6ES7231-7PF22-0XA0供应现货
1 引言
我们知道，在化工生产中，自动化系统完成生产工艺参数的检测、显示、记录、调节、控制、报警等全程工艺过程控制功能，并且对提高化工生产线的作业率，改善产品质量及缩短新产品、新工艺的开发周期也起着重要的作用。化工生产过程实时控制的特点是控制过程复杂，监控参数多且数据变化快，数据处理及存储量大。根据过程控制系统的特点及不同生产工艺过程控制要求，应用不同的控制系统才可以既安全可靠又经济高效地完成生产任务。
目前，国内先进的大中型过程控制基本上以采用PLC和DCS为主。由DCS与PLC发展而来的FCS(现场总线控制系统)由于具备DCS与PLC的特点，跨出了革命性的一步。目前，新型的DCS与新型的PLC，都有向对方靠拢的趋势。新型的DCS已有很强的顺序控制功能;而新型的PLC，在处理闭环控制方面也不差，并且两者都能组成大型网络，DCS与PLC的适用范围，已有很大的交叉。本文将简要分析PLC、DCS及FCS在不同的化工生产过程控制中的应用特点及选型原则。
2 各种控制系统的特点
2.1 PLC系统的主要特点
PLC系统的主要特点是:工作可靠，运行速度快;积木式结构，组合灵活;良好的兼容性;程序编制及生成简单、丰富;网络功能强。PLC系统能很好地完成工业实时顺序控制、条件控制、计数控制、步进控制等功能;能够完成模/数(A/D)数/模(D/A)转换、数据处理、通讯联网、实时监控等功能。
2.2 DCS的主要特点
DCS具有以下主要特点:功能全;采用网络通讯技术;完备的开放系统;可靠性高;具有综合性和性;实现了人机对话技术;系统扩展灵活;管理能力强。
2.3 FCS的主要特点
FCS主要有以下特点:FCS系统的核心是总线协议，即总线标准，一种类型的总线，只要其总线协议一经确定，相关的关键技术与有关的设备也就被确定。开放的现场总线控制系统具有高度的互操作性，就一个特定类型的现场总线而言，只要遵循该类型现场总线的总线协议，对其产品是开放的，并具有互操作性。FCS系统的基础是数字智能现场装置，系统结构具有高度的分散性;通过使用现场总线，用户可以大量减少现场接线，用单个现场仪表可实现多变量通信，不同制造厂生产的装置间可以完全互操作，增加现场一级的控制功能，系统集成大大简化，并且维护十分简便。系统安全性高，扩展灵活，可大大降低安装成本。
3 过程控制系统的选型分析
随着微电子技术尤其是个人计算机技术的飞速发展，PLC和DCS的性能都有了较大的改进，PLC大大提高了数据处理能力和监控功能，DCS系统向开放性发展，操作站采用工控机，操作系统采用通用的bbbbbbs NT或bbbbbbs2000操作平台，PC机丰富的软件资源得以应用，大大降低了系统的繁琐程度和价格，提高了系统的性价比。PLC和DCS在抢占市场的过程中，两者相互借鉴、渗透、融合，极大地增加了用户在设计和使用中的选择性。由于各种控制系统生产制造厂较多，产品更新换代快，也给系统选择带来了一定困难。而走向实用化的FCS，也正以迅猛的势头快速发展，是目前世界上新型的控制系统。下面依据PLC、DCS和FCS的不同特点，针对化工新项目建设和老项目改造，对控制系统的设计选型和应用归纳以下原则进行选择。
3.1 按过程控制系统的控制规模及复杂程度
不同的化工生产过程，过程控制系统规模与复杂程度不同，通常在过程控制系统规模较大、复杂程度较高时优先选择DCS。因为该系统是根据过程控制系统的特点发展而来，它对大量的模拟量数据信息能较好地进行处理、分析、运算，能完成各种复杂、繁琐的调节控制计算，能完成规模大、复杂程度高的过程控制系统的工作。1994年在我厂的合成氨扩建和第二套尿素工程设计中，根据此项原则，过程控制系统选用了美国罗斯蒙特公司的RS3 DCS系统，取得了较好效果，系统配置如图1所示。RS3系统和其他DCS系统一样，包括以下几个部分:控制单元、操作单元、I/O单元、数据总线。
3.2 按投资规模和项目经济效率合理选择
在一些小型化工项目中，特别是一些中小型改造项目，投资较少，规模较小的仪控系统应优选选择价格相对低廉、性价比较高的PLC系统。如在2003年，我厂新上一套化工废水处理系统，根据此项原则选用了西门子公司生产的S7-300系列PLC系统，也取得了较好效果。该系统配置如图2所示:
3.3 考虑系统连续性、兼容性及通讯性能
在一些化工改造项目中，如果原项目中已有计算机控制系统，则要考虑系统的连续性、兼容性及技术的连续性。1996年，我厂新建甲醛生产装置，控制系统采用美国罗斯蒙特公司的RS3，1999年系统扩建，新上有机胺生产线，考虑到系统使用年限较长，个别卡件已明显老化，并且备件价格较高，部分卡件已停止生产，故对系统进行升级换代，新增ROS系统，保证了系统的先进性、连续性、兼容性，方便了各工序间的通讯联系和化工生产管理网络的建设，减少了控制软件组态重复繁琐的劳动，降低了库存备品备件的成本。系统结构如图3所示。
改造后系统结构的特点:在这种结构中，通讯网络采用冗余技术，可大大减低系统硬件故障给系统带来的影响，因为，只要系统的两个分支有一个工作正常，就至少能保证两个操作站能够正常工作，从而使由于硬件的故障造成的对工艺的影响降到低。
3.4 考虑系统生产厂家技术服务性
目前在中国PLC系统和DCS系统的销售市场，国外生产厂家占有比例很大，并且一般在中国设有产品宣传和技术服务机构。由于国外公司经常进行重组合并或兼并，并且各公司产品结构、销售策略、市场占有方向各不相同，合并或兼并后，在中国市场的技术宣传和服务方面将有些变化，对企业用户的远期服务保障存在潜在的影响。我们在选择系统时，应充分掌握信息，考虑系统生产厂家的技术服务性，以保证所选系统的先进性、发展性，以保证具有充分的技术支持和备品备件供应。
3.5 考虑系统先进性、发展性
FCS是由DCS以及PLC发展而来，它保留了DCS的特点，或者说FCS吸收了DCS多年开发研究以及现场实践的经验，当然也包括教训。由此而产生FCS将取代DCS的预期似乎也是顺理成章之事。为保证所选系统的先进性、发展性，我们在选择系统时，特别是一些大型化工项目，可优先考虑采用FCS。
4 结束语
系统选型的原则可以从以下几个方面考虑:系统规模、复杂程度、系统的兼容及通讯性能，以及生产厂家技术支持和售后服务及系统的先进性、发展性等。在化工生产过程控制系统中，根据过程对象复杂程度不同，以及针对控制系统的可靠性合理选择的不同控制系统，对保证生产过程控制系统的自动化水平，降低工程造价有着十分重要的意义。
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，可以大大地提高操作效率。
(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，提高了运行的可靠性，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
MZQ-200型纵向切片机作为生产装修板的主要机械，其基本工作原理是:机头通过特殊输送带按一定的压力压住木料，正向刨切成一定规格的薄片，每次刨切后并返回，接着机头下降，周而复始。
早期的切片机每次刨切后进给量是通过时间继电器控制普通的三相异步电动机来实现的，靠电磁刹车停止进给,但由于三相异步电动机的转速因负载的不同而变化，每次进给量是不相同的，终造成压力不均，致使切片厚度不同，甚至无法刨切。也有通过调整微动开关的位置来控制进给电机的停止，来实现压力控制，但由于微动开关调整要凭借经验，也不利于调整。
随着工控技术的不断发展,可编程序控制器的性能价格比越来越高,步进电机受脉冲控制,位移量取决于脉冲数,而PLC又具有脉冲输出、脉冲控制功能，PLC与步进电机很容易实现位置控制功能。本系统将机头进给改为PLC控制步进电机,构成开环控制来实现jingque进给。
2 系统构成
采用LG公司的PLC集中控制(内置2轴位置控制功能、高速计数功能等，编程软件采用梯形图)，采用KINCO公司的步进电机及步进电机控制器，用Easyview触摸屏与PLC通讯，显示、设定有关参数。其系统流程如图1所示。
图1 系统流程图
(1) 系统设计
因为本系统只有一台步进电机，只有1轴位置控制，其中P40为PLC位置通道1的脉冲输出端子，P42为方向控制端子。PLC与步进电机控制器及步进电机接线如图2所示。
图2 PLC与步进电机控制器及步进电机接线图
图3 参数设定界面
利用位置启动指令POSDSTS(通道指定)、N1(/相对坐标)、SV1(位置地址)、SV2(位置速度)可以实现定量控制，利用POSJOG指令实现点动控制，点动速度及方向可以通过梯形图设定。在位置控制界面可以设定加速时间(Accel)、减速时间(Decel)、电子齿轮间隙(Backlashcomp)、基本速度(Bias Speed)及上限速度(Speed limit) 设定点动的上限(Highspeed)及下限速度(Low speed)(单位为PPS)等参数，如图3所示。
(2) PLC通过RS232端口与触摸屏实现数据通讯
PLC通过RS232端口与触摸屏实现数据通讯，通过触摸屏显示有关数据以及帮助信息，设定有关数据。例如机头每次进给的距离，实际终转换为PLC输出的脉冲数，终控制步进电机进给步数。例如当传动比为1:30，丝杠螺距为6mm，步进电机200步/转时，步进电机设定步数(n)与机头实际进给量的关系为:n/200×1/30×6=0.1mm，即步进电机每走100步机头进给量为0.1mm。其中n就是PLC的位置地址，可以通过触摸屏设定，适当设定触摸屏的数值输入参数的小数点位置，即可以改变数值的10n或101/n倍。设定在触摸屏上输入0.1mm，对应PLC的输入数值即为100，PLC将通过指定通道输出100个脉冲，从而控制步进电机运行100步。以上设定是为了使操作者更加方便、直观地设定参数。
如果忽略机械传动间隙，不难得出本机机头自动下降精度为1/200×1/30×0.6mm=0.001mm。
有关PLC的位置控制参数设定及梯形图请参照图4。
图4 PLC的位置控制参数设定及梯形图
利用PLC的减计数器指令，可以预先设定刨切数量，以方便定量包装。
3 结束语
利用PLC控制步进电机实现进给，简化了电路的设计，提高了系统的稳定性、设备的进给精度，通过编程软件可以方便的编制梯形图以及设定有关参数，利用触摸屏可以准确、直观的显示、设定有关参数，有效的提高了产品质量以及设备档次。