6ES7211-0BA23-0XB0参数设置
1 引言
随着变频器技术的日益成熟，变频调速技术在各个领域得到了广泛的应用。变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供水质量等优点，在小区供水和工厂供水控制中发挥了很大的作用。
根据某洗衣机进水电磁阀生产厂家的需要，为了给该厂电磁阀性能测试生产线提供基准恒压水源，本文利用PLC控制技术和变频调速技术设计的全自动恒压供水系统,能较好地满足生产需求，水压精度较高。为了不浪费水资源，系统还具有自动水循环功能。
2 系统组成及实现原理
恒压供水的基本控制策略是:采用可编程控制器（plc）与变频调速装置构成控制系统，进行优化控制泵组的调速运行，并自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的闭环控制，即根据实际设定水压自动调节水泵电机的转速和水泵的数量,自动补偿用水量的变化，以保证供水管网的压力保持在设定值,既可以满足生产供水要求，还可节约电能，使系统处于可靠工作状态，实现恒压供水。
图1 恒压供水系统控制原理框图
变频调速恒压供水系统由变频器、泵组电机、供水管网、储水箱、智能pid调节器、压力变送器、plc控制单元等部分组成，控制系统原理图如图1所示。
其中变频器的作用是为电机提供可变频率的电源，实现电机的无级调速，从而使管网水压连续变化，变频器还可作为电机软启动装置，限制电机的启动电流。压力变送器的作用是检测管网水压。智能pid调节器实现管网水压的pid调节。plc控制单元则是泵组管理的执行设备，还是变频器的驱动控制，根据用水量的实际变化，自动调整其它工频泵的运行台数。变频器和plc的应用为水泵转速的平滑性连续调节提供了方便。水泵电机实现变频软启动, 消除了对电网、电气设备和机械设备的冲击，延长机电设备的使用寿命。
3 控制系统硬件设计
本系统采用三套电机-水泵对水网进行恒压供水，每台电机均可工作在变频方式或工频方式，但每次仅有一台电机工作在变频调速状态。工作时可根据实际情况选择，变频器根据实际水压的变化,不断地调整水泵转速,通过调节liuliang达到恒定水压的目的。可编程序控制器根据当前水泵的供水情况对其进行合理切换, 及时增泵和减泵，实现佳匹配。
3.1 主控电路设计
电控系统的主电路由3台电机分别为m1、m2和m3。接触器km1、km2、km3分别控制电机m1、m2和m3变频或工频运行，fr1、fr2、fr3分别为3台水泵电机过载保护的热继电器，qs1、qs2、qs3、qs4分别为变频器和3台水泵电机主电路的隔离开关，fu1为主电路的熔断器，vvvf为通用变频器。
3.2 智能pid调节器和变频器接线图
变频器选用三垦力达电气有限公司的shf系列，功率分别为7.5kw，1.5kw和15kw，变频器采用模拟量控制方式。通过变频器对电机水泵实现软启动功能。图2为pid调节器和变频器的接线图。变频器根据pid调节器输出信号，及时调节输出频率，改变电机和水泵的转速,调节系统供水量,使供水管网中的压力稳定在设定压力值上。
图2 pid调节器和变频器接线图
3.3 plc输入/输出地址分配
根据对控制系统的分析，本系统选用中达电通公司的dvp60es00t2 plc实现控制，共有60点输入输出，其中36个输入点，24个晶体管输出点，交流供电，其环境温度、抗冲击、抗噪声等性能指标均能满足要求，附表为plc输入/输出地址分配表。
附表 plc输入/输出地址分配表
4 系统软件设计
系统的软件设计包括plc的程序设计和变频器的功能参数设定。这里主要讨论plc的程序设计。
plc的程序设计包括手动控制和自动控制的程序设计，手动部分是通过按钮控制电机在工频下运行和停止，主要考虑系统调试或检修时用。
当选择开关打到"自动"时，系统能够进入自动工作状态，由plc和变频器联合控制各台电机的投入或切除、工频或变频运行方式。供水系统共有3台泵组电机，在根据水压决定投入泵组台数后，只有初投入的电机进行变频调速，其它后投入的电机则在工频下全速运行，泵组电机的切换过程由逻辑控制单元plc实现。
图3 系统控制流程图
图3为选择p1泵为变频泵，p2、p3泵为工频泵时的plc状态转移图。假设增泵顺序为p1、p3和p2，当供水设备开始工作时，先起动变频泵p1，当管网水压达到设定值时，变频器的输出频率则稳定在一定数值上。当用水量增加时，水压降低，压力变送器把水管出口变化了的总管实际压力信号变成4～20 ma的标准信号送入智能pid调节器, pid回路调节器经运算,得出调节参数送给变频器，使变频器的输出频率上升，水泵的转速tigao，水压上升。如果用水量增加很多，使变频器的输出频率达到大值（50hz）时，若供水压力仍不能使管网水压达到设定值，延时20s后，pid调节器就发出控制信号，通过PLC控制单元起动一台工频泵p3泵，若管网水压仍不能达到设定值，则延时20s后，继续起动工频泵。当用水量减少，供水压力大于设定值时，变频器的输出频率降低，水泵转速下降，变频器的输出频率达到小值（30hz）时，延时20s后，则发出减少一台工频泵的命令，其他泵依次类推。
5 结束语
自行设计的变频调速恒压供水系统实现简单,成本低廉，投入运行以来，工作可靠，具有较好的控制效果。主要体现在:
（1） 系统供水压力平稳，压力变化在 mpa 以内;
（2） 高效节能，系统有plc和变频器管理，可有效解决不同用水量时电机轻载或空载时节能问题;
（3） 整个系统自动化程度高，不需人员职守，故障时可以自动保护并发出报警信号。
（4） 自动水循环，实现了有效的节水。
系统采用plc控制，容易随时修改程序，以改变工作状况，满足不同控制要求，有较大的灵活性和通用性，有一定的推广应用价值。
2、应用设计
2.1 控制要求
由于客户的养殖厂地处偏远，供电系统不稳定，停电现象相对比较频繁。根据实际情况，当时客户对控制系统提出了以下几点要求：
1、 系统要稳定可靠，可长时间无人值守自动运行。
2、 整个系统要停电后能自动重新启动并且能按照停电前的设定继续工作。
3、 可以保存多组配方，并能按预先设定的配方自动配料。
4、 能自动保存3个月的系统工作记录，并且能在计算机上方便的查询记录结果。
5、 要为以后的组网余留通讯接口。
2.2 系统分析
根据客户提出的控制要求，罗升企业的工程师对施工现场进行了考察。在施工现场工程师发现客户的22个信号点相对于控制室比较分散，远处离控制室有150米远，近的也超过10米。如果只用1台PLC在控制室，要料信号、料门开关到位信号以及输出控制都通过铺设电缆来实现的话，就会造成现场布线麻烦和线缆成本过高。于是我们采用了两台丰炜PLC作Parallelbbbb通讯的方案来解决这个问题。
由于系统所在地区经常停电，上位机如果选用工控机的话，可能会因为经常停电而损坏。我们选用了稳定可靠的罗升瑞典BEIJER人机，该人机不但能保存大量的工作数据，可用FTP的方式通过以太网方便的访问。
经过上述分析，我们提出了以下控制方案：
自动饲喂控制系统框图
2.3 运行画面
配料系统画面
3、程序要点
3.1 罗升瑞典BEIJER FTP服务器模式的设置
此系统可按照客户要求实现按照配方自动配料，并保存当前的实际配料信息到PLC中的资料银行当中，以Excel表的格式转存到BEIJER人机当中。BEIJER的Ftp功能可让远方的计算机方便的把保存在人机当中的数据给读取出来，供人们在计算机上查询。
BEIJER FTP服务器模式的设置
3.2 罗升丰炜PLC Parallel bbbb网络设置
两台丰炜PLC采用Parallelbbbb网络进行通讯，采集处理共22个饲养单元的要料送料任务。从站PLC在远端采集11组的要料信号，可实时的把远方的要料信号传送到主站PLC当中供主站判断使用，主站通过堆栈指令保存所有当前的状态，停电后再来电也能准确的把所配好的送到指定的料口。
Parallel bbbb网络设置
3.3 实施效果
在此系统中高端的罗升BEIJER人机发挥了他强大优势：①大量的数据存储功能，供客户存储3个月的数据。②方便的网络功能，可通过FTP模式把存储的数据传送到计算机上。③6万4千色的真彩显示，可方便的组态丰富的画面。④余留有串口和以太网接口，为以后的系统扩充留下空间。
经济灵活的罗升丰炜PLC也展现了他与重不同的特点：①方便的组网功能，只用通过硬件连接和简单的设定就可实现多台PLC的数据共享，在分散控制当中可为客户实现灵活的搭配方案。②稳定的AD采集模块，为称量的准确提供了可靠的保证，在500kg的满量程称量时达到了0.5kg的精度③在需要大量掉电数据存储的时候，128K的资料银行为数据存储提供了极大的便利。
：设备加工工艺
该转子外圆自动粗车机分为手动、半自动、全自动三种工作模式按照不同的工艺流程进行转子的加工。
1．手动操作工艺流程
手动操作主要应用于调试模具，正常生产时无需此手动操作。手动操作可以完成上料、行程、顶针、主刀、卸料的各自动作，此手动操作在人机界面系统菜单画面如图1所示，在画面上选择相应手动控制换画面按钮组件进入手动控制画面如下图2,在手动控制画面上选择不同功能按钮组件来完成手动动作，按钮组件选择的类型是保持型按钮来完成程序的设计。
此手动流程在编写PLC程序时需要注意主刀和顶针在退回过程中的先后顺序及互锁以免发生干涉损坏切削刀具，应该依照下面正确的顺序来执行：刀先退回，行程、顶针再退回，其他动作之间则无需加任何互锁。
2．半自动工艺流程
半自动工艺就是手动上料单件生产，该工艺流程主要应用于加工生产首件产品，设备加工完成首件产品后不再返回初始步骤进行下一个工件的加工。具体工艺流程如下：
3．全自动工艺流程：
全自动工艺就是在正常生产过程中无需人工上料由该粗車机自动由上料到卸料全过程完成马达转子连续加工车削的工艺，具体工艺流程如下：
以上半自动、全自动流程图中原点的状态为顶针退回位、行程退回位、主刀回位、卸料退回位。
半自动、全自动工艺的执行在人机对话操作界面上如上图3上选择相应的模式按钮功能组件，之后切换到运行画面如下图4进行设备的启动运行或者按下设备机身的外部启动按钮。
四：PLC程序编制及人机巨集指令应用
在程序编制过程中，需要注意的是半自动、全自动工艺执行的过程中，如果设备发生故障需要按下紧急停止按钮，在按下急停按鈕后，卸料机构不动其他机构全部恢复原始零位，但需要注意在退回过程中刀先退回，行程、顶针再退回，否则会出现动作干涉损坏切削刀具。
无论以上任何一种工艺，当工艺之间进行模式转换时，刀、行程、顶针、卸料全部要自动退回原始退状态。
在模式转换过程中，由于是采用人机界面来编制的转换开关组件，利用按钮on巨集指令来完成各个转换开关组件之间的互锁。如下图5～7：
图5 当中的巨集指令是选择了手动控制模式，将自动、半自动模式选择按钮复位；
图6 当中的巨集指令是选择了自动运行模式，将手动、半自动模式选择按钮复位；
图7 画面七当中的巨集指令是选择了半自动运行模式，将手动、自动模式选择按钮复位；
可编程控制器半自动、全自动的程序利用步进梯形图指令来完成，这样减少了顺序梯形图的互锁，实现和调试起来比较容易。
在系统运行过程中，当传感器异常、电机过流岀现工位不到位或原点复归不到位的情况，会自动在人机操作界面上提示报警并停机，操作机修工按照相应提示到指定工位做故障检查，排除故障，恢复设备正常运行。
五：安装调试
转子外圆自动粗車机在系统设计过程中已充分考虑到了设备的安全性和可靠性，设备有良好的接地。安装完成之后，在现场机械电气配合进行联机调试，效果比较理想，每分钟连续加工产品数量达12个，车削外圆之跳动面及锥度能保持在0.05mm以内，单次进刀量大可以达到0.8mm，完全达到工艺的要求。
六：结束语
转子外圆自动精車机调试完成后已经正式移交客户使用，客户反映效果良好，在此基础上将利用台达机电产品配套开发转子外圆自动精車机系统，台达DOPA系列人机界面和ES系列PLC在转子外圆自动粗车机这种小型机加工设备上的成功应用，为台达机电产品在工控领域开拓更广阔的市场奠定了基础