西门子6ES7223-1PL22-0XA8产品规格

西门子6ES7223-1PL22-0XA8产品规格

1 引言

　　叶片回潮机是卷烟厂制丝车间生产线中的重要设备之一，主要用于卷烟厂制丝线前段处理打叶复烤烟片、白肋烟片、薄片、晒烟及香料烟烟片的专用设备。随着打叶复烤技术的逐步推广，卷烟厂制丝车间的原料逐步实现了片烟化，滚筒式叶片回潮机因其具有较高的安全防护性和可维护性，松散回潮效果好且造碎低的特点，目前使用较为广泛。它是通过滚筒的转动、输送，在完成烟块松散的将烟块松散成叶片，对叶片进行增温、增湿处理，tigao烟片的含水率和温度，并以tigao叶片的韧性和耐加工性，满足后续的制丝工艺要求。

　　2系统构成及工作原理

　　滚筒式叶片回潮机的控制系统由传动系统、管路系统、热风系统、电气系统等组成。其中，传动系统采用变频调速控制，使滚筒在20r/min以下的范围内旋转。管路系统包括蒸汽管路、供水管路和压缩空气管路三个部分。

　　如图1所示，烟片沿物料方向行进，经过电子秤、振动输送带进入滚筒并在滚筒的轴向倾角及滚筒内拔料杆的疏导作用下，翻滚向前，从而使得未松散的烟片得到一定的机械松散。当叶片在滚筒内部增温湿区域时，前(后)端加水阀与前(后)端蒸喷雾化阀开启，根据电子秤测得叶片liuliang和出料口水平输送带上的水分仪反馈值控制气动调节阀的开度以改变前(后)端加水量，增湿水与蒸汽被输送到双介质喷嘴及蒸汽喷管中混合后呈雾状喷射出并洒落到叶片上对叶片进行增温和增湿处理，未松散的烟片因受热吸水舒展而松散成叶片。出料温度则是利用热风风管上的测温仪测得热风温度反馈值调节物料增温湿阀开度改变喷入滚筒内蒸汽的liuliang，从而达到自动控制出料温度。

　　3主要控制变量及控制方案

　　在松散回潮工艺中，影响烟叶质量的主要因素为水分和温度，可以划分为水分控制和温度控制两部分。

　　3.1 水分控制

　　由于受片烟在滚筒内的松散位置和程度以及liuliang的影响，采用串级调节系统直接控制出口水分的系统很难达到平衡。而因烟叶复烤工艺，来料烟片水分均为一个恒定值，可以采集延迟后电子秤来料liuliangF并设定一个经验加水系数K，得到应加水Q,并按一定的比例将应加水量Q 分为前室加水Q 前及后室加水Q 后，即Q=Q 前+Q 后。

　　加水量：Q=F×K (1)

　　设入口水分P 入口(恒定值)，出口设定水分P 出口(水分仪测量值)，入口liuliang为F，则有：

　　来料干量=F×(1-P 入口) (2)

　　出口liuliang= 来料干量/(1-P 出口) (3)

　　而应加水量=出口liuliang-入口liuliang，则代入(2)、(3)有：

　　Q=F×(P 出口-P 入口)/(1-P 出口) (4)

　　对比(1)、(4)可知K=(P 出口-P 入口)/(1-P 出口) (5)

　　在实际生产中，考虑到喷入滚筒内的蒸汽本身带有水，可适度降低K 值。

　　如图2 可见，由电磁liuliang计采集到实际加水量Q 实际，经PID反馈控制电器阀门定位器调节加水量，用出口水分与工艺设定水分的偏差微调加水系数，使实际加水量在计算应加水量的周围作少量变化。

　　3.2 温度控制

　　在生产过程中，保持滚筒内一定的温度，有利于所加的水分进入到烟叶的纤维组织中。而在加水量一定的情况下，为保证出口烟叶的水分稳定，必须保持筒内温度的稳定。而筒内温度的调节主要是依靠调节热风管道的温度。在保持热交换器加热阀门一定开度的情况下，使用一体化温度变送器直接测量热风管路回风温度来反馈控制物料增温湿阀从而调节滚筒内温度(如图3所示)。

　　4控制系统硬件及网络配置

　　滚筒式叶片回潮机的控制系统是以西门子S7-400 系列PLC 为核心的自动化控制系统。西门子S7-400 系列PLC有如下几个优点：

(1)处理速度快，响应时间短，适合于过程控制行业中需要处理大量数据的任务，确保制造业中高速运行机器的机器周期极短。

　　(2)强大的通讯能力和集成接口使协调整个网络和通过从站控制底层通讯线路方面表现出色。

　　(3)采用模块化结构设计，具备强大的CPU 性能，CPU 的资源裕量显著增加。

　　如图4 所示，鉴于部分设备如人机界面、红外水分仪、电磁阀阀岛、温度传感器、liuliang计、DP/PA连接器等设备等不具备PROFINET 接口，使用PROFIBUS-DP 网络。由于控制现场各类4-20mA的模拟量控制仪器仪表较多，使用PA 现场总线网络，可以省去大量采集模拟量控制信号所需的电缆。

　　5控制系统软件设计

　　回潮机控制系统的核心由S7-400 PLC构成，控制程序由梯形图和语句表实现。梯形图控制程序实现将入口烟叶水分的经验值、延时后电子秤liuliang和不同牌号烟叶出口水分设定值换算成加水系数，并以此按一定比例分配到前室加水及后室加水的阀门控制上，通过检测出口烟叶的水分反馈值，实现对出口水分的PID闭环控制;在温度调节上，按不同牌号烟叶的工艺要求，根据热风管道回风口的温度反馈值和设定温度的偏差，对增温湿蒸汽调节阀进行控制从而实现滚筒温度的变化。

　　PLC 程序还根据松散回潮工艺要求，控制滚筒电机变频器在不同工艺阶段保持相应的转速。PLC控制程序除了完成正常的工序控制外，还实现对电气设备安全联锁、过热和过电流的安全检测与报警等功能。系统通过上位机监控程序实现对回潮机工作状态的自动化操作、自动化管理和实时监控。上位机软件采用西门子组态软件WinCCV6.0编制，主要功能包括：(1)实现显示设备的工艺流程;(2)显示电动机、光电管、各控制阀门的工作或故障状态;(3)可下发烟牌批号、牌号、各项工艺参数等指令;(4)实现远程联机自动化控制操作和实时监控及采集实时数据。

在加工设备中,由于生产工艺要求, 大多采用三相交流变极调速异步电动机。为了tigao生产效率和减少操作频率及变速操作方便,希望能直接操作一次按钮即可实现电动机从低速运行到高速运行或由高速运行到低速运行的相互转换;又为减小因高速起动时电流过大对电动机带来的不利影响,能实现高速起动必须经过低速起动再过渡到高速起动与运行的功能。为此我们设计了如下电路:

　　一、分析启动情况: 不论SA1 在什么档位, 都能实现电动机从低速运行到高速运行。当SA1 在低速档时, 只需按下启动按钮SB2,KM4 立即吸合, 0.5S 后KM2 吸合, 电动机即以Y 形连接方式旋转,待速度平稳后, KM4、KM2 都断开,KM3、KM2 依次吸合, 电动机以 形连接方式旋转, 这就完成了典型的Y ! 降压启动过程; 若SA1 在高速档时, 电动机Y型启动平稳后, KM4、KM2 都断开,KM4、KM3、KM1 依次吸合, 电动机以YY 形连接方式旋转, 也实现了Y型启动、高速运行的目的。

　　二、在正常运行时, 若想从低速转到高速, 只需旋转一下SA1 旋钮, KM3、KM2 立即断开, KM4、KM3、KM1依次吸合, 电动机以YY 形连接方式高速运行; 若想从高速转到低速也只需旋转一下SA1 旋钮, KM4、KM3、KM1 立即断开,KM3、KM2 依次吸合, 电动机以 形连接方式旋转 低速运行。

　　三、在需要或紧急情况下, 只要按下SB2 或SB1, 所有接触器线圈失电, 电动机停止运行。这个设计的优点有三个方面:

　　一、普通双速电机是六个抽头, 我们在订货时要求电机厂家把电机低速时的 形打开了三个角, 这样电机出线就变成了9 个抽头,这样每次启动都会从Y 形开始, 使启动电流只有 形启动时的, 达到了降压启动的目的。

　　二、我们知道多速异步电动机如果从高速运行直接换成低速运行,就会使处于发电制动状态下运行的电动机的三相定子绕组中产生极大的制动电流。根据实际测试得知:此时电动机三相定子绕组中的电流值约为电动机额定电流值的十倍以上。鉴于此种状况, 我们在程序中通过时间继电器T19 的延时作用,采取了暂不接通多速异步电动机低速运行的三相定子绕阻的方法KM4、KM3、KM2、KM1全部断电, 等速度降到接近低速时,再依次吸合KM3、KM2 交流接触器, 这样就有效地避免了过大的∀ 发电制动电流#通过电动机的三相定子绕组危害电动机,实现了对电动机的保护作用。

　　三、如前面启动和控制过程所述, 程序中运用了不少时间继电器( 参阅PLC 梯形图) , 都是为了协调各个接触器的上电顺序的,避免了传统的继电 接触器回路容易产生触点竟争的现象。关于时间参数的设置, 在产品调试过程中就反复进行了调整,一般情况下不需变动。若条件允许, 到用户厂家后, 可以根据实际情况, 由人员再做微调。

电路设计的目的就是要满足工艺要求; 要保护电动机、主要电气元件使其免受损坏; 上面的电路完全达到了设计目的,并且在实际应用中得到了回报: 每年上百台的产量, 取得了重大的经济效益。( 注: 这里只节选了主电机! 双速电动机利用PLC实现所需功能的电路及程序, 其余控制线路和程序都省略了。)附PLC 梯形图:

　商场中央空调系统主要负责卖场楼层的冷暖供给，其中下层主要为商铺和车库，其它楼层为卖场区域。因卖场商品分区摆放，各区域功能不同，造成人流密度分布不均，导致各区域温度与CO2浓度差异，考虑到超市空调为悬挂式安装，冷（暖）风分区供给、就地回风，本系统采用通过DeviceNet现场总线网络进行区域控制、局部微调、集中管理的控制策略。商场的特点是不间、不段人liuliang差异较大，温度以及CO2浓度也伴随人liuliang的变化而变化，如人liuliang在、节假日增多，温度、CO2浓度也相对较高，平时相对较少。项目设计要求控制系统根据现场环境对温度、CO2 浓度自动调节。

2商场中央空调自动化系统

2.1总体结构设计

　　　项目选用台达机电自动化技术平台集成实现。根据空调机组分布特点，对于CO2浓度和室内温度采用区域控制。冷（热）水和风机采用VWV（变水量空调系统）、VAV（变风量空调系统）混合控制模式，由此达到舒适和节能目的。整个大楼共分为三层，一层3台AHU（空调机组），二层3台AHU，三层2台AHU、1台PAH，每层都由不同的功能区域组成。所有AHU和PAH（柜式空气处理机组）由1台总控制器来负责整体控制。每台AHU、PAH都有1台各自独立的控制箱。整体架构如图1所示。

2. 2总控制器结构

　　　总控制器主要由台达触摸屏、PLC以及DVPDNET主站模块构成。总控制器通过台达的DeviceNet总线与现场控制器通讯，进行数据交换。触摸屏通过RS485总线以MODBUS协议与总控制器通讯，监视各台AHU的运行状态。现场控制器的温度与CO2浓度可以通过总控制器的触摸屏来设定，设定好的数据通过DeviceNet通讯分发给各现场控制器。通过台达DVPDNET主站模块对整个网络进行管理，并通过人机界面显示各网络节点的状态。当网络上的节点发生异常时，相应的指示灯点亮。实时显示主站模块的状态，当主站模块发生错误时，显示主站模块的错误代码。

2.3现场控制器

　　　现场控制器主要由台达MODBUS/DeviceNet转换模块DNA02、PLC、变频器、接触器等部件构成。现场控制器接受总控制器的温度、CO2浓度设定指令。现场控制器之间还可以通过总控制器实现数据共享，将采集到的温度、CO2浓度等信号传送给与该区域相关的其他现场控制器。现场控制器控制AHU、PAH空调机的风机转速、冷（热）水阀门开度和新风阀开度来调节室内温度和CO2浓度。

2. 4AHU的控制流程

　　　空调机组AHU操作箱可以选择自动控制或手动控制。自动控制时，现场温度及CO2浓度由台达PLC智能控制在允许的设定范围内；当操作箱出现故障时(如传感器损坏、出现通讯故障等)，可以选择将变频器以固定频率运行或者工频运行，以便检修。

2. 5对于CO2的浓度和人liuliang的处理

　　　在卖场中，根据空间区域布置CO2传感器位置，主要在人员集中密集处采集CO2浓度值。CO2传感器就近接线于现场控制箱的PLC，此信号经过集中控制器发送给本区域相关的空气处理机组的控制器，由各台AHU通过调整新风阀门开度来引进新风量，调节室内CO2浓度。新风阀门的开度的大小是通过CO2浓度、室外温度的目标值依据其权重的大小来进行PID控制的。

2. 6火警连锁

　　　系统与安防系统连动，当发生火警时，总控制器上人机出现报警画面，空调机停止工作，水阀、风阀关闭，排烟系统启动，排出烟雾。本系统提供一个干接点与安防系统连动。

3DeviceNet网络配置设计

按照表1分别对网络上的节点进行设置。使用DeviceNet网络配置工具配置网络。
表1网络节点设置

3.1DeviceNet从站配置

（1）打开DeviceNetBuilder软件，软件界面如下所示。

（2）选择『设置（S）』功能点『通讯设置』，选择『系统通道』指令。

（3）在此对计算机与 SV主机的通讯参数进行设置。如”通讯端口”、”通讯地址”、”通讯速率”、”通讯格式”。设置正确后，点击『确定』按钮，返回主界面。
（4）选择『网络（N）』菜单点『在线』指令。
（5）弹出下所示窗口：

（6）按『确定』对DeviceNet网络进行扫描，正常情况下弹出扫描进度条，如下图所示。按『取消』返回主画面：

（7）如果上述对话框的进度条一直没有动作，则说明 PC和 SV PLC通讯连接不正常或PC上有其他程序使用串口。扫描结束后，会提示”扫描网络已完成”。此时，网络中被扫描到的所有节点的图标和设备名称都会显示在软件界面上，在此例中DVPDNET的节点地址为01，如下所示：

（8）用鼠标双击VFD-FDrives节点，弹出下图所示窗口：

（9）在此对VFD-F变频器的识别参数以及IO信息进行确认。确认配置无误后，点击『确定』按钮。返回主界面。
其它从站（如PLC等）的配置与节点1操作步骤类似，这里不再赘述。

3.2DVPDNET主站模块（主站）的配置

（1）双击DNETScanner（节点0）的图标，弹出” 主站模块配置…”对话框，可以看到左边的列表里有当前可用节点VFD-F Drives 230V50HP，DVP-SS/SA/EH PLC，VFD-F Drives 230V 20HP，DVP-SS/SA/EH PLC，VFD-MDrives 230V 5HP，DVP-SS/SA/EH PLC… …。右边有一个空的”扫描列表”：

（2）将上图中左边列表中的DeviceNet 从站设备移入主站模块的扫描列表中。具体步骤为：选中 DeviceNet 从站节点，点击">"，如下图所示。按照此步骤，即可将 DeviceNet 从站节点依次移入到主站模块的扫描列表内：

（5）点击『是』按钮，将配置下载至主站模块，确认PLC处于RUN模式。

3.3DVPDNET-SL主站模块和从站的IO数据映射

DVPDNET-SL主站模块→DeviceNet从站

DeviceNet从站→DVPDNET-SL主站模块

3.4保存配置数据
选择『文件（F）』菜单中『保存(S)』命令，将当前的网络配置保存。b

4DeviceNet网络监视

4.1实现原理

　　　主站模块对扫描列表中的节点进行实时监控，并将扫描列表中的每个节点的状态映射到一个位，使用者可以通过监控D6032~D6035的内容获取各网络节点的状态信息。PLC装置与网络节点的对应关系如表2所示。

表2装置与网络节点的对应关系

　　　当扫描列表中的节点正常时，相应的位为OFF状态，当扫描列表中的节点发生异常时，相应的位为ON状态。用户通过监控D6036的内容实时获取主站模块的状态信息。当主站模块正常工作时，D6036的内容为0；当主站模块处于初始化时，D6036高字节内容为1，低字节内容为0；当主站模块发生错误时，D6036高字节内容为2，错误的详细信息参考D6036低字节的错误代码：

4.2PLC元件说明

4.3PLC程序（DeviceNet网络监控部分）设计

4.4DeviceNet现场总线控制系统特点
与传统的控制系统相比，基于现场总线产品的空调系统具有以下特点：
（1）布线简单，节省安装费用。DeviceNet通过一根通讯线实现整个网络各节点之间的通讯，相对于传统的点对点控制系统，节省大量的电缆，缩短的安装时间，降低了安装费用。
（2）可靠性高。DeviceNet通过一根通讯线控制整个网络。主站模块对整个网络实时监控，通过监控主站模块，能够迅速的获知发生故障的节点设备，便于快速排除故障；当网络上的某一节点发生故障，不会影响其它节点的正常工作。