西门子代理商-电缆代代理商

西门子代理商-电缆代代理商

1 引言

数字化、智能化印械关键技术与装备项目是围绕书刊、报业、包装装潢、商业印刷的重大装备急需。双面印刷是出版物印刷、说明书印刷以及笔记本印刷的印刷工艺。双面印刷可以保证印品一次印刷完成，效率成倍增长。对开双面平版印是一种新型高速双面印刷机，适用于书刊杂志等印品的印刷。高速双面印刷机以高速印刷高质量的印刷品受到用户的青睐。项目选用了台达机电自动化系列产品对电气进行了改进设计。

2 工艺自动化分析

高速双面印刷机整机动作控制整机由输纸机、收纸机和主机三部分组成。主机除主电机，上、下水辊电机，制动辊电机分别由四个变频器控制外，其余主要动作由七个气缸分别来控制上水辊、下水辊、上墨辊、下墨辊、递纸、上滚筒、下滚筒等的离合动作。气路的控制分为手动和自动两种模式。整机的调试工作就是电气、气动与机械动作相匹配，避免印刷中纸张的浪费。

由于自动工作模式下各动作要以一定的顺序工作，机械采用凸轮来控制各动作离合时的角度，电气选用二相增量型旋转编码器来实时测量凸轮的旋转角度，编码器每旋转一周，产生360个脉冲，PLC高速计数器计数720，到零位后复位重新计数。我们可以随时改编码器的角度值，来配合机械的改动或因速度不同，惯性不同，所需动作的角度值不同，省却了烦琐的机械控制。

3 台达机电技术的自动化应用

3.1 系统原理设计

机床的控制以台达的DVP-EH型PLC为技术平台，触摸屏为操作界面，变频器作为执行构件。触摸屏通过COM2口与DVPEH　PLC 的COM口相连，采用MODBUS协议。PLC通过485口控制四台变频器，支持MODBUS协议。

3.2系统配置设计

台达PLC：DVP64EH00R ＋扩展DVP08XP11R。台达触摸屏：DOP-A57CSTD。台达变频器：VFD110B43A ；VFD004M21A。框架如图1所示。

图1印刷机系统配置设计

3.3 编程案例

（1）触摸屏显示报警。台达EH系列PLC提供了方便的高速计数功能，使程序编写简单，调试快速。我们将编码器的信号线接入PLC的高速计数端子X0，X1，编码器的复位端子接X2，对应计数器为C251，Y23为主机运行，当编码器两相接错时，触摸屏显示报警M455。

（2）通讯调试。在小型电气控制系统中，设备间的通讯调试是一个难题，但台达PLC与变频器有简洁的通讯指令，一条指令即可解决问题。如读取主变频器的输出频率,先写好通讯协议，然后利用下条指令即可：

其中通讯命令装置地址为01，数据地址H2103，数据长度2个word。

两者的通讯省却了中间继电器的控制，减少了故障隐患，再利用触摸屏将PLC中的数据读出，可以方便地监视运转中出现的问题。
（3）画面设计。触摸屏的应用省略了原有的一些按钮、指示灯、计数器、转速表、时间继电器及润滑程控控制器等元器件，降低了故障率，也减少了接线的工作量。台达的人机编辑软件－TP Editor提供了7个等级密码的保护，有利于使用厂家对某些特定的使用条件进行了限定，保护了用户的利益。因触摸屏有3M的内存，所以设计时在画面中以走马灯的形式提供了大量的报警信息，也设计了多屏PLC输入、输出状态监视画面，在系统帮助里详细介绍了本机电气操作及维修提示，使整机的电气系统操作、使用、维修简单方便。

4 结束语

该系统配置取代了原日系的配置，整体来说性价比要高好多，故障率也远原配置。现批量使用已有一年多，系统稳定性强，用户操作简单，维护方便，得到了用户的肯定。

一方面由于出口商品比较多，另一方面由于人们的生活水平不断提高，审美要求不断发展，纸包装印刷质量和品种严重滞后于社会经济发展的速度，一批制约印制造业发展、对行业产品升级换代和技术进步具有带动性强、辐射面大的相关关键共性单元技术和数字化、自动化印刷技术装备，对提高数字化印刷技术与装备的自主能力和技

术水平，对国外印的市场，对增强竞争力是非常有帮助的。日常消费品包装正在从单色向多色发展，市场潜力。单张纸多色高速双面印刷机领域的空白还有待于别的关键技术与装备突破。

1 空压机的工作原理

螺杆式空压机的工作原理图如图1所示，空气经空气过滤器和吸气调节阀而吸入，该调节阀主要用于调节气缸、转子及滑片形成的压缩腔，阴、阳转子旋转相对于气缸里偏心方式运转。滑片安装在转子的槽中，并通过离心力将滑片推至气缸壁，的注油系统能够确保压缩机良好的冷却及润滑油的小舒适耗量，在气缸壁上形成的一层薄薄的油膜可以防止金属部件之间直接接触而造成磨损。经压缩后的空气温度较高，其中混有一定的油气，经过油气分离器进行分离，之后，油气经过油冷却器冷却在经过油过滤器流回储油罐，空气经过气后冷却器 （空气冷却装置）进行冷却而进入储气罐。



2 空压机变频节能原理

螺杆式空压机基本运行方式是加载、减载方式。减载时电机空转,能源白白的浪费，如果利用变频器通过改变电机频率来调节转速，变频控制即通过改变电动机的转速来控制空压机单位时间的出风量，从而达到控制管路的压力，具有明显的节能效果。空压机变频节能系统原理图如图2所示。



原理如下：通过压力变送器测得的管网压力值与压力的设定值相比较，得到偏差，经PID调节器计算出变频器作用于异步电动机的频率值。由变频器输出的相应频率和幅值的交流电，在电动机上得到相应的转速。那么空压机输出对应的压缩空气输出至储气罐，使之压力变化，直到管网压力与给定压力值相同。


2.3变频改造注意事项

(1) 空压机是大转动惯量负载，这种启动特点很容易引起变频器在启动时出现跳过流保护的情况，建议采用具有高启动转矩的无速度矢量变频器，保证既能实现恒压供气的连续性，有可保证设备稳定的运行。

(2) 空压机不允许长时间在低频下运行，空压机转低，一方面使空压机稳定性变差，另一方面也使缸体润滑度变差，会加快磨损。所以工作下限应不20Hz。

(3) 建议功率选用比空压机功率大一等级的变频器，以免空压机启动出现频繁跳闸的情况。

(4) 为了有效的滤除变频器输出电流中的高次谐波分量，减少因高次谐波引起的电磁干扰，建议选用输出交流电抗器，还可以减少电机运行的噪音，提高电机的稳定性。

(5) 设计的系统应具备变频和工频两套控制回路，确保变频出现异常跳保护时，不影响生产。


3 基于PLC的空压机变频控制系统

3.1系统原理设计

控制系统由以下部分组成：变频器、可编程控制器、变频柜、电抗器、压力变送器、震荡传感器、接触器、空气开关、电缆、电流表、电压表、按钮、互感器等。

基于PLC的变频控制系统原理图如图3所示。PLC由触摸屏、电源、CPU、模拟量输出模块、开关量输入、输出模块等组成。其中采用PLC来实现电气部分的控制。包括五部分：起动、运行、停止、切换、报警及故障自诊断。

起动：以两台电机M1，M2为例，可以通过转换开关选择变频/工频启动。

运行：正常情况，电机M1处于变频调速状态，电动机M2处于停机状态。现场压力变送器管网出口压力，并与给定值比较，经PID指令运算，得到频率信号，动动调节转速达到所需压力。

停止：按下停止按钮，PLC控制所有的接触器断开，变频器停止工作。

切换：实现M1，M2工频、变频相互切换。

报警及故障自诊断：

空压机内部一般有四个需要监测的量：冷却水压力监测、润滑油监测、机体温度监测、储气罐压力监测。



3.2案例分析

以某厂房空压机为例。改造前经测试参数如下：电机功率110KW，出口压力为5.9~6.5MPa，运行时间为12小时/天，一年运行320天，加载时间为15秒，减载时间15秒；加载电流为190A，减载电流为90A。经检测其节电率为30%以上。年节电量（按30%）计算如下：

W节电量=12×320×110×30%=1.27×105（kWh）

可见节电效果明显，此外，改造后系统还存在其它优点。，减少了机器的噪音。利用PLC和变频器实现了机器的软启动、软停止，避免了空压机启动时对电网的冲击，减少了对设备的维修量。其次，两套控制回路可保证系统的正常、运行。后，自动化程度高，克服原系统手动调节的缺点。

罗克韦尔自动化帮助中国石化广州分公司进行系统改造，相对于采用全新的控制系统，节省了设备投资，有效保护了用户原有的资产。

背景

中国石化广州分公司作为我国南方石化产业的企业，占有广东30%以上的石化市场份额。该公司的产品主要销往南方各省市，并中国香港、中国澳门以及东南亚地区。2001年，中国石化广州分公司销售额为15亿美元，加工量为638万吨，乙烯产量17万吨。

中国石化广州分公司有45家主要的分厂，包括30家精炼厂。加工能力为每年770万吨，深加工能力为每年650万吨，乙烯产量为每年15万吨。

该公司生产过60种的石化产品，包括汽油、柴油、航空燃油、石脑油、重油、溶油、、沥青、石油焦、、苯、甲苯、、苯乙烯、丁二烯、丙丁烷、乙烷和煤气。同时，他们还生产三种，近160个不同等级的固态塑料原料，包括聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯。

挑战
随着经济的发展，我国已经成为世界上大的汽油及石化产品消费国之一。我国的石化工业将在未来一段时间里持续、高速发展，以满足国民经济的发展需要。

我国已经于2002年加入WTO，随着市场开放程度的加大，我国石化市场的竞争将会加剧。市场价格的波动将会给石化企业带来很大的影响。为了保持竞争力，中国石化广州分公司希望通过降低生产成本、提率，将产品保持在较低的价格水平。

为了提高资产使用效率、减少备件费用，中国石化广州分公司希望能够对他们已经使用了13年的PLC-3热备系统进行升级。

虽然PLC-3可编程控制器是其的控制平台，但是已经停产，它的相关备件很难在市场上买到，其维护成本也较高。向后兼容也是成为一个严重的问题，原有控制系统监控平台使用IBM 386兼容机，并运行于DOS操作系统下，显然已经太落伍了。用户希望采用的人机界面系统代替原有的监控平台。

为了节省投资、减少停机时间，整个改造项目要求开销小，系统停产时间短。也就是说，要求新系统无缝地与现有系统融合在一起，不得出现半点差错，同时还要便于操作和维护。

解决方案
整个改造项目的关键问题在于Allen-Bradley系列PLC的向后兼容问题。一些自动化厂商建议换整个控制系统，而罗克韦尔自动化从帮助用户节省投资的角度出发，建议只换PLC处理器，保留现有的I/O模块。相对于换整个控制系统，罗克韦尔自动化的升级方案仅需要前者1/3的投资。

改造方案包括用全新的PLC-5/40热备系统代替已经过时的PLC-3热备系统。系统升级过程包括两个步骤：，将安装有Allen-Bradley 1784-KT通讯卡的监控计算机连入现有的DH+网络，并运行三方人机界面软件。

然后，罗克韦尔自动化的系统集成商将PLC-3的程序转化为PLC-5的程序。PLC-3的编程软件运行于DOS操作系统下，操作界面并不友好。通过使用RSLogix5编程软件可以将原来的程序转化为PLC-5的梯形图逻辑程序。由于RSLogix5编程软件运行于bbbbbbs 2000/XP操作系统下，操作界面友好，使用方便，并且很多功能得到了增强。

新旧两种PLC处于并行运行状态，确保新系统能够接收到与旧系统相同的输入信号。通过连接到两台PLC的人机界面系统来监视它们在相同输入信号下的响应是否一致。在正式用PLC-5代替PLC-3之前，花费了一个月的时间对所有逻辑功能进行了的测试，确保新系统的程序万无一失。

由于进行了充分的前期准备，后只花费了不到半个小时就完成了新旧系统的切换工作。新的PLC-5只有PLC-3体积的1/3，它直接连入原有的DH+网络，进行任何改造。

PLC-5可编程控制器担当起了控制整个生产车间的重任，接收来自现场设备的信号，包括各种仪表、电机、液位传感器、阀门等。三方人机界面软件用于对各种输入信号状态进行监视，并按照事先编制好的程序做出反应。

成效
整个改造项目没有出预算，在一个多月的改造过程中几乎没有对正常生产造成影响。从新系统投产到现在，还没有出现任何故障。

基于bbbbbbs操作系统的监控平台不仅使用灵活、界面友好，而且它为中国石化广州分公司节省大量的设备投资。相对于使用全新的控制系统，用PLC-5代替PLC-3的方案为用户节省了近75000美元的费用。PLC-5系统加稳定、，仅需要少数不太昂贵的备件。一项，就为用户节省了近10%的备件费用。

http://zhangqueena.b2b168.com