西门子模块6ES7307-1KA02-0AA0千万库存

西门子模块6ES7307-1KA02-0AA0千万库存

1.概述

      垂直分拣机是现代物流系统的重要组成部分，实现物料同时进行多口多层连续的垂直分拣。自动化、信息化以及方便地系统集成是目前物流行业控制系统发展的趋势。基于以上目的，提供以施耐德电气的小型控制器Twido 为整体解决方案。

      通过Twido控制器内置的以太网通讯口，和上位监控机进行实时的数据交换。同时根据本系统控制工艺的特点，在每层配置分布式I/O控制模块，通过CANopen分布式控制总线和Twido主机进行通讯，构成方便、的分布式I/O控制系统。

2.本系统特点

1) 施耐德TWDLCAE40DRF控制器内置以太网通讯 口,可以方便的进行以太网通讯，高的通讯速度（100/M, 10/M）使PLC与上位机的数据实时交换变得简单。同时内置的以太网口使PLC和上位机的硬件配置不需要增加任何的额外成本，经济性能非常优越。

2) 控制系统的模块化结构和标准的接口。应用Twido的分布式I/O功能，方便的实现控制系统的模块化、标准化。每层控制选用标准的分布式I/O单元（基于CANopen的分布式单元 ：OTB1C0DM9LP），分布式总线结构使硬件接线和软件编程加简单、轻松。系统的模块化结构使控制具有强大的扩展能力。

3) 施耐德Twido 可编程控制器的以太网功能和分布式I/O结构，使系统的标准化成为可能。针对物流控制的特点，垂直分拣机作为整个系统的一个单元，需要预留标准的接口，同上位机监控系统进行实时的数据交换，以及现场检测元件的标准接口。整个系统预留标准的接口，具有强的兼容性。

3.系统流程描述

      垂直分拣机功能是实现多口多层连续的物料垂直分拣。通过提升机构不断升高、下降的回动。物料在的层、口进入分拣机的隔板上。随着隔板的提升、下降动作到达的层、口，根据上位计算机或程控器的设定，物料从提升机中送出，进入输送带。整个工艺进入下一个环节。

      分拣机控制系统由上位计算机（或HMI）、Twido控制器、现场CANopen总线的分布式I/O模块、以及变频器、编码器等构成

本系统投入运行一年来，据用户反映性高、效果好。由于控制精度高，工艺正确，孵化出来的蚁蚕强健、好养，成茧茧层厚、茧丝长、净度优，社会经济效益十分明显。 

1 引 言

         励磁系统是同步电动机中、主要的且成部分之一。长期以来同步电动机励磁装置技长性能不完善，导致同步机损坏，成为影响生产的、连续及稳定运行的制约环节。

       随着可编程控制器（PLC）技术的发展，以微型PLC为、功能加完善的励磁控制系统的出现成为可能。该系统接线简单、控制功能丰富、可配置汉显的人机界面、价格适中、适合于恶劣的工业环境。采用PLC技术，克服同步机所配老式晶闸管励磁装置（俗称可控硅励磁装置）技术性能不完善；充分发挥PLC的作用，使控制系统为人性化。

2 同步机励磁装置的功能

         同步电动机的励磁装置主要有三个方面的作用，一是完成同步机的异步启动并牵入同步运行；二是在牵入同步以后励磁电流的调节控制；三是监控系统故障，确保同步机运行。

2．1 励磁装置在启动过程中的作用

         在异步启动的过程中，励磁装置保证启动回路具有良好的异步驱动特性，避免异步启动过程中所存在的脉振现象，满足带载起动及再整步要求。达到亚同步速时，准角度投励，励磁绕组产生同步力矩，使电机尽早进入同步。

2．2 励磁装置在运行过程中的作用

同步运行过程中的励磁电流控制模式分为：

（1）恒励磁电流模式：适合于负载恒定工况，如通风机、水泵。实际选取功率因数为前0.95-1之间任意值。

（2）恒无功功率模式：适用于电网负载不断变化，同步机向电网提供恒定的无功功率以补偿电网的功率因数，但同步机的功率因数是随着负载的变化而变化。

2．3 励磁装置的监控作用

        同步电机在正常运行过程中，不可避免地会受到各种各样的扰动，就会引起电机失步，造成生产中断和设备损坏的严重事故。励磁装置能检测，同步机的失步，识别后判断是报警还是再整步运行，既设备的性，又保持运行连续性。

        同样，励磁装置在正常运行过程中，自身也会受到各种干扰，造成可控整流器缺相或失控、灭磁晶闸管误导通、熔断器故障、励磁电流限等故障。当出现上述故障，励磁装置识别后报警或跳闸，以保证励磁装置的运行。

3 系统硬件设计

        为了满足同步机起动、运行和故障监控的要求，同时便于将机械设备的控制柜与励磁装置融为一体，减小体积、增强控制功能、提升原来系统的自动化水平。本励磁装置主控制器采用西门子微型可编程序控制器S7-200，并使用成熟的晶闸管的触发电路TC787。


        显示电路采用西门子的TD200来完成，一是参数设置，如投励时刻、后备投励、强励时间；运行模式选择。二是工作状态显示，如实验投励、正常投励、后备投励；运行模式。三是故障显示，如失步、整步失败、晶闸管故障、灭磁晶闸管误导通、熔断器故障、励磁限。全部采用汉字显示。

3．1 启动回路

（1）起动时灭磁继电器接点CJll、CJ22闭合，见同步电机起动回路图2，使同步电机在异步驱动状态时，灭磁晶闸管7KGZ、8KGZ在较低的电压下便可开通，保证感应电流在正负半周是对称的。有效地了传统励磁屏在同步电机异步启动过程中转子回路感应电流正负半周不对称现象，避免了异步启动过程中所存在的脉振现象，具有良好的异步驱动特性。

（2）在启动结束后，灭磁继电器接点CJll、CJ22断开，灭磁 晶闸管7KGZ、8KGZ在较高的电压下便可开通。当电机在同步状态时，灭磁晶闸管在过电压情况下才开通，既起到保护器件的作用，又当电机正常同步运行时，保证附加电阻RFl、RF2被切除，并防止灭磁晶闸管误导通，可使电机在遇到故障，被迫跳闸停机时，减少电机受损伤程度。

（3）起动前，人为按下ANl、AN2可以实验灭磁回路。

3．2 投励控制

        同步电动机的投励过程控制是一个非常重要的问题，主要表现为对投励时间和投励角度的选择上。理想的投励时间是指当电机异步启动到亚同步速时，即转速达到同步速的95％-98％之间；准角度投励是指在转子感应电流的过零点，即从负半周到正半周的零点准确投励。满足两者条件时，励磁绕组产生同步力矩，使电机尽早进入同步。

        转子两端的电压经电阻R12、R11、二管D7后，在稳压管Z7两端得到了近似的矩形波，经过光耦TPl送人PLC。经过计算和判断后，PLC输出点PLCDO控制光耦TP3，控制TC787的5脚，当其为低电位时，输出6路触发信号，完成投励，

有两种投励方式：

（1）按照"准角强励整步"的原则设计，并具有强励磁整步的功能。所谓准角度投励，系指电机转速进入临界滑差，按准角度投励方式，这样电机进入同步时轻松、快速平滑无冲击。投励时刻的滑差大小，通过面板按键菜单操作任意设定

2）后备投励

若滑差投励不成，即达不到设定的滑差值，可按预定的后备投励时间和准角度方式投励。后备投励时间的大小，通过面板按键菜单操作任意设定。

3. 3 励磁电流控制

         三相晶闸管移相触发电路选用TC787，经三管后，驱动6路脉冲变压器，输出为调制脉冲列，触发1KGZ～6KGZ晶闸管。TC787有移相控制端和投励控制端。

       18、1、2脚是三相同步信号，来自同步变压器的三相电源电压Va、Vb、Vc；16、15、14、13脚外接电容用于调节脉冲列的频率；12、11、10、9、8、7输出六相脉冲，分别与T1、T2、T3、T4、T5、T6六个三管的基连接。三管驱动脉冲变压器，其二次经整流二管输出到晶闸管的门和阴，以满足电气隔离和触发功率的要求。4脚是有移相控制端；5脚是投励控制端；17、3脚是工作电源输入端；6脚为全桥控制端。

         为了满足同步机各种工况的要求，运行过程中的励磁电流控制模式分为：恒励磁电流模式和恒无功功率模式。因此选用了模拟量模块与S7-200配合使用，构成单闭环控制系统。励磁给定值由外接电位器提供，无功电流由无功电流转换器提供，励磁电流由霍尔元件LEM块检测励磁电流得到。三个模拟信号送入PLC的模拟输入端。

3.4 系统故障监控

       系统故障主要包括：同步机失步、可控整流器缺相或失控、灭磁晶闸管误导通、熔断器故障、励磁电流限等。

3.4.1 失步监测

         失步保护采样信号，来自串接在转子励磁回路的分流器两端的不失真毫伏信号。此信号经放大、变换，光耦隔离后输入PLC，对其波形特征进行分析，判断电机是否失步。当发生带励失步时，应切断励磁，识别后判断是报警还是再整步运行。

3.4.2 晶闸管故障监控

        晶闸管励磁整流波形整型后经光耦送入PLC，如果波头相互比较，宽度误差较大，说明全控整流桥出现故障，如：脉冲丢失、三相丢波缺相、失控、管压降波形崎变等各种现象，造成励磁电流不稳定。

3.4.3 灭磁晶闸管误导通

        在实际运行当中，偶尔会出现灭磁晶闸管误导通，引起附加电阻加热，经过一段时间后，造成控制柜内的控制线烤焦、进而发生电气短路事故。

检测附加电阻RFl、RF2两端的电压信号，经过比较判断，将结果送入PLC，进行联锁和报警。

3.4.4 励磁电流限

        在整流变压器的一次侧，A相和C相装有电流互感器，二次引线经变换识别电路后，将信号送入PLC，过流信号达到设定时间后，报警或跳闸。以防止励磁电流过大引起励磁绕组过热，损坏电机。

3.5 辅助控制环节

3.5.1 停车后逆变控制

        当同步机停车或故障跳闸时，PLC发出指令使三相全控整流桥晶闸管1KGZ-6KGZ的控制角变为140°，可控整流桥工作在逆变状态，不致因同步机停车时转子电感放电造成续流或颠覆而烧坏元件。

        当电网电压下降到整定值，一般为80％时，PLC发出强励信号，可达到正常励磁电流的1.4倍，进行强励，以防止同步机失步，10s钟后，若电网电压不回升，PLC撤消强励信号，以防转子绕组过热。

强励时间为10-14s，具体时间人机界面设定。

4 系统软件设计

       同步机励磁，PLC它的软件主要由三大部分组成：主控程序、显示及设置程序、实时处理程序。

4.1 主程序

主要完成PLC的各种参数的初始化，子程序的调用、及系统的主要监控环节。

4.2 显示及设置程序

依据系统程序调用汉显内容的使能位，显示有关内容；将设置的内容存放在的存储器，以便调用。

4.3 实时处理程序

4.3.1 投励模块

        一是正常投励：智能监测转子滑差，在主机起动后，通过计算转子滑差的变化来开放相应的功能（如投全压、投励），即转子频率为5Hz时，发出投全压指令；当转子频率为2.5Hz时，选择在"感应电压顺性尾端过零点"的时刻投励，此时，转子感应电压及电流接近于零，转子感应电流方向与励磁装置输出电流方向一致，投励为容易，有利于将电机牵人同步，完成正常投励。

        二是后备投励：若正常投励不成功，在主机起车后，开始记时，若记时到后备投励设定时间，同样选择在"感应电压顺性尾端过零点"的时刻投励，完成后备投励。

4.3.2励磁调节模块

       一是恒定励磁调节模式，将励磁给定信号和励磁电流反馈信号经模拟量输人模块送人PLC进行数字PID运算，通过模拟量输出端控制晶闸管移相触发电路；

       二是恒定无功功率调节模式，将励磁给定信号和无功电流反馈信号经模拟量输入模块送人PLC进行数字PID运算，通过模拟量输出端控制晶闸管移相触发电路

4.3.3 晶闸管故障检测模块

         如果励磁整流波头相互比较，宽度误差大于10％，报警；如果波头相互比较误差大于20％，或周期内缺一个波头，而且时间过1 min，停机并报警。总之，正常情况下，三相全控桥的整流波形在一个周期，有六个波头，而且，每个波头几乎相同。不符合此标准者，被认为故障，会引起带励失步，若不及时处理必将事故扩大。

4.3.4 失步检测模块

         将失步信号整形后送人PLC，测量矩形的宽度和频率，与设定值比较，达到者被认为失步。当电机失步后，PLC立即封锁投励控制信号，同时灭磁继电器复位，使电机进入异步驱动阶段，然后电机转速自动上升，待进入临界滑差后，励磁装置自动投励，按准确强励对电机实施整步，使电机恢复到同步状态。如整步失败，PLC发出跳闸信号动作于跳闸回路。液晶显示屏显示"失步"或"整步失败"，按复位键复位。

4.3.5 故障连锁模块

        同步机的负载以压风机为例来说，把压风机的保护检测信号，如轴温、一排温度、二排温度、一排压力、二排压力、冷却水压等等报警信号送人PLC，依据压风机的具体要求实现连锁。

5 结束语

上述系统已通过实验验证，各项指标达到预期目标，样机进入工业实验阶段。

（1）同步机励磁装置PLC控制器，与单片机控制器相比较，研制，整个系统成本小、功能强大，配置汉显的人机界面、适合于恶劣的工业环境。

（2）便于将机械设备的控制柜与励磁装置融为一体，减小体积、增强控制功能、提升原来系统的自动化水平。

1 引言
         传统桥式起重机的电力拖动系统采用交流绕线转子异步电动机转子串电阻的方法进行起动和调速，继电—接触器控制，这种控制系统的主要缺点有：
1.1 桥式起重机工作环境恶劣，工作任务重，电动机以及所串电阻烧损和断裂故障时有发生。
1.2 继电—接触器控制系统性差，操作复杂，故障率高。
1.3 转子串电阻调速，机械特性软，负载变化时转速也变化，调速不理想。所串电阻长期发热，电能浪费大，效率低。要从根本上解决这些问题，只有改变传统的控制方式。
年来，随着计算机技术和电力电子器件的迅猛发展，电气传动和自动控制领域也日新月异。其中，具有代表性的交流变频装置和可编程控制器获得了广泛的应用，为PLC控制的变频调速技术在桥式起重机拖动系统中的应用提供了有利条件。

2 系统硬件构成
PLC控制的桥式起重机变频调速系统框图如图1所示

PM系列可编程序控制器是台达电子集团推出的专门用于两轴运动控制的又一力作，其具有双轴直线/圆弧插补功能，内建两组AB相差分高速输出，速脉冲输出频率可达500kHz，并具有两轴AB相的反馈输入，可实现闭环控制系统，兼容G-Code/M-Code，可载入由CAM译成的G-Code，可实现如CNC机具有的复杂两轴直线/圆弧插补运动控制要求。此外，DVP-PM既是运动控制主机，也是扩展模块，除可当成运动控制主机单运作外，也可成为另一台PM或是EH2系列主机的运动功能扩展模块，运动行程预先规划载入至PM内（slave），主机仅需下达起始与停止命令，扩展模块的PM即可自行动作不影响主机扫描时间，还相容EH2主机特殊扩展模块，共用EH2系列的点数扩展及与特殊扩展模块，具备弹性的应用功能。

目前，台达子公司——中达电通就成功地将20PM应用于玻璃的喷漆设备中，了良好效果，获得用户——客户在北京的玻璃机械展中借助PM系列PLC展示出了机器的优异性能和控制效果，并当场获签一批订单。该客户原来用某PLC加文本显示器控制，对比台达PM系列加台达触摸屏，成本并没有增加多少，功能却提高很多，让整个设备的功能和控制精度上升到一个新的水平，总结优点如下：
1、 使原来两行的单一英文操作界面变成支持多国语言的彩色触摸屏，满足国内外用户
的需求。
2、 可存储多达100种以上不同产品加工参数，大地方便用户和提高整个设备使用效率。
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4、 可载入G-Code，使用户能借助CAM加工复杂图形的产品。
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6、 可显示当前位置、步骤、状态和加工时间。
7、 可在任何时候随时暂停，随时继续。
8、 可设定的加减速时间。

相信这款经过精心打造的经典产品的高功能，未来能在多的行业当中展示出它的光彩。

关于台达电子集团

台达电子集团创立于1971年，总部设在闽台台北，在美洲、欧洲以及亚洲均设有生产、销售据点及技术研发。作为大电源管理系统供货商和工业自动化领域的者，台达电子集团同时还是显示器、电子零组件以及网络产品的主流供货商。2007年，集团营业收入预估将达50亿美元（约合人民币380亿元）。在工业自动化领域，台达凭借在电力电子及控制技术方面累积的经验，自1995年开始生产变频器以来，产品线不断扩张，至今已拥有驱动、控制、运动三大类系列齐全、的自动化产品，并在以无穷的力，促使世界自动化科技不断进步。

关于中达电通

中达电通股份有限公司成立于1992年，总部设在上海浦东，在大陆拥有35个分支机构务网点，是跨国——台达电子集团的子公司。承袭母公司的高质量光环，中达电通致力于将节能科技与应用工程的结合，提供一体化的集成方案，与客户一同创建竞争优势。在工业自动化领域，中达电通以的产品，深入了解行业工艺提供量身定制的整合方案及联保的服务，为广大行业客户交口称誉，客户领域遍及纺织、机床、印刷、包装、楼宇、机械等众多行业。中达电通为工业级客户提供自动化、动力及视讯产品与集成方案，是您可信赖的合作伙伴。