西门子模块6ES7211-0AA23-0XB0使用选型
1 引言
包钢炼铁厂综合料场皮带传送系统采用132kw两台电机(一主一从)进行传动。原有系统采用接触器启动。传送皮带长度大约在500m左右。正常情况下直接启动对系统没有影响，当发生送料过程中有意外故障而造成停机时，系统检修结束后要求再启动时，就会出现启动非常困难，造成接触器过热烧毁甚至发生因过电流造成相间短路的现象。若采用一般常用的降压软启动方式，由于启动力矩与电压的平方成正比，根本无法实现重载启动。为此，笔者采用艾默生公司的ev3000系列高转矩、高精度变频器作为电机控制核心，配合ec20系列plc实现2台变频器的主从控制，实现2台电机同频率或负荷平衡运转。
2 变频控制系统
2.1系统参数
(1)皮带电机为132kw，电流245a，四极，转速1480 r/min；
(2) 设计采用ev3000-4t132g(高性能)系列变频器；
(3) 配合ec20系列plc及模拟量组合模块5am(四模入、一模出)，通过plc作pid闭环控制。
其中主变频器的给定采用数字量设定或模拟量设定均可，将主变频器的输出频率作为pid的给定量，将从变频器的输出频率作为pid反馈环节，pid输出量作为从变频器的给定值，从而实现主、从变频器的频率一致运行。具体原理参见图1和图2。
图1 主变频器具体原理
图2 从变频器具体原理
2.2变频参数设置
(1) 主变频
f0.02=4：v/f控制；f0.03=0：数字设定，由面板给出；
f0.04=50：主机给定；f0.05=1：端子控制；
f0.10=60s：加速时间；f0.11=20： 减速时间。
由于现场不具备电机调谐运行(接手无法打开)，控制方式采用v/f控制，电机参数f1.00-1.08按电机实际参数设置。
f2.09=1：停机方式为自由停车；
f6.08=0：ao1输出信号为实际运行频率；
f6.09=3：ao2输出信号为实际运行电流；
f6.12=20%：ao2信号输出偏置为20%。
具体原因是：由于ao2信号送入楼上控制站计算机室，控制站plc要求信号为4-20ma。当变频器输出电流信号为4ma时，对应实际电流为0；即将4ma/20ma=20%，输出偏置即位20%。
(2) 从变频
f0.02=4：v/f控制；
f0.03=5：模拟设定，由plc给出；
f0.05=1：端子控制；
f0.10=60s：加速时间；
f0.11=20：减速时间；
f2.09=1：停机方式为自由停车；
f6.08=0：ao1输出信号为实际运行频率；
f6.09=3：ao2输出信号为实际运行电流；
f6.12=20%：ao2信号输出偏置为20%。
3plc控制系统
3.1plc硬件配置
由主机ec20-1410bra、模拟量组合ec20-5am(四入一出)构成。其中输入的一通道为主变频器的实际运行频率；二通道为从变频器的实际运行频率，输入信号均为4-20ma；输出为从变频器的给定值，信号为0-10v。
3.2变频控制pid程序
ld sm1
to 0 400 16#1 1 5am模块初始化
ld sm1
to 0 600 16#3311 1 输入1、2通道为电流信号3、4通道关闭。
ld sm1
to 0 650 16#0 1 输出通道为0-10v信号
ld sm1
to 0 500 16#1 1 通道设置更改允许
ld sm1
to 0 800 16#1 1 输入通道设置更改确认
ld sm1
to 0 801 16#1 1 输出通道设置更改确认
ld sm0
from 0 100 d100 1 读通道1数值(主变频运行频率)
ld sm0
from 0 101 d101 1 读通道2数值(从变频运行频率)
ld sm0
mov d101 d21 通道2数值作为pid反馈值。
ld sm0
to 0 0 d22 1 pid 输出信号从输出通道输出(作为从变频给定)
ld sm0
call pid_exe 调用pid执行程序
ld sm0
call pid_set 调用pid设置程序
pid子程序
ld sm0
pid d20 d21 d0 d22 //子程序的pid指令生成公式pid s1 s2 s3 d
ld sm0
mov d100 d20 //设定目标值
mov 10 d0 //采样时间(ts) 范围为1～32767(ms)但比运算周期短的时间数值无法执行
mov 33 d1 //动作方向
mov 0 d2 //滤波时间常数
mov 1000 d3 //比例增益(kp)
mov 1 d4 //积分时间ti ms
mov 0 d5 //微分增益(kd)
mov 0 d6 //微分时间
mov 0 d15 //输入变化量
mov 0 d16 //输入变化量
mov 2000 d17 //输出上限设
mov 0 d18 //输出下限设
3.3实际参数调整设置
后经多次修改和调试，确定比例系数为10，积分时间为100ms，微分时间为0。经过运行发现能够满足现场的生产工艺，主、从皮带平稳启动。
4连锁控制
连锁控制主要实现如下功能：
(1) 启动时主、从变频器一起启动，一起停止；
(2) 任何一台变频器故障，则一台变频器立即停止。
连锁控制的实现通过中间继电器(设计院设计，可以通过plc实现)。
5 结束语
经过2个月左右的运行发现，系统能够运行非常稳定，皮带启动电流为120a左右，主、从变频器启动频率完全一致，启动电流主变频器略大于从变频器，启动平稳可靠，完全能够满足生产要求。ev3000变频器设置面板具有中文显示功能，参数设置非常简单，便于现场的维护；该系列变频器在过载能力方面非常的强。由于变频器在初期调试时，皮带电机的抱闸没有打开，且减速机的油泵电机没有启动，当时的过载电流几乎达到450a，在大电流限幅下运行了十几秒，变频器没有发生任何故障。
1 引言
铸造是人类掌握早的一种金属热加工成形工艺，已有约6000年的历史，是现代机械制造工业的基础工艺。铸造过程是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件(零件或毛坯)的工艺过程。铸造生产的毛坯成本低廉，对于形状复杂、特别是具有复杂内腔的零件，更能显示出它的经济性；它的适应性较广，且具有较好的综合机械性能。
低压铸造是使液体金属在压力作用下充填型腔，以形成铸件的一种方法。由于所用的压力较低，叫做低压铸造。其工艺过程是：在密封的坩埚(或电炉)中，通入干燥的压缩空气，金属液在气体压力的作用下，沿升液管上升，通过浇口平稳地进入型腔(金属型)，并保持坩埚(或电炉)内液面上的气体压力，经过一段时间的保压，直到铸件完全凝固为止。解除液面上的气体压力，使升液管中未凝固的金属液流坩埚(电炉)，再由气缸开型并推出铸件。低压铸造独特的优点表现在以下几个方面：液体金属充型比较平稳；铸件成形性好，有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件，对于大型薄壁铸件的成形更为有利；铸件组织致密，机械性能高。低压铸造是一种低压强与低速度的充型铸造方法，利用压缩空气作为充型动力，液体金属充型要求平稳；保压性好，铸件成形性好，轮廓清晰、铸件表面光洁；要求模具冷却性好，铸件组织致密，机械性能高。
2 低压铸造自动化系统
2.1 系统结构
工控机和plc在低压铸造中的系统构成为了满足低压铸造的要求，把工控机和plc组成一个有机系统，如图1所示。本系统采用分级控制方式。由工控机完成液面压力控制和铸型温度(冷却)控压铸造的要求。
图1 低压铸造自动化系统
2.2 系统原理
低压铸造机压力/温度控制系统的计算机控制系统原理如图2所示。
图2 系统原理
(1)压力控制：低压铸造机压力控制系统的气动原理如图3所示，工控机和由其控制的液面压力i/o模板对数字组合阀岛进行控制，实现了低压铸造压力控制。工控机系统采用灵敏的压力传感器和软件式pid控制器，在计算机屏幕上显示铸造过程的设定压力曲线和实际控制压力曲线，并进行叠加比较。在计算机屏幕上以四种颜色显示四个测温点的实时温度曲线。用图形来指示保温炉内铝液液面情况，以提醒操作人员注意：当炉内金属液少于低限时，系统自动停止加压。
图3 压力控制系统
y1～y9：调节阀(常闭)；
y11：进气主阀(常闭)；
y13：炉子慢泄压(常开)；
y14：炉子全部泄压(常开)；
yk1：压力开关，监测“0”mbar时的炉内压力。出厂时调节为约50mbar；
yk2：压力开关，监测大炉内压力，出厂时调节为约950mbar；
b1：压力传感器，0～1600mbar，4～20ma。检测炉膛压力；
b2：压力传感器，0～7000mbar，4～20ma。检测进气管气源压力。
(2)冷却控制：工控机和由其控制的冷却控制i/o模板控制了12个(5路风冷、7路风冷+水冷)冷却通道，可任意选择若干个通道工作。对每路冷却通道均提供了“on”、“off”、“auto”三种工作方式和按时间控制、按温度控制两种控制模式。人机界面有冷却画面，可任意开关调整电磁阀的通断。
2.3 硬件配置
低压控制系统配置如下：
(1)panel870面板式工控机：piii700以上cpu、40g硬盘、128m内存、12〞液晶显示屏、触摸键盘、带软驱和dvd光驱、usb接口和rj45接口；
(2) 板卡：813b a/d板一套、1751di/o板一套、7216继电器板一套(包括odc5或idc5b固态继电器)、785继电器板一套；
(3) s7-300 系列plc：
cpu模块：cpu314一套，flasheprom 内存卡(64k)一个，ps307电源5a一个，sm321输入模块(32点 24v dc)3套，sm322输出模块(16点24v dc)4套，40针端子3个，20针端子4个，480mm导轨1个。
3 项目评价
(1)控制系统实现对机器运行、液压机械动作、铸造工艺过程、保温炉加热、铸型冷却过程中包括压力、温度、时间、位置在内的工艺参数进行有效控制。系统具有数据保存功能，能够存取、调整和管理铸造参数。
(2)控制精度高，充型、保压阶段压力偏差值≤3mbar，升液阶段压力偏差值≤5mbar，升压阶段压力偏差值≤10mbar。
(3)具有压力自动补偿能力，保温炉内的压力可以根据设定的曲线jingque、重复再现，而不受保温炉泄漏、供气管路气压波动和金属液位变动的影响(保温炉严重泄漏除外)。
(4)可根据工艺需要自由设定多达八段的升压曲线和一段保压曲线。对于炉膛容积≤800l的炉型，大升压速度可达100mbar/s。
(5) 具有友好的人机界面，可以方便的输入各类工艺参数。
(6)具有数据保存及调用功能。每个轮型的铸造工艺参数可以输入并确认后自动保存，以后可以直接从系统中调用。
(7) 低压铸造控制系统具有故障自检功能，维修方便。
4 结束语
我国工业控制自动化技术飞速发展，特别是工控机和plc的应用更为成熟，经过近三年的努
1.引言
电视节目制作特别是演播室的大型综合节目的制作，是一个复杂的技术工艺，包含了：编剧、导演、演员、音频、视频、舞美、灯光、道具等一系列，需要公司来精心设计建设。在现行的建筑设计中，电视演播厅的设计建设一般是分普通民用建筑设计施工（包括土建、通风空调、普通照明等）和电视工艺设计施工（包括音频、视频、灯光、舞美等），这在现实中使得普通民用通风空调等的自控没有考虑到电视演播工艺对通风空调的控制要求，从而影响了电视演播节目的制作。
2.问题的提出
电视演播制作是导演根据编剧情节，综合考虑音乐、灯光、道具以及各种舞美设施，艺术性的创造出各项内容的整合体，在演播制作过程中会不是的施放舞台烟雾、制作飘雪，吹泡泡、喷射彩带、施放烟花等。而这些舞美设备的使用效果会因为通风空调形成的气流而影响整体艺术效果。比如，编剧情节需要整个舞台较持久的形成一个云海效果，但实际施放的舞台烟雾将随空调通风气流很快的消散，无法达到较好的视频效果;同样，有的节目就是需要施放的烟雾迅速的消散。对此，这里提出利用PLC和变频技术把电视演播工艺和空调自控系统实现关联控制的方案。
3.问题的分析与解决方案
厦门广电中心1000平演播厅的空调是四组中央组合空调机组成，原有的空调自控系统采用清华同方（前身是清华人环）的人环RH自控系统，该RH自控系统只是实现了对这些空调机组的远程定时开关送风机、回风机，风阀自动调节以及温度自动调节的功能，并没有变频风机控制，为了满足舞美对空调通风气流的需要，必须对空调风机增加变频控制，只有变频控制风机才可以提供丰富的气流条件供导演在彩排或编排阶段选择确定佳舞美效果的风机变频运行工况。
电视演播过程中，灯光控制是一个非常重要的环节，直接决定了视频的质量，灯光艺术创作和控制是导演表现节目的重要的一个手段。现在的灯光控制已经实现了微机编程控制化，通过对灯的固定编码定位、颜色变化设定、亮度变化设定、投射角度设定，并实现时间控制。这些都在电视灯光的核心设备电脑调光台上得以编程自动实现，也就是说可以利用电脑调光台编程中设定触发PLC的舞美对空调通风的联动控制的信号源，把控制过程中涉及的每个PLC输入模块虚拟成调光台控制的舞台灯光并赋予相应的唯一编码。
具体设置多少点虚拟灯解码（这也决定了PLC的输入点数量），需要设置多少风机变频运行工况，这需要通过在一定时期的节目制作中与导演的舞台需要不断的磨合积累来不断充实，总之风机变频运行工况设定的越合理就可以更好的满足导演的舞美要求。
根据以上分析，后确定了以下控制方案，方案框图如图1所示。
图1. 风机控制系统结构图
（双虚线框为新增联动控制部分）
该方案利用调光系统的解码器把电脑调光台的编程控制空调风机的指令解码送到PLC上，PLC经编程输出数字信号再经D/A转换器转换为4～20MA的电流信号，该电流信号作为各个风机变频器的外部触发信号变频调速运行风机，产生节目需要的空气气流为舞台艺术效果创造条件。原有的RH自控系统增加对变频器启动运行的控制，这样保证了变频器控制的风机在非节目需要时候的正常的全速运行。
4.编程要点介绍
由于该方案中风机实际是两种运行模式：一是PLC与RH系统组合控制满足节目的气流需要;二是RH系统独立控制满足日常（非节目制作时间）的空调运行。对变频器的初态进行如下设定：启动就全速运行风机。
PLC编程建立如下的逻辑关系：将每个解码器的触发信号对应编程转换为可以被D/A转换器为相应的固定模拟量输出的输出组合，并在解码器触发信号保留的时间段持续，一旦解码器触发信号消失则立即对输出组合复位为可以被D/A转换器为相应的固定模拟量20MA电流输出的输出组合。这样就保证了调光台编程触发某个固定的解码器就可以得到相应的风机变频工况运行。
具体的编程以及参数设定比较简单，对照相应PLC和变频器的应用手册可以很容易的实现，这里不再详细介绍。
5.方案的拓展
把上述的风机控制思路拓展，可以实现通过电脑调光台的编程设定实现更多舞台辅助道具的控制，现实中的舞台效果道具如烟雾发生器、制雪机、泡泡机、彩带机、水幕、升降台、烟花启动装置等的动作执行完全是靠人工来实施的，人工操作也是经过多次排练才能磨合出佳动作时机以及动作时间。而实际上这些设备的动作完全是根据节目的情节，也就是说和灯光控制是联锁动作的，经过多次的排练掌握了情节找到了佳动作时机和动作时间后，就完全可以通过电脑调光台的编程，经PLC控制来自动实现。当然要对前述设备的启动装置进行手自动改造。这样，就可以实现电视演播工艺的自动化控制程度，使各项舞台艺术工具完美组合，创造出美仑美奂的电视综艺节目。这些拓展控制相对前述的风机变频控制更简单。整体方案框图如图2所示。
图2. 综合控制系统结构图
（双虚线框为新增联动控制部分）
6.结束语
本方案采用变频技术控制风机主要目的不是为了节能，而是从电视演播工艺的更加合理有效的角度，提出了楼宇自控系统与电视演播工艺系统的联动的途径。经几次大型电视演播节目的制作和排练，不断的磨合调整编程参数的设定和组合，使电视演播制作水平得到了提高。