西门子6ES7216-2AD23-0XB8供应现货
一般情况下,通过ClO2与水的反应达到净水的目的，但如果ClO2过多则会形成二次污染，中达电通的净水方案采用台达PLC进行系统自动控制，代替以前用单片机系统，增加了可靠性，功能性，达到了很好的效果。
关键词：净水设备、可编程控制器(PLC)、人机界面
引言：
工业对发展中国家的经济的发展起到了不可磨灭的作用，特别是中国的，工业的发展带动了相关产业的高速发展，成为国民经济重要的支柱之一。经过工业迅猛发展的国家都明白，工业的发展也意味着自然环境的破坏，特别是对水源的严重污染，对水源的保护，污水的治理，水的净化就显得十分的重要。随着人们生活质量的不断tigao，特别是医院、化工实验室等单位，对水的品质也提出了更高的要求，根据现状的需要，对更好的净化水的设备也提出了相应的需求。而此促进了净化设备公司的飞快成长，也对控制部分要求更稳定，更可靠！像目前一些净化水设备厂商加大资金与技术的投入，用PLC代替以前的单片机控制系统。
设备控制背景：
系统构成：电源模组+以8051单片机为主，加扩展A/D及I/O芯片搭建的PCB控制板；
系统分析：系统采用单片机实现自动控制系统，由于电路的整体设计不能够很合理，尖峰等保护措施不好，很容量出现电路故障。这也增加了服务，也隐形的增加了产品的成本，影响公司市场的发展，用户很想用更可靠的系统来代替原有的系统，以减少服务量，减少综合成本。
原理说明：
化学反应在专门的反应箱里，通过PLC控制两路加热信号并及时的采集PT100温度信号，使反应箱始终保持在设定的温度，再通过PLC发出脉冲对计量泵进行控制加入ClO2药剂量，使适当浓度的ClO2与水的发生化学反应，达到消毒的目的。
控制要求：
1. 温度控制：系统反应需要在指定的温度下进行，需要保持反应箱水的温度恒定。
具体方法是设定一温度D414，设定回差D410，超温设定D535。当采集温度D310小于D414时，开始加热，当温度达到D414+D410时停止加热，温度降到D414时加热，使温度在设定回差内徘徊，达到恒温的目的。如果温度超过超温设定D535则停止加热并报警。
2. ClO2投加量控制：系统控制需要严格控制加入反应器里的ClO2的浓度，能够使水充分的消毒，又不会太多形成二次污染，对氯气的控制精度要求极高。
具体方法是ClO2的投加量根据待消毒水liuliang和单位投加量计算，尔后，感测器将水中的余氯量反馈到控制器(PLC)，将余氯量与设定值(目标值)进行比较并根据二者的差值确定单位投加量的纠正的速度和幅度，计算出新的单位投加量，从而将投加量控制在合理的范围内，
◆ 水liuliang×ClO2单位投加量→计量泵的输出频率
◆ 余氯高于设定值(即目标值)后，减小单位投加量，减小量由差值大小控制。
◆ 余氯低于设定值(即目标值)后，增大单位投加量，增大量由差值大小控制。
◆ 检测到的liuliang信号，经延时后参与运算，延时长短在0~150分钟内可设，经运算后得到控制泵的频率(即控制投加ClO2的量)
◆ 输出控制计量泵的频率计算公式：
3. 报警控制：
◆ 压力水欠压、负压系统超压、缺原料--------报警，停计量泵
◆ 缺水、超温、高温-----报警，停止加热
器件选型：
1.控制器：
采用台达DVP14SS11T2+DVP04PT-S+ DVP06XA-S。主机DVP14SS11T2负责反应箱两路加热信号；并控制计量泵的频率达到控制加入反应箱的ClO2的药量。DVP04PT-S采集反应箱的2路温度信号；
2.显示部分：
采用台达DOPA-A57GSTD及TP04终端显示器。根据终用户的不同选择采用不同的显示幕。
3.米顿罗（MILTON ROY）LMI电磁驱动隔膜计量泵：（型号P766-y/liuliang0.08~7.6L/H/压力3.5bar）
供给反应器ClO2，计量泵受PLC脉冲的控制，PLC每发一个脉冲，计量泵动作一次，输出一个冲程的ClO2，大100次/分钟；计量泵的冲程可以手动调整，即计量泵每动作一次能够输出的液体的量，可设定0~范围。
4.氯酸纳、盐酸采用电磁阀开关进行供给。
5.反应箱的温度采集采用标准Pt100，用台达DVP04PT-S
直接采集并转换，十分方便。
6.ClO2浓度采集采用德国普罗名特流体控制（中国）有限公司的CDE 2-mA-2ppm型专用ClO2感测器，可以直接输出4~20mA到DVP06XA-S模块进行采集。
市场分析：
随着人民日常生活的tigao，对生产产品时的用水就特别关注，如果水源不洁，又怎幺能够生产出让人放心的产品乃至食品呢？没有好的水，对于化学实验又怎幺能够分析准确呢？没有好的清洁水，医院怎幺能够对病人有足够的保证呢？在很多行业里，都是需要有较好的水来保障下一步骤的顺利进行，净化设备将会日益俱增。从国内一些净化厂商来看，目前都有加注资金投入情况，销售情况整体较好，厂商也忙得不亦乐乎，水处理行业是一个自动化厂商配套的很有前景的一个行业。
小结：
净化水设备厂商的崛起，对于台达PLC来说无疑是一个很好的机会。根据目前接触的几家厂商来看，技术人员对自动化电气实现功能理解还不深刻，需要进行交流培养，也更需要有耐心去推广我们的PLC。在此种小型设备上，台达PLC具有先天优势，体积小，功能强，轻松实现其要求的功能。净化水设备是一个设备配套较有潜力的行业，应该把台达的PLC技术应用到更多的净化水设备当中，tigao净水设备自动化控制水平，tigao控制精度。
1 设计背景
从近几年的国际纺织机械展览会上可以看到: 国外的织机制造商，如日本津田驹工业株式会社和丰田公司、意大利的SOMET公司、比利时的PICANOL公司、瑞土的SULZERTEXTIL公司和STAUBLI公司等，机电一体化技术经过几十年的发展，各自形成了具有很高自动化水平的电气控制系统，普遍采用新型高速可靠的微机群或计算机系统和人机界面，具有自诊断和数据采集管理功能，实现电子选纬、电子多臂等控制。而国内的无梭织机其技术水平与国外差距较大，国产剑杆织机的产量很大，但使用的技术普遍是从国外八十年代的机型改进而来，大多采用商用微机，并且档次不一。近两年，中纺机、经纬纺机、聊城纺机、龙力机械和杭州精工等厂家都把PLC应用于剑杆织机的电气控制。本文就使用台达EHPLC为核心而构成的剑杆织机主控电气系统作一介绍。
2 剑杆织机自动化系统分析
通常剑杆织机电控部分分为电子送经、收卷和主控三部分.可见主控部分主要实现织布的功能,其控制对象主要包括主电机、多臂电机、寻纬电机、离合器等。
2．1点动
（1）点动的作用
·调整滚轮梳位置
·断经后重新开车准备
（2）点动流程 点动流程参见图1。
2．2盘车
（1）盘车的作用：手动装布
（2）盘车流程图：盘车流程参见图2。
图1 点动流程图 图2 盘车流程图
2．3正反寻纬
（1）正反寻纬作用：
·手动调整综框位置
·手动调整行程开关位置
（2）正反寻纬流程：正反寻纬流程参见图3和图4。
图3 手动调整行程开关位置流程图 图4 手动调整综框位置流程图
2．4开车
（1）开车作用：织布
（2）开车流程图：开车流程图参见图5。
2．5正常停车(手动停车)
正常停车(手动停车)流程参见图6。
2．6纬停测控
（1）纬停原因：断纬
（2）纬停测控流程图：参见图7。
图5 开车流程图 图6 停车流程图 图7 纬停流程图
2．7经停测控
（1）经停原因：断经
（2）经停测控流程图：参见图8。
3 剑杆织机自动化系统设计
3．1系统组成和特点
（ 1 ）为了tigao控制系统的可靠性，系统硬件以台达公司的DVPEH3200TPLC为核心，配置台达公司的DOP-A57GTD界面，参见图9。
图8 断经流程图 图9 系统硬件
（2）I/O具体分配
X0 纬停 Y0 点动
X1 经停 Y1 离合器
X2 选纬 Y2 开车
X3 多臂保护 Y3 正车
X4 断纬 Y4 反车
X5 断经 Y5 红灯
X6 行程开关 Y6 录灯
X7 纬检 Y7 白灯
X10 点动 Y10 选纬1
X11 热组件 Y11 选纬2
X12 正寻车 Y12 选纬3
X13 反寻车 Y13 选纬4
X14 主机启 Y14 选纬5
X15 开车 Y15 选纬6
X16 停车 Y16 选纬7
X17 计数开关 Y17 选纬8
（3）电源部分：Y0~Y4 为12DCV 电源供电,Y5~Y17为24DCV电源供电。
3．2人机界面
人机界面是台达公司配置DOP-A57GTD。中文信息使操作工和维修工的工作变得方便快捷。各种织机工艺参数设定(见例1)、选纬参数设定(见例2)、生产管理数据(见例3)、
故障信息都在接口上自动显示(一当有故障时)。
例1： 开车时间 盘车时间
点动时间 经停空纬否
手动/自动
盘车
纬密
例2：选纬序号(步数) 纬针 纬数(纱数)
1 1 10
2 2 4
3 4 4
4 1 2
5 8 10
6 7 6
7 5 l
………
(注:不同的PLC其可设定的工作选为序号量是不同的)
例3：当前序号(步数):5
当前纬针:8
当前纬数(纱数): 6
乙班(甲班,丙班,丁班可选)产量215m
效 率 99％
总产量1289m
4 系统软件
4．1程序结构
结合该系统的特点对整个软件系统采用主程序、子程序、中断构成
4．2诊断保护功能
织机的停车原因在接口上有中文信息提示，在软件上，系统自动监测电磁离合器、多臂机保护、热组件、断纬,断经、行裎开关等。并及时显示和启动保护,以确保产品的质量，避免人为因素。
4．3参数设定功能
根据工艺要求和客户方便有针对性地画面制作这对操作人员带来极大的方便。
4．4数据保存功能
设定的工艺参数和生产管理数据有长期保存功能。例如，选纬方式和状况需要掉电保存,织机断电时，PLC必须将织机的位置和当前投纬的序号、纬针、纱数保存起来。系统还具有甲乙丙丁四个班的产量、效率及总产量的数据保存，这对企业的管理有很大的好处。
4．5选纬功能
软件实现电子选色替代传统的纹板选色，使可操作性大大tigao。为了确保选纬的正确，在软件的编制中，考虑必须周全，也包含了一定的技巧。选纬采用间接寻址的方式，利用指标变址E确定选纬器机构选纬序号(步骤)。PLC根据织机的正车或反车，相应的寄诸器加或减。加减及加减的多少由正车、反车、计数开关结合处理
5 系统设计特点
5．1启动迅速
打纬时,织机车就应达到或接近正常运转速度为此要高压启动
5．2制动平稳快捷
停车位置准确.这样有利于重新开车启动.这里就体现出相应时间快,为此我们采用中断处理
5．3操作方便
即有正常启,制动功能,已有实现某些特殊操作,如选纬工艺设定,点动、停手动正反寻车等
6 系统应用
本系统已在山东聊城剑杆织机试用，系统相当稳定可靠。系统进行监测。
具有结构简单，操作方便，接口简洁，稳定可靠，成本低廉等优点，是传统控制系统的佳替代产品，并可供应用其它PLC控制系统时参考。该系统具有大批量产品化潜力，具有广阔的市场前景。
1 引言
本文主要研究基于8051单片机的步进电机的驱动器,驱动采用H -桥驱动电路,使步进电机可在智能化程序控制下完成正转、反转、加减速及细分等各种操作。文中所设计的H -桥驱动电路可使步进电机具有更高的性能,把数字电路与驱动电路隔离开,避免了步进电机运行时所产生的冲击电压和电流干扰单片机。
2 控制系统的硬件设计
步进电机的单片机控制系统硬件原理图如图1所示。
图1 步进电机的单片机控制系统硬件原理图
系统中采用并行控制,用单片机接口线直接去控制步进电机各相驱动线路。键盘作为一个外部中断源,设置了步进电机正转、反转、档次、停止等功能,采用中断和查询相结合的方法来调用中断服务程序,完成对步进电机的佳控制,显示器及时显示正转、反转速度等状态。由于篇幅有限,在此仅给出H- 桥驱动电路和DPA 转换接口电路的设计。
(1) H - 桥驱动电路的设计
H - 桥驱动电路如图2所示。其主电路的功率三级管使用4 个VMOS - FET 分为Q1 和Q4 及Q2和Q3 两组。其中,Q1 和Q3为低电平导通高电平关断;Q2 和Q4 为高电平导通, 低电平关断。采用LM339比较器作为电流检测元件,改变其输入参考电压,即可改变流过电机绕组的大电流。比较器用一个DPA转换器来控制其参考电压,使其为一阶梯变化的电压值,可以实现对步进电机的细分控制。
图2 H - 桥驱动电路
采用耦合变压器驱动VMOS 功率管Q1 和Q3,使其不存在静态导通条件。用7406 反向器和74LS00 组成逻辑电路提供VMOS 功率管栅极电压,其输出电压为10～15 V,可以保证VMOS 功率管可靠截止和导通。
当电机某相绕组通电时,输入控制脉冲使Q1和Q4 导通,Q2和Q3 截止,电流从电源经Q1 和Q4 ,右侧比较器以及电机绕组通过,当绕组电流达到额定值时,右侧比较器发生翻转控制Q1关断,而电流一下降,Q1 接通。这种断续作用使相电流维持一个平均值。当电机绕组断开时,Q1 和Q4 截止,Q2和Q3接通,电流迅速从Q2 ,Q3 和左侧比较器自行调整关闭功率管Q3,使电机绕组与高压电源断开,避免了绕组在电流衰减到零时再接着反向充电。
(2)DPA 转换接口电路的设计
DPA 转换接口电路如图3所示。图中用DAC0832 作为DPA 转换器芯片,其输入为电流信号,可用UA741集成运放将输出的电流信号转换成电压信号。DAC0832 的寄存器选择信号CS及数据传送信号XFER 都与地址线相连,当地址线选择好DAC0832 后,只要输出WR控制信号,DAC0832 就能一步完成数字量的输入锁存和DPA 转换输出,并由UA741集成运放将电流转换为电压信号输出控制比较器的参考电压。
图3 四路单缓冲DPA 转换电路
3 控制系统的软件设计
在软件设计中仅给出系统的正、反转控制程序和系统加减速程序流程,其他程序在此不再给出。
(1) 系统的正、反转控制程序
系统全部用软件来实现相序的分配,直接输出各相导通或截止的信号。现以四相步进电机运行为例,用一个输出口的八位数据线来控制四相混合式步进电动机,A、B、C、D各相驱动线路的输入端分别用输出口四位来控制,规定低电平有效,则四相八拍工作时可用表1 中的数据控制。
表1 四相步进电动机运行控制数据表
观察表1 ,要使步进电动机换相,只需对字节内容进行循环移位就可以了,左移时电动机正转,右移时电动机反转。用8051 P1口输出,在初始化程序中对P1 装载表1 中的任一数据编程,则正转换相程序如下:
CW: MOV A , R0 ;将输入口状态送累加器
RL A ;左移循环移位
MOV P1 , A ;送回输出口
RET ;返回
使用上述软件方法时,一般是用8051 内存的一个位地址存储电动机运行的方向标志。当执行程序时,判断方向标志,若为0,则调用正转子程序;若为1 ,则调用反转子程序,从而实现方向控制。
(2) 系统加减速程序
用定时器中断方式来控制电动机变速时,实际上是不断改变定时器装载值的大小。在控制过程中,采用离散办法来逼近理想的升降速曲线。为了减少每步计算装载值的时间,系统设计时就把各离散点的速度所需的装载值固化在系统的ROM中,系统在运行中用查表法查出所需的装载值,这样可大幅度减少占用CPU的时间,tigao系统的响应速度。
系统加减速流程图如图4 所示。
图4 加减速控制流程图
4 结语
本设计中介绍了步进电机接口电路,配合以单片机软件编程可以使复杂的控制过程实现自动控制和jingque控制,避免了失步、振荡等对控制精度的影响;
设计中用软件代替环形分配器,通过对单片机的设定,用同一种电路实现了多相步进电机的控制和驱动,大大tigao了接口电路的灵活性和通用性;
采用的H - 桥驱动器使步进电机在开环状态下可以达到较高的变速转速,且断电时不产生负的转矩分量。