西门子模块6ES7321-7BH01-0AB0千万库存

西门子模块6ES7321-7BH01-0AB0千万库存

在工业领域的机械加工过程中，各种不同的定位控制方式，在控制方式中，速度控制方式是的。伺服装置，步进电机装置即是为上述工艺要求而生产的原动系统。伺服系统通常由下列部分组成：
上面系统中控制器通常由PC，PLC等担任，用于控制逻辑的编制与执行。伺服驱动器完成驱动伺服电机的驱动脉冲的编码与功率放大，伺服电机则是机械系统的动力源。伺服系统具有，高动态的运行性能，是精加工过程重要手段。但是伺服系统较复杂的结构和较高的价格又阻碍了伺服系统的应用推广通用变频器的快速发展使得人们在实现定位控制和同步控制时多了一种选择。人们可以用PLC，变频器，异步电机加轴反馈部件便可构成简单的定位控制和速度同步控制。但是，上述系统的控制精度与伺服系统相比又有很大的差距，只能用于控制精度要求不高的场合，不具备大规模替代伺服系统的条件。
VLT系列变频器的同步与定位控制卡是专门配合VLT5000系列变频器用于多轴同步或单轴定位控制的应用场合，在及其广泛的应用领域内可以取代伺服系统完成上述控制功能。VLT5000同步控制与定位控制卡的主要功能如下：
1）多轴虚拟主轴同步运行方式：
2）多轴主从随动同步运行方式：
3）单轴定位（相角）控制方式：

1 引言

    某乙烯厂聚丙烯装置TS2/060-B2型氮气压缩机是意大利SIADMACCHINEIMPIANTI公司生产的往复式压缩机，主要用于对常压氮气增压以满足工艺系统需求。由于压缩机投用多年再加上恶劣的现场环境，原控制系统经常出现故障，严重影响了装置的正常运行，急需改造。

    2 工艺过程与旧控制系统老化问题

    从界区来的常压氮气由级气缸吸入，被压缩，送入冷却器和冷凝分离器，在分离器中湿的气体由换热器除去冷凝水，冷凝水经合适的阀门进行周期性的排泄。压缩、冷却，干燥后气体送至下一级，同样的循环在每一级进行。常压氮气经氮气压缩机压缩后，高压氮气供主催化剂输送用，高高压氮气通过管线与工艺系统连通，供工艺系统气密用。高压氮气送入缓冲罐中，压力为1.0Mp。高高压氮气压力为3.7Mp。氮气压缩机在有润滑油润滑时工作，润滑油由润滑油泵提供，设定一个润滑油低压压力开关PSL646为3.5bar，低低压压力开关PSLL649为3bar,使压缩机不在无润滑油时工作。

    机组控制系统主要由位于现场控制盘内的5块单片机电路板与部分继电器组成，完成机组的启动、停车、报警、联锁等。由于多年来一直未曾使用，控制系统中单片机电路板出现了部分锈蚀，元件运行不稳定，如吸入口压力低报PSL640信号输入后，无输出报警信号；PALL641、PAHH645、PAHH643、TAHH642在无输入信号的情况下，偶尔出现报警，其报警会引起联锁停车，而片机电路板无法购买到，所以迫切需要改造。改造为性能稳定、廉的S7-200PLC控制系统。

    3 PLC控制系统硬件配置

    选用S7-200PLC的型号为CPU226DC/DC/DC24输入/16输出，订货号为6ES7216-2AD22-0XB0；选用扩展模块的型号为EM22324VDC数字组合8输入/8输出，订货号为6ES7223-1BH22-0XA0，继电器用原系统中已有的。利用STEP7-Micro/WINV4.0软件强大的功能编制程序，然后通过PC/PPI电缆将程序下载到S7-200PLC中。I/O地址分配如附表所示。

    附表I/O地址分配  

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    4 PLC控制系统软件设计

    根据原控制系统的逻辑关系在STEP7-Micro/WINV4.0环境下设计了PLC梯形图，下面说明了一些主要程序的设计方法。

    4.1滑油压力信号、累积报警和停车程序

    K24为一接通延时继电器，延时时间为15秒。当氮气压缩机停止时，继电器K24线圈断开，K24的常闭触点闭合，内部继电器M1.0、M1.1接通，M1.0、M1.1的常开触点闭合，由于原控制系统中的压力开关、温度开关都是触点断开报警，所以氮气压缩机停止时即使油泵润滑油的压力非常低，也不会产生报警，即PAL646、PALL649灯都是熄灭状态。当氮气压缩机运行时，K24接通，延时15秒后，K24常闭触点断开，M1.0线圈的通断由润滑油压力低报开关PSL646控制，M1.1线圈的通断由润滑油压力低低报开关PSLL649控制。在PLC上电后，正常状态下，PSL646、PSLL649的触点都是闭合的，所以M1.0、M1.0都是接通的，不会产生报警。当PSL646、PSLL649中有一个或都在报警状态时，报警开关的触点断开，就会产生报警。为此，内部继电器M1.0和M1.0的常开触点可以看作报警点来设计累积报警和联锁停车。

    不会危机设备但设备已经在不正常状态下工作时的报警开关设置为累积报警，当这些报警开关中有一个产生报警，QA641断开，在DCS上产生累积报警；危机设备的报警开关设置为累积停车，当这些报警开关中有一个产生报警，QA642断开，在DCS上产生联锁停车。润滑油压力信号、累积报警和累积停车程序梯形图如图1所示。

    图1油泵润滑油压力信号、累积报警和累积停车梯形图

    4.2报警确认、试灯和消音程序

    报警确认、试灯和消音按钮是本控制程序的，由于所有的报警点的程序设计方法一样，下面仅以PSL640为例分别介绍。

    （1）报警确认与试灯程序的设计。应用西门子PLC内部定时器T33和T34产生一个闪烁信号，当PSL640报警后，PAL640闪烁，按下S9确认后，如果PSL640处于报警状态，则PAL640一直亮，报警恢复则灭；如果报警后未按下S9确认，无论是否还在报警状态，则PAL640一直闪烁，直到按以下S9。S8为试灯按钮，按下S8则灯亮

    系统所选的变频器具有自动节能操作模式，同时能较大地提高系统的功率因数和工作效率，因此节电率可达20%左右。

    2 系统构成框图    

    3 控制方式及起升电机的选取

    1）起升系统采用矢量控制，一台变频器控制一台起升变频电机，其速度的自动切换由变频重量测控仪和可编程控制器来完成，大、小车系统控制采用V/F控制，各由一台变频器控制多台电机。所有限位保护触点均作为PLC的输入点，经程序处理再进行保护。

    2）起升电机的选取应考虑具备较宽的调速范围采用变频电机代替普通的线绕式电机。变频电机在闭环控制条件下，350Hz为恒转矩调速，50100Hz为恒功率调速。电动机的绝缘等级为F级，绝缘结构具有对于变频器输出高载波频率电压的适应能力。电机采用了特的

    冷却结构，使用单的冷却风机强迫风冷，保了电机在低速恒转矩民期运行时不发生过热现象，能够承受200%额定转矩的过载，满足125%额定起重量的静载试验。

    3）选用性高、编程简单、使用方便、功能完善的PLC代替原先的继电器、接触器控制方式，与变频器相结合，实现“机电一体化”。

    由于变频器的干扰因素较多，对PLC的参数采集要考虑干扰，因此在配线和接线等要注意抗干扰的措施，输出线要采用钢管作屏蔽处理，所有的控制线都采用屏蔽线，而且要注意接地问题。同时在编制程序时，要采取软件抗干扰措施。

    1 系统主要特点

    1）明显改善结构受力状态。

    由于变频器的软启动、软停比功能，起重机起制动运行平稳，对机械、钢结构冲击小，经过实际，也实变频调速控制系统的应用可以大大改善钢结构性能。

    2）调速范围宽，性能好。

    系统采用日本YASKAWA公司生产的磁通矢量控制的起重变频器CIMR-G型，具有很强的环境适应性，电源电压AC380V±15%，工作环境温度-10℃~+50℃。变频器内部进行模块化设计，集成度高，性强。系统实现闭环控制，具有很强的限速、防失速和力矩控制能力，并具有的伺服响应特性，对急速的负载波动有很强的适应性。系统设有起升大、小车各5挡工作速度，操作者可根据作业要求，随时修改各挡速度值，也可选择操作电位器实现无级调速。

    3）结构简单、性高、易维护。

    变频调速控制系统采用立的控制柜，系统设计合理，外观结构十分简单，检修方便。尤其是起升系统用一套装置即可实现原两套起升控制装置的功能，既减轻了小车的自重，改善了钢结构的受力状况，又增加了小车的维修空间，便于日常保养和维护。系统还具有过流保护、过压保护、欠压保护、短路保护、接地保护等功能，确保了控制、保护动作的准确性和性。同时，该系统也可增加自诊断功能，采用人机界而系统，通过同PLC的通讯来实现故障实时显示及处理对策，便于查找故障和维修。

    4）提高工作效率和减小机械磨损。

    起重机起升系统可根据负荷大小自动切换实现空钩、付钩、主钩等4挡不同的工作速度，减少了速度切换交替的辅助时间，降低了司机劳动强度，可提高装置作业效率达30%左右，同时，变频器的软启动、软停比功能不仅减小了钢结构的冲击、还减小了制动轮与刹车片的磨损。

    5)提高了性。

    起升机构实现了闭环矢量控制，具备了零速转矩的功能，即在起升机构制动器出现机械故障而失灵的情况下，变频器可自动输出足够大的转矩（大于150%)不使负载下滑，从而提高了系统的性。

    6）载报警。

    •额定载重量时，发出断续的报警声，显示重物重量但正常工作；

    •105%额定载重量时，发出连续的报警声，2s后自动切断变频器输出，显示重物重量并停比工作；

    •120%额定载重量时，发出连续的报警声，立即自动切断变频器输出，显示重物重量同时停比工作。

为此，我们设计了下面8个层面

    4．1用户管理

    用户输入密码后，按“回车”键（或按照屏幕提示按F8键，或用鼠标点击“确认”按钮）确认。如果密码错误，系统会给出提示，并请用户重新输入；如果密码正确，将直接进入“工况图”。

    4．2工况图

    工况图用来实现对BE包装机工作状态的实时监控。图的右下角是故障显示区。当出现故障或者故障排除时，相应的指示灯会出现明灭变化，同时故障显示区会显示当前故障信息或者将已排除的故障信息从显示区中。

    4．3参数设置

    “参数设置”窗口用来实现33个角度相关参数和11个其他参数的设置。

    4．4控制

    “控制”窗口主要实现对“油泵”、“真空泵”、“电热”、“检测”、“上游机”、“下游机”的开/关状态控制。

    4．5调试

    在“调试”界面中，用户可以查看移位寄存器、IR以及空头调试时的状态。

    4．6统计

    统计窗口主要实现对故障信息的统计分析与显示。

    5 结论

    5．1降低故障率，提高了有效作业率

    对BE小包机的RC小包透明纸包装机的改造，由于在设计原理上剔除了原机上故障率较高而又价格昂贵的几块主板，使故障发生率大大降低。对FHZ、NK条包部分的改造，用PLC替代了以往的逻辑线路板，可以大大减少故障发生率。机组运行7个月以来，设备有效作业率平均为82％，较原来的65％提高了17个百分点，改造效果比较明显。

    5．2方便了故障的检查和排除

    重新设计的上位机界面，是汉化的。在软件的设计、开发过程中，一方面，尽量把所有的故障都给出详细、准确的提示；另一方面，各种参数修改方便。对于操作维修人员来说，当机器出现故障时，只要根据界面提示，就可以准确的判断出大多数故障位置并立即排除。

    5．3降低了备件成本

    新设计的电控系统采用了市场上通用的电器元件，绝大多数备件都可以从上直接采购，所有的备件都比原来电控系统备件价格低，可以节约维修费用，降低备件成本。

    5．4具有很强的扩展功能

    该系统软件的统计报表功能和预留的网络接口，为将来车间的网络化管理及远程数据提供技术支持。

    5．5具有很好的推广应用

    据了解，全国共拥有德国进口B1软包包装机组190多套，大部分是在1988年到1994年购进的，设备投入运行时间较长，电气控制系统处于老化、失修状态，若将该项目在全行业内推广应用，则将提高我国B1机组的整体作业率水平。

    SM331，模拟量输入模块6块；

    SM332，模拟量输出模块2块；

    （4）通讯处理器(CP)

    RS485中继器2块；

    （5）负载电源模块(PS)

    PS370，电源模块1块。

    （6）接口模块(IM)

    IM365，接口模块2块。

    拓扑结构图如下：

    字串3    

    华电青岛发电有限公司70万换热站自控系统结构图字串5

    4软件组态过程与效果

    工控组态软件WinCC(ControlCenter)是一个集成的人机界面（HMI）和监控管理系统，它是西门子公司在过程自动化领域中的技术和微软公司强大软件功能相结合的产物，是世界上个集成的人机界面（HMI）软件系统。它真实的将工厂控制软件集成到自动化过程中。HMI人机界面系统作为基础自动化系统重要组成部分，用于控制系统的各种数据的设定、显示、故障报警，以及相应操作和设备的在线调试及维护，发挥越来越重要的作用。换热站HMI系统信息以友好方式与用户交互。通过自动化控制系统接收过程计算机（PCS）和操作人员通过HMI输入的数据进行处理，处理后再将过程数据信息、机组状态信息和各种测量值以符号、数值、曲线、图表及历史记录的形式在HMI画面上显示。终实现了在HMI操作站（上位机）上以少的设备数量提供大可能的信息，帮助操作人员和设备维护人员快速准确的了解系统当前状态及其相关信息的设计目标。

    在上位机上用WinCC软件设计了标准的人机界面，主要包括以下几个方面的内容：

    （1）工艺流程图：在画面中通过编程实现模拟显示整个换热站现场进汽供水的全过程，并且在换热器本体上实时显示了各路汽、水的温度与压力，以便于操作者能及时准确的掌握本体内的换热情况，能够对现场设备的故障进行实时诊断。    

    字串6    

    （2）手操器的操作与对现场仪表的监控：手操器有手动和自动两种工作方式，在设备安装调试阶段一般用手动操作方式，进入正常运作时常用自动方式，以实现对一些重要的模拟量数据的控制，自动调节程序由PID闭环控制回路完成。

    （3）报警记录：对于如进汽流量、供水压力等一些重要的模拟量输入参数进行实时报警，当处于监控下的任何一个变量出预先设定的值时，报就会立即闪烁，同时通过报警一览表对话框可以检查报警出的范围以及错误的出处，并对此采取相应的措施。 （4）历史趋势：在此画面中除了实时显示变量的变化趋势，操作员还可以检查过去的过程数据记录，通过对过去历史趋势的比较进而可以对变量未来的发展趋势做进一步的预测。另外，还具有报警或变量记录档案库数据的运行报表。

    （5）摄像监控：通过摄像及图像采集设备对图像的处理，使操作人员通过视频窗口实时监控现场设备运行状况。

    5 结论

    本文讨论了基于可编程控制器的换热站自控系统的设计与实现，充分发挥了可编程控制器配置灵活、控制、编程方便和可现场调试的优点，使整个系统的稳定性有了。该控制系统已在近的采暖期中得到实际应用,为企业带来了可观的经济效益和良好的社会效益。

    济南正昊化纤新材料有限公司化工三厂有一套年产15万吨聚酯熔体的装置，后面配套装置为年产7万吨短丝，剩余熔体经切粒机切成聚酯切片后包装成一吨袋装外销。包装机选用航天部十二所的一吨袋装自动称量包装系统，共有两套。系统采用可编程控制器进行自动控制，本文将讨论PLC在包装系统中的应用技术。

    2 系统总体

    此包装系统总体运用机电一体化技术。可编程控制器(PLC)和称重指示控制仪F701组成测控系统来完成切片的称量、计量、包装的生产工艺过程。该系统以PLC为控制，配以称重指示控制仪、气动执行机构、电动执行机构、自动控制部件和机械装置，实现切片的在线称重计量和包装工作。系统框图如图1。

    2.1电控系统

    包装机的控制部件由两部分组成。

    (1)盘装部分：由主控柜、副控柜和两个现场操作盒组成。主控柜内主要有PLC和称重指示控制仪F701以及码盘设定器、袋计数器等。副控柜主要为交流接触器和热继电器，分别控制M1风机电机、M2提升机构电机、M4传送机构电机，其中提升机构由于有升有降，所以用了两个接触器。现场操作盒AR1用于料口升降控制，AR2用于传送控制。

    (2)现场部分：

    3个电机M1、M2、M3；

    4个两位五通电磁阀配合气缸分别控制投料门1(电磁阀YV1)、投料门2(电磁阀YV2、)排料门(电磁阀YV4)和袋口夹松开(电磁阀YV5)；

    6个限位开关，SQ1为投料门关位置，SQ3为排料门关位置，SQ4、SQ5、SQ6、SQ7分别对应装袋提升机构的料口上位、下位、上限、下限；

    3个称重传感器BP1、BP2、BP3；

    1个光电开关SQ11用于料包到传送链板尽头。

    主要的机械装置有称量料斗、板式输送机、装袋机构、控制门、排料门等。由于切片是粒状的均匀颗粒，同粉状物料相比流动性好且不粘附，所以靠自重来落料即可，料斗也不用做特殊操作。其中控制门采用的是双闸门，控制门1和2全开时为快投料，控制门2关闭1开启时为慢投料。    

图1系统总体框图

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    2.2包装工艺过程

    (1)称量过程：此系统有自动和手动两种操作方式，但手动方式也是由PLC实现的。手动方式主要用于调试、维修和排除故障，所以以自动操作为例介绍。

    PLC向F701发扣除皮重信号后(此时净重立即设置为0)，打开控制门1和2，由料仓向称量料斗投料(快投料速度约23kg/s)，当达到预置值时关闭控制门2，将快投料改为慢投料(速度约为2kg/s)，当料量达到落差值时关闭控制门1，投料结束。稳定后PLC向F701发数据保持信号，F701自动的与设置的不足、过量、上限值比较，若适量则“称好”灯亮，若过量或欠量则“差”灯亮并报警。

    (2)提升机构动作及放料过程：将空袋夹在放料口上加好，按AR1的“料口升”按钮待“称好”灯亮后料口自动升到上位，风机启动充气15s，充气结束后打开排料门开始放料，当F701发出接近零信号后5s关闭排料门，然后自动松开袋口夹，同时袋计数加1，PLC向F701发一个皮重复位命令信号(取消去皮重操作)，装满料的袋脱离料口放置在传送机上。

    (3)传送过程：按AR2的“传送启动”按钮，M4启动自动传送一个袋位停止，由人工扎袋口，料口自动降至下位。以后每称好一袋，按传送启动按钮袋即顺序向前传送一个工位。如此循环往复。用叉车及时将传送机上的袋叉走。

    欠量时允许通过按“慢投”按钮进行补料并自动达到适量;过量时系统除报警外无纠正措施，须按“强制”按钮打开排料门放料。

    3PLC控制系统

    3.1硬件配置

    此包装系统的控制部分即为PLC。PLC选用的是和扩展性较好的欧姆龙的C200HE，其硬件配置如图2所示：   

图2PLC布置图

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    (1)CPU选用SYSMACC200HE-CPU42-E，程序容量为7.2k字。

    (2)数字量输入卡件(DI)共有4个。型号均为B型ID212的DC输入单元，此卡件支持16点直流电压输入。共使用了32个输入量，包括称重指示控制仪F701的控制输出信号和按钮、旋钮、限位开关的输入。

    (3)数字量输出卡件(DO)共有3个。型号为B型OC222继电器输出单元2个，此卡件支持12点继电器输出;A型OD411晶体管输出单元1个，此卡件支持8点输出。共用了20个输出量，包括电磁阀、电机的控制信号、信号灯指示和送到F701的控制信号。

    (4)电源和底板。电源选用PA204，底板选用8槽底板。

    3.2PLC的程序

    C200HE的程序用易于理解的梯形图来表示，当使用普通编程器时须把梯形图转换为助记符来输入。C200HE的程序结构虽不是模块化的，但在本系统中通过使用联锁和联锁解除指令—IL(02)和ILC(03)以及跳转和跳转终了指令—JMP(04)和JME(05)使的程序结构类似于模块化。此系统的程序共使用了4组IL、ILC指令。组用于检测控制门和排料门的限位开关是否到位，这两个限位开关到位与否是程序步进的关键点，若不到位程序将会停止，影响包装进度，所以及时报警通知操作人员。二组内嵌套了2组JMP、JME指令，分别对应从称量到放料的自动操作过程和手动操作过程。三组用于自动传送过程，四组用于手动传送过程。

    此包装系统的重量并未使用模拟量输入卡件，而是通过使用三个并联的称重传感器和称重指示控制仪F701共同出来。F701是专门用于单一物料重量称量和控制的仪表，重量这一模拟量信号由F701来处理，而PLC与F701全部是数字量的交接信号。这样使此系统的PLC处理的全是数字量信号，在使控制精度大大提高的同时也使的编程相对简单，使用复杂的命令，而且由于重量在掉电再送电后，及运行中发生故障停止运行至排除故障恢复运行后不发生变化，所以不用考虑数据保持功能，即不需使用PLC内的特殊存储器和相应的命令。自动操作程序流程图如图3所示。

    下面结合投放料程序梯形图PLC语句来说明一下此包装系统的自动投料过程及PLC与称重指示仪F701的交接信号的关系。用到的DI信号有00000(接近0)、00001(预置值)、00002(落差值)、00003(量不足)、00004(量过量)，以上信号均是从F701送到PLC，还有00009(自动方式的旋钮开关)、00301(限位开关SQ1，投料门关闭时闭合)、00303(限位开关SQ3，排料门关闭时闭合);DO信号有00700(去皮重信号)、00701(皮重复位信号)、00701(数据保持信号)，以上信号均从PLC送到F701，00600(投料门1开)、00601(投料门2开)、00602(排料门开)、00603(袋口夹松开)。在PLC程序中落差值这一信号有时也当作终值信号使用，因为重量到落差值时关闭控制门结束投料，时间上只存在阀门关闭用时的间隔，落差值的大小就是关闭控制门后还没有落到料斗内的切片重量。程序梯型图如图4所示。

    投料条件：1、2句是系统次开机或每班次开始自动包装时的启动条件，此时投料门关闭着将进行投料了。3句是是二包开始包装的启动条件，此时上一包已投料完毕，袋口夹已松开投料门也关闭着。4句是在上两个条件任意一个满足且排料门关闭着时具备了投料条件。

    投料过程：5句是在投料前PLC向F701发一个0.12秒的脉冲进行去皮重操作，此时F701将净重立即设置为0。6、7、10、11句，内部I/O位09010是重量未到预置值，这之前00600、00601均动作打开投料门1、2，此时为大投料；预置值00001到时09010为0，此时00601失料门2关闭改为小投料。03009是重量未到终值(落差值)，这之前00600动作打开投料门1，即预置值已到而终值未到时投料门1开着，此时为小投料，终值到时03009为0，00600失电关闭投料门1，结束投料。

    放料过程：8、9句是称量斗终值已到4.5s后，PLC向F701发数据保持指令，此时进行重量比较。12、13句，03006是充气结束标志，排料控制09012为重量未差且充气结束后为1，此时00602得电打开排料门放料，放料到接近0后5s09012为0，00602失电关闭排料门可保证料已排尽。14句是排料结束后PLC向F701发一个0.12s的脉冲进行皮重复位操作，即取消投料前的去皮重操作。这样循环返回后再进行去皮重操作，保证每次称量的都是净重量。  

图3自动操作程序流程图

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图4投放料程序梯形图

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    4 结束语

    包装是产品进入流通领域的必要条件，而实现包装的主要手段是使用包装机械。称量包装的准确与否将直接影响到企业的信誉和经济效益。C200HE虽是比较早期的产品，但由于包装机的操作人员就在现场，并不需要连接工控机、操作面板等显示操作设备，配以信号灯和报警音响即可，而且处理的信号全部是数字量的，所以C200HE在此包装系统中也是性价比很高的配置。此包装系统大包装能力为32袋/H，操作人员只需2至3人，操作简单方便。控制系统采用PLC控制，可确保系统的性和控制度。称量精度设计为1000kg±0.8k，该系统自使用以来，经过计量部门两次测试，整个系统的动态计量精度0.2‰。自装置开车产品外销以来也没有客户反映产品有重量问题，很好的维护了公司信誉。