6ES7321-1BL00-0AA0型号规格
一、前言
空分设备是将空气中的氮气、氧气分离中来的一种配套设备。近年来，中小型（氮气或氧气产量在10000m3/h以下）空分系统多采用“PLC+上位软件”方式控制，控制系统的稳定性和实施的方便性受到广大用户的青睐。
VPSA（变压吸附）分离技术是采用加压吸附、降压解吸的方式分离空气中的氮气和氧气，为用户提供气体单体，根据吸附剂的不同，系统分离出氮气或者氧气。采用VPSA技术进行空气分离的空分系统和传统的深冷法相比较具有设备起动快、投资少、建设周期短、综合能耗低等特点。对于污水处理、钢铁等行业，系统完全可以满足用户用氧需求。
二、工艺简介
以变压吸附制氧工艺（见图1）为例，空分系统设备由鼓风机、真空泵、吸附器、换热器、氧压机等多个主设备组成，还有一些辅助系统如循环水系统、仪表空气系统。
空气经过滤器去除空气中杂质，由鼓风机压缩、换热器降温，从吸附器下部进入吸附器，吸附器内装填具有选择性吸附空气中水分、C02和碳氢化合物的吸附剂，还装有具有选择性吸附空气中氮气的吸附剂。空气通过吸附床层时，空气中H20、CO2、碳氢化合物，氮气被吸附剂选择性吸附，氧气产品从吸附器顶部流出。吸附剂饱和后，通过降低吸附器工作压力实现吸附组分解吸，外流出吸附器。每一个循环，吸附器都经历了吸附、顺向放压、真空解吸、均压、充压五个工作步骤。
这五个工作步骤是通过气动切换阀切换来实现的。气动切换阀的动作由PLC控制系统根据没定的程序控制阀门的自动切换。
三、控制系统构成
空分控制系统主机选用具备双CPU硬冗余PLC产品，上位机软件使用北京亚控公司的组态王，系统按照无人值守管理要求设计和仪表配置。采用PLC逻辑程序和上位机使用组态王监控软件的联合控制模式，具备各种通讯和远程监控功能。PLC和组态王均采用冗余结构配置，网络架构采用光纤冗余环网的结构，大大提供了系统的稳定性和可操作性。具体结构如图2所示：
如上图所示，下层PLC控制系统采用双CPU硬件冗余结构，PLC的动作切换在毫秒内完成，保证系统的安全性、及时性。上位机系统主要有IO服务器、登录服务器、报**务器、历史服务器、web服务器组成。
1、IO服务器主机和IO服务器从机组成上位机双机热备，系统正常运行的时，主、从机都启动，但从机不采集实时数据，而通过网络获取主机数据，负责对主机进行监听。主机停机后，从机采集数据并完全取代主机功能，主机恢复运行后，从机停止数据采集，系统恢复正常状况。
2、工程师站上可以进行上位机组态、修改组态程序、修改PLC程序，他的权限比较大。
3、根据项目大小、待处理数据量大小，可以选择登录服务器、报**务器、历史服务器三台服务器，也可以使用一台服务器担当三个角色。也可以作为中控室的调度站。
4、WEB服务器独立存在，专门负责数据的网络发布、供客户端浏览。
5、客户端用户访问数据要通过防火墙，它可以限制IP访问和数据流传输方向，保证网络了安全。
组态王软件实现的主要功能为：
－数据采集：实时就地集中监测鼓风机、空压机、真空泵、氧压机、等运行状态及各主要运行参数，并且能实时显示其运行状态图和数值。通过组态王进行系统开发，实现实时数据曲线、历史数据曲线、PID参数设置、阀门时序控制设置等操作。
－报警功能：组态王可以实现蜂鸣报警或者声光报警，当采集的数据超出设置的各段数值时，给出报警，操作员或决策者就应该注意采取措施，给与权限的工作人员能在线直接修改参数。
－远程控制：在整个控制中比较多吸附塔部分，主要是对阀门开关控制，实现分子筛的自动解吸;阀门的时序动作采用配方控件来世间，简单、快捷、方便。有些阀门的控制是根据管线气体压力过大，进行开阀放空的操作，个别的调节阀PID控制主要由PLC来实现，组态软件在上位机仅对其进行一些参数设置。氧压机、真空泵和鼓风机控制主要是对电机启停控制，当设备振动监测报警以后会自动停止设备的运行。
－历史数据记录和查询：数据能实时被采集的上位机中，能写入数据库中，数据库也实时更新并存储，用户可以通过实时曲线查看数据状态，通过查看历史曲线、直接查询数据库等操作对历史数据进行查询和的对数据分析。
－操作历史记录：组态王中能对每次操作记录能自动记录，在实际管理中对其操作的人员也只能是具有权限的工作人员或者总工能对其操作，这样能的保障系统的安全，稳定运行。
－在线查询各报表并自动打印：根据客户的需求，可在线查看各种报表、并实现自动打印。如班报、日报、月报表等。
四、
本文介绍了组态王在中小型空分系统上位机监控的应用，系统多处采用了冗余设计结构供用户选择，并经过了实际的工程验证，受到用户的。组态王作为上位机监控软件完成对现场数据监测的提供多种控件功能来满足客户的实际需求，很好的完成了上位机监控任务。考虑整个空分系统的安全，一些联锁动作和PID控制还建议用户在PLC部分来实现。这样，上位机系统暂时瘫痪也不会影响系统的整体运行。
“组态软件+PLC”的控制模式完全可以满足中小型空分系统的控制要求，系统具有实施方便、运行稳定、灵活、可扩展性等特点。随着技术的成熟，设备规模不断扩大，可以满足中小型空分市场的需求。近年来，变压吸附空分技术依靠自身优势，在一些行业已经逐步取代了传统的深冷法空分技术。
1.OMRON安全技术简介
在工厂自动化日益发展的，人们越来越关注生产现场的安全性。以汽车生产厂为例，尤其是在自动化程度较高的焊装车间和总装车间，大量的焊接机器人和装配机械手的出现，造成了许多需要安全保护的危险区域，安全传感器，如区域保护扫描器、安全光幕、安全锁、安全地毯、急停开关等的使用已经非常普遍。欧姆龙安全类产品主要包括以下几类：
（1）安全输入产品
安全门开关：对安全门的开关检测及锁定，如D4NH急停开关：用于当设备发生异常或工人发生危险时使设备停止，如A22E安全光幕：对频繁出入的工作入口的保护，如F3SJ安全地毯：对区域内的存在与否进行检测，确保危险区域内的安全，如D9M区域扫描传感器：存在与否的检测和接近危险区域时的警告，如F3G-C。
（2）安全控制产品：
安全继电器：内藏强制导向机构，防止触电的熔接造成的危险，如G7SA安全继电器单元/控制器：实现安全电路的组成及控制，并实现安全控制网络的组建，如DevICeNetSafety智能网络控制器NE1A。
传统安全系统仍停留在“安全继电器”或“安全PLC”的非总线控制系统的低级控制状态，大大限制了生产过程控制系统的发展。但如果将这些安全设备连接到非安全的现场总线系统上去，就会存在比较大的安全隐患，是一种非安全的控制状态。基于这种状况，OMRON开发了一种安全网络系统DeviceNetSafety，如图1所示，该总线控制系统大大加快了控制系统前进的步伐。使用该DeviceNet安全控制网络具有以下优点明显：可以取得认证软件逻辑安全回路;互锁继电器盘的小型化，节省空间;按照用户要求可以灵活处理程序变更;可以灵活处理设备的模型变更;节省布线;缩短开发时间等。
2.安全总线系统在汽车行业的应用
（1）焊接机器人汽车厂焊接车间中存在着大量的焊接机器人，焊接机器人周围需要安装机械式安全围栏、安全门锁、激光区域保护扫描器及急停开关等安全保护设备。这些安全保护设备可通过“安全总线接口”连接到安全总线系统中去。
（2）全自动冲压机
在全自动冲压机的工作区域，通常会安装机械式安全围栏、安全门锁、带屏蔽传感器的安全进出入口安全光栅及急停开关等安全传感器。这些安全保护设备都可以连接到安全总线系统中去，构成安全控制网络系统。
下面以汽车焊接生产线为例，介绍OMRON安全产品在其中的应用。图2为汽车生产中的车体焊接生产线示意图，包括主控制面板，焊接工作台JIGA和JIGB，工人操作台等部分。其中，POWERENCLOSURE为主控制柜，ROBOTCONTROLPANEL为焊接机器人控制面板，MAINOP面板控制主设备的启动、停止，SUBOP为局部操作面板。工作过程为：焊接机器手轮循对进入工作台A，B中的车体进行焊接，当A焊接完成后，该车体自动退出焊接工作台A，等待下一个进入焊接，机器手转向工作台B，对进入该工作台的车体进行焊接，焊接完成后的车体退出工作台B，等待下一个进入，机器手返回A中对已就位的车体焊接….,如此周而复始。
在这种自动化程度较高的焊装车间中，大量的焊接机器人和装配机械手的出现，造成了许多需要安全保护的危险区域。安全产品的应用显得非常重要。在图2中，急停开关可在设备出现异常情况下立即停止其运行;焊接工作台与工人操作台之间安装安全光幕，以防机器手工作期间身体的进入;在机器手工作半径附近的区域安装激光区域扫描器，防止人体进入危险区域;可通过DeviceNet安全网络进行远程扩展，如图3所示。
图4为汽车自动焊接线的控制系统构成。该控制系统中包括两个DeviceNet网络，其中DNET1为DeviceNetSafety网络，该网络由安全控制器NE1A为安全控制主站、DST1为从站组成。NE1A本身自带16路安全输入，8路安全输出，可外接各种安全输入输出产品，其本身具有使用功能块的演算功能，并兼具DeviceNet标准从站功能;为扩充系统的安全输入输出，外加从站DST1，从而实现网络的扩展。DNET2为标准DeviceNet网络，该网络主要作用为控制设备的机械运动，为整个系统的信息网络，即外界可通过该网络（主站PLC）读取远程的信息。