6ES7231-0HC22-0XA8型号含义
| 摘要：本文主要介绍台达工业自动化产品，特别是DOP-B系列触摸屏新产品在螺旋速冻机的应用解决方案，以及螺旋速冻机的工艺实现。 关键词：速冻机PLC HMI 1 引言 起源于美国的速冻食品近年国际增长速度高达20％—30％。速冻食品将成为世界上发展快的食品，其销售量在发达国家将占全部食品的60％—70％，已取代罐头食品的垄断地位而跃居加工食品的首位。目前，我国已有生产速冻食品企业近200家，品种达300多个，年生产量达1000万吨。速冻方便食品的出口量已超过意大利居一位。 我国速冻食品从生产厂家至商店及家庭冷冻链已经形成，随着人民生活水平的提高，对食品的卫生、营养、保鲜和方便性等方面的追求，以及速冻食品在国际贸易份额不断增大，速冻食品的发展前景十分广阔。 速冻食品是将经预处理过的食品，在30分钟内迅速通过-1℃—-5℃的大冰晶区，在低于-18℃的环境下保藏和运输的食品。速冻食品在我国市场上出现才十几年光景，但因其迅速发展的态势而被誉为食品业的一轮朝阳。 2 基于台达机电平台的控制系统 螺旋式速冻机由于结构紧凑,冻品范围广等优点而广泛应用于速冻行业。螺旋速冻机是速冻鸡块、水饺、汤圆、虾、鱼等油炸食品、面食制品、肉禽类制品、水产品等及小包装食品的主流设备。但如何能使螺旋速冻机在正常使用过程中保证速冻食品工艺实现，避免冻时过长，避免冻裂等问题是螺旋速冻机食品速冻机的关键问题。 2.1 PLC主控中心 PLC主机选用台达DVP14SS11R2，作为螺旋速冻机的控制中心，进行程序控制及通讯命令的发送，外围开关量信号的采集及执行器件的控制命令发送、配方数据的储存等功能。 电源模块选用台达DVPPS01，为控制系统提供稳定的DC24V电源。 PLC扩展模块选用台达2个DVP16SP11R采集DI/DO控制点信号。 2.2人机界面 人机界面选用1个台达DOP-B07触摸屏，提供良好、友善的人机界面，可以通过人机界面进行整机速度、配方参数、故障信息、风机水泵控制等。 2.3 温度控制 温度控制选用台达温控模块DVP04TC-S，采集螺旋速冻机的工作温度，能否正确控制系统优质的生产出产品，温度的准确采集非常关键。 2.4 变频驱动 变频驱动选用台达2台VFD-M055变频器，一台变频VFD-M驱动传送带运行，另一台变频VFD-M调节传送带平衡，速度均衡等功能。 基于台达机电平台的螺旋速冻机控制系统配置框架如图1所示。 3.1自动/手动控制模式选择 通过触摸屏选择自动或手动控制模式，如图2所示。 由于温度难免会由于环境、负荷、生产效率等综合因数产生变化，但食品在不同温度的冷冻时间上却是非线性的关系，通过台达HMI的强大配方功能进行不同产品进行不同的温度-速度设定,如图4所示。 项目测试和试生产证明，台达自动化控制系统构建的平台能够完美、高效、高质地生产出各类包装，包括速冻鸡块、水饺、汤圆、虾、鱼等油炸食品、面食制品、肉禽类制品、水产品等食品的包装。而随着电控系统的高效、成熟，应用价值极高的台达自动化方案，将能为食品机械的升级换代提供更多助力，为社会做出更大贡献。(end) |
1 引言
电伴热系统为管道化溶出工程的主要部分。由于德国的熔盐电伴热温度控制装置是采用温度控制器、继电器等复杂电路设计，其中继电器故障率高，而我国现阶段没有较好的产品，采用，功能强大、性能稳定的日本三菱A2系列可编程控制器，减少了大量的中间环节，成功的解决了熔盐电伴热的控制难题，取得了满意的控制效果。
2 系统配置
电伴热系统包括：盐罐、盐管、盐阀等设备的伴热，99个电流信号、101个温度信号需要检测，33个加热回路需要进行控制。根据系统的特点，所设计的控制方案如图1所示。
2.1现场PLC站
该监控系统下位机采用日本三菱A系列PLC，设计2个站组成1个网，1个站进行温度信号的采集及传递，另1个站对回路电流进行采集，对33个回路进行控制。硬件的具体选择是：A62P为电源模板；A2NCPU为中央模板；AY13为开关量输出模板；A68RD3为PT100温度测试模板；AJ71C24为计算机通讯模板；A61AD为模拟量输入模板；AX41为开关量输入模板。
该系统投运以来，运行可靠，特别是在软件方面运行很好，实现了熔盐炉系统电伴热温度实时监测和控制，得到专家的好评，为管道化工序的整体运行提供了可靠的保证。
三线制PT100测温元件的二根线分别接至开关量输出模板AY13三组中相同次序的通道上，AY13三组共可接8个PT100信号，将AY13上三组的公共端分别接至PT100采集模板的通道的三个端子上（注意：将AY13上接PT100元件两个短路端的组的公共线接至A68RD3通道的B和C端子上），配合程序即可实现8路温度信号公用一个模拟量通道。程序框图如图3所示。
2.2上位机
采用2台386PC作为上位机，1台在现场操作室，1台在中央控制室，分别进行本地及远程监视管理，负责对温度、电流实时监测显示，重要信号保留历史曲线、信号报警及报表打印，2台上位机既是操作员站，又可作为工程师站。
3 软件设计
控制系统软件包分为上位机监控软件包和下位机控制软件包。
上位机监控软件是用SCRENWARE软件工具包开发而成，用于各种监控画面的显示和上、下位机之间的通讯，采用实时动态仿真模式进行显示，并在具体部位显示实时工艺参数，操作人员可根据此实时画面了解有关工艺设备运行情况；控制参数设定画面可完成控制参数的设定和修改；系统状况报警画面实现对各工艺设备故障情况进行声光报警，并输出故障类型、时间等，本软件包还具有数据分析、建立历史数据库及定时、随机打印各种报表功能。
下位机软件包采用A2系列PLC自带的梯形图法和语句法编写而成，软件程序框图及清单略。
4 电伴热过程检测
按照熔盐炉系统工艺流程的要求：系统停车时，确保盐罐电伴热保温180℃以上；系统启动时，确保盐罐及盐管路和盐阀电伴热保温在180℃以上（依工艺要求而定），以保证盐泵启动后，熔盐能顺利通过和回流。一旦电伴热系统发生故障，熔盐凝固将致使整个熔盐炉系统无法运行，造成较长时间的停产事故。设计的特点说明如下：
（l）将整个盐管路按照、工艺划分为32个控制回路：盐罐13个回路、盐管14个回路、盐阀一个回路、旁通管4个回路。采用A2系列可编程控制器对101个温度测点采集显示，对32个回路直接进行控制；
（2）本系统考虑到启动时减少对供电系统的冲击，系统启动时，对每一个控制回路，采用分别程控（间隔5-10秒钟）由PLC程控启动，转入运行由PLC进行监测分时调节，减少系统供电负荷冲击；
（3）本系统的温度检测元件，共选用101支PT100铅电阻温度计，其信号采样方式在系统说明部分有详细介绍；
（4）电流和电压信号采集是通过电量变换器将互感器的信号转换成4-20mA（0-5V）信号送入PLC。
5 系统说明
由于本系统中大部分为模拟量信号，分电流和热电阻温度2种信号，电流信号监视各回路三相电是否正常，断、短路报警，但不参与控制；温度信号参与控制，测温元件均为PT100热电阻。针对本系统特点：模拟量多、实时性要求不是很高。在保证控制、监视的基础上，采用32点开关量输出模板进行切换，公共输出接至模拟量采集模板，配合软件编程可实现8路信号通过切换公用一个模拟量模板的通道。可节省大量模拟量模板，从而大大降低了系统成本。下面以温度信号为例说明信号切换采集的实现。接线图如图2所示。
三线制PT100测温元件的二根线分别接至开关量输出模板AY13三组中相同次序的通道上，AY13三组共可接8个PT100信号，将AY13上三组的公共端分别接至PT100采集模板的通道的三个端子上（注意：将AY13上接PT100元件两个短路端的组的公共线接至A68RD3通道的B和C端子上），配合程序即可实现8路温度信号公用一个模拟量通道。程序框图如图3所示。
通过定时接通AY13的相应通道，使得PTI-PT8信号依次与A68RD3的个通道接通，将每个信号接通时，所采集到的数据保存至相应的地址单元，即可实现多路信号切换采集。在编程时需注意：AY13通道切换后应在延时1个A68RD3处理周期后再读取A68RD3通道中的数据，否则采集的数据将会出现跳变，这是由于A68RD3采样方式分：Sampling、Timeaveraging 、countaveraging3种，A68RD3的采样时间随启用的通道数而不同计算公式为：启用的通道数×40ms；Sam-Pling方式为每个采样周期采一次样，采样值存入相应的缓冲区；Timeaveraging方式为在指定的时间内每个采样周期内的采样值除去大、小值后的平均值存入相应的缓冲区；countaveraging方式为将经过指定次数的采样周期后所采集的采样值平均后放入存入相应的缓冲区。现场实际应用时，为保持数据准确，一般采用后2种方式。
由于A68RD3通道一经启用，信号处理就会一直进行，A68RD3的一个处理周期为：Timeaveraging方式为指定的时间；countaveraging方式为：指定次数×启用通道数×40ms。因为该系统采用切换方式，每一信号只在相应时间段内接入A68RD3，如果切换后，延时小于一个A68RD3处理周期，则上一信号的部分采样值将被计入当前处理周期和当前信号的部分采样值一起进行平均输出，造成数据误差，如上一信号和当前信号差别比较大，就会造成数据跳变。特别是如果采用上升沿取值，就会造成数据错误。
电流信号的采集原理与温度信号的采集原理相同，此处不再多述。