6ES7223-1BH22-0XA8参数规格

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1、背景

1．1定义

   平衡机是测量旋转物体(转子)不平衡量大小和位置的机器。

  任何转子在围绕其轴线旋转时，由于相对于轴线的质量分布不均匀而产生离心力。这种不平衡离心力作用在转子轴承上会引起振动，产生噪声和加速轴承磨损，以致严重影响产品的性能和寿命。电机转子、机床主轴、内燃机曲轴、汽轮机转子、陀螺转子和钟表摆轮等旋转零部件在制造过程中，都需要经过平衡才能平稳正常地运转。根据平衡机测出的数据对转子的不平衡量进行校正，可改善转子相对于轴线的质量分布，使转子旋转时产生的振动或作用于轴承上的振动力减少到允许的范围之内。平衡机是减小振动、改善性能和tigao质量的必不可少的设备。

1．2分类

   平衡机可以分为 重力式平衡机和离心力式平衡机是两类型。

  重力式平衡机一般称为静平衡机。它是依赖转子自身的重力作用来测量静不平衡的。仅适用于某些平衡要求不高的盘状零件。离心式平衡机是在转子旋转的状态下，根据转子不平衡引起的支承振动，或作用于支承的振动力来测量不平衡。其按校正平面数量的不同，可分为单面平衡机和双面平衡机。单面平衡机只能测量一个平面上的不平衡(静不平衡)，它是在转子旋转时进行测量，但仍属于静平衡机。双面平衡机能测量动不平衡，也能分别测量静不平衡和偶不平衡，一般称为动平衡机。

1．3动平衡机原理

   动平衡测试系统的结构如上图图所示，在平衡系统的转子支撑点两端各有一个压电传感器用以拾取转子的振动信号，而在转子的一侧的光电开关是用来获取相位基准以及转速信息。三路信号送入数据采集器，上传至上位机对信号进行处理,通过一定的解算，得到Ⅰ、Ⅱ校正面所需校正量的大小和相位，据此就可以实现对转子的不平衡校正。

2、方案

2.1 传统控制方案

  动平衡测试机传统上是采用工控机和数据采集卡组成信号采集、处理和逻辑控制系统，但这种方案由于使用工控机，造成系统整体可靠性差，对操作人员要求高，无法适应工厂车间应用要求。部分设备厂商转而采用工业领域广泛使用的具有极高可靠性的PLC作为控制方案。

2.2 控制要点

动平衡测试机对数据的采集要求属于基于脉冲同步的高速模拟量采集，即当系统捕获脉冲信号后立刻触发数据采集（从模拟量模块上获取具体数值）。在实际应用中，触发系统进行数据采集的脉冲频率不低于840Hz（以测试对象为额定转速2100rpm,12对极的电机转子为例）。要求主机和模拟量采集模块都必须具备高速响应的能力。

系统必须具有大容量的数据存储器，能保存每次采集的数据。

2.3 合信技术的控制方案

   针对动平衡测试机的特点，合信技术推出了一种特殊的模拟量模块（CTS7231-7HA32），该模块的数据采集时间为16微秒，采样频率62.5kHz。根据采样定理，如果系统数据采样频率要达到840Hz，则模拟量采样单元需要840*5=4.25kHz以上的速度，才能较好地还原信号；如果需要更高的采样精度，则需要更高速度的模拟量采集模块。CTS7231-7HA32模块完全胜任动平衡测试机的要求。

  在保证模拟量模块能够准确及时获取信号的合信技术优化了CPU程序获取数据的机制，通过让采样脉冲信号触发具有更高响应优先级的高速计数中断来获取数据。CTSC-200CPU的高速计数中断延迟仅为60微秒，即PLC程序获得数据的频率为16kHz。

  在实际应用中，采用合信PLC的动平衡测试机的数据采集速度和质量已经达到了专用数据采集仪的效果。并且CTSC-200CPU快速的浮点数处理能力也完全能够胜任后续数据处理的要求。

   下表为几种类型方案对比：

合信PLC方案

标准PLC方案

工控机方案

优点

系统数据采集速度快（模拟量模块62.5kHz，PLC程序16.6kHz）；CPU数据处理速度快；CPU数据容量大。PLC性能可靠，完全适应各种工业应用场合。

PLC性能可靠，完全适应各种工业应用场合。

数采卡数据采集速度快；工控机数据容量大；能够实现对数据的复杂算法处理

缺点

算法编程复杂，不直观。

PLC响应外部中断速度慢，数据采集模块速度慢（高只能实现1kHz的数据采集），由于速度慢导致采样数据延迟时间大，致使测量精度低。算法编程复杂，不直观。

可靠性差，无法长期工厂化的运行，系统维护不便。

2.4 合信技术方案组成及产品列表

序号

名称

型号

数量

备注

1

CPU 模块

CTS7 216-2AD33-0X40

1

布尔运算0.15us；浮点运算8us；72K 程序存储空间；110K 数据存储空间。

2

EM231

CTS7 231-7HA32

2

单通道快速数据采集模块，模块数据采集速度16us；

3

EM223

CTS7 223-BPH32

1

8DI/8DO 数字量扩展模块

4

TP07

CTS6 T07-CH020

1

7寸触摸人机界面

3、

   本文描述了一种基于合信技术CTSC-200PLC的动平衡测试机的控制方案，这个方案解决了其它品牌标准PLC无法进行快速数据采集的问题，并且同工控机的方案相比，可靠性更高、价格更低，极具性价比优势。

1.工艺要求

温度控制

  烫光机的热辊测温采用接触式热电偶测温模块，热辊转动时容易对该模块造成磨损，需要较为频繁的更换和维护，给售后维护造成了很大的不便。

2.方案描述

1.采用PLC内置温度控制功能控制热辊温度

  热辊的加热是由主加热和副加热组成，二者的控制是独立的，但热辊是一体的，由于温度传导的作用，主加热和副加热互相影响，对温度控制器的性能要求很高，传统的热辊温度控制方案都是采用比较的温控表控制，价格较高。合信技术根据热辊的温度控制特点要求，设计了独特的模糊温度控制算法，采用这种算法合信的PLC即可胜任，其控制效果到达了热辊的要求，精度为�1�C，超调量≤3%。由于省却了温度控制仪表，显著降低了系统成本，改善整体电气系统结构，减少故障率。

2.热辊温度测量采用无线测温方式

 传统方案的烫光机热辊温度检测是在将热辊内部埋设的传感器连接到集电环，集电环另一侧的电刷将信号传导到温度控制器上，电刷在长时间的使用过程中，由于多种原因同集电环会出现接触不良等问题，造成传导的温度信号失真，进而引起热的温度控制不准确。

3.接触传导温度信号。免维护，测温更准确。

  在合信的方案中，热辊的温度测量采用无线输电载波通讯（CTS5TIT测温系统）方式，即热辊上的传感器信号是通过无线传输的方式传送到上位控制系统，完全省却通过滑环传递温度信号的环节，避免了集电环和电刷接触造成的温度测量不准，也节省了定期更换集电环和电刷的维护成本。在测温环节采用16Bit精度的模拟量模块EM231-7HC32,温度测量精度为0.1度。EM231-7HC测量模块采用先进的硬件滤波，稳定性高于标准PLC温度测量模块。

  CTS5TIT无线测温系统使用热电阻温度传感器，测量的真实温度。而传统热辊采用热电偶的温度检测方式，其测量的温度是相对于冷端（一般是温控器内部）的温度，即测量的是相对温度，这个值相对于真实温度会有一定偏差。

4.基于互联网的远程程序监控和编程调试

  在合信方案中，采用合信CP6452产品，通过CP6452,用户可以在远端通过互联网实现对PLC的监控和编程调试。

4.方案框图

5.方案优势

1、PLC内置温控制，取消温控表，降低成本。

2、升温快，无超调，控制温度精度正负1度内。

3、无线测温，没有机械滑环，免维护，综合成本低

4、合信PLC运算速度快、保密性强、适应严酷工业环境三防处理。

一．引言

　　流浆箱（又称网前箱）是纸机的一个重要组成部分，其主要作用是产生一个稳定的上网浆流，保证纸张的均匀度等特性。成纸的均匀度取决于纤维在流浆箱中的分散程度和流浆箱唇口的均匀度。车速低于200米／分的纸机，一般采用敞开式流浆箱，也就是自压式流浆箱，由浆位高低控制总压；车速超过200米／分的纸机上，一般配备气垫式流浆箱或（半）水力式流浆箱，其控制的参数主要有总压、浆位和浆网速比，控制总压的目的是为了获得均匀的从流浆箱喷到网上的纸浆liuliang和流速，控制浆位的目的是为了获得适当的纸浆流域，以减少横流和浓度的变化,产生和保持可控的喘流以限制纤维的絮聚。本文以气垫式流浆箱为例，介绍其系统软硬件设计。

二．现场工艺要求及设备概述

1．总压头控制概述

　　在气垫式流浆箱中，P＝P’+H，其中，P为总压头，P’为气垫压力，H为浆位。通过改变P’来稳定H，总压头控制着流浆箱的喷浆速度，它由上浆泵的转速来调节，总压头的稳定与否对纸张纵向定量有较大的影响，必须保证总压控制回路工作在佳状态。

1）总压头检测:采用压力变送器PT—101，检测压头，压力变送器的测量范围为0～40KPa(可根据实际情况进行调整)，输出电信号为4～20mADC。 实物安装如图

2）总压头设定:总压头设定值Ps有两种设定方法，一是在上位机直接设定(给定值)，通过通讯接口送给SIEMENSPLC；二是在上位机上投入网速w和浆网速比αs，计算机根据公式Ps＝K×（αs×W）2计算确定总压值，通过通信接口送给SIEMENSPLC。

3）总压头控制:计算机根据总压头的设定值、实测值及总压头与浆位之间的耦合关系，经过相应的控制处理后，给出控制信号(4～20mADC)，通过上浆泵变频器控制上浆泵的转速，若总压头的实际值低于给定值，则增大上浆泵的转速，则减小上浆泵的转速，直至总压头达到设定值。上浆泵也可手动控制，即在人机界面上将对变频器的输出置于“手动”位置，直接控制上浆泵的转速。

4）浆速／网速比控制：纸页在纵横方向的组成是否一致，与纸浆在流浆箱唇口的喷浆速度和网速的关系十分密切，而流浆箱总压又决定了纸浆的喷浆速度，其关系为α＝J／W＝60√2gP/V其中P为总压头，W为网速，α为浆速网速比，在实际使用时，由于唇板开度、流浆箱形状等各不相同，α的设定值αs值亦不相同，需要根据实际情况来如以确定，在没有浆网速比控制的设备上，一般都通过人工计算列出对照表，操作工根据不同车速手动调节总压头设定值。在本系统中，总压可自动跟随车速变化(配备网速输入模块)，通过键盘输入，可容易地改变αs值以适应工艺的要求；又给出了不同浆网速比条件下的总压—网速对照表，供操作者查询。

总压参数表如下

总压头对照表：（αS=0.

5）正常运行：系统运行时，计算机会自动控制上浆泵的转速，保证总压头的实际值在其给定值附近允许的范围内变化。

2．浆位控制

　　在双匀浆辊气垫式流浆箱中，浆位控制回路是总压控制回路中的一个中间环节，在总压调节过程中，会使浆位产生不断的波动，这就要依靠浆位调节回路不断进行调整，使液位稳定在一定的高度上。

1）浆位检测：利用差压式液位变送器LT—102检测浆位，其法兰部安装在流浆箱底部外侧。低压侧通过导引管安装在流浆箱上部的外侧，根据其差压测定浆位高度。如

2）浆位设置：根据实际要求设置在0.2-0.4米之间

3）浆位控制：计算机根据浆位的设定值、实测值及浆位于总压头之间的耦合关系，经过相应的控制处理后，给出控制信号（4~20mADC），通过风机变频器控制罗茨风机的鼓风量。若浆位偏低则减少风量，若浆位偏高则增加风量，直到液位达到设定值为止。风机速度也可在人机界面上设置成手动状态，由手动确定其转速。此功能在调试时可加以利用。

4）正常运行：理想浆位调节，应使浆位的波动在允许的范围既要确保浆面的浮浆和气泡通过溢流槽全部溢流，又要使浆位调节对总压头的影响为小。

3.控制示意图

三．电气硬件设计

　　根据技术协议，采用西门子200SMART系列的PLC，系统控制一台罗茨风机，一台冲浆泵及两个匀浆辊共4个电机，（风机与两台匀浆辊采用易能ENC600控制，冲浆泵用户自备）设备开启后必须设计运行反馈以达到用户要求，必须控制流浆箱内的液位变送器及压力变送器，为方便操作增加冗余作为预留，设计图纸如下

柜内实物图

四．PLC程序设计

程序中某些数据必须具备掉电保存功能，必须设置以下参数

五.上位机程序设计

　　依据用户要求设计相应的按钮，棒图，趋势图等，如下图

六.现场调试

　　此设备中有三相动力电缆，也有信号线，为系统稳定性必须分开单独敷设，以达到控制要求。

　　上电后，检查通讯是否正常；测试压力液位通道是否正常；启动设备观察电机转向，反馈等是否正常；设备启动前，设定好合适的液位，根据车速设定总压，先打成手动模式，观察压力液位是否正常，待压力，液位达到设定值附近，切换成自动模式，观察有无异常。