西门子6ES7222-1BF22-0XA8详细资料

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　1 引言
　　目前制纯水的方法有四种，蒸馏法、电渗析法、离子交换法和反渗透法。而反渗透又是先进、效率高、节能的制纯水技术。反渗透是20世纪60年代迅速发展起来的一种水处理工艺。目前，它已用在城市用水、制药用水、锅炉补给水、电厂锅炉补给水、工业废水及海水淡化和各种溶液中溶质分离等方面。
　

　　2 反渗透技术介绍
　　2.1 反渗透技术原理
　　反渗透技术是当今先进和节能有效的膜分离技术。
　　其原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。由于反渗透膜的膜孔径非常小（仅为10A左右），因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等（去除率高达97%-98%）。反渗透是目前高纯水设备中应用广泛的一种脱盐技术，它的分离对象是溶液中的离子范围和分子量几百的有机物；反渗透（RO）、超过滤（UF）、微孔膜过滤（MF）和电渗析（EDI）技术都属于膜分离技术。
　　反渗透设施生产纯水的关键有两个，一是一个有选择性的膜，我们称之为半透膜，二是一定的压力。简单地说，反渗透半透膜上有众多的孔，这些孔的大小与水分子的大小相当，由于细菌、病毒、大部分有机污染物和水合离子均比水分子大得多，因此不能透过反渗透半透膜而与透过反渗透膜的水相分离。在水中众多种杂质中，溶解性盐类是难清除的。因此，经常根据除盐率的高低来确定反渗透的净水效果。反渗透除盐率的高低主要决定于反渗透半透膜的选择性。目前，较高选择性的反渗透膜元件除盐率可以高达99.7%。
　

　　2.2 反渗透制纯水设备组成

图1 反渗透设备
　　反渗透纯水设备主要由两部分组成，机械部分和电气部分。
　　机械部分主要由水泵、压力罐、水箱、过滤器和管路组成。
　　电气部分主要由可编程控制器（PLC）、触摸屏、变频器、压力表、继电器等组成。
　　　3 反渗透控制工艺
　　本系统工艺流程专为生产制药用纯化水而设，系统采用多介质过滤器、活性炭过滤器及保安过滤器作为前级处理，有效除去原水中的悬浮物、泥砂、微粒、有机硅胶体、有机物、异味、余氯等杂质，使经过处理后的原水符合反渗透的进水要求，然后进入程控二级反渗透装置去除水中的溶解性盐类物质、细菌、热源等。

图2 系统的工艺流程图

　　本系统设置有自动和手动两种运行模式。自动程控装置采用和利时PLC(可编程控制器)作为中心控制元件，通过多点多路水位传感器、动态压力控制器组合监测各部件的运行情况来实现系统的自动运行。同时，设置了手动操作方式，可用于系统安装调试和维修时使用。
　

　　4 控制系统介绍
　　控制系统上位机采用和利时HT6600C系列触摸屏，下位机CPU选用和利时LM3105模块，上、下位机之间通过RS232进行通讯。

图3 控制系统配置
　　4.1 可编程控制器部分
　　该设备有4路数字量输入，5路DC24V数字量输出。因此，本系统配置1个CPU模块LM3105。
　　表1系统I/O分配表

　　4.2 触摸屏部分
　　上位监控部份采用和利时HT6600C系列触摸屏，配以监控软件来完成。触摸屏可以显示系统的工作模式，包括手动、自动和停止，可以显示水泵的运行状态。同时可以通过触摸屏设定水泵的投切时间。

　　5 结论
　　反渗透技术在未来20年内将是有效、关键的水处理方式，这就是说纯水机的诞生无疑是饮用水市场发展的必然规律。目前，市场上纯水设备所采用的控制器主要以S7200系列、三菱、欧姆龙系列为主，低端产品相对出现的较少。目前和利时产品性能方面完全能够满足该行业应用要求，在特殊要求场合下（湿度较大），我们可以根据客户需要进行产品定制（内部电路板做防水处理）

     冶金行业中大量使用西门子公司的控制产品。我公司在冶金项目中，逐步引进了和西门子产品完全兼容、高性价比的德国VIPA公司的产品，取得了很好的效果，也提高了我公司在承接项目中的竞争力。

2系统构成

 在某电渣炉PLC控制系统中，我们使用了德国VIPA公司300S系列的控制系统，其主要配置为：

1）     1个VIPA314-6CG03作为CPU模块；

2）     VIPA 300SCPU上都带有一个以太网通讯接口，功能相当于CP-343-1EX11，可直接与工控机连接。

3）  VIPA 300SCPU上都带有一个可配置的RS485通讯接口，用来和四块厦门宇电的温控表通讯；

4）  由于工艺设计要求PLCI/O模块要分别放在两个导轨上，通过西门子IM365扩充了第二个机架；

5）  1台远程的 Profibus-DP从站，从站选用VIPA353-1DP01接口模块；

6）       两个旋转编码器直接与CPU上自带的计数器接口连接，用来计算电极的位置。

7）       两台西门子的直流调速器6R7018用来控制慢速电机。

8）       两台ABB的变频器用来控制两臂的旋转。

 系统结构方框图如图1所示。

                                     图1   系统结构方框图

    该系统已投入生产一年多，满足设计要求，系统稳定可靠。整个控制系统从控制器到远程站都使用了VIPA公司的PLC产品。

 2.1 主控站（机架1）：

      选用了VIPA 314-6CG03 CPU，它采用VIPASPEED7技术，是目前基于Step7编程的快的PLC。它与西门子（6ES7 314-6CG03-0AB0 V2.0）兼容。但扩充了8DIO，一个以太网接口模块及一个485PtP接口，而该VIPA型号在带有Profibus-DP接口的同时还能带有RS485PtP接口, 特别适合在该项目上的应用。另外挂接了VIPA 300V系列的开关量输出模块VIPA322-1BH00两块。其排列如图2所示。

主控站（机架2）：

通过西门子IM365扩充第二个机架，其它模块选用VIPA模块。由于VIPA的CPU可直接带32个I/O模块，所以VIPA公司没有西门子IM365类似的产品。本设计由于工艺设计要求I/O模块要分别安装在两个导轨上。排列如图3所示。

2.2 Profibus-DP从站（远程I/O站）：

     远程I/O采用VIPA公司的VIPA353-1DP01接口模块，并插入VIPA公司的300V系列的6个模块。其用法和西门子ET200M类似，但要安装VIPA公司提供的专用GSD文件用于Profibus组态，每个远程站多可组32个模块配置如下图：

2.3 编程及组态

      采用西门子Step7-V5.3就可以配置及对VIPA的PLC编程，其使用方法与西门子完全一致。硬件配置如图5所示。

2.4      1台工控机做工程师站：

     1台研华工控机做为工程师站；由于VIPA300SCPU都带有内置以太网接口，工程师站通过以太网与PLC通讯；还可通过此口对PLC组态与编程（PG/PC），省去了编程用的MPI适配器。工程师站软件采用西门子PRODAVE6或免费的Libnodave通过TCP/IP与PLC通讯。如图6所示

3 应用经验

      使用VIPA公司的PLC，其编程平台使用西门子的STEP7-V5.3以上版本，和西门子PLC的编程方法完全一致。对VIPA公司的远程模块挂DP总线，要安装VIPA公司提供的GSD文件，其用法和西门子的远程站类似。VIPA300SCPU带有内置CP-343-1以太网接口，采用SPEED7技术，运算速度比西门子400更快，有很高的性价比。并且通过以太网口就可对PLC编程及硬件组态，使用非常方便。

1  引言
     纸护角用于包装纸箱的边角加固，参见图1所示。纸护角由纱管纸和牛卡纸经成套护角机定型压制而成，两端面光滑平整、无明显的毛刺，且相互垂直。纸护角广泛应用于电子电器、高科技产品、家倶等产品的包装和运输。纸护角又称纸槽钢、纸包角、护角板、护角条、纸角铁、纸角条、护角纸板、边缘板、角纸、纸角钢。纸护角可与缠绕膜、打包带、纸免熏蒸托盘等配套使用，实现中重型全纸质自然降解环保包装。纸护角包装操作简易方便，抗压堆垛承重坚固，是国际物流业的先进包装技术。 

                              图1 纸护角

      上海某包装机械设备制造商客户的数控高速护角机用于高速定长切割各种长度的护角材料。纸护角切割方式与飞剪方式不同，属于追剪控制。伺服电机往返运动，在同步区和送料速度一致，完成剪切，迅速反向返回。该客户设备原采用普通PLC控制，无法稳定实现追剪定长切割控制生产需求，主要问题在于高速运行时同步精度差。基于设备需求，台达提供了DVP-20PM00D运动控制型PLC的电子凸轮解决方案，经过实际应用，完全达到客户预期要求。

2  台达DVP-20PM00D解决方案
高速数控护角机由机架、测量机构、切刀机构、皮带传动和电控系统组成，如图2所示。 

 图2 数控高速护角机

2.1 运动控制PLC简介
     台达DVP-20PM00D是一款具有运动控制专用功能的可编程控制器。DVP-20PM00D的大特点是PLC主机直接提供电子凸轮功能，或者说DVP-20PM00D是内置电子凸轮功能的PLC,所以有些场所直接称呼DVP-20PM00D为台达20PM运动控制器，如图3所示。
     20PM具有2路500KHz的输入与输出，在电子凸轮功能中定义X轴为从轴，编码器输入轴为主轴，当定义好CAMTable后，从轴依据定义的曲线跟随主轴运动。采用高速双CPU结构形式，利用独立CPU处理运动控制算法，可以很好地实现各种运动轨迹控制、逻辑动作控制，直线/圆弧插补控制等，数控高速护角机正是利用了20PM运动控制器的电子凸轮功能很好的解决了上述高速切割时出现的不等长等问题。20PM的主要特点：
（1）20PM适用于高速、高精度、高复杂的运动控制场合；
（2）多段速执行及中断定位；
（3）64K 大容量, 内置Flash存储体；
（5）两组差分脉冲输出，高脉冲输出达500KHz；
（6）两组手摇轮控制；
（7）内置电子凸轮功能，轻松实现绕线、飞剪、追剪等应用；
（8）支持PLC顺序逻辑控制及NC控制(G 码与M码)。

图3台达运动控制器DVP-20PM00D

　　
2.2 高速追剪解决方案分析
     普通PLC一般利用高速计数，通过编码器输入到PLC内置高速输入点，高速输入編碼连接定长压轮,采集线速度,采集來的脈沖頻率乘以一定的速比,然后作為输出高速脉波驱动伺服,将动作速度与护角的线速度的速比进行简单速度同步，同时编码器的数值与预设长度的数值比较,达到预设值時，比如650PULSE,产生中断,就是使切刀动作。这种方法切刀動作總是在滯后動作，受線速度，PLC运算影响，同步精度差，计算量大，CPU处理时间较长，因此会出现定长不均匀等问题，严重影响成品的质量。在低速的情况下（10米左右速度）尚可基本达到要求，但是对于超过20米速度时就会长短不一，误差在2毫米以上。
      20PM内置电子凸轮功能，采用独立运动处理芯片，通过硬件方式，能够实时处理主从轴之间的运动关系，2轴同步控制时间小于0.5ms，从而保证高速时主轴与从轴之间的位置和速度关系，解决高速时长短不一的问题，达到客户设备极限50米的生产速度，误差基本上在0.1MM之内。基于20PM的高速追剪解决方案硬件配置如表1所示。

表1 硬件配置

     基于20PM的高速追剪解决方案电子凸轮软件设定如图4所示。图示追剪控制的CAM（数控编程）图，与飞剪控制的CAM图有些变化，观察CAM的速度关系图，运动机构反复运转，在同步区和物料送料速度一致，完成剪切后迅速反向返回，然后再次在同步区和物料送料速度一致。编码器脉冲输入与PLC脉冲输出完全按照轨迹一一对应，无须经过PLC程序扫描。因此，克服了过去高速时定长误差大，电机经常过冲等问题。  

 图4 电子凸轮软件设定

3  结束语
      通过20PM在高速护角机切割设备成功应用，可以扩展到其它类似追剪控制的场合，例如饮料填充，其动作与追剪动作相同，只不过机构由刀子换成了注射口。通过变换不同的控制曲线，该功还能广泛应用于各种较高要求的运动控制中,例如在纺织机械中电子凸轮细纱机、包装机械的连续灌装动作、立式包装的横切热封动作、金属加工中的弹簧变径加工、剪板折弯等中都会使用到20PM的CAM（数控编程）功能。