西门子模块6ES7212-1AB23-0XB8物优价廉
1、前言
排水泵站所使用的水泵功率一般都比较大,为了避免水泵电机直接起动时产生的冲击电流对电网的影响一般采用间接的方法起动水泵。常用的间接起动方法有Y-D起动方法、自耦降压起动方法和软起动方法。对于这些起动方式，传统的二次控制线路通常使用多个中间继电器和时间继电器来实现。随着技术的发展，很多设备需要改造，如起动方式和元件的升级换代；很多设备在远程操作和使用方法需要调整，如就地控制改为远动控制或计算机控制等。对于这些技术的更新，传统控制回路设计方式所存在的元件数量多、接线复杂、通用性差等缺点给设备的改造、维护带来了较多的困难。
有必要对间接起动水泵的控制线路进行改进，使控制线路简单可靠、适应性强功能丰富，一种新型的自带编程器的微型可编程控制器可以达到这样的目的。
2、微型可编程控制器与传统控制方式的比较
2.1微型可编程控制器的简介
以西门子公司生产的通用逻辑控制模块LOGO!为例，它是集控制功能、操作和显示单元、电源、程序模块的接口、可调的基本功能（如接通和断开延时继电器和脉冲继电器等）、时间开关、二进制指示器、文本显示、多种设备类型的输入/输出等功能于一体的微型可编程控制器。一个标准的控制器有8个开关量输入，4个继电器输出，其尺寸为72x90x55mm。它为节省系统占有空间、简化安装复杂度、有利与系统的制造和标准化而生产的。用户的控制程序既可以通过使用控制器本身集成的6个操作按钮和LCD面板进行输入、编制和显示，也可以在PC机上应用软件进行编制、测试、模拟和打印控制程序。
2.2 与传统控制方式的比较
与传统的继电器控制方式比较LOGO!有很多的优点：
（1）可以极大的减少继电器的使用数量和线路的复杂程度从而简化设备的安装和维护工作提高系统的可靠性。
（2） 以LOGO!为核心的水泵起动控制线路的硬件连接具有极强的兼容性。Y-D起动方式、自耦降压起动方式和软起动方式的硬件仅有很小的差别，稍加改动就可以相互通用，有利于实现标准化设计和旧设备的改造。
（3） 起动控制系统的控制逻辑几乎全部由LOGO!内部的程序完成，在制造和运行当中，可以随时根据需要修改程序，使系统的使用和维护变得十分方便。
（4）具有与上位计算机通信的功能，为水泵控制系统提高自动化程度和实现远程监控奠定了基础。
该控制器优点很多，它也有一些缺点。
（1）与传统的继电器控制比LOGO!控制方式元件的投资稍大。
（2）除硬件连接外，LOGO!控制器需要编程实现控制，增加了编程和调试的工作量。
（3）控制的输入和输出点数受LOGO!控制器自身输入输出端口的限制数量有限，对较多控制点的系统无能为力。
LOGO!控制器有些缺点，其所具有的优点十分适应对水泵起动的控制。
3、以软起动方式为例介绍系统的构成
3.1 系统综述
某泵站使用了三台软起动器分别对三台雨水泵实现一对一的软起动控制。每个 LOGO!控制器与一台软起动器安装于泵站控制室内的水泵控制柜内，操作人员可以根据安装于控制室内的超声波液位计变送器显示的液位值控制水泵的起停。每面控制柜内主要分为一次系统和二次系统两部分。
3.2 一次系统
参看一次系统原理图，柜内一次系统主要电气设备包括：一台西门子3RW34软起动器、一套3NP4070带有保护半导体元件熔断器的负荷开关、一组旁路交流接触器和三只电流互感器。控制侧发出命令后软起动器开始起动水泵，待起动完成后由接触器自动将软起动器旁路以实现对软起动器的保护。
3.3二次系统各回路功能
参看二次系统原理图，水泵软起动系统的控制核心为西门子公司生产的LOGO!230RC#微型控制器。它有8个开关量输入点和4个继电器输出点。应用这些输入输出点可对软起动系统进行控制，详述如下：
*控制器的“L”和“N”端为工作电源输入端，输入工作电源为220VAC。为了消除线路的峰值电压对控制器内部电子元件的损害，须要在“ L”、“N”端并联一个金属氧化物压敏电阻RV，RV的工作电压应至少大于额定工作电压的20%。
*“I1”端为起动端，按下SA1按钮起动水泵。
*“I2”端为停止端，按下SA2按钮停止水泵。
*“I3”端引入接触器KM的工作信号，用来反应水泵进入工作状态。
*“I4”引入热继电器和水泵的综合保护器信号。热继电器FR指示水泵电机过负荷、堵转和缺相故障；继电器KA1指示潜水泵水下密封仓内故障情况。
*“I5”引入超声波液位计低液位保护开关量，当泵池内液位达到或低于设定低水位时，控制水泵停机，以达到保护潜水泵的作用。
*“I7”引入软起动器工作状态信息，实现对软起动器的监视。
*“I8”引入软起动器的故障信息。
*“Q1”按下SA1按钮后，如果设备无故障信息输入，“Q1”将向软起动器发出起动命令水泵起动开始。
*“Q2”当“I4”、“I5”和“I8”端接到故障信息时“Q2”继电器接通指示灯指示故障，“Q1”发出停泵信号。
*“Q3”在泵正常工作时指示水泵工作状态。
除上述输入、输出功能外，控制器的显示单元还可以实现对输入、输出信号的动态显示，利用文本/参数显示功能块在LCD显示单元上进行预置信息文本（如：软起动运行，运行故障）的实时显示。
4、结束语
以微型可编程控制器为核心水泵起动控制线路不仅实现了对水泵的起停控制、运行和故障的监视以及保护功能，减少了传统继电器的使用数量，简化了安装和接线工作量，提高了系统的可靠性，还增加了远动和自动控制功能。这种设计方法已经在一些工程中得到应用。
随着国内外基建行业技术水平的迅猛发展，市场对金刚石粉末锯片、砂轮、磨料等人造金刚石制品的需求量越来越大。随之而来的是生产人造金刚石的设备走俏市场，其中，六面顶金刚石压机以其操作简便、生产成本相对较低等优点占据了的较大份额。
人造金刚石是利用石墨可在高温、高压的环境中，在触媒的催化作用下，其原子结构发生改变，合成人造金刚石这一机理来实现的。六面顶金刚石压机可以利用机械、液压装置从六个方向向主机中心加压，在主机中心硬质合金顶锤的作用下使生产原料形成一个密封的正方体超高压容腔，通过的电加热装置对该腔体加热，该腔体就可以产生合成人造金刚石所需的高温、高压条件。整个设备的工作过程需要由电控系统与机械、液压系统相配合完成一系列工作。其中，电控系统主要通过对由大、小柱塞泵和二十余个电磁阀组成的液压系统以及电加热装置等的控制来完成自动、分段、调整等不同模式下的工作。整个设备可以说是一种典型的机、电、液一体化集成产品。
2 压机电控系统的硬件设计
传统的金刚石压机电控系统由近三十个中间继电器、时间继电器、接触器等不同型号规格的低压电器组成逻辑控制线路，不仅故障率高且维修不便。当生产工艺进行调整，需要改变控制逻辑时必须改变硬件接线，变动起来十分麻烦。目前，整个压机的机械、液压系统从原材料到零部件都已经有了很大的改进，落后的电控系统已成为阻碍生产发展的“瓶颈”问题。
七十年代初，美国汽车工业为了适应生产的发展，将可编程序控制器应用于生产线的自动控制中并获得了成功。到八十年代，微处理器被应用到PLC中，使其功能变的更完善、更优越，且做到了小型化甚至超小型化。现在，PLC己被广泛应用于各个行业。综合各项指标，系统选用了日立公司E系列的E-64HR型PLC作为主控单元设计了压机新的电控模式。E-64HR共有64个I/O口，其中40个开关量输入口，24个输出口，内置式电擦除EEPROM可以保证用户方便的完成程序和参数的修改和储存。PLC根据各输入口所接按钮、行程开关、电接点压力表、接触器等电器的信号的状态以及用户编制的软件程序自动控制各泵、电磁阀以及加热装置的动作完成整个生产过程。
E-64HR各输入口的内部线路图如图l所示，采用光电耦合方式有效的防止了外部干扰的窜入。输入电压DC21.6~26.4V、输入电流l0mA，在七年来数百台压机的跟踪服务统计中，没有发现由于输入单元自身故障出现误报，其线路工作还是可靠的。其输出口内部线路图如图2所示，选用继电器接点输出方式时继电器线圈电压DC21V~27V、耗电10mA、触点容量2A、平均寿命20万次以上，可直接驱动接触器线圈、电磁阀线圈及指示灯等低功耗元件。
为了输出继电器的可靠工作，设计中在所有线圈负载上均并联了阻容吸收装置。在对用户送回来的故障PLC的检修中，我们发现70%以上的故障仍出现在输出单元，一类是机内压敏电阻烧穿，另一类是输出继电器触点烧毁。经现场考察及分析发现，部分乡镇企业电源质量较差，原设计中输出口所需AC220V直接采用电网任意一相供电，电源波动大，直接导致了上述硬件故障。后改为采用加热装置中的交流稳压电源兼向输出口驱动电源供电，有效的减少了该类故障的发生。
不同地区、类型用户的使用情况，一些经验和教训是共性的PLC优越的性能、良好的抗干扰性已被大家所认同，发挥这一优势的前提条件是对其供电电源和屏蔽接地点的合理设计。PLC采用AC220V直接供电，其内部电源部分的稳、压、整流、滤波电路设置是比较完善的。但设计中仍需采用隔离变压器对其供电电源进行隔离，以保证工况恶劣的场合下干扰不由电源窜入，提高系统可靠性，一般可采用BKC-220/220V（60-100VA）的隔离变压器。应引起注意的是所有厂家的PLC均有一个专用接地端子（GND），该端子是整机的屏蔽接地点，用户好为其单独设立接地极（接地电阻<100Ω，接地线长度<20m），并注意合理选择接地极的位置。有些用户将其接在电器设备的外壳上甚至接在零线上，这是十分错误的，不仅起不到屏蔽作用反而成为事故引入点。河北新河某厂错误的将该接地端子接于避雷系统接地极上，雷雨时造成高压引入，造成整个车间数台PLC完全被烧毁。以上问题，用户手册己强调，但仍有许多用户未引起注意，造成不必要的损失。
目前流行的六面顶压机均有大（11 K W）、小（1.5KW）两个柱塞泵，小泵主要是为了完成“保压”阶段的压力维持，避免大泵冲击过大，造成压力波动过大，影响金刚石的生长质量。经实验将大泵由变频器实现变频调速，取消小泵，从系统的“保压”效果、金刚石的生长情况以及整个设备的电能消耗等几个方面来看，结果都是令人满意的。虽由市场原因，该方案没能得以推广，将PLC、变频器、压力传感器、温度传感器以及超低频电源技术结合起来，对电控系统进行较大的改进是下一步技术发展的必然。
2、PLC的软件设计
整个程序需按照液压动作图和工艺要求完成以下动作：启动工作按钮后，三个活塞缸在油压驱动下前进，至预定位置后由限位开关给出信号，三个缸依次停止；暂停一定时间后六缸加压，形成叶腊石密封仓；稍后，由增压器加压，到达一定压力时开始对密封仓通电加热并开始加热计时，继续升压至保压压力，开始保压并保压计时：其间如有压力泄露由小泵自动补压。加热和保压时间到后，系统泄压，六缸回位完成一个工作循环。
在编制程序的过程中，较多的使用了E系列的“FUN03”指令，如所示梯形图，其中6、215、T00等为外部输入信号、PLC内软中间继电器及PLC内时间继电器的代号，将它们按所需的与、或关系接在“FUN03”的置位端（S端），当S端输入信号为l时，如5+6·11=l时相应输出中间继电器200置1，此后S端为0，200仍为1，只有当215·23·l8=l时，即“FUN03”的R端置1时200才置零，故该项功能可以用R-S触发器来表述。
编程时把下一个动作的内部输出点（如201）接在上一个内部输出点（如200）的复位端（R），这样在每接入一个新动作的把上一个输出封锁。再由200、201等上述的“FUN03”的输出单元进行逻辑组合去控制50、51等PLC输出继电器，进而完成对电磁阀、交流接触器等外围低压电器的控制。这样的设计不仅防止了在不同阶段输出继电器的误动作、相互干扰以及出现PLC软件编制中常犯的“双线圈”错误。并且，在由于需要修改工艺而必须调整动作顺序时，只需调整相应“FUN03”的控制方式即可，给修改工艺带来了极大的方便。有些型号的PLC不具有类似的“FUN03”功能，我们也可以的依据上述思路进行开发，对此将由另文进行详细介绍。依据我们多年来在不同工况下对不同厂家、型号的PLC使用经验看，这一思路是比较成功的。我们将这一方法介绍给一些现场的技术人员，也得到了他们的认可和肯定。
3 结束语：
PLC替代原有继电器控制模式后显示出了巨大的优势，被生产厂家和用户所接受。93~96年间该压机成为石家庄煤矿机械厂的主导产品之一，为该厂创造了巨大的经济效益。由压机用户进行的统计表明：使用继电器进行控制的压机，由于电气故障造成的停产周平均4小时，由此造成每台压机年均经济损失八千元左右。采用PLC控制的压机，其工作性能稳定且各I/O指示简单、明了，大大缩短了维修时间，电气故障造成的停产降至周平均20分钟，特别是修改工艺时仅需进行程序的调整，省时、方便为用户创造了可观的经济效益。许多老式压机的用户要求帮助他们用PLC改造老压机，体现了在金刚石压机上使用PLC的成功。
1、引 言
活性白灰作为炼钢关键原料之一，石灰窑的自动化控制的水平和可靠性直接关系到活性白灰的质量及能耗。根据实际的工况，本系统采用PLC控制技术结合模糊PID控制算法，并采用现场总线技术以及工业以太网技术来实现活性白灰回转窑生产过程的自动化。
2、回转窑工艺及硬件配置
2.1 工艺流程简介
活性白灰回转窑生产工艺流程如图1所示，主要煅烧生石灰石，竖式预热利用烟气预热，回转窑采用焦炉煤气与空气燃烧比煅烧，后成品的过程。
图1 回转窑工艺流程图
2.2 PLC 控制系统硬件配置
活性白灰生产主要自动化控制系统采用施耐德公司的Premium 系列PLC 进行控制，其PLC 控制系统设两个独立的主机架和一个I/O扩展机架。一个PLC 主机架控制电气系统，另一个主机架与I/O 扩展机架控制热工系统。人机接口采用3 台上位工业控制计算机。PLC与2 台上位工控机之间采用标准工业以太网方式互连。
其中电气系统PLC，开关量输入通道数96 个，占用83 个，备用输入通道13 个；开关量输出通道数64 个，占用46个，备用输出通道18 个。其中，仪表系统PLC，模拟量输入总端口数80 个，占用端口66 个，备用端口14 个；模拟量输出4口，占用输出端口4 个。
据此对电气系统PLC 及仪表系统PLC 配置为(Schneider)PLC 的Modicon TSX Quantum 如下：主机CPU为TSXP57303M(2)、开关量模块TSXDEY32D2K(3)、TSXDSY32T2K(2)、模拟量模块TSXAEY810(7)、TSXAEY414(6)、TSXASY410(1)，配置有电源、网络、扩展等模块。
3、模糊PID 原理分析及设计
活性白灰回转炉燃烧系统焦炉煤气集气管压力为对象进行研究，集气管压力模糊控制结构如图2 所示。集气管压力P为被控制量，集气管上的蝶阀开度为控制量，控制精度为50 士1OPa。该系统为恒值控制系统。
图2 集气管压力控制系统结构图
引言
开口机构是控制喷气织机运动的关键部件，决定织机运动的平稳性和织物组织的品质。开口机构的作用是根据织物组织图上经纬交织的变化规律，按序及时带动经纱，形成梭口，待纬纱进入梭口后，两层经纱再上下交替，互易位置，形成新的梭口，如此反复循环。传统织机的开口机构一般采用机械的方法，以控制和调节经纬交织的变化规律，在织物上形成不同的花型或花纹，而现代喷气织机多采用电子多臂来做到这一点，电子多臂是一种典型的机电一体化的产品。它的性能优越，可以用微型计算机控制织物的花纹，快速提供不同复杂花型的织制。
本文介绍2861型喷气织机工作原理以及应用PLC构成喷气织机的电气控制系统，应用PLC控制喷气织机开口机构。
1 2861 型喷气织机开口机构的组成和特点
喷气织机的开口机构由多臂机构控制，一个提综臂可控制一个或多个综框作上下往复运动，使用电子多臂必须先了解机械多臂机构的原理。
2.1 开口机构的组成
开口机构总体来说是由选综机构和提综机构组成的，而提综机构却是由一个连杆机构和一个共轭凸轮机构叠加而成的。提综机构简图如图1所示。
图中 O1 是装在大圆盘10 上的一根轴，凸轮1、2 是一对共轭凸轮，它们固定在机架上，相对地面静止，摆臂4、5 作为一刚体绕轴 O1转动，轴1 O 以 O1 O2 为半径，以 O1 为圆心作匀速圆周运动。如图所示，该机构相当于 O1固定的共轭凸轮作匀速圆周运动，即整个机构为一对凸轮机构叠加一个连杆机构，在这里运用共轭凸轮，能提高运动精度，减小冲击，可以改善机构的受力情况。
图1 提综机构工作原理图
1—大圆盘 2、3—共轭凸轮 4、5—摆臂 6—滑槽 7—滑块 8—偏心轮
9—盘形连杆 10—提综臂 11—提综臂连杆 12、14—转臂 13—转臂连杆
15、16—综框连杆 17、18—支撑杆 19—综框
提综机构的作用是将主轴的动力通过连杆和凸轮机构传递给综框，使综框作上下往复运动，在综框上装有筘座，经线从筘座中穿过。综框作上下往复运动的带动筘座运动，从而使经线产生开口。滑槽6作积极式运动，其运动由匀速转动和摆动合成，滑块7 和偏心轮8之间的关系为：滑块是从动件，它由滑槽带动。滑块的运动，使滑槽和偏心轮作变速运动，当偏心轮随滑块运动，此时，这里相当于一个开口曲柄，盘形连杆9带动提综臂10做来回摆动，使综框产生上升或下降的开口运动，而选综机构则是用来选择提综臂的机构，即被选中的提综臂按预定的运动规律进行动作，而未被选中的提综臂则停止不动，通过这种有选择的运动，可以在经线之间形成不同形式的开口，从而织出不同型式的花纹布料。选综机构简图如图2所示。
在图2 中，选综机构是这样工作的，主轴14 做匀速圆周运动，而传动轮5 则以花键连接的形式装在主轴上跟随主轴运动，连杆6活套在偏心盘3 上，偏心盘3 通过控制钩8 连接传动轮5，提综臂4 由连杆6 带动。在传动轮上有两个相距180度的凹槽，只要控制钩进入凹槽，传动轮就会带动偏心盘转动，而偏心盘就会带动提综臂运动，从而起到选综的目的。左右摆臂在共轭凸轮的作用下做摆动在这里有这么几种运动情况：1.电磁铁吸合，则摆杆12 顶动左摆杆绕回转中心顺时针转动。
(1)如果之前提综臂静止，此时左摆杆的凸头从控制构的凹槽中脱出，控制构由于受弹簧7 的回复力绕控制钩的中心做逆时针转动。此时，控制钩8上的凸头则滑进传动轮5 的凹槽中，使得偏心盘与传动轮一起运动，从而带动连杆6 提综臂4 运动，完成提综动作。
图2 选综机构简图
1．左摆杆弹簧 2．左摆杆 3．偏心盘 4．提综臂 5．传动轮 6．连杆
7．弹簧 8．控制钩 9．右摆杆 10．右摆杆拉簧 11．电磁铁 12．摆杆
13．主轴
(2)如果之前提综臂运动，此时控制钩转到右面，右摆杆凸头滑入控制钩的凹槽中，控制钩受弹簧回复力作用绕控制钩的中心做顺时针转动，使得控制钩的凸头从传动盘的凹槽中脱出，此时偏心盘与传动轮分离，综框静止保持提升状态。
2. 电磁铁不吸合，则摆杆12 顶动右摆杆绕回转中心逆时针转动。
(1)如果之前提综臂静止，此时左摆杆受左摆杆弹簧的作用绕回转中心做逆时针转动，左摆杆凸头从控制钩的凹槽中脱出，此时，控制钩受弹簧回复力作用绕回转中心左逆时针转动，控制钩的凸头滑入传动轮的凹槽中，使得偏心盘与传动轮一起运动，从而带动连杆6和提综臂4运动，完成提综动作使综框下降。
(2)如果之前提综臂运动，此时控制钩转到右面，右摆杆绕回转中心做逆时针转动，此时，右摆杆凸头将不会影响控制钩，传动轮继续带动偏心连杆运动，综框保持下降状态。
2.2 开口机构的特点
2861 型喷气织机采用的是电子多臂开口装置，可带动16～32片综框单独运动，适合用于织造斜纹、锻纹和小花纹织物。多臂机动力消耗少，组织变化不必进行改变机械结构，品种变换较为方便。
2 PLC 控制
基于PLC 的2861型喷气织机电控系统充分采用当今先进的微电子技术和微机技术，采用西门子可编程序控制器，解决现有的控制系统无法解决的工艺差、稳定性差、抗干扰能力差、故障率高的缺陷，使整个电控系统的控制水平有了很大的提高，反映了当今国内纺机控制技术的发展方向，基于PLC的喷气织机多臂开口机构的控制系统组成框图如图3 所示。
图3 电子多臂开口机构控制系统组成框图
2.1 织机控制程序基本流程图:
图4 织机控制流程图
2.2 电子离合器
使用PLC控制开口机构区别于以上陈述的凸轮控制，它采用伺服电机带动提综机构运动，只要能有规律的控制伺服电机的转动就能有选择性的进行提综动作。在这里采用电子离合器来实现，每个电子离合器连接一个或多个电动机，只要电子离合器通电，电动机开始转动并间接控制一片综框运动。它是利用PLC采用软逻辑线圈的原理，即将PLC的某位输出置为高位1，电子离合器吸合，电动机转动；将PLC的某位置为低位0，电子离合器脱开，电动机停止转动。利用PLC的这种原理我们可以很灵活便捷的设计开口机构的运动规律，不同的运动规律就可以织造出比凸轮开口机构斜纹、锻纹和小花纹织物等不同种类的织物。
2.3 人机界面
人机界面须配备常用电源、启动、停止、检测等等按钮，还需配置可用于在线编程的模块，通过此模块用户可以查询、新建、编辑、存储、以及人工输入花纹控制程序，方便用户操作。
2.4 断经检测装置
织机的定位停车位置，由PLC 根据式光电编码器确定。断经信号可由经线的传感器传给PLC，PLC根据用户设定的断经停车角度和值式光电编码器的角度信号实现定位停车。根据经纱的品种不同，调节PLC对停经片的灵敏度，可以准确实现定位停车，有效提高产品质量。
2.5 光电式旋转编码器
纺织机的所有运动与主轴的运动都密切相关,在硬件资源上必须配备能够测量主轴旋转角度的设备,用光电编码器作为主轴运动角度的测量装置。光电编码器的分辨率选择为360,也就是主轴每转一周,编码器输出脉冲信号360个,这样通过PLC上自带的高速计数器计算出主轴运动的角度值.值式光电编码器轴旋转时，随主轴位置的变动产生对应的代码(二进制码)输出。从代码大、小的变更，即可判别主轴的转向和转动的角度。并且它有一个临时寄存器，当停电或关机后再开机重新测量时，仍可准确地读出停电或关机位置的代码。一般情况下，值式编码器的测量范围为0～360度，编码器将主轴所转的角度所对应的代码传给PLC，再由PLC通过人机界面显示，这样用户就可以准确把握织机的停车角度、织机的转速、停经角度、停纬角度等。