压压力的信号，然后通过屏蔽双绞线将4~20mA电流信号送到PLC控制系统的8AD模块中，与PLC中设定的目标值进行比较，差值送入PID计算得到一个控制量，经4DA模块转换成0~10V的电压信号，通过改变变频器的输出频率来改变电动机的转速，实现负压压力的自动调节。

在自动模式下，通过变频器实现电动机的软启动，可以有效的减少启动电流对电动机的冲击，延长电动机的使用寿命。两台电动机将依据变频运行的时间（我们定为36小时），轮流作为变频运行的电动机。在电动机变频运行期间，如果变频时间达到规定的时间，为了不影响生产，电动机将继续变频运行，直到下一次启动时自动转换变频运行的电动机。考虑到水环式真空泵存在下限运行频率，把变频器的频率下限设为36Hz，频率上限设为50Hz。PLC启动变频运行的电动机，如果电动机连续运行在50Hz过一段时间（我们定为3分钟），负压压力仍然达不到目标值，系统将自动工频启动另一台电动机，并延时一段时间以后再进行判断，避免了电动机频繁启停动作；如果变频频率低至36Hz后过一段时间（我们定为1分钟），系统将会自动停止另一台电动机，防止外部干扰而让电动机产生误动作。电动机的运行频率可以将变频器的频率输出信号通过屏蔽双绞线送至PLC的8AD模块中。

◆真空泵变频控制软件设计

本系统中设计的程序块主要分为以下几个部分：初始化配置，主要有PLC扩展模块8AD、4DA的初始化设置以及特性参数的设置，还有PID各个控制参数的设置；依据变频运行的时间，确定变频运行的电动机和工频运行的电动机；根据负压传感器的反馈信号与设 定的目标值比较，进行PID运算，得到变频运行频率的控制量；运行频率判断，根据判断结果，来决定是否启停工频运行电动机及变频运行电动机的运行频率；电动机的运行信号、故障信号检测及过电流保护，变频器的故障信号及复位。艾默生EC20系列PLC编程软件自带PID指令向导，改变了以往PLC实现PID控制算法难度大的困境，能够非常方便快捷的生成PID配置程序和PID控制程序，减轻了编写程序的负担。下面对程序中几个比较重要的部分进行详细的叙述。

PID控制参数整定。变频控制系统选择了4DA模块的0~2000对应0~10V的模式，所以需要设定PID控制的输出上下限有效，并且设定输出下限值为0，输出上限值为2000，与4DA模块的输入数字量对应，了控制的盲区；采样时间要选择合适，采样时间过短PID指令无法执行，经过现场调试，我们选定的采样时间为100ms；为了使测量值变化平滑，将输入滤波常数定为10%；选择10%的微分增益，可以缓和输出值得剧烈变化；控制系统PID参数的整定根据负压压力的实时曲线来不断的调整，终定出合适的值。

变频运行时间计算及切换。程序流程图及部分梯形图如图4所示。D500、D501、D502分别为停电保持的数据寄存器，D500存储变频运行转换时间为36小时，D501存储18kw真空泵组变频运行的时间，D502存储22kw真空泵组变频运行的时间。X2、X4分别为18kw真空泵组变频运行信号和22kw真空泵组变频运行信号。M30为自动控制模式。M205的常闭触点接18kw真空泵组变频启动信号，M206的常开触点接22kw真空泵组变频启动信号。程序运行的结果，将使M205产生一个以72小时为周期的时钟振荡信号，其中周期的前半周期为0，也即是选定18kw真空泵组的电动机变频运行。

图4 变频切换流程图

运行频率计算。程序流程图及部分梯形图如图5所示。D22为PID计算得到的频率，D32为变频器设定的频率上限，D30为变频器设定的频率下限。T30和T31用的是接通延时计时指令，只有当频率到达设定的值，并持续设定的时间长度D401和D402，线圈M200、M201才会导通。线圈M200、M201、M202分别对应启动电动机、停止电动机、控制变频电动机的操作。

图5 频率判断流程图

结 论

本文利用PLC和变频器实现了真空泵组的自动变频控制，改变了以往纸浆模塑生产线中负压压力波动大，废品率高的现状；利用易控(INSPEC)组态软件优越的组网功能，方便快捷的实现了成型机的实时生产数据监控。实际结果表明，该系统不仅提高了控制系统的响应速度和生产效率，而且节省了原材料和电能，使系统运行的方式加合理、灵活、。

引 言

闪光对焊作为一种的焊接技术，具有添加焊接材料、生产率高、、易于操作等优点。随着工业技术的不断发展，焊接的零件截面越来越大，遇到了一些技术问题，如焊接加热难、生产率低、产品合格率低等。为了解决闪光对焊中存在的这些问题，许多焊接工作者对闪光对焊工艺过程进行了一系列的研究，创建了率、低能耗的闪光对焊方法，如脉冲闪光对焊法、程序降低电压闪光对焊法。控制闪光对焊工艺过程，使之在保证焊接质量的前提下尽可能提高生产率，是我们一直以来追求的目标。考虑到影响闪光对焊焊接质量的因素，本文利用PLC系统来控制闪光对焊工艺过程，实现了对焊接质量控制的目的，从而提高了闪光对焊的生产率。

1 机械机构及过程分析

1.1 闪光对焊的机械装置及动作过程

图1 闪光对焊的机械装置

如图1所示为闪光对焊的机械装置，其动作过程分析如下：

1.1.1 预调

闪光对焊焊接工艺前期准备工作，即机械机构的调整、焊接参数的选取等。闪光对焊的主要规范参数有：调伸长度、闪光速度、闪光电流密度、锻速度、锻压力、夹紧力等。

调试完成后，将工件装卡到工作台上。

1.1.2 夹紧与定位

按下启动按钮，电磁阀PQ1、PQ2、PQ3线圈带电，压缩气体经过三大件流入夹紧气缸1、2上气室，压缩气体推动活塞杆向下运动压紧工件1、2，直到压紧开关闭合为止。

同时从气泵流出的气体经三大件进入定位气缸3的上气室,推动定位杆向上运动，为工件对准准确定位。定位结束，电图1闪光对焊的机械装置磁阀PQ3线圈去电，定位杆弹回。

1.1.3 焊接

接通焊接开关，保持电磁阀PQ1、PQ2和PQ4线圈带电，电磁阀PQ5线圈不带电，压力气体经低压三大件，进入推进气缸4右气室，推动活塞杆、动夹具带动工件2向工件1运动，直到工件1、2接触，达到预先设定的位置，推进开关闭合。工件1、2接触的瞬间，即开始通电加热。当闪光加热达到预定温度时，电磁阀PQ5线圈带电，压缩气体经过高压三大件推动推进气缸、动夹具以很大的压力进行快速锻。随即切断焊接电流，并保持一段时间，使接头冷却、凝固。焊接时间到，断开焊接开关，焊接过程结束。

1.1.4 复位

电磁阀PQ4、PQ5线圈去电，推进气缸气路换向，低压气体进入推进气缸4左气室推动推进气缸带动工作台向右运动，推进气缸4复位。电磁阀PQ1、PQ2线圈去电，气路换向，压紧触头弹回，气缸1、2复位。此时，一次闪光对焊焊接过程已完成，所有装置原位等待，准备进入下一焊接循环。