6ES7223-1PH22-0XA8型号大全
近年来，受国际市场和国内需求影响，铜价格呈上涨趋势。2005年铜价在3-4万元/t，而在2006年初已超过4.5万元/t，年中高接近8．5万元/t，现维持在6～7万元/t。“铝代铜”已成为制冷行业的发展趋势。如今市场上已有一定比例的制冷电器采用铝管代替铜管制造“两器”，但铝与其他材料的焊接性能较差，从而替代不是完全的，即在制冷管路中要用铜铝管接头作为过渡，铜和铝的电阻率都较低，但导热率又较高，焊接范围很窄，从而铜铝焊接属于异种金属的焊接。目前国内外的焊接设备一般能焊接直径在6～12mm间的铜铝管。本文在原有基础上改进了设备，采用可编程控制器PLC与文本显示器协同控制的方法进行控制，使焊接参数控制精度由原来的0.01S提高到0.001 S；采用50 kVA容量的焊接线圈，可焊接外径为6～20mm，壁厚为0.5～1.25mm的铜铝管。
1铜铝管焊机控制系统总体设计
1.1铜铝管焊接工艺过程分析
在设计控制系统前，应分析铜铝管的焊接工艺过程。铜铝管焊接工艺过程可分解为6个动作：定位一夹紧一推进一焊接一停止、松开一下料、退回。如图1所示。
图1 铜铝管焊接工艺过程
定位时，铜管和铝管在夹具上要限制除轴向转动外的5个自由度，实践证明，轴向定位精度对焊接质量影响较小，而其他4个自由度的定位精度对焊接质量影响较大，故在夹具设计及安装时考虑了这个问题，采用特殊方法保证了铜铝管的径向、绕坐标轴转动的定位精度。定位后，启动焊接程序，由压紧气缸运动而夹紧，确保焊接过程中铜管和铝管完全处于控制系统的控制之下，由于管材整体形状未定，考虑到焊接质量及外形美观，铝管为端面夹紧，铜管端面露出约10mm夹紧。夹紧后，控制程序启动推进气缸，使铜管向铝管推进；当铜管与铝管接触后，控制程序启动焊接回路，此时在铜铝管间产生大电流，使铜管和铝管接触面发热升温，温度可接近或达到铝的熔点，直到铝管将铜管锥面全部包住，控制程序关断推进气缸，停止推进，并切断焊接回路，停止电流加热；继续压紧保持，待铜铝管焊接接头温度有所下降，连接牢固后，控制程序再关断压紧气缸，夹具松开，下料；推进机构退回原位，准备下次焊接。
1.2控制系统的总体设计
把前述的焊接过程整理为：启动一夹紧一延时(t0)一推进一接触一延时(t1)一焊接一保持(t2)一松开一延时(t3)一退回，根据使用的I／O点数、定时及定时时间随时变更的要求和价格因素，选用中达电通公司的ES14型可编程控制器和TP04G文本显示器。ES14有8个输入点和6个输出点，内部计时器小单位为0.001S，可实现焊接时间参数的高精度控制。ES14与TP04G采用RS232协议通信。PLC的I／O分配如表1所示，外部接线如图2所示。
表1 PLC的I／O分配表
图2 PLC外部接线图
2．3 PLC输出负载的抗干扰处理
PLC输出模板采用继电器输出型时，所带的电感性负载的大小，会影响到模板内继电器的使用寿命，使用电感性负载时应合理选择，或加隔离继电器。更重要的一点，PLC的输出负载可能产生干扰，要采取措施加以控制，若负载为直流电感性负载，则在负载两端加续流二极管保护，若负载为交流点刚性负载，则在负载两端加阻容吸收电路，见图1。一般选择D为1A，R为100 Q，C为0．47 pF。
图1 阻容吸收电路不意图
2．4正确选择接地点，完善接地系统
良好的接地是保证PLC可靠工作的一个重要条件，可避免偶然发生的电压冲击危害。接地的目的一般有两个：一是为了安全，二是为了抑制干扰。完善的接地是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。
PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点之间存在地电位差，从而引起地环路电流，影响系统正常工作。比如电缆屏蔽层必须单点接地，如果电缆屏蔽层两端都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将更大。接地线、屏蔽层和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内又会感应出电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合．信号回路受到干扰。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等的电位分布，影响PLC内模拟电路和逻辑电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰易影响PLC的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或死机等故障。模拟地电位的分布将使测量精度下降，会引起对信号测控的严重失真和误动作。
1)安全地或电源接地。将电源线接地端和柜体连线接地做为安全接地。若电源漏电或柜体带电，可以从安全接地端导入地下。
2)系统接地。系统接地即PLC控制器为了与所控的各个设备同电位而接地。接地电阻值不得大于4Q，通常需将PI，C设备系统地和控制柜内开关电源负端接在一起，作为控制系统地。
3)信号与屏蔽接地。一般要求信号线必须有唯一的参考地，屏蔽电缆遇到可能产生传导干扰的场合，也要在就地或者控制室唯一接地，防止形成“地环路”。信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在PLC侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连接时，各屏蔽层应互相连接好，并经绝缘处理，选择适当的接地处单点接地。
2．5对变频器干扰的抑制
变频器干扰处理一般有以下几种方式：
1)加隔离变压器，主要针对来自电源的传导干扰，可将绝大部分的传导干扰阻隔在隔离变压器之前；2)使用滤波器，滤波器具有较强的抗干扰能力，可防止将设备本身的干扰传导给电源，有些还兼有尖峰电压吸收功能；3)使用输出电抗器，在变频器和电动机之间增加交流电抗器主要是为了减少变频器输出在能量传输过程中线路产生电磁辐射，影响其它设备正常工作。
3矿井提升系统干扰问题及解决办法
我矿在2007年投产了一套1 900kw交一交变频提升系统，针对现场出现的问题采取了以下的抗干扰措施：1)把功率部分与控制部分分别安装在两层，使得功率柜对PLC以及变频控制部分的电磁干扰减至低；2)PI，C系统及变频控制系统用的交流控制电源均通过UPS供电，使得高压电网侧的干扰信号不会通过电源直接传入控制系统；3)为了可靠接地并减少接地电阻，在保证接地极电阻小于1Q的基础上，选用双根95mm2电缆作为接地电缆；4)对于触发脉冲、电压检测信号、电流检测信号、测速编码器信号等关键线路，采取单独敷设电缆，屏蔽层双端单独接地的措施。
4 结论
这套系统在调试初期，由于干扰问题给调试带来了一定的影响。使得接入PLC系统的位置检测信号、连锁信号出现差错。重新处理了接地与屏蔽之后，干扰的问题没有再出现。PLC控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题，在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素，合理有效地抑制抗干扰，才能使PLC控制系统正常工作。
0 引言
在工业控制领域，如何利用有限的资源实现对主要生产环节准确、稳定的控制，并对工业现场实施有效的监控，使生产和监控有机的结合起来，提高生产效率，是广大企业和从事工控行业的技术人员一直普遍关心的问题。而自动化水平的高低也成为衡量企业生产力的重要因素。
PLC作为一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作装置，以其可靠性高、抗干扰能力强、适用性强、功能完善等优点在工业过程中得到了广泛的应用，并以其极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。触摸屏是计算机技术和监控技术发展的产物，作为数据采集与过程控制的专用软件，它们是自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，具有灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控的功能。
电镀系统作为涂装企业的关键生产环节，对整个生产过程的影响具有举足轻重的作用，本文提出的基于触摸屏和PLC的电镀控制系统的设计，克服了原控制系统准确度低、稳定性差、生产效率低的缺点，提高了企业的生产效率和自动化水平。
1 系统的总体设计
龙门镀铜电镀自动生产线是电气器件等外表电镀的一种专用自动生产设备。生产环节包括三个基本阶段：镀前处理、电镀过程和镀后处理。整个镀铜电镀过程主要经过热浸除蜡、水洗、弱腐蚀、除垢、沉锌、预镀碱铜、碱铜、酸活化、焦铜、回收、水洗、防变色等。经过电镀的器件可以提高其使用寿命，具有可靠性高和抗干扰能力强等特点，在电气工业控制中得到了广泛应用。
生产线为自动线，生产时由行车根据工艺及生产线状态自动移送工件，完成工件的电镀处理。行车主要执行挂钩的上升／下降运动，行车的前进／后退等4个动作，一辆行车分别装有2个三相异步电动机，并由变频器来控制电机运作。为了实现自动功能，主要采用三菱FX2N系列的PLC作为控制核心，采用三菱系列的触摸屏GOT1100作为上位机来执行动作操作，触摸屏产生人机界面和生产数据的监测及储存功能，和PLC构成实际的控制设备。
2 PLC控制系统
控制系统的设计以GX DEVELOP8软件为平台，开发控制系统的程序。其编程方便，不但支持通常的逻辑、算术、位等，还直接支持子程序、跳转、文件和PID等指令和大量寄存器，并且有方便的注释功能(和程序在一起)。
2.1 软件设计
控制系统的控制对象是三台行车，对行车的运行动作进行控制，系统的被控量为电机的速度和正反转，执行机构为变频器，控制相对比较复杂。
结构化程序设计是编程中常用的并且是有效的方法，其中心思想就是采用子程序，将程序之间的耦合降低。采用这样的方式，也可以解决语句机械重复的问题。在这个程7芋就可以充分利用PLC编程时允许使用子程序的便利，采用结构化的编程思想，将行车挂钩的上下运动，及行车左右行走等分别编制子程序。自动程序采用的动作序列的思想，整个循环就是一个动作的序列，只要依次执行每个动作就可以完成自动所需要的动作。具体的每个动作则靠调用相应的子程序完成，避免程序机械重复的问题。主程序主要负责所有子程序的调度，判断在不同的情况下去执行相应的程序，其中主程序框图如图1所示。
图1 主程序框图
从图中可以看到在此项目设计了以下的子程序，见表1。
表1 子程序列表
2.2编程中的几个细节处理
为了适应PLC编程的特点，在编程中对相关细节主要采取了以下几点措施：
(1)互锁处理
对于在运行中不容许出现的情况在程序上通过标志位进行互锁处理，这包括如下：挂钩的上和下；行车进和退；挂钩动作和行车动作；任何错误和动作输出；手动和自动。
(2)动作和故障的处理
动作子程序放在每个循环的结尾，这样在所有的情况都正常的情况下才输出实际的指挥行车动作的信号，只要前面有一个环节不正常，通过设置故障标志，动作子程序不输出实际的动作，这样确保行车的安全。
(3)手动和自动的转换
手动和自动的转换是该程序的一个难点。自动工作时随时可以切换到手动。手动切换到自动需要满足下面的条件才可以：三部行车都处在循环的初始状态，包括行车的位置和挂钩的位置；或者自动到一半时转手动，没有如何手动的动作后才转到自动。在其他情况下强行将手动切换到自动将作为可恢复性错误处理，发出报警声提醒操作者，并等待操作者切换到手动。
3触摸屏监控软件的开发
3.1 软件的总体设计
该控制系统监控软件采用三菱公司开发的GOT系列的10寸触摸屏将用于现场控制的PLC控制系统和上位机监控系统连接起来。从变量定义和I／O设备的管理人手，利用GOT多样化的绘图工具、强大的脚本语言处理能力和丰富的命令语言函数开发出生动、友好的主监控界面，以及含盖报警系统、行车操作，辅助控制等功能齐全的子监控界面。
经过开发的监控系统实时现场执行机构的操作模拟与监控，历史报警的查询等功能。其中还设有权限要求，要求操作时先要输入密码，以防非操作者的错误操作，以保证安全。
3.2行车监控界面设计
作为整个监控软件的主要部分，行车监控界面的设计形象地反映了该行车在整个系统运行过程，并且可以通过对变量的正确调用，使主要行车的运行状态按操作人员的需要在系统运行时准确、生动地展现出来。管理人员可根据需要使行车处于手动或自动状态，甚至可以根据需求设定行车运行的目标槽位，通过行车监控界面图5报警界面上的按钮，管理人员还可以方便地进入操作，进而获取系统运行的详细信息。
3.3辅助设备操作界面
为了全面实现系统的自动化，一些辅助设备如风机、移动小车、废水喷淋泵等的执行通过PLC来控制，其辅助设备的操作信号则通过触摸屏控制在该辅助设备的操作子界面里面，充分利用GTDESIGN软件提供的内部软元件，减少了PLC的输入点，从而减少了成本，又增加了可操作性。
3.4 报警系统界面
按照系统的设计要求，当行车行走提升、行走热继电器等过热，或者行车行走提升超出要求范围时，要求监控系统能够做出及时、有效的报警。鉴于此在开发报警系统时，该设计建立了系统的报警注释，将用户创建的注释作为报警信息显示。通过报警表跟注释链接，与PLC中的寄存器链接从而储存。操作人员可通过上移，下移，检查等操作来查找以前出现的报警历史记录。
4 结语
该设计已经投入到企业的生产过程中，从现场的状况和产品的质量来看系统运行稳定，行车运行路线和辅助设备在理想的范围内，管理人员能够通过触摸屏及时、准确地了解生产现场的状况，并可以根据生产要求及时做出调整。该设计不仅改善了系统的稳定性和准确度，在很大程度上提高了企业的生产效率和自动化水平。
2.3 协调设计
整个分装系统有送瓶、注粉、压塞及出瓶等不同执行机构。执行机构之间须有严格的时间和位置关系，也就是动作的顺序及时间的分配必须协调好。工作转盘、分装螺杆、盖塞机构的运动只有时间关系，只需进行时间同步化设计。图4为双螺杆分装系统的工作循环图，在一个工作循环(T=1s)内，当分装盘的药瓶定位槽转动至分装螺杆下方并且停歇时，螺杆完成下粉分装、压塞机构完成下行压塞，三者相互协调，保持同步。
图4 药品分装循环图
3 系统软件设计
3.1 PLC软件设计
考虑到电机的启动、运行、调速和制动特性，为了完成控制功能，采用基于FX2N系列PLC的编程软件编写了系统顺序控制程序。为了编程方便，采用模块化的程序设计方法。大量采用代码重用，减少软件的开发和维护，由PLC、传感器、各种数据采集卡等设备实时采集数据，发出控制命令。图5为粉针剂分装控制程序流程图，在保证分装盘与分装系统同步的情况下，粉剂药品的填充和胶塞振荡器的动作也必须保持协调一致。
图5 系统程序流程图
3.2 人机界面设计
系统选用触摸屏作为控制级的人机界面，具有直观、灵活、操作简便等优点。操作指令由RS-232通信协议送入PLC，再通过PLC控制软件对该指令进行处理，发布驱动命令信号。触摸屏程采用用Delphi6.0编写，通过RS-232接口与PLC编程口相连。Delphi具有开发快速，执行高效、用户界面好，操作简便、对硬件及软件环境要求低等特点，很适合可视化编程。根据工艺要求设计了4个界面，分别为：主界面、自动控制界面、手动控制界面、状态监控界面，各界面间可相互切换，操作方便。图6为手动控制界面。
手动画面上的启动按钮用于系统自动启动，急停按钮用于发生紧急情况时停止系统运行，复位按钮用于故障解除之后系统复位和警报解除，并且设置若干个指示灯用来显示系统的运行状态；状态监控画面显示各机构运行情况，当系统某处发生故障时，相对应的指示灯亮并发出警报，提醒工作人员现场修复。
图6 触摸屏手动操作界面
4 结束语
现代制药装备需要很高的控制精度、较宽的调整范围和良好的同步稳定性。基于伺服技术和人机界面的PLC粉针剂分装控制系统，不仅省去了系统按钮开关、指示灯所对应的PLC输入点，减小了PLC系统的规模，各控制单元在分装过程中具有良好的同步稳定性能，达到了医药粉针剂的生产工艺要求，在自动化生产线中发挥了重要作用。