西门子6ES7223-1PH22-0XA8技术数据
系统总体
此包装系统总体运用机电一体化技术。可编程控制器(PLC)和称重指示控制仪F701组成测控系统来完成切片的称量、计量、包装的生产工艺过程。该系统以PLC为控制中心,配以称重指示控制仪、气动执行机构、电动执行机构、自动控制部件和机械装置,实现切片的动态在线称重计量和包装工作。
2.1电控系统
包装机的控制部件由两部分组成。
(1)盘装部分:由主控柜、副控柜和两个现场操作盒组成。主控柜内主要有PLC和称重指示控制仪F701以及码盘设定器、袋计数器等。副控柜主要为交流接触器和热继电器,分别控制M1风机电机、M2提升机构电机、M4传送机构电机,其中提升机构由于有升有降,用了两个接触器。现场操作盒AR1用于料口升降控制,AR2用于传送控制。
(2)现场部分:
3个电机M1、M2、M3;
4个两位五通电磁阀配合气缸分别控制投料门1(电磁阀YV1)、投料门2(电磁阀YV2、)排料门(电磁阀YV4)和袋口夹松开(电磁阀YV5);
6个限位开关,SQ1为投料门关位置,SQ3为排料门关位置,SQ4、SQ5、SQ6、SQ7分别对应装袋提升机构的料口上位、下位、上限、下限;
3个称重传感器BP1、BP2、BP3;
1个光电开关SQ11用于检测料包到传送链板尽头。
主要的机械装置有称量料斗、板式输送机、装袋机构、控制门、排料门等。由于切片是粒状的均匀颗粒,同粉状物料相比流动性好且不粘附,靠自重来落料即可,料斗也不用做特殊操作。其中控制门采用的是双闸门,控制门1和2全开时为快投料,控制门2关闭1开启时为慢投料。
图1系统总体框图
2.2包装工艺过程
(1)称量过程:此系统有自动和手动两种操作方式,但手动方式也是由PLC实现的。手动方式主要用于调试、维修和排除故障,以自动操作为例介绍。
PLC向F701发扣除皮重信号后(此时净重立即设置为0),打开控制门1和2,由料仓向称量料斗快投料(快投料速度约23kg/s),当达到预置值时关闭控制门2,将快投料改为慢投料(速度约为2kg/s),当料量达到落差值时关闭控制门1,投料结束。稳定后PLC向F701发数据保持信号,F701自动的与设置的不足、过量、上限值比较,若适量则“称好”灯亮,若过量或欠量则“超差”灯亮并报警。
(2)提升机构动作及放料过程:将空袋夹在放料口上加好,按AR1的“料口升”按钮待“称好”灯亮后料口自动升到上位,风机启动充气15s,充气结束后打开排料门开始放料,当F701发出接近零信号后5s关闭排料门,自动松开袋口夹,袋计数加1,PLC向F701发一个皮重复位命令信号(取消去皮重操作),装满料的袋脱离料口放置在传送机上。
(3)传送过程:按AR2的“传送启动”按钮,M4启动自动传送一个袋位停止,由人工扎袋口,料口自动降至下位。以后每称好一袋,按传送启动按钮袋即顺序向前传送一个工位。如此循环往复。用叉车及时将传送机上的袋叉走。
欠量时允许通过按“慢投”按钮进行补料并自动达到适量;过量时系统除报警外无纠正措施,须按“强制”按钮打开排料门放料。
3PLC控制系统
3.1硬件配置
此包装系统的核心控制部分即为PLC。PLC选用的是和扩展性较好的欧姆龙的C200HE,其硬件配置如图2所示:
图2PLC布置图
(1)CPU选用SYSMACC200HE-CPU42-E,程序容量为7.2k字。
(2)数字量输入卡件(DI)共有4个。型号均为B型ID212的DC输入单元,此卡件支持16点直流电压输入。共使用了32个输入量,包括称重指示控制仪F701的控制输出信号和按钮、旋钮、限位开关的输入。
(3)数字量输出卡件(DO)共有3个。型号为B型OC222继电器输出单元2个,此卡件支持12点继电器输出;A型OD411晶体管输出单元1个,此卡件支持8点输出。共用了20个输出量,包括电磁阀、电机的控制信号、信号灯指示和送到F701的控制信号。
(4)电源和底板。电源选用PA204,底板选用8槽底板。
3.2PLC的程序
C200HE的程序用易于理解的梯形图来表示,当使用普通编程器时须把梯形图转换为助记符来输入。C200HE的程序结构虽不是模块化的,但在本系统中通过使用联锁和联锁解除指令—IL(02)和ILC(03)以及跳转和跳转终了指令—JMP(04)和JME(05)使的程序结构类似于模块化。此系统的程序共使用了4组IL、ILC指令。组用于检测控制门和排料门的限位开关是否到位,这两个限位开关到位与否是程序步进的关键点,若不到位程序将会停止,影响包装进度,必须及时报警通知操作人员。第二组内嵌套了2组JMP、JME指令,分别对应从称量到放料的自动操作过程和手动操作过程。第三组用于自动传送过程,第四组用于手动传送过程。
此包装系统的重量检测并未使用模拟量输入卡件,而是通过使用三个并联的称重传感器和称重指示控制仪F701共同检测出来。F701是专门用于单一物料重量称量和控制的仪表,重量这一模拟量信号由F701来处理,而PLC与F701全部是数字量的交接信号。这样使此系统的PLC处理的全是数字量信号,在使控制精度大大提高的也使的编程相对简单,无需使用复杂的命令,由于重量在掉电再送电后,及运行中发生故障停止运行至排除故障恢复运行后不发生变化,不用考虑数据保持功能,即不需使用PLC内的特殊存储器和相应的命令。自动操作程序流程图如图3所示。
下面结合投放料程序梯形图PLC语句来说明一下此包装系统的自动投料过程及PLC与称重指示仪F701的交接信号的关系。用到的DI信号有00000(接近0)、00001(预置值)、00002(落差值)、00003(量不足)、00004(量过量),以上信号均是从F701送到PLC,还有00009(自动方式的旋钮开关)、00301(限位开关SQ1,投料门关闭时闭合)、00303(限位开关SQ3,排料门关闭时闭合);DO信号有00700(去皮重信号)、00701(皮重复位信号)、00701(数据保持信号),以上信号均从PLC送到F701,00600(投料门1开)、00601(投料门2开)、00602(排料门开)、00603(袋口夹松开)。在PLC程序中落差值这一信号有时也当作终值信号使用,因为重量到落差值时关闭控制门结束投料,时间上只存在阀门关闭用时的间隔,落差值的大小就是关闭控制门后还没有落到料斗内的切片重量。程序梯型图如图4所示。
投料条件:第1、2句是系统次开机或每班次开始自动包装时的启动条件,此时投料门关闭着将进行投料了。第3句是是第二包开始包装的启动条件,此时上一包已投料完毕,袋口夹已松开投料门也关闭着。第4句是在上两个条件任意一个满足且排料门关闭着时具备了投料条件。
投料过程:第5句是在投料前PLC向F701发一个0.12秒的脉冲进行去皮重操作,此时F701将净重立即设置为0。第6、7、10、11句,内部I/O位09010是重量未到预置值,这之前00600、00601均动作打开投料门1、2,此时为大投料;预置值00001到时09010为0,此时00601失电投料门2关闭改为小投料。03009是重量未到终值(落差值),这之前00600动作打开投料门1,即预置值已到而终值未到时投料门1开着,此时为小投料,终值到时03009为0,00600失电关闭投料门1,结束投料。
放料过程:第8、9句是称量斗终值已到4.5s后,PLC向F701发数据保持指令,此时进行重量比较。第12、13句,03006是充气结束标志,排料控制09012为重量未超差且充气结束后为1,此时00602得电打开排料门放料,放料到接近0后5s09012为0,00602失电关闭排料门可保证料已排尽。第14句是排料结束后PLC向F701发一个0.12s的脉冲进行皮重复位操作,即取消投料前的去皮重操作。这样循环返回后再进行去皮重操作,保证每次称量的都是净重量。
图3自动操作程序流程图
图4投放料程序梯形图
4 结束语
包装是产品进入流通领域的必要条件,而实现包装的主要手段是使用包装机械。称量包装的准确与否将直接影响到企业的信誉和经济效益。C200HE虽是比较早期的产品,但由于包装机的操作人员就在现场,并不需要连接工控机、操作面板等显示操作设备,配以信号灯和报警音响即可,处理的信号全部是数字量的,C200HE在此包装系统中也是性价比很高的配置。此包装系统大包装能力为32袋/H,操作人员只需2至3人,操作简单方便。控制系统采用PLC控制,可确保系统的可靠性和控制jingque度。称量精度设计为1000kg±0.8k,该系统自使用以来,经过计量部门两次测试,整个系统的动态计量精度优于0.2‰。自装置开车产品外销以来也没有客户反映产品有重量问题,很好的维护了公司信誉。
1.概述
Kinco-K3系列由于可靠性高、精度高、功能强、价格合理,在压瓦机行业得到广泛应用,目前广泛使用在彩钢瓦、琉璃瓦、C型钢等十几种设备上。琉璃瓦和C型钢编写的程序更是有特点,应该说设计的理念先进,通用性强,应用范围广。下面简单介绍一下在C型钢设备上的应用。
2.工艺简述
带钢从设备的尾部进入,经各种压辊压制,从头部出来C型钢。以前,出来C型钢后,人去锯断,再到冲床打需要的孔。这样设备费时费力,C型钢的设备在不断改进中。大概经历了以下三步:步改进,加一个飞锯,这样把人去锯断工序改为自动锯断工序,但打孔工序还需要人抬到冲床打孔。第二步改进,加一个打边孔的液压冲孔设备,冲一下四个孔,飞锯从中间切断。这样解决了边孔和锯断问题。但有时要打中孔的问题,还需要人抬到冲床打中孔。第三步改进,加一个打中孔的设备。这样大部分的C型钢都可以生产了。现在又提出了新的要求:中孔是一次打一个孔,边孔是一次打两个孔,在C型钢的中部也需要打两孔,打两个孔的和打一个孔的只要设定尺寸都可以生产。这样就可以满足C型钢的所有要求了。现在以KincoPLC为核心的C型钢控制系统就是能生产这种高要求的C型钢,精度完全满足要求。
3.硬件配置
输入点:检测开关量、操作开关等。
检测的开关量有:飞锯的起点、终点开关;边孔的起点、终点开关;中孔的起点、终点开关;编码器(A、B相);
操作开关量有:方式选择开关(自动、手动、中位);辊道前进、后退;飞锯切断、返回;中孔下降、上升;边孔下降、上升;急停开关。
输出点:辊道电机(变频器)、液压电机;飞锯前进、后退阀;中孔下降、上升阀;边孔下降、上升阀;
硬件配置:Kinco-K306-24AR +Kinco-K321-08DX + eView触摸屏MT506L
4.程序编写
程序编写包括PLC程序和触摸屏程序
包括六大功能:设备参数、手动对位、生产参数、报警查询、生产画面、公司信息。
以下是一些特点:
设备参数是出厂前工厂内部设定的参数,是由设备制造厂的人员来设定的。
生产参数是生产人员设定的,比如生产的张数、打多少边孔、打多少中孔及长度等参数。
报警查询是当有报警时,有报警显示,故障处理后,按复位键,又可以正常生产了。
公司信息是显示公司名称、电话号码等信息。
生产画面是正常生产时显示的信息,包括生产设定的张数、实际的张数;设定的长度、当前的长度等等。
手动对位是一种很灵活的方式,可以设定、生产随意的长度。
密码功能更是一大特色,设定密码可以很好保护设备厂家的利益。每一套设备一个密码,密码的管理也非常科学。
精度靠自动补偿完成。不仅能补偿过冲量,还能补偿收缩量。
生产参数是保存,生产参数是保存三天,如果断电三天内,上电后仍可继续接着断电时的状态生产。
5.通讯实现PLC需要和触摸屏通讯,在触摸屏上不仅要输入数值量,显示数值量还要在触摸屏上操作单机设备,显示报价信息。
1)通讯电缆
PLC (9pin)MT506L(9pin)
RXD 2--------------------------------2 TXD
TXD 3--------------------------------3 RXD
GND 5--------------------------------5 GND
2)通讯协议
Kinco-K3系列PLC通讯协议是ModbusRTU协议(截止到本期发布日期,eview HMI已经开发了专用Kinco PLC协议)。eView软件设置系统参数中PLC选型中可选用Modbus RTU。双方通讯参数设置为: 通讯口类型RS232,plc站号1,波特率9600bps,无效验,8位数据位,1位停止位。
3)寄存器对应关系
eView触摸屏通过各种元件对PLCCPU的内存区域进行访问,包括:指示灯、切换开关、数值输入、数值输出等等。
具体的对应关系如下表:
计算公式:
。已知PLC内部M区的位寄存器地址,计算EVIEW的寄存器对应点公式如下:
321+字节地址x8+位地址
例如:PLC内部M1.1对应的EVIEW内部寄存器为321+1x8+1=(0x)330
。已知PLC内部V区字寄存器(VW)地址,计算EVIEW的字寄存器对应点公式如下:
字地址/2+101(字地址一定是双数)
例如:PLC内部VW82对应的EVIEW内部寄存器为82/2+101=(4x)142
。已知PLC输入点(I)地址,计算EVIEW的对应点公式如下:
1+输入字节地址x8+位地址
例如:PLC输入点I1.1对应的EVIEW内部寄存器为1+1x8+1=(1x)10
。已知PLC输出点(Q)地址,计算EVIEW的对应点公式如下:
1+输出字节地址x8+位地址
例如:PLC输出点Q1.1对应的EVIEW内部寄存器为1+1x8+1=(0x)10
6.
KincoPLC在压瓦机行业能够得到成熟的应用,说明KincoPLC优良的性能完全可以满足压瓦机行业恶劣的环境。还有就是我们的工程技术人员通过在行业项目上的应用,具备了丰富行业知识。通过与设备厂家紧密结合,共同推出非常适合行业的控制系统解决方案。这种结合有利于设备厂家的产品更好的应用,有利于KincoPLC在市场上占有更大的份额。
一、概述
可编程控制器PLC在燃气轮发电站已经得到了广泛应用,它利用内部存储的控制程序软件以及外部的输入数据和操作指令,经过逻辑和算术运算,向控制装置发送指令,完成对燃气轮发电机组和各辅助设备的控制、调节。
PLC可以对燃气轮发电机组的发动机转速、排气温度、负载以及发动机各系统的参数、状态进行控制和调节。例如,在滑油系统中,就可完成对压力、温度、液位等参数和滑油加热器、滑油冷动器、交直流滑油泵等状态的控制。本文只介绍对Taurus60燃气轮机滑油系统温度、压力控制的部分应用。
二、Taurus60燃气轮机的滑油系统介绍
Taurus60燃气轮滑油为燃气轮机轴承、发电机轴承和齿轮箱轴承提供润滑油,也为压气机可变导流叶片作动器、燃料作动器和放气活门作动器提供增压滑油,控制上述作动器的位置。
滑油系统中温度传感器RTD和压力传感器TP380的安装位置见图1。
三、PLC对滑油温度的控制
(一)PLC控制原理
Taurus60燃气轮机利用温度传感器RTD来控测滑油系统温度,并将其转换为相应的电信号经输入模块的光耦合、A/D转换,转换成数字信号,存储在内部存储器中,PLC扫描内部应用程序,读取数据,进行算术、逻辑运算,结果经输出模块转换输出控制执行机构动作,来达到上述控制目的。
(二)PLC控制目标
对Taurus60燃气轮机滑油温度的控制主要目的如下:①在机组停机时,启动或停止滑油箱加热器;②在运行中若滑油系统温度过高,启动报警回路、停车回路,或发出声光报警或使燃气轮机紧急停车;③控制滑油系统的三个滑油散热器冷却风扇的启动、停止和转速,从而控制滑油系统的滑油温度,使其保持在规定的范围内。
Taurus60燃气轮机组滑油温度传感器RTD共有两个,分别为滑油箱RTD(RT390)和滑油管RTD(RT380)。滑油箱RTD安装在滑油箱内,感受滑油箱滑油温度,当滑油箱滑油温度低于设定值(65℉)(18℃)时,PLC命令滑油箱加热器启动,给滑油加热;当滑油箱滑油温度达到设定值70℉(21℃)时,PLC命令滑油加热器停止运行。滑油管RTD安装在主滑油管上,感受系统滑油温度,当系统温度高于设定值160℉(71℃)时,启动报警回路报警;当系统温度再升高超过设定值165℉(74℃)时,启动燃气轮机紧急停车回路,燃气轮机停止运行。
PLC还可控制滑油散热器的工作,当系统温度高于设定值100℉(38℃)时,PLC命令1#、2#滑油散热器冷却风扇启动,给系统散热;当系统温度低于设定值90℉(32℃)时,PLC命令1#、2#滑油散热器冷却风扇停止工作。1#、2#滑油散热器风扇的工作是由PLC根据系统温度控制风扇变频器的输出,从而实现滑油冷却风扇的平稳调速,滑油温度的调节十分jingque;当滑油温度超过140℉(60℃)启动3#散热器风扇,它是由继电器控制的。
(三)PLC控制过程
限于篇幅,我们仅以滑油温度高引起Taurus60滑油系统报警、停车以及3#滑油冷却器风扇的启动、停止为例来探讨一下PLC是如何实现对滑油温度的控制的。
PLC是使用梯形语言进行控制的。
1.滑油温度高引起报警、停车的控制程序当滑油管温度高于160℉(71℃)将会出现滑油温度高报警,从而引起维护人员的注意;当滑油温度高于160℉(74℃)将会出现滑油温度高停车,以确保设备的安全。
2.3#滑油冷却风扇启动/停止控制程序
当滑油管温度高于100℉(38℃)或低于90(32℃),滑油冷却风扇开启或停止命令使能。具体的说,当高于100℉(38℃)或低于90℉(32℃)时滑油冷动风扇启动(或停止)命令通过输出模块输入(如图3)。
当滑油温度超过140℉(60℃)后,3#冷却风扇启动定时器控制电路回路动作(如图4)这时继电器K280-3线圈通电(或断电)其常开接点闭合(或断开),接触器K4983线圈通电(或断电),其常开接点闭合(或断开)接通(或断开)3#滑油冷却风扇。(如图5)。
四、滑油压力控制
(一)PLC控制原理
滑油压力是通过滑油压力传感器TP380(以下简称TP380)、输入输出模块、PLC的运算等来实现的。TP380感受0~690kPa范围内变化的滑油压力,将其转换为4mA~20mA的电流信号,输入输出模块将电流信号转换为供PLC识别的数字信号,PLC经过运算,将结果存储在标示为LUBEPRESS的地单元中,供程序调用。
PLC控制目标Taurus60燃气机共有三套滑油泵,即主滑油泵、交流滑油泵、直流滑油泵。主滑油泵由燃气轮机驱动,提供燃气轮机、发电机的润滑滑油和控制作动器动作的增压滑油;交流滑油泵用于给燃气轮机、发电机提供运转前和动转后润滑,当主滑油压力低于设定值时紧急启动,以确保燃气轮机的正常运转;直流滑油泵作为交流滑油泵的备用泵,当交流滑油泵故障或燃气轮机发电站全站失电时,确保燃气轮机的润滑。
当燃气轮机启动循环开始后,PLC对直流滑油泵进行试验,当直流泵P903压力达到4PSI,PLC使得P903断电停转并启动交流滑油泵BP321工作,如果压力达到6PSI,PLC允许燃气轮机运转,PLC启动前润滑定时器开始计时,燃气轮机必须以大于6PIS的压力进行运转前润滑30秒,滑油压力低于41PIS则PLC给出低滑油压力报警,若滑油压力低于25PSI,则启动不锁定快速停车。在燃气轮机稳定运转条件下,滑油压力的调节是由滑油压力温度控制组件完成的,但PLC始终监控着系统滑油压力的变化,并在不同状态下完成低滑油压力报警、启动交流滑油泵、启动不锁定快速停车等工作。当燃气机停止运行时,PLC检查直流泵工作,30秒计时器开始时允许滑油压力降至3PSI,定时器工作结束,重新接通交流滑油泵,运转后润滑开始。这些都是由PLC预先设定的控制程序完成。
PLC根据燃气轮机不同的运行停车情况,编制了五种不同的运转后润滑方案供启用。
(二)PLC控制过程
这里我们只介绍滑油系统的压力计算和直流泵启动的命令程序。
1.滑油压力输入数据计算,滑油压力输入数据计算如图6。
2.直流滑油泵
启动命令使能直流滑油泵是作为交流滑油泵的备用泵,当交流泵或者TP380故障时,直流滑油启动。其命令使能如图7。
五、结束语
PLC对滑油系统控制是十分完备的,它的控制内容、项目也是十分复杂的。它不但能控制、显示滑油系统中的压力、温度,它还能设置压力、温度的极限值,一旦系统超越了这个极限值,可以给出报警信号或停止系统运行,确保设备安全;它还可以控制滑油箱加热器的工作,控制油箱液位的高低,并给出报警信号等。限于篇幅,我们只能摘取其一小部分,做一简单介绍,希望能对大型复杂设备的滑油系统的控制有一定的借鉴价值。