拉萨西门子授权一级代理商DP电缆供应商

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1引言
随着人们生产、生活中对玻璃制品的需求不断增大，做为玻璃深加工的重要一环，人们对玻璃清洗设备提出了越来越高的要求。本文以意大利产的燕华玻璃洗涤设备（1999年产）改造为例，阐诉了如何改造此类设备。
意大利产的燕华玻璃洗涤设备（1999年产）是一类较简单的玻璃洗涤设备。设备中大多是直接采用电气控制系统，控制原理落后，接线复杂，其维护和改进都较困难。随着电气元件的老化，故障增多，故障查找不易，已不能满足生产，近期我们对燕华玻璃洗涤设备（1999年产）中改造中，采用了PLC控制系统，其性能稳定且造价低廉。增加了故障显示功能，大大改善了设备运行的性，使设备维修方便。

2设备工作原理及改造方案

2.1设备工艺流程
深加工的洗涤设备在生产中主要的作用是在玻璃将切割后的玻璃进行洗涤，然后送去各种加工设备加工，其洗涤能力是玻璃深加工质量的重要保证。其工作原理：玻璃由传输送入洗涤仓经水洗，然后将其送入风干室风干。洗涤和风干的能力，是洗涤机的两个重要参数。

2.2控制要求
意大利产的燕华玻璃洗涤设备（1999年产）是一类较简单的玻璃洗涤设备。设备中大多是直接采用电气控制系统，控制原理落后，经过多年的运用我们发现它主要存在以下问题：

1、控制简单，无法将许多重要参数引入控制，靠人为方式进行产品，产品性能无法。

2、风干风机采用星、三角型启动，电机启动电流大，能耗高。
针对其存在的问题，我们决定采用PLC和软启动器对其进行控制。其优点如下：

1、在洗涤机上增加高度参数，使用阻式高度测量仪，将高度传回PLC，PLC可针对不同的产品进行高度调节，以达到能洗涤的目的。

2、水温、风量是保证玻璃洗涤质量的重用参数。将洗涤机的水温度传回PLC，当达到一定的水温和风量才允许玻璃送入洗涤仓，有效地了洗涤能力。

3、使用电磁阀控制循环水和去离子水，根据生产自动调节，有效地节约了水的消耗。

4、将故障信号传入PLC，出现故障时，查找方便，有效地生产。

5、使用西门子软启动器。

3系统构成
该自动控制系统如图1所示，采用西门子公司的 S7-100 PLC系统；该系统是具有高速、、高、一体型CPU的PLC系统，界面采用西门子公司的TD200屏显。

立体库是物流系统的集散地，它可以提高劳动生产率，降低劳动强度;节约库存占地面积，提高空间利用率;加速仓库储备资金的周转，保均衡生产。堆垛机是立体库的关键设备，控制堆垛机的自动化控制装置应具有功能全、、等特点。为此，本控制系统采用PLC作为控制，用变频器驱动堆垛机的电机。

2  立体库定位方式

自动化立体仓库由库房、货架、堆垛机，自动控制与信息传输装置，计算机和输送机等外围设备组成。库房由若干行货架组成，每行货架分隔成标准的存贮单元(托盘)，每两行货架间留有巷道，巷道上有堆垛机。巷道端(原位)设有出入货物的货架(即放托盘的架)。巷道长度和货架高度根据存贮量需要及厂房尺寸而定。堆垛机在巷道上固定的天地轨间运行，两端都有限位开关和防越位撞头。

堆垛机自动存取时，确定要存或取的货物在货架上的位置，即定位。货物放在货架上的托盘里，一旦托盘所在层、列、行确定，则堆垛机在控制器控制下可自动对托盘进行操作。设层为Y坐标，列为X坐标，行为Z坐标，其立体库定位示意图见图1。

3  控制系统构成

(1) 系统工作原理
为了立体库的正常工作，立体库PLC控制系统设计成自动和手动两种方式，当自动出现故障时，手动可继续工作。本系统工作在自动方式时，堆垛机的三个自由度由三种不同电机驱动(列电机、层电机、叉电机)。为了提率，同时能够做到堆垛机正确动作，层电机和列电机由变频器驱动。当堆垛机运行到层或列的目标单元，驱动层电机的变频器或驱动列电机的变频器开始降速，一旦到目标位光电信号，则驱动层电机的变频器或驱动列电机的变频器在PLC的控制下正确停车。根据Z值，堆垛机的货叉左出或右出。至于存或取时的微落或微抬，由于贮存单元(托盘)规格一样，故只要知道存还是取，控制系统自动进行微落或微抬。当堆垛机的货叉在目标位工作完后，堆垛机自动返回原位，完成整个存或取过程结束。系统框图见图3。考虑到该立体库为冷库，到了冬天，控制系统环境不能满足PLC控制器要求，为此增设了加热控制装置，确保PLC控制器。

(2) 软件编程流程图
由于堆垛机自动存、取货过程是一个比较复杂的控制过程，所以相应PLC控制器编程也比较复杂，，存货和取货过程正好是相反操作，编程时充分注意逻辑互锁关系。其次，为了提高存(取)货的效率，堆垛机层或列运行的速度控制非常关键，编程时注意层或列运行过程中的快慢切换点。再者，编程要合理，减少程序量，缩短扫描时间。现示出立体库PLC控制系统的程序流程图，

1  引言
    传统的加热炉电气控制系统普遍采用继电器控制技术，由于采用固定接线的硬件实现逻辑控制，使控制系统的体积增大，耗电多，效率不高且易出故障，不能保正常的工业生产。随着计算机控制技术的发展，传统继电器控制技术必然被基于计算机技术而产生的PLC控制技术所取代。而PLC本身优异的性能使基于PLC控制的温度控制系统变的经济稳定且维护方便。这种温度控制系统对改造传统的继电器控制系统有普遍性意义。

2  加热炉温度控制系统基本构成
    加热炉温度控制系统基本构成入图1所示，它由PLC主控系统、移相触发模块整、流器SCR、加热炉、传感器等5个部分组成。该加热炉温度希望稳定在100℃工作（其它工作温度同样可以照此方法设计）。

    图1  加热炉温度控制系统基本组成

    加热炉温度控制实现过程是：传感器将加热炉的温度转化为电压信号，PLC主控系统内部的A/D将送进来的电压信号转化为PLC可识别的数字量，然后PLC将系统给定的温度值与反馈回来的温度值进行处理，给移相触发模块，再给三相整流电路（SCR）一个触发脉冲（既控制脉冲），这样通过SCR的输出我们控制了加热炉电阻丝两端的电压，也既加热炉温度控制得到实现。其中PLC主控系统为加热炉温度控制系统的部分起重要作用。

3  PLC控制系统
3.1 PLC控制系统的硬件配置
    在加热炉温度控制系统中PLC采用日本三菱公司FX2N，其硬件采用模块化设计，配合了多种特殊功能模块及功能扩展模块，可实现模拟量控制、位置控制等功能。该系列PLC性高，抗干扰强、配置灵活、。本温度控制系统中PLC我们选择FX2N-48MR-001型，

3.3 控制算法
    由于温度控制本身有一定的滞后性和惯性，这使系统控制出现动态误差。为了减小误差提高系统控制精度，采用PID控制算法，另外考虑到系统的控制对象，采用增量型PID算法。
△V(n)=U(n)-U(n-1) 

+[e(n)-2e(n-1)+e(n-2)]}=KP{△e(n)+e(n)+[△e(n)-△e(n-1)]}
    式中e(n)、e(n-1)、e(n-2)为PID连续三次的偏差输入。△e(n)、△e(n-1)为系统连续两次执行的误差。KP为比例放大系数T、TI、TD分别为采样周期、积分时间、微分时间。
    当加热炉刚启动加热时，由于测到的炉温为常温，sp-pv＝△U为正值且较大，△U为PID调节器的输入，此时PID调节器中P起主要作用，使SCR为大电压给加热炉加热。当加热炉温度达到100℃以上时，sp-pv＝△U为负值，经PID调节，使SCR输出电压减小，加热炉温度降低。当温度正好达到100℃时，△U为零PID不调节，此时SCR输出的电压正好平衡加热炉消耗的热量，系统达到动态平衡。
3.4 K型热电偶分度电压拟合
    （1）根据具体问题，确定拟合多项式的次数为n。
    （2）由公式 
    Sk=(k=0,1,2, ……2n)
    tr= yi(r=0,1,2, ……n)
    计数出Sk与Tr

    （4）解正规方程组 求出a0，a1，…，an
    （5）写出拟合公式多项式Pn（X）=一次多项式也叫作线性拟合。由上述方法可拟合出K分度电压随温度变化公式为：V=0.04T（其中V为电压，T为温度）。此拟合公式是在温度从0℃到120℃之间变化的近似公式，因此正规方程只用到S0、S1、S2拟合的多项式次数为n＝1，电压随温度的变化可近似为线性变化。如果温度变化范围比较大，则电压随温度变化为非线性变化，上述电压随温度变公式需要重新拟合，拟合多项式的次数也必然大于2。
3.5 系统调试
    系统调试分为两大步骤，一是系统软件调试；二是系统硬件调试。
    （1）系统软件调试。系统软件调试是在PC机上进行，我们将PLC控制程序输入PC机后，根据运行要求，设定若干数字开关量，模拟量，对系统的每一个功能进行检测测试并在此基础上不断完善程序以达到系统要求。
    （2）系统硬件调试。相应的系统硬件也是在实验室里进行，用一个设备来摸仪控制对象。检查设备的诸个单元是否合乎要求，其次将软件和硬件结合起来进行测试。并不断完善PLC软硬件的配置以达到优的结果。

4  结束语
    加热炉温度控制系统采用成熟的PLC技术和电力电子技术，采用软硬件结合，较好的解决了传统加热炉温控系统中出现的问题。针对我国大部分的加热炉用户来说本系统将是一个比较理想的温控系统。

PLC 梯形图 接近开关 人机界面

一、概述
盐水槽自动罐装生产线适用于盐水槽生产夹心冷饮的新一代罐装设备。如果采用PLC控制，能实现液压，气动与灌装设备联动的加快生产节拍,提高生产效率。

二、机构说明
本机采用气动工作原理与液压系统联动动作，实现全自动罐装。
把空雪糕模放入液压盐水槽一端，由液压系统将冷饮模分3次或4次或5次推入液压槽内，每推入一次灌装设备灌注一次，吸料车吸料一次。
本生产线灌装动作原理与全自动灌装线一样。槽上灌装设备有4种形式：1.灌冰料2.吸冰料3.灌膨化料4.灌果酱料.可根据生产需要进行选择,灌装剂量可根据需要调整,可根据不同灌装设备生产不同花色的品种。

三、电气工作原理
本机采用OMRON PLC CPM2A控制生产工艺流程，罐装执行元件采用电磁气动阀。位置传感器采用OMRON E2E接近开关。液压电磁阀采用24V直流电源，稳定，工作。
工作原理：盐水循环——启动按钮——使盐水循环———按下油泵启动按钮——油泵工作——控制柜上电——电脑进入予运行状态——按下PLC启动———PLC开始工作。
机器按照设定的程序运行，程序开关用来改变一次推和五次推（根据所做的产品选择），推竿推三次/四次/五次用来选择推模次数（与程序开关一起使用），手动复位按钮是用来使推竿复原位和运行停止。位置传感器用来确定模具规格，同时确定推竿停留位置，接近开关用来保护小车在加料时不致出现推模的现象，只有在灌装结束后回到原位置才进行下一次灌装工作。
每个灌装过程的灌装剂量和延时时间都采用OMRON MPT002人机界面现实以下是灌装过程需要调节的参数
灌装前延时——灌装时间——灌装后延时——脉冲气前时——脉冲气时间

1  引言
    PLC作为一种成熟稳定的控制器，目前已经在工业控制中得到了越来越广泛的应用。PLC系统的设计直接影响着工业控制系统的运行。一个完善的PLC系统除了能够正常运行，满足工业控制的要求，还能在系统出现故障时及时进行故障诊断和故障处理。故障自诊断功能是工业控制系统的智能化的一个重要标志，对于工业控制具有较高的意义和实用。

    故障诊断一般有两种途径:故障树方法和系统方法。故障树方法利用系统的故障逻辑结构进行逻辑推理，由错误的输出找到可能的输入错误。这种方法比较适用于系统结构相对简单，各部分耦合少的情况。系统方法通过建立系统故障的知识库与推理机，计算机借助现场的数据利用知识库和推理机进行深入的逻辑推理，找出故障原因。这种方法适用于系统结构复杂，各部分耦合强的大型工业系统。

    本文根据故障树推理与经验规则推理相结合的方法，以某火电厂输煤控制系统的设计为例，介绍了一种利用PLC和上位计算机进行故障诊断的PLC系统设计。

2  系统设计
    故障诊断系统建立在基于PLC和上位计算机组成的控制系统上。PLC在故障诊断系统中的功能主要是完成输煤系统设备故障信号、预处理，转化存储并传输给上位计算机。上位计算机由于具有强大的科学计算功能，利用知识和库，完成从故障特征到故障原因的识别工作。并通过人机界面，给出故障定位，和解释故障诊断结果，并为操作员给出相应的排除故障的建议。

3  PLC程序设计
    在进行故障诊断设计时，对整个系统可能会发生的故障进行分析，得到系统的故障层次结构，利用这种层次结构进行故障诊断部分的设计。以火电厂输煤控制系统的故障结构为例。为了描述简单，这里作了一定的简化。图1为系统的故障层次结构。

图1     系统故障层次结构

    系统故障结构的层次性为故障诊断提供了一个合理的层次模型。在进行系统的PLC梯形图程序设计时，应充分考虑到故障结构的层次，合理安排逻辑流程。在引入故障输入点时应注意:将系统所有可能引起故障的检测点引入PLC，以便系统能及时进行故障处理;应在系统允许的条件下尽可能多的将底层的故障输入信息引入PLC的程序中，以便得到多的故障检测信息为系统的故障自诊断提供服务。

(1) 故障点的记录
    为了得到系统的故障情况实现系统的故障自诊断，PLC将所有故障检测点的状态反映给内部寄存器，图2是用来记录故障点的部分程序。

    IR4.02是输入的IO节点，表示A侧皮带信号，当输煤系统使用A侧皮带正常运行时4.02的值为1，当4.02变为0时，说明A侧皮带信号出了故障，此时利用上升沿微分指令记录这次的信号跳变。这样这次事故就记录在IR31.00中。程序设计中将IR31作为记录底层故障信息的寄存器，由于内部寄存器IR有16位，所以能够记录16种不同的故障原因。如果有多的故障需要记录，可以设置多个寄存器字。需要说明的是，有时引起故障的原因可能不止一个，往往一个故障会引起另一些故障的发生，因此还有关键的一点是程序要能记录发生的故障。这也需要通过PLC编程实现，程序只对开始发生的故障敏感。

图2    记录故障的部分PLC程序

(2) 多次故障事件的记录
    由于系统实际长时间的运行中，可能会出现多次故障，为了检修和维护方便，还需要PLC能够将多次故障事件记录下来。OMRON C200H型PLC的数据存储区(DM区)可以间接寻址，利用这一点，可以在DM区划出一定的区域，用来记录每次故障事件，包括故障类型和事件发生的时间(日期，小时，分钟，秒)。这一段DM区域可以循环记录，实际使用中记录了后50次故障的情况，这些记录是系统运行的重要资料，方便了运行人员了解设备情况，对其进行检修和维护。

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4  借鉴系统故障诊断方法的实现
    系统故障结构的层次性为故障诊断提供了一个清晰的层次模型，可以利用基于模型的故障树法。但是在进行比较详尽的故障诊断以及系统故障存在耦合时，仅仅使用故障树法是不够的，借鉴系统的方法。

(1) 面向对象的“知识对象”, 大大提高了故障诊断的推理效率
    在传统的系统中，知识被组织成知识库的形式，推理机进行推理时，要从知识库表示的所有空间中搜索所需的知识。这种方法有搜索空间大，推理效率低的缺点。“知识对象”的概念可以解决这一问题。“知识对象”是一个逻辑概念，它利用面向对象的方法，将知识源和黑板都表达为对象，在知识对象的内部封装了系统和推理机、解释器。当相应的知识对象被后，就在对象内部进行推理，大大提高了推理效率。根据系统的实际情况和故障推理的过程，在这里知识对象被具体化为故障节点。故障节点是进行诊断推理的基本单位，诊断信息在故障节点间层层传递，故障节点内部利用这些信息进行推理并终确定故障原因。

    图3为系统部分故障节点的层次结构。图3可以看出，故障节点在结构上以虚线为分界线分为两个部分。上一部分层次清晰，在这一部分可以采用基于故障模型的故障树方法;下一部分由于结构复杂，耦合性较强，构造模型困难，可采用系统的推导方法。

图3     故障节点层次图

    故障节点呈网状分布，1个节点可能有1个或多个父节点，也可能有1个或多个子节点。子节点和父节点之间的关系由故障层次和子节点故障层次来表示。如节点1的子节点故障层次为1，而节点2和节点3的故障层次为1，则节点2和节点3是节点1的子节点。故障层次和子节点故障层次不仅指明了故障节点结构上的层次，而且也隐含了推理规则。

(2) 对象类型与推理节点
    对象类型表示该故障节点在故障推理中的作用，它可分为3类:根节点，叶节点，推理节点。根节点的故障由它的子节点产生，应到其子节点中去继续推理。叶节点是底层故障。叶节点没有子节点。推理节点是故障诊断规则为集中的节点，检测节点可以视为推理节点的子节点，它为推理节点的推理过程提供相关的信息。我们在推理节点并不是判断该节点是否存在故障，而是利用推理节点封装的规则库与推理机，结合节点提供的信息进行故障推理，找出故障原因。

(3) 故障节点的检测方式
    地址段是节点的位置(本系统中是PLC中的寄存器)。数据段根据用户的需要可以为一个或几个，数据段中数据的定义与节点的性质有关。检测方式表明在该节点系统进行何种操作。主程序根据故障节点的检测方式选取相应的处理函数。该函数是检测手段与推理规则的结合，故可称之为检测/推理函数。一方面它可以检测故障节点本身的状态，另一方面使用推理机制进一步推断故障原因。性质类似的节点使用相同的检测/推理函数，利用地址段和数据段中的值加以区别。

(4) 各节点的注释段要有相应帮助信息
    各节点的注释段不仅能记录故障的原因和维修方法，还可以记录其他的帮助信息。有时因系统的检测手段不完备，或规则不，推导过程要进行人机对话。这时候如果节点的注释段中有相应帮助信息，可以给用户以提示或指导用户进行操作，使推理能顺利进行。
本系统的故障诊断通过在上位计算机上用VC6.0开发的应用程序实现，集成在上位机监控系统中。在运行中给操作人员提示，指导用户进行操作，了解设备状态，判断故障发生原因，并可给出相应的维修建议。用户也可以对故障诊断进行指导和修正。

5  结束语
    按以上故障诊断原理构造的故障诊断系统在火电厂输煤PLC控制系统中得到了应用。从实际运行来看，故障诊断系统能准确而地判断出故障的原因，方便运行人员维护和检修，大大地提高了控制系统的稳定性和智能化水平。这种设计对类似的工业控制系统提供了一定的参考。

1  引言
     在工业生产过程中，由于操作不当或设备故障等原因，各种过程参数会出正常工作范围，为了及时发现越限的过程参数，须要设置信号报警控制系统，采用可编程序控制器可以实现信号报警控制系统。设置信号报警控制系统的主要目的是生产，因此，对信号报警控制系统需要有与一般控制系统不同的要求。在系统设计时，常用的信号报警和联锁系统，按照信号系统分为一般闪光报警系统和能区别事故原因的报警系统等。

2  一般闪光信号报警系统设计
     一般闪光信号报警系统是当过程参数过限值时，操作人员要根据信号灯的标志来识别是哪一个过程参数过限值, 该报警信号表示什么性质的限值。在操作人员了解报警信号的性质后，按动确认按钮, 信号灯由闪光变为平光，声响报警。当故障排除后, 该过程参数恢复到正常工作范围, 平光的信号灯熄灭, 信号报警系统回复到正常状态。
采用可编程序控制器进行一般闪光信号报警系统设计时, 先应根据闪光的要求, 采用振荡电路完成信号的定时接通和断开, 得到闪烁的效果。其次, 确认按钮按动后应有平光和消声的要求, 可采用一般控制电路的开停方式来完成确认按钮信号的保持。后, 分配输入输出点并进行编程。

     图1是实现一般闪光信号报警系统的梯形图，其中过程参数限值时的报警信号分别为X1、和X2，确认按钮信号是X3。如果需要对信号报警系统的信号灯和声响进行检查，应设置试验按钮信号X4。选用由2个计时器TIM1和TIM2组成的振荡电路，2个信号灯的输出分别为Y1和Y2，声响的输出为Y5。另有2个确认信号保持的内部继电器为Y3和Y4。

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图1    一般闪光信号报警系统的梯形图

     图1中，和二梯级用于产生振荡信号，计时器时间K可以设置为0.5s，计时器指令可根据不同的产品用相应指令;三和四梯级是信号灯电路;五和六梯级用于确认信号，并提供各确认信号的自保;七梯级用于声响报警。一般闪光信号报警系统的动作表如表1所示。    
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     可以看出，在多个信号同时报警时，一般闪光信号报警系统不能对原因事故信号进行识别。

3  能识别事故原因的信号报警系统设计
    要设计能区别事故原因的信号报警系统，应对事故原因进行识别。由于各信号报警的时间相当接近，而操作人员很难在这段短时间内分辨出哪一个信号是事故原因信号。因此，要把事故原因信号设计为其他事故报警信号的复位信号。

    在一般闪光信号报警系统的梯形图的基础上，为了使事故原因的信号能够保持，对2个报警信号设置2个存储继电器，设为M1和M2。能区别事故原因的信号报警系统的梯形图如图2所示。表2列出了能区别事故原因的闪光报警信号系统在不同工况下的动作状态。   

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    图2中, 为识别事故原因的信号所设置的2个存储继电器, 当X1是事故原因的报信号时, 在五梯级中将存储继电器M1置位, 其接点将存储继电器M2复位, 从而保证了事故原因信号被记忆。当按动确认按钮后, 经Y3自保, 其接点将M1复位, 而另一接点用来使信号灯Y1变成平光。

4  调试方法及注意事项
4.1 调试方法
    调试时，用于工艺操作人员注意的报警信号、保护生产设备和防止事故发生的联锁信号、由于故障而造成的二故障信号和直接由故障造成的故障信号等，在控制台上应设置自检按钮，由操做员依次按下或接通控制板面上的按钮开关，以测试各闪光信号报警信号灯是否有效。通过输入输出等效器，由控制程序进行测试。

    另外，信号报警点的设置不应过多，要筛选并确定信号报警和联锁信号点数。过多的联锁信号会使生产过程不能有序进行，并造成稍有操作不当就停车的频繁事故状态，反而对生产不利。同时，在调试信号报警和联锁信号点时，操作人员还要熟知工艺过程和信号的报警限值和联锁限值，这样有利于对故障的分析和判断，有利于减少事故的发生、扩展，缩小因事故造成的对生产过程的影响。

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图2     能区别事故原因的信号报警系统的梯形图

4.2 注意事项
(1) 依据信号报警控制系统在事故发生前提供的报警信号，尽可能地减少避免事故的发生，事故发生时，立即切除与事故有关设备的运行，减少事故对生产过程的影响;
(2) 在选择终执行机构的类型时，应根据电源或气源等故障时能保证系统处于的工作状态，必要时也可以设置UPS或其他供电方式，也可采用冗余部件或系统，以保证系统的正常高运行;
(3) 设置必要的检查和诊断部件，以便对系统进行定期的检查和维护，对于系统中性较低的部件应便于定期换和维护;
(4) 应特别注意PLC的电气接线，保证符合要求。

5  结束语
上述以2个报警信号系统为例，简单探讨了采用可编程序控制器设计的信号报警控制系统，当信号数量较多时，设计时应注意存储和确认继电器的接点要采用串联或是并联连接，同样可使用类似的线路设计组合即可完成。