泉州西门子模块代理商触摸屏供应商

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PLC在工业控制应用越来越普及，本文介绍富士NB1系列PLC在焦炉煤气风机自动调节中的应用。与传统的继电器的相比，PLC具有制造价格相当，使用寿命长、维修方便，其触点比继电器响应时间快，。在本文中，PLC取代了传统继电器来作为工业控制，使得线路加简化，维修加方便，使得变频器在手、自动之间的切换扰动减少。
焦炉生产工艺中,化产部分鼓冷风机是焦炉生产的重要环节，它关系到炼焦焦碳质量的稳定,煤气压力控制的好坏也关系到是否对环境有多大的污染程度。如图：变频器控制风机A,风机B，风机C。控制参数为集气管压力。该变频器采用日本公司产VFA5P—4220K变频器。由于焦炉煤气控制压力要求较高，一般在60-80Pa的微正压力，当集气管中实际压力产生变化时，通过压力变送器将测出的压力信号转换成4～20mA电流信号，将信号送给工控机，工控机进行模糊运算，输出信号传给PLC和PV，PLC经手自动切换后将信号传给变频。该系统由工控机与PLC共同作用，控制3台罗茨风机变频器通过输出不同的电压和频率来控制风机的转速，从而改变风机的流量。该系统由工控机与PLC共同作用，是工控机采用上升管煤气压力作为负反馈的闭环调节。
控制系统由PLC系统、工业计算机系统、变频调速、配套仪表、手操器集中调节等子系统组成。说明：该系统控制方式为2用1备，也可一用二备，具体由工艺上定。其中工控系统采用陕西韩城市信惠丰自动化工程公司的集气管煤气压力计算机模糊控制系统。
（1）.全自动工作方式：计算机对各焦炉集气管压力采集、运算，输出信号通过PLC对变频器进行自动控制，毋需人工干预。变频器投入自动运行后，系统根据集气管压力的大小自动调节变频器的输出频率：集气管压力设定值时，变频器的输出频率增加，使风机转速加快，抽气量增加；集气管压力设定值时，变频器的输出频率减小，使风机转速下降，减少抽气量
（2）.手动调节：在自动系统故障情况下，操作人员根据焦炉煤气压力，由SA通过PLC将变频器转为手动，操作面板电位器直接变频器进行操作和通过操作器进行远距离操作。
本系统PLC输入、输出皆为开关量，PLC采用富士NB1系列可编程控制器，其输入12点，输出12点，共计24点。如图2所示：其中输入量有：启动按钮：SB1停止按钮：SB2、手动/自动转换开关SA1、变频器报警输入FLA、FLC。输出量有变频器的手动调节RR、自动调节IV、启动信号F、主接触器闭合。由于主接触器闭合时触点容量较大，所以加了一个中间继电器1K作为拓展。该图中只列了一台变频器的手自动回路，其它2台变频器依次接入。
路富士NB系列PLC编程详见NB软件篇，正如上图所示，PLC在该控制中逻辑简单，编程采用助记符语言，通过手持式编程器输入，控制加优化。
路VFA5P—4220KP变频器的设定：电机用参数、基本参数按标准设定，其中关键的参数GrSF频率参数中，FC1频率选择1中选2（IV），FC2频率选择2中选1（RR）。保护关联参数Cr.Pr中，UuC瞬停不停选ON。
PLC在控制中取代了继电器，使得控制线路加简化，维修加方便、快捷。
变频器在手自??有0.1HZ左右。
提高了自动化程度，减轻了操作人员的劳动强度。
VFA5P通用变频器使用说明书。

1.概述
沥青搅拌设备主要用于高速公路的建设和维护, 是一种复杂的综合配套设备，立运转部件多，工艺流程复杂。特别是用于高等级公路的设备，对沥青、骨料、粉料的计量精度和温度要求高，设备由于在野外作业，工作环境恶劣，因此对该设备控制系统性能相对要求也较高。综合考虑上述因素，采取必要的设计措施，才能满足高等级公路施工的要求。
沥青混合料搅拌设备主要包括供料控制，温度控制，计量控制，除尘控制，成品仓控制等。其控制系统的任务是按照工艺流程顺序控制各部设备,按生产配方自动进行计量拌料。目前控制系统基本采用PC+PLC的控制模式，上位机PC主要用于下发控制指令进行生产监控与数据管理；下位机PLC负责全部的过程控制。
2.可编程序控制器（ PLC ）在搅拌楼控制中的应用特点
2.1 通用特点
PLC作为沥青混凝土搅拌设备控制的元件，其性能直接影响整机的性能，因此PLC选型应注意以下几点：
• 动态计量要求PLC运算速度快，扫描周期应在10ms以内
• 设备控制点多，要求PLC内存要大，要有一定余量
• 通讯速度要快，上位机画面刷新速度应大于5次/秒
• 选用模块化PLC，便于系统扩展.
• 在整机性能满足要求的前提下，尽量简化系统，降，提高整机的性能价格比。
2.2 特点比较
目前控制系统大多采用的西门子PLC，其中S7-400（S7-412）是大型PLC，CPU速度快，内存大，性能优异，但价格较贵。S7-300（S7-314C，S7-315）成本较低，但是性能有差距。
VIPA推出的300S系列PLC是兼容西门子S7-300/400 PLC的PLC，其特点是：CPU运行速度快、内存大（2MB）、通讯接口多（具有PROFIBUS-DP主站、MPI、内置以太网接口等,并且集成了高速模拟量输入,高速计数器等端口）、编程与STEP7兼容，程序修改可直接运行,其I/O模块和附件与S7-300可直接互换使用。

3.1 计量控制

计量控制是搅拌站控制关键的部分，要求PLC A/D采集精度高,响应,称量控制准确. CPU-314ST中集成的4路AD单元, 采集速度可达170次/秒,精度为12位,可以满足工艺要求,我们利用其对石料、粉料、沥青等称量值进行动态采集,PLC根据生产配方对称量信号运算处理后，由输出模块自动控制石料秤门、粉料螺旋输送机、沥青泵等开启停止,进行计量控制以及搅拌控制等。
程序设计了6种石料计量、3种粉料计量、1种沥青计量、１种添加剂计量.为了提高计量精度,各计量程序中编制了落差自动修正功能,计量中即有静态修正又有动态修正控制; 为了提高油石比精度,沥青计量采用二次计量方式,先按设定重量的120%称量,待骨料、粉料称量完成后，经过二次运算，再按配方进行喷洒。石料计量采用双料门控制；粉料计量螺旋采用变频器调速控制，使计量级配加准确。

3.2 温度控制

• 沥青混合料温度控制是关键生产工艺。控温需要燃烧器，除尘器的联动配合。
• 石料采用燃烧器烘焙加热,温度高低由风门大小调节同时受骨料含水量等外部条件影响。PLC采用内置的温度调节功能块进行控温。
• 除尘器负压是燃烧器燃烧效率的关键因素之一，PLC利用内置 PID功能块对负压进行控制。

3.3成品仓控制

• 成品仓是沥青搅拌站的重要组成部分，成品仓控制主要是运料小车的卷扬控制，运料小车根据指令在规定的时间范围内将成品料运送至不同的仓位。
• 小车卷扬控制关键是小车的定位。功能的实现是利用 CPU-314ST中集成的4路高速计数单元配合编码器和变频器来实现。

3.4功能扩展与兼容

• 随着道路施工工艺的不断改进新，沥青搅拌站外围设备会不断增加，一体化控制要求PLC具有较强的可扩展性。 CPU-314ST单机架32模块的可扩容量为搅拌站外围设备的加入提供了便利的操作和的保证。
• 沥青搅拌设备控制的智能化和人性化要求日益，过去生产的搅拌站就面临着一个控制系统改造的问题，对于旧的采用西门子PLC的控制系统应用VIPA PLC改造快捷方便，减少了硬件动和软件动。

4．上位机软件设计

上位机选用FameView工业组态软件，采用以太网方式与VIPA-PLC通讯（100MHz），运行在bbbbbbS 2000 / XP环境下。随着客户对搅拌站工艺要求的提高上位机组态系统一般要求具有复杂的画面功能，强大的数据处理功能和实时交互的配方报表，报警功能。上位机组态系统的功能实现依赖于与PLC的无障碍快速通讯。VIPA PLC的以太网通讯模式对实现上述功能提供了解决方案

摘 要:本文对闪光对焊的机械机构进行了过程分析，并根据闪光对焊的工艺过程设计了PLC控制时序。采用PLC控制，在硬件的基础上，通过软件编程能够提高控制的灵活性。采用PLC控制能够保证控制系统运行的稳定性及焊接质量。 关键词:闪光对焊；PLC；机械机构；控制系统 引言 闪光对焊作为一种的焊接技术，具有添加焊接材料、生产率高、、易于操作等优点。随着工业技术的不断发展，焊接的零件截面越来越大，遇到了一些技术问题，如焊接加热难、生产率低、产品合格率低等。为了解决闪光对焊中存在的这些问题，许多焊接工作者对闪光对焊工艺过程进行了一系列的研究，创建了率、低能耗的闪光对焊方法，如脉冲闪光对焊法、程序降低电压闪光对焊法。控制闪光对焊工艺过程，使之在保证焊接质量的前提下尽可能提高生产率，是我们一直以来追求的目标。考虑到影响闪光对焊焊接质量的因素，本文利用PLC系统来控制闪光对焊工艺过程，实现了对焊接质量控制的目的，从而提高了闪光对焊的生产率。 1 机械机构及过程分析 1.1 闪光对焊的机械装置及动作过程 如图1所示为闪光对焊的机械装置，其动作过程分析如下： 1.1.1 预调 闪光对焊焊接工艺前期准备工作，即机械机构的调整、焊接参数的选取等。闪光对焊的主要规范参数有：调伸长度、闪光速度、闪光电流密度、锻速度、锻压力、夹紧力等。 调试完成后，将工件装卡到工作台上。 1.1.2 夹紧与定位 按下启动按钮，电磁阀PQ1、PQ2、PQ3线圈带电，压缩气体经过三大件流入夹紧气缸1、2上气室，压缩气体推动活塞杆向下运动压紧工件1、2，直到压紧开关闭合为止。 同时从气泵流出的气体经三大件进入定位气缸3的上气室,推动定位杆向上运动，为工件对准准确定位。定位结束，电图1 闪光对焊的机械装置磁阀PQ3线圈去电，定位杆弹回。 1.1.3 焊接 接通焊接开关，保持电磁阀PQ1、PQ2 和PQ4线圈带电，电磁阀PQ5线圈不带电，压力气体经低压三大件，进入推进气缸4右气室，推动活塞杆、动夹具带动工件2向工件1运动，直到工件1、2接触，达到预先设定的位置，推进开关闭合。工件1、2接触的瞬间，即开始通电加热。当闪光加热达到预定温度时，电磁阀PQ5线圈带电，压缩气体经过高压三大件推动推进气缸、动夹具以很大的压力进行快速锻。随即切断焊接电流，并保持一段时间，使接头冷却、凝固。焊接时间到，断开焊接开关，焊接过程结束。 1.1.4 复位 电磁阀PQ4、PQ5线圈去电，推进气缸气路换向，低压气体进入推进气缸4左气室推动推进气缸带动工作台向右运动，推进气缸4复位。电磁阀PQ1、PQ2线圈去电，气路换向，压紧触头弹回，气缸1、2复位。此时，一次闪光对焊焊接过程已完成，所有装置原位等待，准备进入下一焊接循环。 1.2 闪光对焊时序分析 由于执行机构部件较多且各部件动作存在时序性，故先做出工艺时序图，便于时序分析。闪光对焊焊接过程可概括为：预调—定位—夹紧—推进—焊接—锻—保持—复位等几个阶段。如图2所示为闪光对焊工艺过程时序图。

1 引言
PLC 作为开关量控制的顺序控制器在液压设备上的应用已很普遍。液压油的参数对液压设备能否正常运转起着举足轻重的作用, 利用PLC 对液压油温进行过程控制是本文研究的一个方面。四柱式液压机主要适用小批或成批生产的金属压力加工工艺。本文引入现代控制理论及方法对其控制实施逻辑判断, 根据生产工艺要求如何在PLC 一机上将顺序控制与过程控制结合, 实现这种复合控制。机床根据编制好的程序自动运行, 这样就简化了工人的操作, 降低了工人的劳动强度, 提高了劳动生产率。在编制程序过程中把设备所有可能出现的情况考虑进去, 确保液压设备本身及操作使用人员的; 同时可大大提高设备的整体性能及压力设备的高技术含量; 为我国的装备制造业的发展方向提供经验。
2 四柱式液压机对自动控制系统的控制要求
2.1 液压机的基本工作过程
液压机的工作流程由滑块快速下行、慢下加压、压制、保压延时、卸压回程、出缸出、出缸退回7 个过程组成。在现使用的YB32- 500 型液压机中, 这7 个过程是在半自动及手动控制下实现的。而在自动控制的液压机中, 这7 个过程可做到全自动依次运行, 只有人工按停止按纽或急停按纽干预方能停车。
2.2 设备控制要求
液压机的自动控制系统要求能实现自动及手动两种控制方式。液压机在正常工作时选择自动控制方式。
2.2.1 液压机自动工作状态: 将转换开关打到自动工作状态, 按下自动启动按钮
（ 1） 液压机滑块靠自重快速下行。
（ 2） 液压机滑块慢下加压。
（ 3） 接触工件进行压制。
（ 4） 达到设定压力开始保压。
（ 5） 保压延时到卸压回程。
（ 6） 回程到位后, 延时一定的时间出缸出。
（ 7） 出到位后, 延时一定的时间出缸退回。
（ 8） 延时一定的时间进行下一个工作循环。
2.2.2 液压机手动工作状态: 将转换开关打到手动工作状态
（ 1） 按“压制、回程”按钮, 液压机滑块动作, 抬手停止。
（ 2） 按“出、退回”按钮, 出缸动作, 抬手停止。
2.2.3 工作过程的控制
（ 1）对液压机滑块的速度, 根据产品工艺的要求进行设定。其速度由变量泵的流量来控制, 利用步进电机带动变量头改变泵的斜盘角度来实现其控制功能。速度等级分高、中、低三挡。
（ 2） 对油温进行控制, 使其保持在15℃～55℃的工作状态。
（ 3） 为了设备及人身设置急停按钮及光栏保护开关。
3 液压机自动控制系统的PLC 选型、参数设定
3.1 控制系统构成图
根据设备控制及工作过程要求, 其PLC控制系统构成图见图1。


3.2 PLC 的选型及参数设定
四柱式液压机自动控制系统采用西门子公司的S7-200 系列整体式PLC。根据控制系统图选用CPU 型号为CPU226 DC/DC/DC 24 输入/16 晶体管输出的PLC。利用PLC 的CPU 具有的高速脉冲输出（ PTO） 功能对变量泵的步进电机进行开环控制。由于又要求对油温进行控制, 其控制方式采用模拟量入/开关量出的形式, 因此需增加一扩展温度测量模块, 其型号为EM231RTD。
3.2.1 电源预算
所有的S7- 200 CPU 都有内部电源, 可为CPU 自身、扩展模块和其它用电设备提供5V、24V 直流电源。扩展模块通过与CPU 连接的总线连接电缆5V直流电源。
CPU 还向外提供一个24V 直流电源, 从电源输出点（L+,M） 引出。此电源可为CPU和扩展模块上的I/0 点供电,也为一些特殊或智能模块提供电源。电源预算值见表1。由表1 中数据可知: 电源容量满足要求, 无须增加外接电源。


3.2.2 参数的脉冲化
控制油泵斜盘的拉杆直径为120mm, 斜盘角度的调整范围为: 0°～20°, 根据计算所对应的直线距离为:0～41mm。步进电机选用三相双拍式, 由计算公式（ 1） :

式中: α— 每输入一个脉冲步进电机转过的角度;
m— 步进电机相数;
k — 步进电机工作方式系数, 单拍取1, 双拍取2;
z— 步进电机齿数。
由此计算知电机转一圈需要240 个脉冲, 按照拉杆移动1mm 需40 个脉冲计算, 斜盘从零位调到20°时需要1642 个脉冲, 电机需转动6.8 圈。
（ 1） 选择高速时脉冲数
快速下行时: 斜盘从零位调到20°电机正转, 需要1642 个脉冲。
快转慢时: 电机反转4°, 需要334 个脉冲。
卸压回程时: 电机正转4°, 需要334 个脉冲。
（ 2） 选择中速时脉冲数
快速下行时: 斜盘从零位调到16°电机正转, 需要1323 个脉冲。
快转慢时: 电机反转4°, 需要334 个脉冲。
卸压回程时: 电机正转4°, 需要334 个脉冲。
（ 3） 选择低速时脉冲数
快速下行时: 斜盘从零位调到12°电机正转, 需要998 个脉冲。
快转慢时: 电机反转4°, 需要334 个脉冲。卸压回程时: 电机正转4°, 需要334 个脉冲。
3.2.3 PID 参数设置
由于可编程控制器运行速度的提高, 运算能力的增强, 因此PLC 都可用于数字PID 控制。本设计对液压油温进行过程控制, 使其保持在15℃～55℃的工作状态。S7- 200 型PLC 的CPU226 自身具有数字PID 控制指令, 只需填写一张PID 控制参数表（ Table） 后, 执行指令PID Table,LOOP 即可。
当被调量为温度时, 根据PID 参数的经验选择范围:
K 的选择范围: 1.6～5
Ti 的选择范围: 3～10m
Td 的选择范围: 0.5～3m
增大比例系数K, 一般将加快系统的响应, 在有静差的情况下有利于减小静差。但过大的比例系数会使系统有较大的调, 并产生振荡, 使稳定性变坏。增大积分时间Ti, 有利于减小调, 减小振荡, 使系统加稳定, 但系统静差的将随之减慢, 温度有较大滞后, Ti 需选的大一些。增大微分时间Td, 亦有利于加快系统响应, 使调量减小, 稳定性增加, 但系统对扰动的抑制能力减弱, 对扰动有较敏感的响应。由此选择参数如下:
K=2 Ti=6m Td=1.5m
3.2.4 温度测量模块EM231RTD 的参数设置
为了保持液压油温保持在15℃～55℃的工作状态, 增加一EM231RTD 型温度测量模块。其控制方式采用模拟量入/开关量出的形式, 利用EM231RTD 的2 输入通道, 当油温过55℃时, 打开油温冷却电磁阀通循环冷却水降低油温, 当油温35℃关闭电磁阀停止通冷却水; 当油温15℃时, 启动油箱内的加热元件（ 加热元件选用SRY 型管状件, 电压: AC 220V 功率2KW） , 当油温35℃停止加热。热电阻选用Pt100Ω, DIP 开关设置SW1～SW8 全为OFF 状态即: 00000000
4 四柱式液压机自动控制系统程序设计和调试
4.1 程序设计
4.1.1 编程软件
编程软件采用西门子公司为其生产的PLC 机而设计的编程软件STEP7-Micro/Win324.1.3 程序的下载、安装和调试
将各个输入/输出端子和按照实际模拟的控制按钮、开关、电位器、灯泡等部件正确连接, 将PC/PPI 电缆上RS- 232 的一端连在编程设备的串行口上, 四柱式液压机自动控制系统程序是有STEP7-Micro/Win32 软件的指令完成, 正常工作程序存放在存储器中, 若要修改程序, 先将PLC 设定在STOP 状态下, 运行STEP7-Micro/Win32编程软件, 打开其程序, 即可在线调试, 也可用编程器进行调试。
4.2 PLC 程序说明
4.2.1 程序组成: 有1 个主程序、12 个子程序组成。
4.2.2 程序说明
（ 1） 主程序是有0# 初始化子程序及1# 自动、2# 手动子程序组成。
（ 2） 0# 初始化子程序是对程序编制过程中所用到的内部继电器及顺序控制继电器进行初始化。
（ 3） 1# 自动、2# 手动子程序是用来控制液压机的整个工作过程。
（ 4） 3# 子程序是自动控制程序的子程序, 主要用来复位自动控制运行的条件。其中包括11#、12# 对温控模量控制的子程序。
（ 5） 4#、5#、6# 子程序是1# 自动控制程序中控制液机运行高、中、低速度选择的子程序。
（ 6） 7#、8#、9#、10#、子程序分别是4#、5#、6# 子程序中的嵌套子程序。
5 结语
此次选用西门子公司的S7- 200 系列的整体式PLC机, 利用编程软件STEP7-Micro/Win32 编制出一套控制程序, 对液压机的整个工作过程及液压油温进行自动控制。对自动控制系统的部分功能进行了模拟调试、运行,基本实现了其设计功能, 既可以实现自动运行也可手动运行, 此设计为提高液压设备的自动化水平做了一些探讨性的工作。

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