西门子模块6ES7211-0AA23-0XB0规格说明
51驱动的方法:
驱动电压12v，步进角为 7.5度 . 一圈 360 度 , 需要 48 个脉冲完成!
该步进电机有6根引线，排列次序如下：1:红色、2:红色、3:橙色、4:棕色、5:黄色、6:黑色。采用51驱动uln2003的方法进行驱动。
uln2003的驱动直接用单片机系统的5v电压，可能力矩不是很大，大家可自行加大驱动电压到12v。
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、及计算机等许多知识。目前,生产步进电机的厂家的确不少，但具有技术人员，能够自行开发，研制的厂家却非常少，大部分的厂家只一、二十人，连基本的设备都没有。仅仅处于一种盲目的仿制阶段。这就给户在产品选型、使用中造成许多麻烦。
本文通过讲述PLC控制系统在塑料挤压造粒设备改造中的成功应用，概述了该设备的工艺运行特点，阐述在设备运行中对混炼机、喂料机、熔融泵及切粒机等主要部件的联锁控制及对相关回路的PID控制，介绍了控制系统总体方案，硬件构成设计及系统软件的组成和功能特点。
聚乙烯塑料生产中，挤压造粒设备的控制系统是保障设备正常运行和产品质量的关键。各生产线的设备中大多是采用纯硬件搭接的控制系统或配套DCS控制系统。依据挤压造粒设备的控制特点，在近期新建国产挤压造粒设备中，采用PLC控制系统代替了原来由继电器搭接的陈旧古老的控制系统。改造后的PLC控制系统具有功能强劲、性能稳定、易于维护等优点。
改造前，由于进料的不稳定性及产品牌号改变的经常性，手动操作很难使产品达到较理想的水平，且经常出现堵料、防爆膜由于压力过高损坏及其它机械故障等。采用PLC控制系统控制后，改善了设备运行的可靠性及连续稳定性，使产品质量达到较高水平。
1设备工艺特点及控制要求
1.1设备工艺特点
塑料生产线设备工艺流程主要包括混炼机、喂料机、熔融泵和切粒机4个部分，过程见图1。
图1 设备工艺流程
混炼机功能是将不同原料成分进行混合，并塑炼成一种稠状流体—熔体塑料；喂料机用于吸纳从混炼机流出的熔体塑料，并将其均匀地传送到熔融泵入口进行迅速地升压挤出。经过塑炼处理过的熔体塑料，在高压下被挤过模板成条丝状；在切粒机中被均匀地切割，后形成标准的颗粒产品，通过颗粒水冷却输送到后系统工序。挤压机的自动控制流程如图2所示。
图2 挤压机子自动控制流程
图中，FT-2425为混炼机入料liuliang，量程为0～15T/h；
PT-2426为喂料机出口压力，量程为0～10MPa；
PT-2427为熔融泵出口压力，量程为0～50MPa。
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1.2控制要求
1.2.1 主要回路控制
挤压机主要需要3个控制环节：喂料机控制回路、熔融泵控制回路和切粒机控制回路。
(1)喂料机控制回路。在混炼机的入口设有一电子秤，可检测入料动态liuliang，其变化用于控制喂料机的吃料速度。
(2)熔融泵控制回路。该回路采用串级控制，即熔融泵工作速度由喂料机的转速和喂料机的出口压力共同来控制。其中喂料机的转速作为辅助控制参数，喂料机出口压力的(+,输出作为主要控制参数，即通过对熔融泵转速的调节，控制喂料机出口压力稳定在5MPa。
(3)切粒机控制回路。该回路也采用串级控制，即切粒机的工作速度由熔融泵的转速和熔融泵的出口压力共同来控制。其中熔融泵的转速作为辅助控制参数，熔融泵出口压力的PID输出作为主要控制参数，即通过对切粒机转速的控制调节，以保证产品颗粒尺寸均匀，外观合格。
1.2.2 联锁控制
在设备控制中还需要12套报警联锁控制，主要报警联锁控制有7个。
(1) 喂料机润滑油压力报警联锁；
(2) 熔融泵润滑油压力报警联锁；
(3) 喂料机、熔融泵和切粒机电机轴承温度报警联锁；
(4) 熔融泵网前、后爆破膜状态联锁；
(5) 切粒机切粒室视窗开关联锁；
(6) 切粒机颗粒水liuliang低联锁；
(7) 喂料机、熔融泵及切粒机转速低联锁。
1.2.3 手/自动切换控制
设备启动时，运行状态及工作参数较复杂，一般需要操作人员进行手动控制，当运行较稳定后，才能切换到自动控制系统。在喂料机控制回路、熔融泵控制回路和切粒机控制回路的控制必须实现无扰动平稳切换。
2系统构成
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该自动控制系统见图3，其采用上、下位机的体系结构。
图3 PLC控制系统结构
1、引言
水处理是长期以来倍受关注的领域之一，它是改善居民生活环境、tigao人民健康水平的重要手段。旋转流管式膜微滤水处理装置是一种新的水处理工艺，它采用OMRONPLC对整个工艺流程进行控制，采用Inbbblution公司的FIX6.1组态软件对整个工艺流程进行动态实时显示，实现了对liuliang和压力瞬时值的数据采集、显示及曲线记录，以及各种事故的报警控制等功能。
2、系统工艺流程及控制要求
(1)工艺流程
旋转流管式膜微滤水处理工艺流程如图1所示，被控系统有两套净化装置，这两套净化装置不允许工作，当一套处于净化状态时，另一套应处于反冲状态或备用状态。净化时，进水加压泵M1工作；反冲时，反冲加压泵M2工作。不论是在净化状态还是在反冲状态，均有相应的仪表对liuliang和压力信号进行检测和记录。
(2)系统的控制要求
根据工艺流程，对所设计的控制系统提出以下要求：
①将开关SA打到微机控制状态，在微机控制界面上起动Ⅰ套净化装置，由接触器KM1控制进水加压泵M1（由变频器控制）工作，电磁阀YVX11及YV112、YV113、YV114（后三个阀由KM1通过中间继电器KA1控制）打开，控制Ⅰ套的净化工作。
②Ⅰ套进行净化工作时，通过压力表PIT1、PIT2，liuliang计FIT1、FIT2、FIT5对其管道中的压力与liuliang进行监测。当liuliang计FIT5所检测到的liuliang值小于某一给定的liuliang值时，说明Ⅰ套的净化装置由于杂质堵塞而效率过低，此时应使Ⅰ套停止净化，加压泵M1停止工作，电磁阀YVX11、YV112、YV113、YV114关闭；进行Ⅰ套反冲洗，由KM2控制的反冲泵M2工作，电磁阀YVX21、YV122和YV123打开（反冲工作一段时间后自动停止）；Ⅰ套反冲洗的起动Ⅱ套净化装置进行净化。
③Ⅱ套装置净化时，由接触器KM1控制的进水加压泵M1（由变频器控制）工作，电磁阀YVX11及YV212、YV213、YV214（后三个阀由KM1通过中间继电器KA3控制）打开，通过压力表PIT3、PIT4，liuliang计FIT3、FIT4、FIT5对其管道中的压力和liuliang进行监测，当liuliang计FIT5所检测到的liuliang值小于某一给定的liuliang值时，说明Ⅱ套的净化装置由于杂质堵塞而效率过低，此时应使Ⅱ套停止净化，加压泵M1停止工作，电磁阀YVX11及YV212、YV213、YV214关闭；进行Ⅱ套反冲，由KM2控制的反冲泵M2工作，电磁阀YVX21、YV222和YV223打开（反冲工作一段时间后自动停止）；Ⅱ套反冲洗的起动Ⅰ套净化装置进行净化，如此反复循环。
④Ⅰ套和Ⅱ套装置在工作的过程中可通过微机界面上的停止按钮随时可以停止工作，Ⅰ套和Ⅱ套装置也可以单独地进行反冲。
⑤进水加压泵M1通过模拟量输出模块对变频器进行变频调速。
⑥当M1、M2过载或变频器故障时，进行声、光报警，以提示操作人员进行处理。
⑦变频器故障时可给PLC提供相应的控制信号。
⑧必要时，可将电磁阀YVX15打开，使净化装置断水。
⑨考虑到电动机的惯性，系统停止工作时，先停止水泵，短暂延时后再关闭阀门。
图1旋转流管式膜微滤水处理工艺流程图
3、控制系统的设计
(1)控制系统的结构
根据工艺要求，考虑到系统中处理的主要是开关量信号，采用PLC来实现对整个系统的控制；采用组态软件对系统进行显示和监控。
(2)PLC系统设计
本系统采用OMRONC200HE系列的PLC，从系统的输入/输出点数考虑，PLC系统构成如图2所示。
图2PLC控制系统结构
PLC控制系统中包括：8槽CPU底板（C200HW-BCO81-V1）一块，通过内置的总线将各模块连接在系统中；电源模块（PA204）一块；CPU（CPU42-E）一块；16点开关量输入模块（ID212）一块；16点开关量输出模块（OC225）一块；8路模拟量输入模块（AD003）两块，分别对Ⅰ套和Ⅱ套净化装置的压力和liuliang进行采集；8路模拟量输出模块（DA004）一块，对变频器进行控制，从而对进水加压泵进行控制。
编程软件采用OMRON公司SYSMAC-CPT通用软件包，它可对C200HE系列及其它系列进行编程。
[NextPage] SYSMAC-CPT是基于bbbbbbs环境下的编程软件，将它装入上位计算机中，用RS-232通信线和PLC连接，采用梯形图直接对PLC编程和监控，编制的程序可在PLC和计算机之间相互传送或存储在磁盘上。
(3)上位机监控组态软件
本系统采用美国Inbbblution公司的FIX6.1工业控制组态软件，通过RS-232串行通讯口使PC机与C200HE系列的PLC进行通讯。
通过FIX组态软件可以对工艺过程进行实时监控。FIX组态软件是以块为基础的，不同类型的块可以定义多种不同的节点，每个节点承担了一定的控制功能，在整个水处理的工作过程中，要用到模拟数值输入/输出块、数字数值输入/输出块、计算块等。上位机对电磁阀的控制就必须通过数字数值输出块来进行，每个阀门的控制对应了相应的数字输出节点。上位机不仅能接受来自PLC的控制信号并以动画的形式进行显示，还能够通过通讯端口向PLC发出控制命令，对现场进行控制。通过模拟块，上位机通过通讯端口可以从PLC上读取来自控制现场的仪表所采集到的压力和liuliang的实时数据，再经过计算块的转换，在上位机上将数值实时地显示出来，并对系统出现的故障能及时报警。旋转流管式膜微滤监控界面如图3所示，数据的实时曲线和历史曲线如图4所示。
图3旋转流管式膜微滤监控系统界面
图4数据的实时采集曲线
4、结语
旋转流管式膜微滤是一种新的污水处理工艺，采用本文所设计的控制方案对其进行自动控制，各项指标均达到工艺要求，取得了较好的控制效果。目前，控制系统已调试完毕并投运，运行情况良好