西门子模块6AV2124-0JC01-0AX0型号介绍

西门子模块6AV2124-0JC01-0AX0型号介绍

1、引言

    焊接技术的发展水平是衡量一个国家机械制造和科学技术发展水平的标志之一。世界现代焊接技术以、节能、及其工艺过程数字化、自动化、智能化控制为特征，在国内，无论是从目前焊接设备和材料产量构成比的发展趋势，还是从焊接设备和材料的制造技术和发展方向上看，我国现化焊接技术都已有很大发展,部分产品技术已达到或接近国外水平，特别是成套焊接设备以及规模生产技术。

    近几年来，随着工业过程自动化程度的提高，人们对环保节能意识的增强，特别是随着中国加入WTO以后，焊接行业的竞争加日趋激烈，并对产品的质量提出高的要求。促使我国成套、焊接设备整体制造能力与水平得以较大提高，为了提高产品的焊接质量，确保产品的质量，引进某公司生产的成套焊接设备，不但提高了产品的焊接质量，提高了工作效率，而且还节约大量的能源，保护工人的身体健康。该设备可广泛应于锅炉，压力容器，石油化工，机械等制造行业中。该结构，功能齐全，控制灵活，操作方便。既可实现全自动焊接，又可实现全自动保护。对提高焊接质量有的保证，是提高焊接质量和实现焊接自动化的理想设备。

2、系统的结构组成和主要技术参数

    2.1　系统的结构组成
    ZGBM型自动焊接是由YM-350KR2型自动MAG焊机，立柱式操作机，焊接滚轮架和电气控制装置组合而成的，如图1所示。

3、控制系统的设计

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    电控箱面板上有大臂速度指示、滚轮速度指示、电源指示、电源开关按钮、台车进退按钮、立柱回转按钮、横臂升降按钮及控制大臂的报警和报警等。遥控盒面板上有电源指示灯、横臂升降开关、滚轮正反转开关、横臂伸缩开关、十字调节机构微调、焊启、焊停按钮等。

    通过电控箱和遥控盒，可以对该的各个机构进行调试和操作。既可以近控，又可以远控，操作灵活，使用方便。该焊接在保证自动焊接的同时，还设计了自动保护系统。正在焊接时，若焊机部分出现故障，整个系统停止工作。若焊架，滚轮架或控制电源出现故障，焊机立即自动停止焊接。能有效地实现自动保护。停止后，保护部分又自动复位，为下一次焊接作好准备，这样可有效的避免起焊和收焊时产生的弧坑，确保焊缝在连接处的平滑过渡。

    3.1　PLC系统
    该系统主要完成横臂伸缩和滚轮正、反向动作的控制，配合交流变频器完成“段速/调速”的相关控制功能;若在“调速 ”状态下，横臂或滚轮可以实现无级调速，并且在焊接启动后，自动启动横臂或滚轮的动作，在焊接过程中可根据焊接规范调节焊接速度;若需要段速焊接时，只要将开关切换到“段速”状态，再在电气控制柜面板上设定各种段速组合，在打开电源后，设定单元上显示:该画面为焊接时的正式画面，“当前组合”可通过“+”，“-”键选择，对每一种组合，对应两个值:当前焊点的长度、焊点的间隔，二者均以时间为单位，以满足不同的焊接速度;右上角的“设定”键，用于切换如下画面:通过该画面设定焊接所需要的焊缝种类，大可设100种组合，设定完毕，可进行“长度设定”进入焊点参数设定画面:在此画面上设定各种数据，注意单位为0.1s，后按动“显示”画面回到正常焊接显示画面。PLC系统简图见图2所示。

4、当前应用效果

    该套自动成套焊接自02年投入运行以来，使用效果较好，和传统焊接相比，优势较明显，具体表现在以下几方面:
    （1）生产效率大大提高
    直接通过电控箱或遥控箱进行操作，减少现场人为干预，通过统计，生产效率比以前提高近5倍，同时大大减少了现场的操作人员的数量。
    （2）系统性大大提高
 由于系统PLC、变频器等均采用进口器件，并经过严格筛选，系统工作几年来一直运行稳定，大大减少设备维护的费用。
    （3）设计和人性化设计得到充分体现
    进入二十一世纪后，随着生活水平的提高，人们的环保意识明显增强，设计技术作为一门新兴课题正在各行各业快速应用。正是由于该系统充分利用设计这一思想，使得系统投入运行后许多事前人们意想不到的效果。
    （4）产品质量和合格率明显提高
 应生产工艺需要，通过系统设定好参数后，生产过程严格采用自动控制，避免了人为因素的干扰，从而大大地提高了产品的质量和合格率。
    （5）工艺控制平稳、稳定
 系统中采用变频控制，并对系统参数实行优计算，焊接误差控制在±1%范围内，并能平稳地工作。
    （6）节能效果显著
 节能效果显著，经核算，系统中电机功率为5.5kW，实际工作中，采用变频调速功率只达到55～60%之间，平均每台可节省功率2.0 kW，按300×24=7200h/年台算，这样该系统每年可节省7200×2.0×1=1.44万元/年（按电费/ kW. H计算），同时还减少电机启动对电网造成的冲击。

5、结束语


    通过现场多年的使用情况来看:其一，系统的性好，解决了以前立焊的难题;其二，系统的焊接精度高，有效地保证产品的焊接质量;其三，大大提高工作效率，减轻工人的劳动强度，维护了工人的身心健康;其四，节能效果显著;其五，环境污染程度低。总之，该系统自投产以来不但保证了产品的质量和产量，同时又克服了环境污染问题，为企业创造良好的经济效益。

1、引言
    喷砂机是空气输送机械的范畴。是在管道内利用压缩空气将粉状颗粒（直径1～4mm）物料从一处输送到另一处，由动能转化为势能的过程中，使高速运动着的砂粒冲刷物体表面，对工件表面进行微观切削或冲击，达到改善物体表面质量的作用。以实现对工件的除锈、除漆、除表面杂质，表面强化及各种装饰性处理。
    喷砂机广泛应用于船舶、飞机、冶金、矿山、铁路、桥梁、化工、车辆及重型机械工业制造中各种金属构件及焊接表面。同时又是对非金属（玻璃、塑料等）表面，装饰、雕刻的理想设备。它大限度地利用了空气输送机械的输送、配置空间广阔、传输距离大、便于集中控制的优点，同时具备了结构简单、操作容易的特点。其缺点是扬尘大，需配置一套空气压缩设备，投资高，动力消耗大。
    目前国内广泛采用开放式的喷砂作业, 在喷砂作业的同时, 砂粒冲击金属表面后与锈蚀物或废旧涂料一起扬入周围环境, 既浪费大量砂料又会造成环境污染, 粉尘大大标，严重损害了操作人员的身体; 而本文介绍的喷砂机采用循环式喷砂设备既克服了开放式喷砂工艺扬尘的缺点, 又使砂料可循环使用降低了作业成本。同时本文介绍喷砂机通过和利时公司的HOLLiAS-LEC G3 PLC控制步进电机、伺服电机和各个阀门等设备，喷砂参数可以通过触摸屏进行设定，实现了全自动喷砂，整个系统具有生产，节约能源，降以及表面处理均质性好等特点。

2、喷砂机原理和结构
    喷砂机是磨料射流的中应用广泛的产品，喷砂机一般分为干喷砂机和液体喷砂机两大类，干喷砂机又可分为吸入式和压入式两类。
    吸入式干喷砂机一般由六个系统组成，即结构系统、介质动力系统、管路系统、除尘系统、控制系统和辅助系统。吸入式干喷砂机是以压缩空气为动力，通过气流的高速运动在喷内形成的负压，将磨料通过输砂管吸入喷并经喷嘴射出，喷射到被加工表面，达到预期的加工目的。
    压入式干喷砂机一般由四个系统组成，即压力罐、介质动力系统、管路系统、控制系统。压入式干喷砂机是以压缩空气为动力，通过压缩空气在压力罐内建立的工作压力，将磨料通过出砂阀压入输砂管并经喷嘴射出，喷射到被加工表面达到预期的加工目的。
    液体喷砂机相对于干式喷砂机来说，大的特点就是很好地控制了喷砂加工过程中粉尘污染，改善了喷砂操作的工作环境。一个完整的液体喷砂机一般由五个系统组成，即结构系统、介质动力系统、管路系统、控制系统和辅助系统。液体喷砂机是以磨液泵作为磨液的供料动力，通过磨液泵将搅拌均匀的磨液（磨料和水的混合液）输送到喷内。压缩空气作为磨液的加速动力，通过输气管进入喷，在喷内，压缩空气对进入喷的磨液加速，并经喷嘴射出，喷射到被加工表面达到预期的加工目的。在液体喷砂机中，磨液泵为供料动力，压缩空气为加速动力。
本文介绍的喷砂机是全自动吸入式干喷砂机，喷砂机原理图如图1：

3、系统介绍
    喷砂机通过电气控制系统实现全自动喷砂，可以自动调节喷砂角度、喷砂时间、喷砂距离、反吹时间、喷的运动、工作台的转速等。电气控制系统主要有X轴横移组件、Y轴纵移组件、工作台转动组件、喷砂组件、吹净组件、除尘组件等几个部分组成，所有的组件都是由HOLLiAS-LEC G3 PLC根据触摸屏事先设定的参数统一协调控制，完成喷砂工艺过程。
    X轴横移组件由一个步进电机、丝杠、导轨、滑块、限位开关 、一个增量式编码器组成。步进电机接收HOLLiAS-LEC G3 PLC高速脉冲信号，按照一定的速度带动丝杠旋转，使滑块在导轨上左右移动，编码器采集丝杠转的圈数，形成一个X轴运动的闭环控制系统，两个限位开关安装在左右滑块运动的限位置，确保滑块运动的性，不会出现飞车的事故。
    Y轴纵移组件与X轴组件一样，由一个步进电机、丝杠、导轨、滑块、限位开关、一个增量式编码器组成。步进电机接收HOLLiAS-LEC G3 PLC高速脉冲信号，按照一定的速度带动丝杠旋转，使滑块在导轨上上下移动，编码器采集丝杠转的圈数，形成一个Y轴运动的闭环控制系统，两个限位开关安装在滑块上下运动的限位置，确保滑块运动的性，不会出现飞车的事故。
    工作台转动组件由一个伺服电机、工作台、减速器组成。伺服电机设置为速度控制模式，采用HOLLiAS-LEC G3 PLC模拟量输出控制，通过减速器减速后带动工作台面以恒定转速转动，通过触摸屏可以改变其转速，由于工作台转动惯量比较大，伺服电机设置加速启动和减速停止，以减少过冲对伺服电机的损坏。
    喷砂组件和吹净组件主要由喷、气、出砂阀、阀、气源、过滤器等组成。控制管路中的压力，以保证喷砂的强度，压力值越大，喷射流的速度越高，喷砂效率亦越高，被加工件表面越粗糙，反之，表对较光滑。调节出砂阀和阀的接通时间可以控制喷砂时间和吹净时间，以保证喷砂处理的效果，喷砂时间和吹净时间可以在触摸屏上设定。
    除尘组件由除尘机组、反吹电磁阀、滤芯等组成。设备配置的滤芯式除尘单元集二级除尘于一体,配合调节不同的反吹间隔时间，可用于高含尘浓度的气体处理。对于015μm 级以上的粉尘颗粒,除尘达99199 % ,净化后的空气实现了近于零排放的状态,比传统的布袋除尘器过滤精度提高100 倍以上,大大减少了除尘空放对大气造成的污染。

    近年来由于PLC技术发展，在吸塑机上的应用日益普遍，自动高速吸塑机应用于将各类胶片吸塑成不同形状胶罩。如：玩具、五金、食品、电子3001医药，以透明胶片覆封在纸板上，形成封闭包装。本文介绍基于和利时公司HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC在自动高速吸塑机中的应用实例。

2 系统设计

    自动高速吸塑机由控制系统、机械装置、发热系统组成。其中发热系统包括发热砖和可控硅调温系统组成；机械装置包括设备的气动装置和传动装置组成；控制部分采用了可编程控制器、旋转编码器、行程开关、变频器、触摸屏等技术。

    自动高速吸塑机以前采用旋转编码器配套计米器进行定位控制。这样系统操作起来不方便，实现起来精度低，维护起来成本高。而且由于计米器的性和抗干扰能力较差，在现场恶劣的环境下，该控制系统经常出现故障。我们对运行环境进行了现场考察和反复研究，在性、稳定性、方便性等方面做了大量工作，采用、实用、的PLC做控制，提出了基于和利时公司HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC的方案。

    系统由PLC获得用户的参数设置、限位开关的状态，然后根据控制工艺要求，按照用户操作对设备进行控制，实现吸塑机自动控制。

    本系统配置1个CPU模块LM3107和1个16路继电器输出模块LM3223。

    ●CPU模块：LM3107，本体集成14 DI / 10 继电器DO，其输出有3个公共端，其中AC220V 输出占用2个公共端，DC24V的输出占用1个公共端，另外，还可以通过RS-232通讯口与触摸屏进行通讯

    ●开关量输入模块：LM3223，16路继电器输出，输出电压为AC220V。

3 工艺流程控制

    自动高速吸塑机通过发热系统对塑片进行加热，加热完成后通过传动装置把塑片拉到成型模上，成型完后进行冷却和切割。系统以热限和加热时间作为拉片定位的条件，控制变频器和气动装置的启停以达到对塑片的定位成型。

    用户设定好运行参数后，按下“自动启动”按钮后，流程如下：

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    1） 系统判断加热时间和热行程开关两个条件。
    2） 条件都满足后进行拉片定位。
    3） 拉片完成后进行抽真空。
    4） 抽真空完成后进行冷风。
    5） 成型完成后自动切片。

4 PLC控制系统的优点

    自动高速吸塑机选用和利时公司的小型一体化PLC取代了原系统中的继电器和计米器控制电路，较大程度地提高了系统的配置，增加了系统的灵活性，能够好地满足用户的需求。本系统有以下优点。

◇性高

    本系统的控制是和利时公司HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC，能够在恶劣的环境中长期、、无故障地运行，接线简单，维护方便，隔离性好，抗腐蚀能力强，能够适应较宽的温度变化范围，平均无故障时间间隔（MTBF）大于15年。

◇功能强大

    和利时公司HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC的编程语言遵从IEC61131-3标准，易学、易懂、易用。除了具有传统的指令表、梯形图和功能块图等编程功能外，还具有结构化语言和顺序功能图等编程功能。和利时公司的PLC系统提供了多种应用功能模块，包括各种通讯功能模块、可以具体到年月日和时刻的多种定时器和长时间继电器等，方便了各种功能的实现，有利于缩短开发周期和节省程序容量。

5 结束语

    智能化塑料机械的发展，将会明显提高塑料机械的运行稳定性和性，切实提高塑料机械高质量、率、低损耗的生产能力，并为实现无人车间、无人工厂提供坚实的技术基础。

  当1#机组开起后，1#流量满足流量值200 m³/h，如果用户流量没有达到流量值时，机组就会停机保护，值班人员提前打开旁通阀，使部分冷冻水在机组内循环来保证机组内有200 m³/h以上的流量。2#也如此。

二、改造控制要求

分三个阶段完成自动控制，下面以1#空调机组为例详细说明如下：
■机组冷水出口流量不得200 m³/h;
■当1台泵输出压力不能满足要求时，系统提示手动开启另一台泵;
■选择1#或2#泵为变频运行泵。
■当需求流量为0～300 m³/h时，1#泵定频运行，保证300 m³/h的总流量输出，旁通调节阀打开并做PID调节，以保输出用户所需的流量;
■当需求流量为300 m³/h～600 m³/h时，1#泵变频运行并做PID调节，同时旁通阀门全关;
■当需求流量为600 m³/h～900 m³/h时，1#泵定频运行，输出300 m³/h 的流量;2#泵工频运行，输出600 m³/h的流量;旁通调节阀打开并做PID调节，保6kg的输出压力;
■当需求流量为900 m3/h～1200 m3/h时，1#泵变频运行，并做PID调节，2#泵工频运行，旁通阀门全关。

    变频系统通过控制柜上选择开关，选择任意一台水泵采用变频控制方式，其他水泵还采用原控制模式。被选择作为变频水泵的机组作为整个系统的调节水泵，来自动调节冷冻水。在自动控制模式下，利用PLC采集总管压力信号并根据PID运算发出变频器频率给定信号，自动调节电机（水泵）转速使冷冻水压力变化来实现自动控制。还采集输出流量送到PLC进行PID计算后再输出4～20mA的电流信号控制旁通阀，来实现恒流的效果。

    同时PLC将现场参数，进出口压力值、变频器频率、电流、电机转速等上传至控制室内的人机界面进行参数显示。在控制室可通过人机界面对给定压力值、下限流量值、PID参数、变频泵选择和启动远程控制。远程实现各种操作，大的方便了系统控制。控制方式本方案在保留原工频系统的基础上与原工频系统之间设置连锁以确保系统工作。

三、设备的配置

（1）友好的人机界面

    由于系统需对每台机组的进口压力、出口压力、出口流量、总压力的上限值和下限值，PID参数进行设置，还要对所有的压力、流量值进行显示，还有报警信息进行记录。采用Eview的MT506LV人机界面。界面编辑了“主画面”、“控制画面”、“参数设置”、“故障记录”、“压力曲线”、“帮助”六个基本画面。主画面上对采集的压力、流量值、变频器的运行频率、电流进行显示，还显示系统当前状态和故障显示，让用户一目了然。

（2）PLC

    PLC是设备的大脑，选用的是艾默生网络能源有限公司的新产品EC20系列的PLC及模拟输入模块和模拟输出模块，EC20系列PLC是的通用PLC，内存指令容量达到8k；典型基本指令执行速度0.09 ～0.42μS典型应用指令则为5～280μS支持高达50kHz的高速输入和80kHz 的高速输出；具有丰富的中断功能，有8路输入中断，3个定时，6路高速计数，支持工业标准的Modbus 通讯网络；指令有浮点运算、PID、高速I/O、通讯等20类共243条，具有掉电检测和后备电池保持，可扩展多个模块，扩展模块有数字型、模拟型、温度型的模块。EC20 的编程采用界面友好的窗口软件，支持多种编程方式：梯形图、指令列表、顺序功能图，方便地监控和调试，可在线修改程序。

（3）PLC的配置

    主模块选用EC20-2012BRA，20点输入12点继电器类型输出。模拟输入模块采用8通道的EC20-8AD，模拟输出采用4通道的EC20-4DA。

（4）输入输出设备配置

    输入设备有“手动/自动”选择开关，选择变频泵“1#/2#”、系统“启动”“停止”，还采集了工频、变频接触器信号进行互锁和状态显示。

    输出设备有1#泵变频运行、2#泵变频运行、故障和复位继电器。

（5）模拟输入输出设备配置

    利用EC20-8AD采集了总管压力、旁通阀位置反馈、1#机组出口压力、2#机组出口压力、1#泵出口流量、2#泵出口流量；用EC20-4DA输出电流信号给定EV2000-4T2000P频率，另一路输出4～20mA的电流信号到旁通阀