西门子6ES7235-0KD22-0XA8介绍说明
目前，市场上流行的注塑机专用机械手就控制系统而言都是使用专用的微处理机加接口组成的小控制系统。在机械构造方面，当定位精度要求不高时采用时规皮带传动，行走部分配置滑线导轨，由变频调速器调速控制。本文提出一种基于PLC控制的注塑机专用机械手，充分利用PLC灵活控制的特点，行走部分配置滑线导轨，采用斜齿轮齿条传动和变频调速控制;是一种高性价比的机电一体化设备。文章分别从机械构造和电气控制两个层面对该机作了较为完整的论述。
1 引言
在塑胶制品中，以制品的加工方法不同来分类，主要可以分为四大类。一为注塑成型产品;二为吹塑成型产品;三为挤出成型产品;四为压延成型产品。其中应用面广、品种多、精密度高的，当数注塑成品产品类，小到日常生活用品中的锅瓢碗盏、儿童玩具，大到精密工业设备上的零部件，随着各种高分子新材料的不断涌现，许多金属零部件亦有不断被这些新材料逐步取代的趋势。为配合注塑成型产品自动化生产要求，为保证制品的高品质高效率，必须尽量减少人工的干预，基于上述思想，许多注塑机生产厂家将注塑机专用机械手的装置列入了客户辅助选用件的范围。
对于原有注射机而言，绝大多数都没有此项装置，开发适合注塑机使用的专用辅助机械手，就成了**厂家产品的竞争力的一种重要手段和必然选择。
2 行业状况
各种类型机械手是自动化生产中必不可少的重要设备。尤其是在危险场合，在严重威胁人们安全和健康的环境下，采用机械手代替人，具有十分重要的意义。
珠江三角洲地区塑胶工业是十分发达的，在国内居地位，在国际上珠三角也有世界工厂之称。目前，该行业使用的注射机专用机械手以台湾生产的居多，如台湾劲力公司生产的劲力牌机械手、台湾威得客国际股份有限公司生产的“威得客”W255系列注射机专用机械手,等等。
剖析此类机械手的结构，其电气控制系统一般均采用微型计算机小系统或单片机系统，机械手驱动部分采用气动驱动，变频调速驱动和伺服驱动。在机械构造方面采用滑线导轨结构配时规皮带传动，或用滚珠齿轮齿条结构配滑线导轨。总体设计思想，都是尽量采用成熟的控制技术和机械零件与机构搭配而成。
3 基于PLC控制的注塑机专用机械手
上述注塑机专用机械手, 就机械手制造厂家而言, 由于是专用辅助设备售价较高, 尤其用于对原有注塑机的设备改造上, 经济上似乎“得不偿失”之嫌。所谓“高性能价格比”的注塑机专用机械手就成了所有注塑制品生产厂家利用原有注塑机设备**产品质量的重要选择和大需求。
3.1 以PLC为核心的控制系统
PLC是一种以微处理器为核心, 并综合了计算机技术，自动控制技术和通信技术而发展起来的一种新型工业自动控制装置。它的大特点就是体积小, 功能强, 响应速度快，可靠性高。控制过程均通过以梯形图的方式编程。随时可依生产工艺的不同要求而随机修改，还具有可扩展性。现在由于PLC均由世界上有名的电气控制设备制造商化研究开发和批量生产, 故由于生产成本低而导致价格便宜。随着全球经济一体化进程的加快, 市场竞争导致其价格有下调的空间, 为各行业上广泛采用此种控制系统提供了有利条件。其控制系统原理图如图1所示。
图1 PLC控制系统框图
图中人机界面亦采用技术上及工艺上均已十分熟悉的5.7"单色触摸屏, 采用手持式结构, 通过对话式操作界面，全中文模式，简单易学。内建程序可以随心所欲的搭配使用, 可自动监测故障并纪录。可随时修改三个坐标轴的运动参数及横行轴变频调速器的各项参数，以满足产品工艺要求。PLC通过读取注塑机的开合模信号和顶针信号，通过程序运行从而保证机械手与注塑机工作安全协调。
3.2 机电一体化机械传动模式
在当今技术更新愈来愈快的时代，谁跟上技术发展的脚步，谁就有可能获得市场。目前，市场上流行的注塑机专用机械手，无一不是沿用上述思路来设计的。本文将上述思想引伸为一种设计模式:积木式结构。即将系统中相对独立的部件，在满足系统工艺要求的前提下，采用高性能价格比的机构予以配置。针对本系统的结构，横行轴采用变频器马达配减速机构驱动;上下轴及引拔轴使用气缸驱动。在横行、引拔、上下行走机构上均使用进口的高刚型线性滑轨。上下行轴及引拔轴装配支座均使用市售高刚型的铝合金型材，横行轴采用斜齿轮齿条传动。高性价比的机械配置加高性价比的控制系统，由此催生了极具市场竞争力的注塑机专用机械手。
根据上述设计思想，以OMRON公司的CPM2AE为例，该型号是专为中国客户推出的PLC，具有极高的性价比，笔者以此为核心，配上触摸屏和LG变频器，再辅以上述机械传动部件，即构成了注塑机专用机械手的硬件部分，而软件编程则以应用工程师十分熟悉的梯行图语言来编写，相信也并非难事。该注塑机专用机械手已应用于生产。造价较市场上同类型机低近2万元。
1 概述
在石油加工工业中，大型旋转机组是装置设备的重要组成部分，如催化裂化装置的主风机、气压机组、烟气轮机及汽轮机组等。这些机组功率大，运行条件苛刻，控制系统复杂，是化工生产中的关键设备。对这些设备在突发事故中的保护是至关重要的。现在各大石油化工企业普遍采用的是专用ESD紧急停车系统，系统结构复杂，成本高（上百万元）。针对上述情况，沈阳石蜡化工有限公司80x104t/a 重油催化裂化气压机组的联锁-自保系统采用了PLC 进行系统构建，其在随后的生产过程中表现稳定，动作可靠，多次在事故状态下对机组及生产装置实行了自我保护，杜绝了恶性事故的扩大和蔓延，取得了显著的效果。
2 工艺设备及主要联锁参数
在催化裂化装置中，从沉降器出来的油气经分馏塔分馏后得到粗汽油、柴油和富气，富气从分馏塔顶出来经气压机压缩后送到稳定塔，与粗汽油在稳定塔内充分互溶，得到稳定汽油。在这部分流程中，气压机是关键的设备，它的运行是否平稳直接影响着整个流程。如果气压机受到损坏，会对单位的经济效益产生极大的影响。对气压机组的保护是至关重要的。该厂80x104t/a重油催化裂化气压机组采用的是电机-气压机-汽轮机三机组，在装置开工时采用汽轮机启动机组，达到额定转速（6000转）后开启电动机，采用双动力三机组的形式，主要是为了增加机组运行的可靠性。机组的主要联锁参数包括气压机轴位移超标停车、汽轮机轴位移超标停车、润滑油压力低停车、密封油压力低停车、汽轮机入口蒸汽**低停车、汽轮机背压低停车、机组转速超标停车、手动紧急停车、供电跳闸停车等，这些量都是开关量输入，其中任意一项或多项出现，都要求PLC能迅速切断汽轮机入口蒸汽速关阀和电机电源，关闭气压机入口阀，打开放火炬阀，以保证气压机及装置的安全。
3 方案的确定
自保-联锁系统是指将影响装置安全和设备安全的重要参数，如温度、压力、**、温度等引入ESD（紧急停车系统）系统，由ESD监测，并以显著的声光形式进行报警，达到联锁条件时自动实行联锁保护，保障设备和装置的安全，并打印出故障原因及时间，以利于事故分析。随着微电子技术的发展，PLC产品在功能和性能指标上都得到了极大地丰富和完善，并以受到用户的欢迎。从满足工艺生产需求出发，考虑到安全性、可靠性、经济性、可扩展性等因素，采用了OMRON公司生产的CPM2AH?0CDR-A型PLC，并选用了OMRON公司的CX-Programmer软件。
4 系统构成
4.1 硬件构成（如图1所示）
其中CPM2AH自带I/O接口，可以接36点输入，24点输出，输出形式是继电器，并且通过RS232C串口与PC机1通讯。PC机1位于气压机控制室内，使用的是bbbbbbs2000操作系统，通过CX-Programmer软件与PLC通讯，实现组态、监控及事故记录功能。由于我厂采用分散控制、集中管理，要求在主控室也可以直接看到气压机的自保联锁状态。利用微软的bbbbbbs2000的终端服务功能，在主控室设置了PC机2，将气压机控制室内的PC机1作为终端服务端，主控室内的PC机2作为终端客户端，两台PC机因为距离较远，采取光纤以太网连接，在主控室内的PC机2上，可通过终端服务功能运行位于气压机控制室内PC机1上的CX-Programmer软件，对PLC进行监控及各种操作。输入、输出定义见下表：
4.2 软件设计
根据工艺要求，自保联锁的逻辑图如下：
其中，润滑油压力及密封油压力低停车采取三取二逻辑，汽轮机入口蒸汽**及汽轮机背压采取二取二逻辑，以减少由于现场仪表失灵造成的自保误动情况。为满足不同的工况需要，特别设置了手动紧急停车按钮，放在操作台的隐蔽位置，供工艺人员使用。每一项自保条件动作，PC机都会按时间顺序记录下来，供事后分析。PLC系统的软件设计是依据上述逻辑关系，以梯形图方式编写后写入PLC中。在PC机中，可实现在线组态、监控，对输入、输出点可以强制状态，以满足调试、维护需要
·分别将FX1N系列PLCbianchengruanjian/'target='bbbbbb'>PLC编程口上面的盖板取下，把FX1N-485-BD通讯板分别插入座内，按下图接线构成N:N网络。
·FX系列的N:N网络特点时，网络中的各个PLC之间通讯不用经过编程，经过简单的设置就可以实现各个PLC之间元件状态或是数值的共享。
·接线时请注意采用屏蔽双绞线，一般在三百米之内一般无需接适配电阻。
·下面以三个FX1N系列PLC为例，简述一下FX系列的N:N网络的使用方法。
·接通1#从站输入X0，则主站Y0吸合
·接通1#从站输入X1，则2#从站Y0吸合
·接通2#从站输入X0，则主站Y1吸合
·接通2#从站输入X1，则1#从站Y0吸合
可编程控制器PLC在燃气轮发电站已经得到了广泛应用，它利用内部存储的控制程序软件以及外部的输入数据和操作指令，经过逻辑和算术运算，向控制装置发送指令，完成对燃气轮发电机组和各辅助设备的控制、调节。
PLC可以对燃气轮发电机组的发动机转速、排气温度、负载以及发动机各系统的参数、状态进行控制和调节。例如，在滑油系统中，就可完成对压力、温度、液位等参数和滑油加热器、滑油冷动器、交直流滑油泵等状态的控制。本文只介绍对Taurus60燃气轮机滑油系统温度、压力控制的部分应用。
1、Taurus60燃气轮机的滑油系统介绍
Taurus60燃气轮滑油为燃气轮机轴承、发电机轴承和齿轮箱轴承提供润滑油，也为压气机可变导流叶片作动器、燃料作动器和放气活门作动器提供增压滑油，控制上述作动器的位置。
滑油系统中温度传感器RTD和压力传感器TP380的安装位置见图1。
2、PLC对滑油温度的控制
PLC控制原理：Taurus60燃气轮机利用温度传感器RTD来控测滑油系统温度，并将其转换为相应的电信号经输入模块的光耦合、A/D转换，转换成数字信号，存储在内部存储器中，PLC扫描内部应用程序，读取数据，进行算术、逻辑运算，结果经输出模块转换输出控制执行机构动作，来达到上述控制目的。
PLC控制目标:对Taurus60燃气轮机滑油温度的控制主要目的如下：①在机组停机时，启动或停止滑油箱加热器；②在运行中若滑油系统温度过高，启动报警回路、停车回路，或发出声光报警或使燃气轮机紧急停车；③控制滑油系统的三个滑油散热器冷却风扇的启动、停止和转速，从而控制滑油系统的滑油温度，使其保持在规定的范围内。
Taurus60燃气轮机组滑油温度传感器RTD共有两个，分别为滑油箱RTD(RT390)和滑油管RTD(RT380)。滑油箱RTD安装在滑油箱内，感受滑油箱滑油温度，当滑油箱滑油温度低于设定值(65℉)(18℃)时，PLC命令滑油箱加热器启动，给滑油加热；当滑油箱滑油温度达到设定值70℉(21℃)时，PLC命令滑油加热器停止运行。滑油管RTD安装在主滑油管上，感受系统滑油温度，当系统温度高于设定值160℉(71℃)时，启动报警回路报警；当系统温度再升高超过设定值165℉(74℃)时，启动燃气轮机紧急停车回路，燃气轮机停止运行。
PLC还可控制滑油散热器的工作，当系统温度高于设定值100℉(38℃)时，PLC命令1#、2#滑油散热器冷却风扇启动，给系统散热；当系统温度低于设定值90℉(32℃)时，PLC命令1#、2#滑油散热器冷却风扇停止工作。1#、2#滑油散热器风扇的工作是由PLC根据系统温度控制风扇变频器的输出，从而实现滑油冷却风扇的平稳调速，滑油温度的调节十分**；当滑油温度超过140℉(60℃)启动3#散热器风扇，它是由继电器控制的。
PLC控制过程：
限于篇幅，我们仅以滑油温度高引起Taurus60滑油系统报警、停车以及3#滑油冷却器风扇的启动、停止为例来探讨一下PLC是如何实现对滑油温度的控制的。
PLC是使用梯形语言进行控制的。
(1)滑油温度高引起报警、停车的控制程序当滑油管温度高于160℉(71℃)将会出现滑油温度高报警，从而引起维护人员的注意；当滑油温度高于160℉(74℃)将会出现滑油温度高停车，以确保设备的安全。
(2)3#滑油冷却风扇启动/停止控制程序
当滑油管温度高于100℉(38℃)或低于90(32℃)，滑油冷却风扇开启或停止命令使能。具体的说，当高于100℉(38℃)或低于90℉(32℃)时滑油冷动风扇启动(或停止)命令通过输出模块输入.
当滑油温度超过140℉(60℃)后，3#冷却风扇启动定时器控制电路回路动作(如图4)这时继电器K280-3线圈通电(或断电)其常开接点闭合(或断开)，接触器K4983线圈通电(或断电)，其常开接点闭合(或断开)接通(或断开)3#滑油冷却风扇。
3、滑油压力控制
PLC控制原理：滑油压力是通过滑油压力传感器TP380(以下简称TP380)、输入输出模块、PLC的运算等来实现的。TP380感受0～690kPa范围内变化的滑油压力，将其转换为4～20mA的电流信号，输入输出模块将电流信号转换为供PLC识别的数字信号，PLC经过运算，将结果存储在标示为LUBEPRESS的地单元中，供程序调用。
PLC控制目标Taurus60燃气机共有三套滑油泵，即主滑油泵、交流滑油泵、直流滑油泵。主滑油泵由燃气轮机驱动，提供燃气轮机、发电机的润滑滑油和控制作动器动作的增压滑油；交流滑油泵用于给燃气轮机、发电机提供运转前和动转后润滑，当主滑油压力低于设定值时紧急启动，以确保燃气轮机的正常运转；直流滑油泵作为交流滑油泵的备用泵，当交流滑油泵故障或燃气轮机发电站全站失电时，确保燃气轮机的润滑。
当燃气轮机启动循环开始后，PLC对直流滑油泵进行试验，当直流泵P903压力达到4PSI，PLC使得P903断电停转并启动交流滑油泵BP321工作，如果压力达到6PSI，PLC允许燃气轮机运转，PLC启动前润滑定时器开始计时，燃气轮机必须以大于6PIS的压力进行运转前润滑30秒，滑油压力低于41PIS则PLC给出低滑油压力报警，若滑油压力低于25PSI，则启动不锁定快速停车。在燃气轮机稳定运转条件下，滑油压力的调节是由滑油压力温度控制组件完成的，但PLC始终监控着系统滑油压力的变化，并在不同状态下完成低滑油压力报警、启动交流滑油泵、启动不锁定快速停车等工作。当燃气机停止运行时，PLC检查直流泵工作，30秒计时器开始时允许滑油压力降至3PSI，定时器工作结束，重新接通交流滑油泵，运转后润滑开始。这些都是由PLC预先设定的控制程序完成。
PLC根据燃气轮机不同的运行停车情况，编制了五种不同的运转后润滑方案供启用。
PLC控制过程：
这里我们只介绍滑油系统的压力计算和直流泵启动的命令程序。
(1)滑油压力输入数据计算。
(2)直流滑油泵
启动命令使能直流滑油泵是作为交流滑油泵的备用泵，当交流泵或者TP380故障时，直流滑油启动。
4、结束语
PLC对滑油系统控制是十分完备的，它的控制内容、项目也是十分复杂的。它不但能控制、显示滑油系统中的压力、温度，它还能设置压力、温度的极限值，一旦系统超越了这个极限值，可以给出报警信号或停止系统运行，确保设备安全；它还可以控制滑油箱加热器的工作，控制油箱液位的高低，并给出报警信号等。限于篇幅，我们只能摘取其一小部分，做一简单介绍，希望能对大型复杂设备的滑油系统的控制有一定的借鉴价值。