6ES7341-1CH02-0AE0型号含义

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1 引言

程控变频钢球加工机床是我公司主导产品，产居国内，并批量出口美、德、日、韩、意大利等国。产品设计吸收了国内外多项技术，本文就电气传动控制部分进行阐述。

九十年代以来，变频传动技术日臻完善，其调速稳定，节能降耗，方便等优点，已取代原来的滑差调速和直流调速。而可编程序控制器易于编程，易实现传统的继电器控制不能实现的许多功能。PLC与变频器的系统集成自动化已成为产品设计时的解决方案。RS485通讯只需用两根线，且传输距离远被广泛应用在变频器和PLC上，这就使变频器与可编程序控制器通讯为便利，低廉的成本也提高了产品的竞争力。

2 工艺过程简述

研磨机的主要动作为转动研磨盘由主减速电机经一对三角皮带轮，通过卸荷带轮内的花键幅带动主轴旋转获得，输球料盘由减速电机经过一对链轮传递蜗杆减速箱，减速后由料盘内的直齿轮啮合带动料盘旋转。两者均需要选用不同的转速来加工不同系列的钢球，为此均选用变频调速。为了期间，在系统中也加上了机床运转保护功能。如主轴运行监控接近开关，装在机床的主轴大皮带轮上，随时监视研磨盘的运动状态，防止皮带打滑造成研磨盘卡死，当转速正常值时，就停车报警；料盘除设有转速外，还加有堆球时快速停机，在设定时间内若恢复正常则重新自动运行的保护。

3 系统硬件设计

3.1 单自动化平台

艾默生CT的EC10系列小型PLC因其运行速度快、通讯组网能力强、编程灵活、模拟运行方便、程序保密性强、抗干扰能力强、性能稳定，钢球研球机成为钢球研球机PLC的自动化平台。根据工程经验，爱默生EV1000系列变频器故障率能低，能实现高转矩、宽调速范围驱动，有优越的防跳闸性能，对恶劣电网、高温、潮湿和粉尘有较大的适应能力，能较好满足钢球加工设备的多样化的使用环境，可以实现单同平台技术集成，也成为项目设计的。由此项目通过选用爱默生的EC10-1614BRA小型PLC及EV1000-4T0055G和EV1000－2S0007G变频器，达到了单一自动化平台技术集成，例如EC10系列PLC对艾默生CT系列的变频器有简洁的通讯指令，一条指令即可控制变频器的运行控制。

3.2 电气原理设计

系统主电机电气原理（料盘电机控制与主电机同）如图1所示。为了用户调速及监控运行速度，电动机转速由电位器调节，其数值由线性数显表显示，不通过通讯控制。主令按钮线直接接于PLC的开关量输入点上。PLC——变频器对电机的启动、停止、点动功能采用通讯控制方式，使用双绞线通过RS485口来实现PLC对变频器的启停控制，这样少占用PLC的输出点，也用接触器控制，降低了机床的成本。EV1000的RS485口直接端子连接，为方便。但需要注意的是RS485口“+”，“—”性不能接反，否则将无动作。因变频器本身具备过电流，过电压，欠电压，接地，过热和过载等多项保护功能，一旦异常故障发生，常开点RA，RC闭合，变频器立即停止输出，将断开所有的动作并停车报警，我们将其接入PLC的输入点来控制。变频器故障时可查看变频器屏幕上显示内容，对照变频器使用说明书异常原因及处置方法，采用相对应的措施进行处理即可。变频器多项对输出的保护功能使我们无须对电动机另加保护环节，直接接于变频器的输出端子上即可。针对变频器的输入端保护相对较为薄弱，在输入端加上无熔丝断路器QF实现反时限热保护。

图1 电气原理

4 系统软件设计

EV1000变频器具有丰富的控制功能。因为研球机的两控制电机均为减速电机，选择做静止自整定，然后对操作频率，操作频率， JOG点动频率，加/减速时间，频率指令来源，运转信号来源，停车方式、过载报警检出及时间等参数进行设定。针对个别机床的共振现象对载波频率，跳跃频率，电机稳定因子等参数进行设定。为实现轻压启动机床及节电等性能，对转矩提升、自动节能、AVR功能等参数设定来优化系统性能；对通讯位址，通讯送传速度，通讯资料格式等参数进行设定，以使PLC对变频器实施控制。EC10系列PLC对艾默生CT系列的变频器有简洁的通讯指令，一条指令即可控制变频器的运行。

通讯协议采用MODBUS模式，EVFWD为正转，１为COM1通道(EC10只支持通道1)，１为通讯地址，其值预先设定，与变频器通讯地址一致，“”且不可覆盖。EVREV为反转指令，EVDFWD为正向点动指令，EVSTOP为停止指令。

5 结束语

该系统应用变频器调速实现无级调速，满足用户工艺多样化的需求。使用RS485通讯口，不占用PLC的输出点，接线少，提高了产品的性。所选艾默生CT变频器具有较强的自诊断功能，便于维护。该系统自投入使用以来，运行稳定，工作，尚未出现故障，具有很高的性价比。

1引言
铁路继电器是铁路信号控制系统中的重要执行元件之一，在出厂时和使用过程中定期对其电气特性参数进行测试。然而，传统测试设备存在测试精度低，性差，效率低下以及对测试人员要求高等缺点，不能满足现代继电器测试的要求。PLC作为一种新型的控制装置与传统继电器控制系统相比，具有时间响应快，控制精度高、性好、控制程序可随工艺改变、易与计算机相连、维修方便、体积小、重量轻、功耗低及等优点。触摸屏也是一种新型的人机交互设备，操作者只需用手触摸计算机显示屏上的图标或文字就能对主机进行操作，这样就摆脱了传统交互设备复杂操作，即使新手也能轻松操作整个设备。因此，既减少了对操作人员的要求，也提高了工作效率。本文采用PLC、触摸屏及相关辅助电路设计了一种综合电器测试台。
2硬件电路设计
2.1系统概述
该继电器测试台采用欧姆龙CPM2A型号PLC作为控制单元、ET500系列触摸屏实现人机交互，测试普通继电器、接触器、过流继电器、接地继电器的吸合电压（电流）、释放电压（电流）及电磁（电子）式时间继电器的延时时间等参数。图1给出其硬件结构框图。

PLC通过I／O捕获继电器触点动作，通过扩展模拟I／O模块记录待测继电器动作时的电压（电流）值。同时，PLC把检测到的继电器状态和动作信号送人触摸屏显示，并对各种故障报警等。

2.2测试原理
测试前根据待测继电器型号及类型通过触摸屏设定参数，测试开始后可选择自动、人工方式通过PLC控制增（减）电压（电流），待达到待测继电器吸合电压（电流）、释放电压（电流）后，动合接点（衔铁）动作，PLC记录此时的电压（电流）值或和接点传唤时间存入内部数据区，待测试完毕后通过触摸屏显示并打印。
由于测试对象包括直流或交流继电器，电子式或电磁式继电器。电子式又包括共阴或共阳型。因此，该测试台在设计中满足了各种型号、类型继电器的测试需求，其原理如图2所示。系统通过扩展单元的4～20 mA模拟量控制信号选择直流或交流电源。

在测试时间继电器时，被测的是额定电压下继电器的动作延时时间或释放延时时间。考虑到继电器线圈电压从0 V加至额定值需要一定时间，这会带来测量误差。所以该测试台采用在电源输出端加上一个固体继电器（SSR），图2所示的是使系统自动识别延时类型。开始测试时，系统自动调整输出电压为设定的线圈额定电压，然后通过SSR切断输出电压，等待6 s使线圈两端电压降为0 V，然后再触发SSR使之导通，此时设定额定电压直接输出到时间继电器线圈，并开始计时。

当操作人员在测试前选择电磁或电子式时，测试台根据触摸屏传来的参数自动切换辅助继电器J10的触点位置，以完成类型的自动识别。图2中J10触点向上构成电子式测量电路连接，J11为电子式继电器的负载继电器；J10触点向下构成电磁式测量电路连接。在选择电子式的同时还要选择被测继电器为共阴还是共阳，测试台中采用辅助继电器J12的自动切换来完成共阴和共阳的切换，触点向右构成共阴，向左构成共阳。
3软件部分设计
继电器测试台的软件设计主要包括PLC控制软件和触摸屏组态软件两部分。由于欧姆龙CPM2A中增加了一个内置的RS232连接器，PLC配置的通讯模块就能方便地与外部设备进行通信，所以通过触摸屏与PLC之间的RS232传输就能实现实时通信功能，点击触摸屏向PLC发出各种控制信号，PLC接到触摸屏发出的指令信号后执行运算与控制任务。
3.1 PLC控制软件
PLC作为控制单元，是整个系统的控制。通过接收开关量和模拟量的输入，经处理后输出开关量和模拟量去控制继电器的动作。PLC控制软件主要由初始化模块、状态检测模块、控制模块、通信模块和故障处理模块组成，如图3所示。

初始化模块用于测试电流、电压、时间和日期的初始化，以及所测继电器类型的选择。状态检测模块用于各组成部分的状态检测和显示，并通知故障处理模块进行故障处理。通信模块用于接收触摸屏传来的参数信息，实现与PLC的通信。控制模块用于电流、电压调节和人工调节。

3.1.1状态检测

状态模块主要是继电器的状态转换。由于触点的物理特性。动触点在吸合接触静触点的瞬间往往会先吸合，再以微小的幅值弹开后再次吸合。针对这样的"抖动"，传统测试装置因灵敏度太差，而对测试结果不会造成影响；然而，该测试台因采用PLC检测触点接触，虽然仅仅是不到0.01s，但是PLC会因捕捉到这样的"抖动"而误认为触点吸合了两次或多次，以致测量无法正常进行。因此，在软件设计中采取了防抖功能，如图4所示。接点不动作时定时器002计时开始，20 ms后输出为"1"。当接点闭合或断开瞬间，辅助继电器20.09或20.10接通一个扫描周期，高速计数器002开始计时，计时到后辅助继电器20.12接通一个扫描周期，表示继电器状态已转换。
3.1.2输出控制
在测试中，当需要对线圈两端升（降）电压（电流）时，为防止电压（电流）上升过快而造成测量误差较大的问题，通过PLC发出0.2 s的定时脉冲。在PLC发出每个脉冲的同时对电压进行增减，步长为0.1 V。但是有时需要快速增加输出，操作人员可以选择手动输出方式，长按时间2 s以上触摸屏上输出增按钮。这种情况下，采用单位输出增量△a为变值来实现。图5所示快速输出增量图。可见，n-1次输出增量为an-1，n次输出增量为△an，控制输出增量△a使△an=an-1+1，使每相同时间△t内的输出增量递增，就可实现输出值a的快速增加。人工输出快速减少时其原理一样。

3.1.3故障处理

测试过程中有异常情况时，系统会根据检测的结果进行相应操作。例如，在测量继电器的吸合电压时，如继电器线圈断线。根据常识在这种情况下无论系统怎么增加电压，触点都不会吸合，继电器都不会动作。因此，当系统加压到一定值后继电器如果还未动作，系统即认为继电器损坏，结束测量，弹出错误。还有其他异常情况，诸如打印时未接打印机、调压模块故障等。
3.2触摸屏组态
触摸屏界面由支持软件设计、编译，然后从支持工具下载到触摸屏即可使用。触摸屏与PLC之间通过RS232通信电缆进行连接。由PLC对触摸屏状态控制区和通知区进行读写，以达到两者之间的信息交互。 触摸屏的组态是在EasyBuilder组态软件下完成。根据综合电器测试台的要求，设计了初始界面、测试主控界面、电压测试界面、电流测试界面、接地继电器测试界面、电磁式时间继电器测试界面、电子式时间继电器测试界面和手动输出界面共8个人机交互界面。
图6所示为测试主控界面。其过程为是先完成测试界面各个窗口、按钮的布局；其次为了使触摸屏和PLC能够正常通信，还要对测试界面的各个子窗口、按钮和输入区域进行相应的设置。设置完成后对其编译，编译通过后就可通过RS232通信电缆将组态信息下载至触摸屏中，这样触摸屏和PLC的通信就建立起来了。然后，运行组态软件，操作人员用手触控这些输入区域时，系统将弹出数字字母键盘，如图7信息输入键盘所示。在该界面可以输入设备名称、规格型号、产品编号、操作员代号、上车号、下车号等信息。根据需要测试的项目触控界面中相应的按钮进入相应的测试操作界面。

4结语

该设计的继电器电器测试台已经投入使用，运行结果证明，基于PLC和触摸屏控制的综合电器测试台的工作效率较传统测试设备有大幅度提高，系统工作稳定。具有下述优点：（1）触摸屏人机界面上设置的各种按钮、开关、信号显示灯、仪表等都是实物的替代品，触控寿命长，大大提高了电器测试的性。（2）触摸屏与PLC的连接通讯是通过软件实现的，不占用PLC的I／O点，只需要小型的PLC即可满足测试台的生产，节省了成本。（3）检测精度远远传统测试方式，且性高。（4）系统的程序接口简单，用户能够很方便地进行系统的二次开发，配置灵活，适应客户要求，保证了整体系统的灵活性和可伸缩性。

1.引言
近年来，我国小型冷轧钢厂的发展速度较快。这些冷轧钢厂大多为乡镇民营企业，年产冷轧钢材在30万吨以内，生产过程中排放的酸洗废水主要为热轧钢材酸洗除锈过程中的余酸清洗废水，通常与少量的板卷表面处理过程中产生的含油碱性废水混合排放。综合废水污染物浓度高，呈暗棕色，含铁盐、油及表面活性物质酸雾净等，酸腐蚀性较强。由于普遍缺少污染治理措施，小型冷轧钢厂的排污问题给地方环保工作造成一定压力。
本文介绍江西某钢厂废酸水处理控制系统的设计与实现。众所周知，以PLC为主体的控制系统与单片机、牛顿数据采集模块相比，具有运行稳定，控制功能强，网络化等优点，成为工业控制应用的主流。本工程采用欧姆龙公司的CPM2AH型小型可编程控制器，上位工控机组成控制系统。上位机监控制软件采用北京亚控科技发展有限公司的6.5“组态王”组态软件，实现对废酸水处理系统的过程监控及数据处理。
2.废酸水处理工艺
本工程对酸性废水处理采用石灰中和法，而废酸液由于含和亚铁，可以采用回收的工艺。由于废酸液的产出量较小，采用回收工艺的投资大，设备维修率高，回收产品质量不稳定。从投入产出比看，回收工艺投资大，运行成本高，回收产出低，经济性差，所以不采用。

3.废酸水处理控制系统的特点及控制指标
3.1 PH控制过程的特点
酸碱中和过程通常呈现严重非线性和滞后性，主要表现为PH值在中和点附近的增益很大，此时添加的中和剂略有变化，就能引起PH值较大幅度的变化，而当PH值远离中和点时的增益很小，PH值变化较缓慢，加入大量的中和剂才能使PH值上升或下降。加上处理过程一般在大容器和循环管路中进行,使得系统存在较大的时滞，给PH值控制不仅带来大困难，而且浪费大量中和剂，为此PH值被公认为难的控制变量之一,
3.2 控制目标
一级中和反应，出口PH控制为：5～6；
中和反应，出口PH控制为：7～8；
终废水排放的PH值控制在7～8，COD控制在150mg/L，废水排放指标符合国家污水综合排放二级标准。
4.控制系统的硬件设计
4.1 硬件结构
根据工艺要求，整个系统采用二级计算机控制方式，基础自动化级采用欧姆龙公司新推出的CPM2AH系列PLC，实现各种工作泵的启、停和联锁控制；实现对PH值、石灰乳槽的液位进行控制。监控级为闽台研华生产的工业控制机，完成对系统的组态、监控、报警、制表等功能。
（1）系统检测点配置
4～20mA输入5点，4～20mA输出2点;继电器输入信号：30点，继电器输出信号：30点。
（2）监控级配置
监控级配置闽台研华工控机一台，运行标准的组态和软件， 以实现对系统的的组态与监测。运行环境为bbbbbbS2000，并配置打印机一台，交流稳压电源和UPS电源各一台。
（3）基础自动化级配置
基础自动化配置CPM2AH系列PLC一套，2个I/O扩展模块，北京宏拓 PC-7413板卡、PC-7423板卡各一块。运行I/O控制站软件，完成对I/O信号的采集以及各种工作泵的联锁和控制，由通讯电缆将各工位状态信号送往工控机，并接收监控的数据；

4.2 监控系统
监控系统实现了工艺提出的功能要求 ,可以实现“手动”和“自动”操作两种控制模式，其中“手动”又分为“现场操作”与“就地柜操作”两种手动控制，控制模式原理如图4所示，并且无论处在何种控制模式，都可对工艺参数越限进行报警。控制系统处于自动状态时，系统可根据操作人员设定的指令自动开、停提升泵，并且泵的开关具有顺序锁定作用，防止误操作，达到自动调节加石灰水量,好地控制废酸水品质的目的。
上位机采用研华工控机，CPU为PIV2.4G、256Ｍ内存、80Ｇ硬盘、32Ｍ显存、19英寸大屏显示器。上位软件采用亚控6 .5版“组态王”256点运行态软件,负责废酸水处理系统监控界面显示、数据处理、保存、信息交流等。上位机通过Modbus协议与PLC的进行双向数据交流。上位机可读取PLC采集的泵的启停状态，可输出开关量控制信号给PLC。上位软件可对加药实行远程手动CRT操作及远程自动、就地手动的CRT全程监控。具有历史曲线、报表、报警等界面。其中：SB1～SBS1：手动模式时，中控室电气柜面板上的停止与启动按钮。
SB2～SBS2：手动模式时，现场机旁控制箱面板上的停止与启动按钮。
KM：接触器及接触器常开触点。
KA：中间继电器常开触点（自动控制时，由计算机控制中间继电器是否得电）。
4.3　PLC控制单元
PLC控制单元是自动控制的部分,采集加药计量泵、废水提升泵等泵的运行工作状态信号，同时上传到上位机。并实时执行上位机输出指令，控制泵的起、停。
5.控制系统的软件设计
5.1 软件功能描述
软件包括上位机的软件与下位机的软件。上位软件采用亚控6.5版“组态王”256点运行态软件,负责废酸水处理系统监控界面显示、数据处理、保存、信息交流等。在上位计算机中人机界面是以图形画面的方式显示控制系统平面图及工艺流程图，有动态的实时参数值显示，如水的流量、PH值等，实时显示各泵运行状和事故报警信息列表以及电气运行状态显示等可切换的动态画面，对工艺参数值做出实时趋势曲线和历史数据趋势曲线同时，组态王软件系统还可以与EXCEL、ACCESS等数据库管软件进行DDE通讯，将数据传送至数据库中，以备将来移植到他系统中供调度员分析比较，以便找出污水厂的运行规律；并且可以自动生成生产报表（班、日、月），定时或根据需要进行打印，供生产管理之用；上位机通过Modbus协议,与PLC的进行双向数据交流。上位机可读取PLC采集的泵的启停状态,可输出开关量控制信号给PLC。上位机可对加药实行远程手动CRT操作及远程自动、就地手动的CRT全程监控。下位机主要是采集泵的启停状态，并且接收上位机的指令从而控制泵的启停。
上位机与下位机所用的开发工具如下所示：
上位机：操作系统：bbbbbbs 2000，开发工具：组态王6.5，
支持软件：Microsoft office2000。
下位机：开发工具：CX-programmer 3.10。
5.2 软件设计
上位机主要是利用了组态软件来构筑整个系统，具体实现不多描述，下面描述下位机（PLC）软件的设计。根据工艺流程的要求，在PLC中编制出符合现场运行规范的工艺控制程序，进行相应的自动调节和信息反馈，具体的控制依据及各工艺流程需要的设备简述如下：
（1）各相立单元设备启动控制
•PAM制备单元：0108A设备加水、投加剂后启动搅拌机A按钮，搅拌约30分钟停止，起动0109A、B中的一台泵开始供药。此时0108B设备加水、投加剂后启动搅拌机B按钮，搅拌约30分钟停止，待0108A设备中的剂完毕后人工切换（阀门操作）到0108B设备供药。如此循环作业。0109A、B设备一台作业一台备用。
•压滤机单元：0112A、B设备的液压油泵起动，压紧滤框（约10分钟）此时0112A压滤机可以进料，由011A、B中的一台设备中供料，约1小时，人工切换（阀门操作）到0112B压滤机进料。0112A压滤机的液压油泵启动，集料斗闸门关闭，松开滤框，自动拉扳机启动，人工卸渣，约25分钟，0112A压滤机的液压油泵启动压紧滤框，准备下一回作业。运渣车到达时，集料斗闸门打开，振打电机启动，卸料完毕振打电机停，集料斗闸门关闭。0112A、B设备按此循环作业。
•石灰乳制备单元：010石灰消化器启动，0118A斗式提升机给料同时0114滤液泵向石灰消化器供水，当0106A设备液位到达要求时（上限报警），人工切换（阀门操作到0106B设备），当0106B设备液位到达要求时（上限报警）停0118A斗式提升机和0114滤液泵，此时消化器中剩余物料供至0106A设备，当010石灰消化器中无物料时停010、0117螺杆泵。0105B和0118B设备为备用设备。
（2）故障停车顺序
压滤机故障：停0101、0107、0102、0103、0104、0109、0110、0111
石灰乳制备单元故障：停0101、0107、0102、0103、0104、0109、0110、0111、0112
（3）PLC端口分配表

（4）PLC软件设计
PLC软件用欧姆龙公司的CX-programmer 3.10编程软件设计,梯形图编程,模块化结构,由一个主程序和多个子程序组成。