6ES7211-0AA23-0XB0供应现货
1引言
某进口设备大面积的严重损坏。经过修理，更换了一大批电子元件，才勉强恢复原有的技术指标。但其工作已不是很可靠。由于该设备已停产，并且没有相关的代替设备.为配合生产需要，我们投入了对该设备的研制。原设备完全由晶体管电路构成，考虑到研制周期及可靠性等因素。我们决定采用plc(fx2n-32t)和触摸屏(mt506s)控制技术重新进行设计。
2 功能概述
该设备实质上就是一台专用的测控步进电机装置的设备。步进电机装置由步进电机及其相关电路组成。该设备功能包括:距离(工作步数)设定、启动、位置显示及清零，(自动、手动)连续或单次运行，(自动、手动)回原点，步进电机欠电流检测报警，原点到位显示等。
3 装置原理介绍
3.1 系统工作原理
系统工作原理如图1所示。图中触摸屏作为人机界面,用来显示并进行操作;plc作为控制器,接收触摸屏的设定数据并进行逻辑处理,再控制步进电机。步进电机装置是受控对象，不能进行修改。它包括多种电源形式:步进电机工作在-24v三相双三拍直流矩形波的供电方式，还包括+12v、-12v、+5v等电压和极性不同的信号。为了使多种信号的检测和驱动、步进电机装置相匹配，增加了信号的转换电路。
图1 系统工作原理框图
3.2 转换电路原理
信号转换电路的部分电路，如图2，3所示。
图2中,当5v或0v信号到达电阻r1后，通过光电耦合器使plc输入1信号接通，此时电机回原点运行的过程中开始计数,记录运行步数。当+12v信号到达“±12v信号”后,点亮发光管d6，通过光电耦合器u1-3使plc输入3接通，指示到达原点，电机停止运行;当-12v信号到达“±12v信号”后,通过光电耦合器u1-2使plc输入2接通，超出设定极限。当-12v信号到达“-12v信号2”通过光电耦合器u1-3使plc输入接通，指示到达原点，电机停止运行。
图2 信号转换电路
图3 步进电机驱动电路
3.3 电流检测原理
在步进电机驱动器中，内置了电流检测电路。电机发生断电或欠电流运行时，发出报警信号，使系统停止运行。检测原理是利用三相双三拍步进电机的工作特性，在任意时刻均有两相得电。只要检测任意时刻流过公共地线的电流大于相应额定电流的2/3即可认为工作正常，如小于相应额定电流的2/3，则认为欠电流运行。电路原理和时序图，如图3，4所示。
图3中，r是电流检测电阻，c用于消除竞争。在图4中in表示三相双三拍电机流过公共点电流检测电阻的额定工作电流;in表示检测电流的门限，in=2/3in;i表示电机的实际工作电流。alm表示欠电流报警。系统运行后，当i≥in时，alm报警，直到故障排除，系统复位后报警解除。图4中的细实线表示alm未报警时的时序图。
图4 电流波形图
3.4 触摸屏的软件设计
(1) 首页:打开电源开关后，提示输入登录密码。正确输入密码后，自动进入首页。设备进入准备状态。
(2) 输入窗口:输入窗口主要用于设定并进行操作。包括键盘和主要操作控件，操作者可以直接对设备进行操作。
(3)配方数据窗口:对于经常用到的操作数据，可以按照提供的格式存放到配方卡记忆体里面,当需要时把它调出来，而不需要临时输入数据，可以大大地tigao操作效率。
(4) 控制窗口:控制窗口主要用于对设备的基本功能的操作和显示。包括一个隐藏的小键盘窗口，可以在需要设定数据时弹出。
(5) 元件检查窗口:用于对plc内部关键元件的监测，以便出错时查找故障。
(6)梯形图检查窗口:用于对plc梯形图的实时监控(由于mt506s不具备直接显示plc内部梯形图的功能，故采用了单独制作显示plc各元件的方法组合成关键部分梯形图)。
3.5 plc的软件设计
plc程序流程图如图5所示。
系统初始化后,完成了距离设定,选择运行方式后.再看系统是否有故障或是否到达原点。当完全准备妥后，分别执行自动或手动操作。在按设定距离执行自动往返运行的过程中，当中间执行断开操作后，系统保持运行方向，运行到设定距离，保持显示，停止运行;当执行复位操作后，系统运行显示归零(计数清零)，停止运行。在执行手动运行中，当到达设定距离后，系统保持显示，并停止运行;当运行中执行断开操作，方向不变，到达设定距离后，系统保持显示并停止运行;当执行复位操作，则运行显示归零(计数清零)，停止运行。
图5 plc程序流程框图
4 结束语
控制器采用触摸屏和plc来实现,缩短了开发周期，tigao了运行的可靠性，尤其适合此类要求工程周期短，可靠性高，批量小的设备开发。软件的灵活性还有利于设备的改造和升级。
1引言
氯化聚乙烯简称CPE，是由聚乙烯与氯气进行取代反应制得的一种新型合成材料。由于其大分子饱和结构及氯原子的引入，赋予该材料良好的柔韧性、优异的耐候性、耐热老化、耐化学药品、耐油、阻燃等性能;氯化聚乙烯与各种天然或合成的树脂、塑料、橡胶有极好的相容性，对各种填料(如滑石粉、碳酸钙、陶土、碳黑、云母和磁粉等)具有很高的充填性能。氯化聚乙烯既可作优良的塑料改性剂，又是氯丁橡胶的替代产品，市场前景极为广阔。
2工艺简介
生产过程主要由氯化反应、脱酸、中和、干燥、包装等工序组成，生产工艺过程框图如图1所示。
图1 生产工艺过程框图
3系统配置
控制系统采用JX-300X分散控制系统完成CPE装置的自动控制。根据设计要求，本次系统配置如图2所示，包括1个现场控制站，2个操作员站，1个远程工程师站。现场信号经DCS机柜进入系统。现场控制站主控制卡、电源系统、数据转发卡、通讯总线,均按1:1冗余配置。通过冗余的工业以太网(ScnetⅡ)将控制站和操作站连成一个整体，实现对生产装置的集中监控。
图2 系统配置框图
4控制方案设计
CPE生产是一个批量生产、间歇操作、顺序控制的过程。控制的重点是氯化反应，而氯化反应的难点是反应釜的温度控制和液氯的计量控制。通过理论分析以及现场的实际摸索，对这2个回路进行了方案设计，达到了很好的控制效果，下面分别进行介绍:
(1) 液氯liuliang控制
液氯的量对氯化反应有很大的影响，整个氯化反应过程要求液氯的liuliang控制准确，并对加入的液氯总量也有严格的要求。为了保证液氯计量的准确性，不仅需要采用高质量的进口质量liuliang计，还需要对液氯的liuliang进行高精度的自动控制，从而也对调节阀和阀门定位器的品质提出了很高的要求。经过现场实验，设计控制方案框图如图3所示:
图3 液氯liuliang控制方框图
图3中:F_set —liuliang设定值
F —液氯liuliang
P —液氯压力
P_set —釜压设定值
P_sv —经过压力补偿后的压力
pv —液氯liuliang反馈量
该方案的思路为:当液氯压力在正常范围内变化时，控制方式采用liuliang的单回路调节，当压力变化大于设定值(经验参数，可调)时引入压力补偿功能。
(2) 氯化釜温度控制
氯化反应过程的控制温度与液氯投入量存在一定的函数关系，工艺操作上把整个过程分为三个阶段:
·阶段:通入液氯总量的30％;
·第二阶段:通入液氯总量的30％～40％;
·第三阶段:通入液氯总量的40％～30％。
每一段液氯累积量与温度之间的函数关系可以采用折线表来实现。为了tigao温度与liuliang的对应精度，我们采用了多段二维折线表的组合来实现液氯liuliang与氯化温度之间的高精度对应关系。
图4 氯化釜的简易控制流程示意图
图4为氯化釜的简易控制流程示意图，其中TVa、TVb为蒸汽调节阀(口径不同，相互之间采用分程调节，先开小阀再开大阀)，TVd、TVe为循环冷却水阀(口径不同，相互之间采用分程调节，先开小阀再开大阀)，TVc为循环水旁路阀，FV为液氯liuliang进釜调节阀。当氯化釜进行升温时，关闭循环冷却水阀TVd、TVe，打开TVc循环水旁路阀，调节TVa、TVb蒸汽调节阀控制升温速率，当温度升到设定值时，关闭蒸汽阀，控制冷水阀和旁路阀进行温度控制(在反应过程进入放热比较均衡的情况下，旁路阀控制在一个固定的开度)，通过以釜内温度为主环，夹套温度为副环的串级控制模式实现氯化釜反应温度的控制，控制方框图如图5所示。
图5 控制方框图
在通氯阶段中的恒温控制阶段，根据反应时间来控制液氯liuliang的加入速率，大于设定的反应时间后，系统则根据工艺的经验数据库来决定系统控制是采用压力控制模式还是采用时间控制模式。
5结束语
为了保证控制效果和产品质量，系统设计人员和现场工艺专家进行了多次的交流，结合现场操作工的经验，进行了方案的多次完善，笔者在温度控制过程中加入了一些经验参数，对升温速率、调节输出、liuliang控制进行了一些限制，很好的抑制了较多的随机干扰。
系统自2003年7月投入运行以来，运行稳定，温度控制效果大大tigao，取得了良好的控制精度和经济效益
1 引言
黑龙江省斯达造纸有限公司是从事生产(国家专利技术生产)精制牛皮纸、精制松木浆，以精制牛皮纸为主导的系列牛皮工业技术用纸的国有企业。3150纸机是斯达造纸有限公司利用外资和国有法人大股份投资建立的现代化、符合的生产线。它的特点是实现了管控一体化，是高度的人机控制系统。3150纸机的控制系统包含了一个多亿的投资，控制室的23台计算机完全在自动控制下进行操作，所有数据向管理网的200多台计算机开放，使每个人都可以介入运行，可以在几百公里以外的总部监视运行状况。
3150纸机控制系统包括质量控制系统QCS(Quality ControlSystem)，集散控制系统DCS(Distribution Control System)，直接数字控制系统DDC(DirectDigitalControl)等几大部分。黑龙江省斯达浩普系统工程有限公司负责的是DCS控制。DCS集散型控制系统就是将采集和控制分散在多个现场控制站，而将操作和监视功能集中在一个操作站。它的突出优点是系统的硬件和软件都具有灵活的组态和配置能力。
根据斯达造纸有限公司对电气控制系统的要求，下位机软件采用了美国霍尼韦尔公司的ControlBuilder编程，上位机采用美国Inbbblution公司的iFix组态软件。
2 inbbblution iFix软件的特点
通过在斯达造纸有限公司3150纸机DCS控制系统中iFix的实际应用，深深地感到iFix软件具有许多优点，作者认为，下列优点是其它组态软件所不及的:
(1) iFix软件功能强大
对控制系统中所要求实现的控制功能都能实现;
(2) 内嵌VBA(Visual Basic for Application)编程，简便易学
在不需要懂得很多VBA编程技巧的情况下，也能发挥出VBA的强大功能;
(3) 画图功能非常强大
iFix软件包含大量图形工具，使用户能够快速简单地开发系统;
(4) 结构简单，组态灵活方便，效率高;
(5) iFix提供真正的分布式、客户/服务器结构，为系统提供大的可扩展性;
(6) iFix采用许多工业标准技术，保证其开放性和可扩展性，使得系统的开发和集成变得十分简便;
(7) 可靠性高，维护简便。
3iFIX在3150纸机DCS控制系统中的应用
3.1结构设计
黑龙江省斯达造纸有限公司3150纸机DCS控制系统包括5个子系统:白水回收工段控制系统、打浆工段控制系统、抄纸工段控制系统、三段通汽工段控制系统、进口压力筛控制系统。每个控制系统使用独立的UMC800控制器来实现。5个UMC800系统彼此互相联系，但又有着相对的独立性，如果有一台发生故障也不会影响其它工作站的运行。整个系统采用控制环节分散、数据处理集中的方式，即多操作站的DCS系统。控制系统的主要控制对象是各种浆池的液位，汽和浆的liuliang，电机和各种调节阀等。
3.2 系统结构框图
系统配置图如图1所示。
图1 DCS系统配置图
·UMC800与上位机采用RS485通讯协议实时通信;
·操作员站与工程师站间可以通过TCP/IP协议互访资源;
·工程师站通过服务器可与MIS信息管理层进行资源互访，管理层可以及时看到工程师站中的实时数据、历史数据，报表记录等信息。
3.3 客户端软件
为使现场操作人员使用方便，并考虑到工艺工程师和控制工程师的需要，每一个工段配置一台上位监控微机，作为普通级操作员站，利用iFIXiClientReadonly作为整个系统的远程客户端，实现画面组态，实时察看DCS控制系统的实时现场数据，显示现场的工艺流程状况，监测现场设备运行状况，并将设备正常运行状态及报警信息反映在上位监控画面上;又可以方便的查询各数据点的历史数据并形成历史趋势曲线及列表，操作员还可通过上位机对现场设备进行操作和控制。iFIX是一个集成的完整系统，每台计算机有自己的节点名，每个数据项都有自己的点名。每台上位机之间可互相访问节点和数据库。iFIX网络中数据的读取都通过标识SCADAServer节点名、数据点名及数据域来识别。
4 系统功能设计
利用iFix开发的斯达造纸有限公司3150纸机DCS控制系统上位监控程序具有良好的人机界面，实现了以下功能:
(1) 与下位UMC800的通讯
iFix提供了丰富的I/O(输入/输出)服务程序，能够与众多厂家的控制器通讯。SCADA(Supervisory ControlAnd Data Acquisition)Server监视控制和数据采集服务器直接连接到物理I/O,建立并维护过程数据库。通讯方便可靠。
(2) 各种监控画面的切换
根据3150纸机的工艺要求，作者为DCS控制系统的监视程序制作了十多幅监视控制画面。包括主画面，每个工段的工艺流程画面，电机的启停控制画面，报警画面，历史数据、实时数据趋势曲线，数据查询，报表，自动手动切换画面等等。每幅画面都能够方便的进行切换。
通过监视动态画面，操作员可以很方便地监视时设备状态，如液位的高低，阀门的开度等，并及时对设备进行控制。五台上位机通过联网，各自的画面也能互相操作。
(3) 自动/手动回路的切换
对于调节回路有两种控制方式，自动调节和手动调节。当点击画面上的自动或手动旋转开关，可以切换自动手动方式。在自动状态下，调节回路由下位机进行控制，自动调节阀门的开度。此时，若点击阀门，将出现提示窗口，提示此时是处于自动状态下，不能手动调节阀门。若处于手动状态下，操作工可以自行调节阀门开度。
(4) 用标签组实现控制过程中相同的生产线
由于本控制系统中有几十条调节控制回路，采用标签组的方法用一个画面来实现多个控制过程。当打开一个画面或切换当前画面时系统可以读取标签组文件，并且使用其中所定义的过程值替代图中的标记。使用标签组显著的节省宝贵的系统开发时间。
(5) 安全保护
本上位监控系统具有安全保护功能。系统除了操作员和管理员可以进行各自的工作，其他人员不能操作。操作员和管理员分别有自己的权限。当上位机一开机，系统就自动进入iFix的运行画面，用户注册后方可进行操作。在运行过程中，操作员和管理员可以根据自己的需要随意更改各自的口令。
(6) 数据查询
a) 查询各种设备的运行状态，确认设备是否处于正常工作状态;
b) 查询各种liuliang计的liuliang和liuliang累积值;
c) 查询标签的历史数据。
(7) 数据上传
由于管理层的需要，必须把一些重要的参数如liuliang、liuliang累积值、平均值等送到管理层数据库中。在调度处理器Scheduler中利用VBA编程将所要的数据送到上层数据库中。
(8) 信息提示
对于一些重要的操作，为了防止操作工误操作设了一些提示，使操作员按提示操作，避免了错误的发生。如“请先选择所要查询的时间”、“确实要打印吗？请按‘确定’按钮”等。
(9) 设备报警
当设备出现故障时，如纸机断纸、液位过高等，报警状态栏中就会出现提示，并通过声音进行报警。报警状态栏根据报警设备的优先级现示不同的报警颜色，提示操作员及时处理。当出现报警时，打印机可自动打印报警信息。
(10) 报表打印
操作员可根据生产的实际需要打印一些与生产相关的报表。如年报表，月报表等。