6ES7223-1BL22-0XA8使用说明
自动化的中国水处理厂具有无可比拟的可靠性并且每年能够节约大约360.000美元的停工成本。
罗克韦尔自动化的“集成体系结构”解决方案使苏州新宁水处理厂达到了大运营效率。整个自动化水处理厂减少了40名操作员，现在只有16名。背景苏州位于中国江苏省，在上海西部大约150公里。由于技术开发区的发展，苏州也在扩展中。苏州新区(SND)规划总共有52平方公里，包括一个中央商业区、一个居民区、以及一个接纳外国人和大型合资企业投资的重要工业区。
迄今为止，SND开发工作一半已经完成一现在有400个工厂和100,000个居民。新区内60%的企业集中在电子和信息技术，这些企业对过去几年中苏州不断增长的经济环境起到了重要的作用。SND的整体需水量正在逐渐增加，并且已经超过了300,000吨/天，已经达到了现有供水设施的极限。为了满足日益增加的用水需求，苏州市政部门已经在2000年兴建了一座全新的水处理设施。苏州新宁水处理厂目前的产量为150,000吨/天，正在为苏州城25%的地区提供饮用水。规划中的项目第二阶段就是要把现在的水处理能力翻倍。
在苏州新宁自来水公司，水源来自于苏州西南20公里处的太湖，太湖水被输送到苏州的水处理站，在水处理站进行化学处理、过滤分配到整个城市，水质可达中国国家标准“二级”。
挑战
据苏州新宁自来水公司总工陶维峰说，停水是不能接受的，“即便是两个小时也不行，”他说，这就意味着他们在寻找供应商和添加新的设施。苏州新宁自来水公司注重产品的性能质量。尤其是，公司需要能够提供终可靠性的控制解决方案－－当然还包括灵活性和可扩展性。
陶维峰先生还强调系统安装的速度。“工程延期不仅增加建造成本，供水不足也会影响到苏州新区自身的发展”
一系列与控制系统相关的挑战也接二连三的出现了。控制解决方案需要实现城市中土要水处理厂和20公里远处的太湖抽水站的通信连接。为了防止所发生的任何停工，苏州新宁水处理厂需要具有控制系统冗余。
另一个挑战在于新建的水处理厂中的员工对水处理操作知识甚少或者根本没有经验，这就意味着控制系统必须直观易于使用。
解决方案
基于罗克韦尔自动化在水处理行业广泛的经验以及公司产品质量的良好信誉，苏州新宁水处理厂选中了基于Allen-Bradley技术的控制解决方案。与系统集成商上海远东科技公司以及苏州新宁水处理公司一起，罗克韦尔自动化全球制造解决方案小组为新的水处理厂开发了一套高度自动化的解决方案，充分采用了其’‘集成体系结构”技术。
自来水公司新控制系统基于四个Allen-BradleyPLC-5控制器。其中三个控制器位于自来水公司的苏州水处理厂，并且通过大liuliang全冗余控制网通信网络相连接。个PLC控制着化学处理厂，在化学处理厂要完成加铝凝聚、氯化以及加钙中和。第二个PLC监视着关键的过滤过程。这里，在水处理长的核心有10个独立的SLC-500连接到PLC-5，分别控制着10个独立的V形过滤器中水的平衡和运行情况。据陶维峰先生说，这一阶段是自动化系统重要的部分，因为这些根本不能实现手动控制。由于这一处理过程至关重要，要确保每个过滤器都具有专用的SLC，以提供一定程度的冗余。
城中水处理厂的第三个PLC控制着土送水室，土送水室负责将净化过的水分送到整个城市并且进行质量监测。上述三个PLC都连接到当地的PaneIView人机界面(HMI)，并且还有多个FlexI/O接点通过通信网络连接。三个PLC还通过控制网连接到土控制室中运行罗克韦尔软件RSView32的两个监督和控制日MI上。
第四个也是后一个PLC-5位于20多公里之外的蓄水站。第四个PLC还通过网络连接到当地的PaneIViewHMI和Flex I/O以及连接到运行RSView32的当地SCADAHMI。基于以太网的数字数据网络连接(DDN)用来对相距20多公里蓄水站和城市中的RSView32水处理站进行实时监测和控制。
罗克韦尔RSSqI数据传输软件也被用来从控制系统中采集数据，并且将数据存入连接到制造信息系统(MIS)的SQL数据库。这样就可以为MIS生产、财务、人力资源以及内务管理子系统提供实时的运行数据，这是苏州新宁水处理厂的操作员和管理员以及经理的重要数据资源。RSLinx软件被用作控制(控制网)和数据(以太网)通信层的接口。
成果
控制系统已经为苏州新宁水处理厂带来了可观的利润一自从2000交付使用以来，水处理厂一直稳定可靠地运行，期问只有一些与罗克韦尔自动化毫不相干的微不足道的停工。在一个工业中，每年有两周的维护时问是很正常的事情，苏州新宁水处理厂却没有，这就意味着每年可以节约360,000美元。
“自来水厂停工是不能接受的事情”，陶维峰先生不断重复说。“自来水厂停工不仅会极大影响对苏州城的供水，还可能会导致电子生产减产甚至是停产。许多电子产品制造商已经在苏州新区建立了新的工厂。”他补充说道，罗克韦尔自动化控制系统没有失信于人。“每个V形过滤单元都有一个手动控制罐，作为每个SLC500的冗余，”他说，“由于SLC的高度可靠性，这些控制罐似乎根本不需要。”据陶维峰先生说，自动化水处理厂只需要16个员工连续工作，在未采用自动化系统之前则需要56个员工。这样就可以每年节约145,000美元。
是集成通信系统的高效运行才使得苏州新宁自来水厂获得了如此丰厚的利润。“我们的水处理厂可以根据管道网络的压力自动调整输出水泵的liuliang和压力”陶维峰先生说，“工厂的快速响应导致了更高的自来水产量。”
由于控制系统能够根据水质测量仪器获取的数据进行响应而实时的调整化学药品含量以及先进的V形槽过滤处理工艺，自动化控制自来水厂的水质也优于非自动化控制的自来水厂。根据RSSqI所获取的数据，可以在任何给定的时问从中央数据库评估诸如水质状态或者输出体积等参数。
引言：
在高炉炼铁企业中，上料系统是高炉不可缺少的部分，高炉上料有料车卷扬上料和传输带上料两种。卷扬料车上料机结构紧凑，占地面积小，对中小高炉有足够的供料能力，且能实现自动控制。在中小高炉中广泛采用料车卷扬上料。我们将伟创变频器与西门子S7-200PLC作为该套系统电气控制部分，已在江西省新余市新钢石灰窑厂1#、2#、3#、4#窑炉成功应用，2006年投产至今一切生产运作良好，系统稳定。
一卷扬上料过程（本系统为单料车上料系统）
2.1 工作过程
高炉卷扬上料工作过程是：各种原料经过槽下自动配料后进入中间料斗，这时料车原点位置就处于料斗下面，料斗把原料放入斗车，通过称重传感器确定放料已足够时，料斗自动关闭放料气阀。（自动上料及称重系统由其它公司提供）在炉顶准备好后，料车启动。经过加速→匀速→一级减速→二级减速→到达卸料位置刹车制动→料车自动倾翻卸料→延时3S后→下行→匀速→一级减速→二级减速→到达原点刹车制动→等待装料。如此往返运行。
2.2 工作特点
料车卷扬机是料车上料机的拖动设备,根据料车运行工作过程,其特点如下：
①能够频繁启动、制动、停车、反向、低频力矩大钢绳无抖动现象，过渡时间短。
②系统工作稳定，无溜车现象。
③有失速、极限保护
④自动/检修切换功能。即如电梯中的快/慢走车。
⑤系统有记忆功能。即运行中途停电后，PLC记忆当前料车位置，来电后可继续运行。
二、系统配置
1、控制部分：
西门子S7-200PLC（40点）选用CPU224 CN系列外挂EM223 CN数字输入/输出模块 （8点输入/8点输出）
TD-200文本显示器 为用户提供一个价格低廉、功能齐全的人机界面，可显示中文故障记录。及小车上、下极限位置调整。
伟创AC60-37KW变频器一台 可通过端子组合成多达15段速度
欧姆龙同轴编码器（256脉冲点/转）与电机同轴安装 用于检测料车行走位置
制动单元/制动电阻 由于系统制动频繁，可考虑配置5KW/5欧姆线绕电阻3个串联 制动单元选用VEICH-EC系列
2、拖动部分：
30KW 8极变频电机，745r/min 减速比46:1、200W电动式抱闸、独立电源散热风扇
拖斗小车 自重1.5T，重车时可达4.5T
3、基本参考数据:整个行程37.5米、上限位36.25米、上极限位37米、下限位1米、下极限0.8米、上行减速位30米、下行减速位3米、上下行各有3段速、超速保护0.85米/秒、减速机转一圈编码器记为1.92米。
4、工作原理：所有的上行或下行限位、极限位、减速位、都由同轴编码器检测到多少点脉冲后传送给PLC，PLC通过程序内设置的各段位置累计脉冲点数再发出信号控制变频器和抱闸动作。电动抱闸延时1S打开，（防止重车下滑）停止时则与变频器断开。散热风扇与抱闸动作。
5、速度曲线
三、调速系统主要设备介绍
3.1 S7-200 PLC
可编程控制器选用西门子S7-200 CPU224CN系列,该系列PLC可连接7个扩展模块,大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点,1个RS485通讯/编程口。6个独立的30KHZ高速计数器,2路独立的20KHZ高脉冲输出,该系统使用欧姆龙同轴编码器（256脉冲点/转）来检测料车位置。可以直接与PLC输入点I0.0连接,进行高速脉冲捕捉,不需添加模块。将I0.0在程序系统块里设置为无滤波时间。
3.2 TD-200文本显示器
与S7-200通讯，读取变频器故障信息，料车上、下极限位置读/写，并可以进行微调。
3.3 AC60变频器
AC60系列变频器具有很高的运行可靠性和功能多样性,具有超强的过载能力,能提供持续3S的200%过载能力,有良好的低频转矩输出和动态特性。
有RS485通讯接口，采用MODBUS通讯协议，可以和上位机、PLC、人机进行通讯实际集中控制。
有多个继电器输出接口及可编程端子。
4.3 变频器接线图：
四、变频器参数设置：
1 引言
某厂的B2025龙门刨是七十年代初由武汉重型机床厂生产，其控制系统是传统的继电器-接触器控制系统，工作台前进、后退、升速、减速及超程保护等重要位置采用的是有触点的行程开关，它们动作频繁，触点经常出现粘连，或闭合不好，导致工作台工作故障，维修工作量大，影响生产;机床的主拖动系统采用直流发电机-直流电动机拖动系统，调速系统采用半导体分离元件，以及接插件结构，不仅噪声大，浪费能源，在经过近三十年的使用后，整个系统已经严重老化，在低速段已严重不能达到加工要求，有时候甚至会出现爬行现象，调速性能极不稳定。为了充分利用机床仍然良好的机械精度以及完好的大功率直流电机，有必要利用现代控制技术和电力电子技术对机床的控制系统和驱动系统进行技术改造。
2 系统需求分析
进行机床改造的总体设计时，需要考虑到控制系统和驱动系统的协调。本机床的动作控制绝大部分属于逻辑控制，选择可编程序控制器来完成机床的动作控制。由于原机床的直流电机功率为60KW，成本较高，仍然完好，工作台仍然采用原直流电机驱动;而直流驱动部分涉及到调速需要，一方面在正常加工时工作台的正、反向运行速度需要根据工作台的位置自动调整，另一方面工作台的切削运动速度又要根据切削用量进行调整。结合工厂的实际情况，本机床只用于粗加工，不同的速度需求主要是工作台往返工作造成的，而对具体的速度值的精度要求并不高，驱动系统选择欧陆590系列全数字直流驱动器594。
3 硬件组成
3.1 硬件系统方案
根据系统需求分析，确定出整个控制、调速系统的硬件方案如图1所示。
悬挂操作站主要提供工作台前进起动、工作台后退起动、工作台步进前进、工作步进后退、横梁上升、横梁下降、垂直刀架快进、左侧刀架快进、右侧刀架快进和急停等信号。
控制柜按钮主要提供工作模式选择、工作刀架选择、594使能、594使能停止、程序停车、停车和急停等信号。
各种行程开关包括工作台前进、后退中减速和换向接近开关、各刀架抬落刀行程开关、各刀架进刀行程开关和横梁放松行程开关。
各类保护信号包括各刀架抬落刀电机的热保护、各进给电机热保护、横梁松紧电机的过流保护、通风电机的热保护、左右垂直刀架的位置保护横梁上下位置的保护、左右侧刀架的位置保护等信号。
速度给定电路由电位器调节输出电压，由PLC选择速度给定电路的输出电压，将此电压信号传送给594，从而控制工作台直流电机的转速和转向，实现工作台的调速和换向要求。
图1 控制系统硬件组成方案
3.2 硬件设计
本系统的输入输出全部是数字量，其中，数字量输入点总计66个，数字量输出点总计37个，选择西门子PLCCPU224（AC/DC/继电器）为主机，并扩展5个数字量扩展模块，它们分别是一个EM223（16DI/16DO，继电器输出）、一个EM223（16DI/16DO晶体管输出）、三个EM221（8DI）。
速度控制电路如图2所示。直流驱动器594的B3为+10V参考电压端子，B4为-10V参考电压端子，A1为0V参考电压端子，A4为速度给定电压端子，R1～R8为可调电位器。B3与0V参考电压端子之间可以有四条回路：从B3端分别经R5、R6、R7、R8，到A1，这四条回路中每接通一条回路，速度给定电压端子A4就从相应的电位器上取得相应的电压，从而实现给定一定的速度，A4从这四条回路取得的电压为正电压，此时电动机正转，驱动工作台前进。同理A4从B4与A1之间所形成的回路取得四种负电压，从而实现电动机的反转，驱动工作台后退。
图2 速度给定电路
4 软件设计
按照机床的工作要求，考虑到尽量符合改造前操作人员的操作习惯，设置了自动工作模式和手动工作模式。
手动工作模式下能够完成垂直刀架快速进给、左侧刀架快速进给、右侧刀架快速进给、横梁升降控制、工作台步进前进和工作台步进后退等动作。
4.1 横梁升降控制
横梁升、降的前提是横梁处于松开状态;横梁下降到指定位置后，一方面要保证横梁保持水平，另一方面要尽快制动横梁的下降运动，设计中使横梁有短暂的上升动作来达到要求;横梁上升或下降完毕后还需要让横梁夹紧。图3给出了横梁升降控制PLC梯形图。
图3 横梁升降控制程序段
图3中Network4程序段完成横梁的下降控制，当按住横梁下降按钮（I0.1），横梁开始放松（Q0.2），放松完毕，放松限位开关（I0.2、I0.3）接通下降回路，横梁开始下降（Q0.1）;横梁下降到位，松开下降按钮（I0.1），其常闭触点接通，取其上升沿接通横梁上升（Q0.0）回路并自保持，计时器T37开始计时，计时时间到，横梁上升结束。其它输入输出有横梁上升按钮I0.0、横梁夹紧电流继电器I0.4、横梁上升限位开关I0.5、左侧刀架与横梁互碰限位开关I0.6、右侧刀架与横梁互碰限位开关I0.7、横梁夹紧接触器Q0.3。
4.2 刀架进给、制动控制
在自动工作模式下，需要进行刀架的进给、制动控制。为了检测进给电机的转数，将进给电机的转动信号通过凸轮机构传递给行程开关。通过控制进给电机的转数达到控制进给量的目的;进给电机每转代表的进给量是通过调整进给箱的传动比实现。图5所示为自动工作模式下右侧刀架的自动进给控制梯形图。
图5 右侧刀架进给程序段
右侧刀架被选中（I3.4）工作的情况下，若进给电机过载保护继电器（I3.5）没有动作且自动进刀选择开关（I3.2）接通，右侧刀架处于正常位置，即右侧刀架与横梁互碰限位开关（I3.1）右侧刀架下限位开关（I3.0）未受压，则进行进给动作（Q2.4）;进给电机转动时，右侧刀架进给检测行程开关（I3.3）从接通到断开到再接通，利用其上升沿通过计数器（C3）进行计数;当计数器计数到预置值，进给完成，停止进给电机。另一方面，利用计数器的上升沿启动电容制动回路（Q2.5）并开始计时器（T44），计时时间到，断开电磁制动回路，从而完成进给过程。左侧刀架、垂直刀架的进给、制动与此类似。
通过拨码开关可以设定每次进给时进给电机的转数（限制在1～4的范围内），并将设定值存储在VW4中，从而达到调整进刀量的目的。
5 结束语
本机床经改造后一年多的运行情况证明，采用PLC和欧陆594对机床进行改造后，既没有改变操作人员的操作习惯，又增强了进给控制功能，tigao了控制系统和驱动系统的可靠性和稳定性。本项目实施后产生的经济效益150万元。
本文作者创新点：利用PLC设计了方便、实用的速度给定电路，与采用操作员面板设定速度、利