西门子6ES7221-1EF22-0XA0规格说明
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
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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。
系统拓扑图
系统接线图
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。
工作原理:
平版式胶印机是采用各种规格的纸张进行间接印shua。先将需要印shua的图文资料制成胶片底版，再转印到感光的PS金属板上，需要印shua的图文易于粘上油墨，而其他部分粘水而不着墨，PS板装在胶印机的辊简上，其粘上的油墨转印到另一滚筒上的橡皮布上，由橡皮布转印在纸张上。这种间接印shua利用橡皮布的高弹性，能以较小的滚筒压力印出结实的印记，极细的印记也能如实地再现于纸面。胶印机主要是由输纸、印shua、水墨供给、打码、收纸等机构所构成，在胶印机的工作过程中，要求输纸平稳，纸张连续不断，送纸必需到位，保证印张的定位精度，在印制彩色图文时，需要多次印shua，重复定位精度要高，否则会出现“重影”，使印张模糊。在印shua过程中要保证水墨平衡，色彩均匀，要求主传动平稳，否则会出现墨杠，需要无级调速，印shua完的印张因为与橡皮布摩擦会产生静电，使纸张吸在一起，要采用静电消除器消除静电，收纸时要把纸张放置整齐，保证印张的’一定高度，自动调整，收纸台下降到极限位置时，要停止输纸并发出报警信号。控制系统配置:操作面板作为操作信号的输入单元，由按钮开关、船形开关、数字拨码盘、电位器组成。在工作过程中对纸张的位置、参数和机械机构的状态进行检测，这些信息是由光电、电感、电容传感器以及行程开关、微动开关提供给控制单元，参与逻辑和数学运算，控制单元足由PLC完成，根据操作输入信号和检测信号运算后发出输出信号，输出信号控制变频器，进行速度控制；控制电磁铁，驱动机械机构完成各 种动作，还有提供电源单元，山电网来的220V电，经过主令开关，空气开关保护，供给PLC、变频器、稳压器使用.
工作原理是根据机械结构和操作要求设计的。在操作方面：有“手动”和“自动”两种工作方式，前者是用于印shua前的调整工作，机器调整完成以后，就可以进入“自动”工作状态，按规定的程序工作。对电气的要求，需要完成以卜功能.
1．主传动控制
运行必须平稳，在印shua过程中速度变化需要连续、没有跳变。速度在3000～10000RPh之间无级调速，正、反点车的速度限制在120RPh，洗辊时为6000RPh。
2．输纸控制
在印shua过程中，供纸的纸面高度要保持恒定，纸台能够自动调节上升，在送纸过程中要检测是否是单张，防止多张纸进入滚筒，破坏滚筒，如：有“双张”故障检测功能、纸张到位检测功能，一旦出现故障就要报警停机，排除故障。
3．合压，离压，计数控制
有纸张印shua时，按照机器的运行周期进行合压，离压，并对印shua的纸张进行计数。连续印shua时要锁定合压动作，一旦无纸或“断张”时，及时离压，防止印shua时，印张背后“蹭脏”。
4．摆墨、摆水控制
在主电机工作时，“手动”工作方式可直接操作，“自动”工作方式时，与合压工作。
5．重复码控制
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重复打同‘号码的印张数由拨码盘输入的数据控制。
6．喷粉及纸张的静电消除
在印shua时，纸张与橡皮布摩擦会产生很高的静电，影响收纸并导致纸张蹭脏，要使用静电消除器消除纸张上的静电。在彩色印shua时，防止纸面上油墨的粘连，在收纸时，要在印shua纸面上喷上给粉。为了保证胶印机的印shua质量和可靠工作，要考虑以卜环节：
1．纸张厚度的检测
为了防止多张纸进入滚筒，称为“双张”故障，在实际控制上，凡是50g以上的纸张由微动开关进行检测，50g以下的纸张微动开关检测不出来，采用对射式光电传感器对其厚度进行检测。开机后，对进入印shua机的头三张纸的厚度分别进行测定，算出平均值 取其1．5倍作为标准值，以后对每张纸进行检测，凡是大 于此值的纸张判定为“双张”，停机并报警，这里的光电模拟信号的模数转换、数值运算及输出由PLC完成。
2．纸张到位
在印shua过程中，由于送入的纸张歪斜会造成废品，要使用反射式光电传感器作为检测元件对其进行故障测定。
3．合压控制
送入压滚筒的纸张，要在滚筒的一定位置送入，进行合压，无后续纸张时，及时离压，否则会在以后的印shua时造成背面“蹭脏”现象，但要求在连续印shua时要锁定合压，防止印shua小纸张时，每过一张纸就离压一次。这里的印shua周期作为标准，由电感传感器取出信号。打码合压的要求也同样如此。
4．重复码控制
所制文件或多联发piao时，需要打印若干相同号码的印张，其印张数与拔码盘存入数据存储器进行比较，一旦数据相同，就发出信号，驱动拔码机构进行拔号。
5。水墨辊的运行控制
水墨辊的运行速度影响印shua质量，要保持水墨平衡状态。其速度要对应于主传动的速度，从变频器取出主机的速度模拟量，A／D转换后，调整比例因子，输出对应的脉冲或脉宽，控制伺服电机，达到水墨平衡的佳效果
6．互锁，连锁控制
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为了保证安全，正、反点车之间需要互锁，运转与点动之间需要互锁。在收纸台下降到板 限位置时停止输纸；在运转时，如果机电的护罩被打开时，要立即停车，防止意外事故发生。
7．对PLC的输出进行保护
胶印机的大部分输出执行器采用电磁铁驱动机械结构实现控制的，PLC的继电器可以直接使用，但电感性负载对触点不利，一旦出现问题，要更换或检查PLC的输出继电器不是一般用户能做到的，我们采用PLC继电器控制外部继电线圈，由外部继电器触点控制电磁铁，便于故障的检测和排除，延长PLC的使用寿命。
应用分析
原先，我们使用集成电路设计成控制电路，采用门电路，触发器，计数器，模拟开关等集成电路，其控制系统稳定可靠，但灵活性差，其优点是成本低，其输入与输出是并行工作的，速度快。但在市场经济的环境下，产品不断地改进与更新，对控制系统不断提出新的要求，集成电路控制系统跟不上发展的需要，开始采用PLC控制。在胶印机中，50g以下纸张的厚度检测和水墨平衡的调节是通过模数转换，经过运算而取出控制信号的，模数转换时间，经查阅有关资料，一般在200us左右，加上传输时间应小于250us，胶印机高速度按12000RPH计算，一个运行周期为0．3秒，纸张在前规位置停留可供检测的时间约在0．15s左右，模数转换可采用中断方式进行信号的检测，若程序长度为1K，其扫描周期不会大于2ms，可在相邻的扫描周期内检测到纸厚信号，可以在0．15s时间内做出反应动作，而水墨辊的检测无严格时间限制可忽略不考虑。2001年接触到施耐德公司NEZA产品，现在已应用在A45，A46胶印机上，经过调试， 满足了这两个型号产品的技术要求.
1 引 言
热风炉是给高炉提供热风的炼铁设备。在燃烧期，热风炉燃烧高炉煤气，产生的废气流经蓄热室，使蓄热室的格子砖蓄热。在送风期，冷风反向流经蓄热室被加热后送往高炉，为高炉提供连续的、适宜温度的热风，以tigao冶炼强度，降低焦比，达到高炉节能降耗的目的。由于种种原因，相当多的热风炉控制落后，运行状况并不令人满意，有的甚至是手动控制。操作者通常依据个人经验手动调节煤气量和空气量以控制热风炉拱顶温度和废气温度，通入其中的空气和燃气很难恰到好处。由于控制不当，送风温度一直偏低，造成资源的严重浪费，影响高炉的冶炼。热风炉采用自动控制，可以降低操作人员的劳动强度，确保系统安全稳定运行，在一定的程度上起到了降低能耗，tigao风温的作用。
2 热风炉的工艺概述[2]
热风炉有燃烧、焖炉、送风三种状态，按燃烧、送风的周期循环工作。其过程为：热风阀、冷风阀关闭，烟道阀和助燃空气、煤气切断阀,调节阀打开时为燃烧状态。此时助燃空气和煤气按空燃比混合，在热风炉顶部燃烧，高温烟气从上向下经过球床体，将热量存储在热风炉内。当拱顶和烟道温度达到设定值，蓄热室储存足够热量，关闭煤气、助燃空气的调节阀、切断阀，关闭烟道阀，热风炉处于焖炉状态，等待送风。需要热风炉送风时，先打开冷风均压阀使冷风阀两端的差压减小，再打开冷风阀和热风阀，关闭冷风均压阀，热风炉处于送风状态。此时，冷风从下向上经过热风炉球床体，被加热成温度略低于拱顶的热风，将储存于热风炉内的热量送往高炉。随着送风时间的延长，风温逐渐下降，热风炉再转入燃烧状态，循环工作。
新1#高炉配备3座热风炉，设置有“两烧一送”、“一烧两送”（正常工作）、“一烧一送”（非正常）三种送风制度，由操作人员根据高炉送风需要选取。3座热风炉根据送风制度，遵循拱顶和烟道温度先达到设定值的热风炉先送风的优选原则，交替燃烧、送风，向高炉连续供风。除高炉休风外，系统中应至少有1座热风炉处于送风状态。
3 系统设计[1]
3.1 系统结构设计
系统结构分工程师/操作员站、plc控制站2级，网络分上层管理网、下层控制网2层，见图1。上层管理网连接plc控制站和操作员/工程师站，符合tcp/ip协议，通信速率100mb/s，介质为双绞线。plc控制站通过140 noe 771 01以太网适配器与路由器连接，操作员/工程师站为工控机，通过网卡与路由器连接。plc控制站由四个机架组成，其中机架1为主站，其余3个机架为分站。主站和分站之间通过rio处理器接口，rio分支器以及f接头进行连接。采用该网络结构模式具有安装灵活、的特点。工程师/操作员站使用
[NextPage] schneider编程软件concept和ifix监控软件完成plc的控制逻辑和人机界面的组态。热风炉控制系统配备2台操作员站，互为备用，接收plc控制站的实时数据，显示热风炉生产过程的流程图、设备运行状况和过程参数值；提供过程量设定值和控制参数的设定、修改画面；显示实时/历史趋势并形成历史数据库；显示设备故障和控制系统自身故障的报警画面；实现报表的生成和打印。系统配备了脱离自动控制系统的操作台，并将关键的工艺参数用二次仪表加以显示，以便在控制系统的非正常状态时进行手动操作，避免控制系统故障带来的损失。
图1 系统结构图
3.2 系统控制功能设计[1][3]
热风炉主要是为高炉提供稳定高温的热风，主要检测项目有拱顶温度、废气温度、换热器助燃风出/入口温度、换热器废气入/出口温度、煤气和助燃风压力、liuliang、冷却水压力、liuliang等。控测信号进入plc后进行线性化计算，气体liuliang温度与压力补正，并在操作员/工程师站上显示所有数据。
（1）顺序控制。plc控制站检测各热风炉的阀门位置和拱顶温度等参数，分析热风炉状态，根据送风制度和送风优选原则，向热风炉发出送风、焖炉、燃烧的指令，使阀门按规定的顺序和连锁要求动作，完成热风炉的状态转换和热风炉之间的送风切换，实现向高炉连续送风的目的。实现系统的安全保护，保证热风炉安全生产。
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（2）模拟量调节。模拟量的调节包括混风调节、煤气总管压力调节、助燃空气总管压力调节和燃烧控制。热风温度是热风炉的重要参数，直接影响高炉炉况。助燃空气和高炉煤气压力保持稳定是保证热风炉燃烧稳定的必要条件。这三个回路均采用单回路调节，由concept软件的连续控制pid功能块实现，该功能块输出与连续信号对应的计算结果，转化为4-20ma的标准信号，作为调节阀的输入，控制过程参数，达到了满意的控制效果。由于热风炉是具有非线性、大滞后等特性的复杂被控对象，而其燃料（高炉煤气）受高炉炉况等因素的影响,热值和压力经常波动，为燃烧的完全自动控制带来了很大困难。经过长期的实践和摸索，将燃烧分为快速燃烧期、蓄热期和焖炉期三个阶段，采用固定煤气量调节空气量的方案烧炉。
3.3 项目效果分析
新1#高炉的热风炉自动燃烧的控制包括高炉煤气liuliang调节回路，助燃空气liuliang调节回路和拱顶温度调节回路。煤气量和空燃比由操作人员设定，煤气量的大小关系到拱顶的升温速度。在快速燃烧期，助燃空气量根据煤气量和空燃比自动配给，较小的助燃空气量促使拱顶温度尽快升高。拱顶温度达到设定值后进入蓄热期，由助燃空气调节回路和拱顶温度调节回路经过高选器控制助燃空气调节阀。拱顶温度超过设定值时，拱顶温度调节回路输出快速增大，当其超过助燃空气调节回路的输出时，由拱顶温度调节回路控制助燃空气调节阀；拱顶温度下降或略低于设定值时，拱顶温度调节回路的输出下降，当低于助燃空气控制回路的输出时，重新由助燃空气控制回路按空燃比控制助燃空气调节阀。为避免助燃空气调节回路进入积分饱和状态，在拱顶温度调节回路控制助燃空气调节阀时，需将助燃空气调节回路强制为手动状态。该控制方案达到较好的控制效果，并减少了煤气用量和电能消耗。
4 结束语
杭钢集团新1#高炉的热风炉自动控制系统降低了操作人员的劳动强度，tigao系统运行的安全性和稳定性，在一定程度上tigao了热利用率，减少了能耗。自2007年10月投产以来，为降低焦比、tigao高炉利用系数起了积极的作用。