6ES7223-1BF22-0XA8实体经营
1引言
巨化股份公司合成氨厂主要生产碳氨、尿素、甲醇、液氨等产品。在各产品工艺流程中，要求提供大量的制冷量，合成氨厂利用气氨、液氨进行能量转换，通过冷冻冰机供应大量的制冷量。考虑到合成氨厂节能改造总体规划和冷冻量需求，结合冷冻岗位增产节能、更新改造要求，针对原有的老工艺活塞式压缩机损耗高、打量小，运行效率低、电气设备过于繁琐等问题进行技改工作。原有的BTD-ICC型活塞式冰机采用继电器控制，存在控制回路接线复杂繁琐，损坏率高，机械传动部件多，操作麻烦，故障频繁，维修不便等问题。合成氨厂决定以制冷量100万大卡/小时，功耗450kW的螺杆冰机更新原活塞式冰机。
在电气控制回路中采用PLC控制，由于PLC具有可靠性高，抗干扰能力强;控制程序可变，具有很好的柔性;编程简单，使用方便;功能完善;扩充方便，组合灵活;体积小、重量轻等优点，本次设计运用在实践中取得了预计的效果。
2 工艺流程介绍
冷冻冰机的工作过程是依据物理转换:(压力×体积)/温度=常数(即P1V1/T1=P2V2/T2)使气氨转为液氨的物理工艺过程。气氨的压力、温度是工艺控制的重要参数。
生产中将压力低于2kg/m3的气氨通过系统的气氨总管进入进口处的氨分离器，分离出液氨雾滴，滤去液氨雾滴的气氨流过系统管进入压缩机组的吸气过滤器，再通过过滤器中的过滤网滤去气氨夹带的小杂物(其中吸气过滤器设有温度计指示吸气温度，并由一截止阀连接吸气压力表来指示吸气压力)。干净的气氨进入螺杆压缩机进行压缩升压(即气压由0.3Mpa上升至1.57MPa)，压缩后的气体至排气口排出。在压缩机运转中，油泵向压缩机内喷入大约占体积流量0.5～1%的润滑油，这部分润滑油起着冷却、密封、润滑的作用，此时要求油喷入的压力必须大于压缩机内气氨的压力，保证润滑油顺利喷入，这里的油气压差检测点为重要参数。这些润滑油随排气排入油分离器，进行油分离，油分离器中装有一安全阀，作用是当分离器内的压力过大，则通过安全阀放空。此后系统分为气路过程和油路过程。
从气路过程来看:经过油分离的氨气以温度为60～70℃、1.35～1.40MPa的压力进入冷凝器冷凝成液氨，液氨进入液氨收集器;从油路过程来看:在油分离器中分离出的油经过油冷却器，冷却后的油经过逆止阀(只能单方向流通)进入到油粗过滤器，滤去铁屑等大颗粒杂质后到喷油油泵进口，由油泵升压后，再经油精过滤器过滤后回流到喷油总管进入压缩机。油泵并接了附线阀来调节油泵压力，油精过滤器接有压力表(正常时压力值应较小≤0.07MPa，压力值较大时说明过滤器中滤网被堵，需清理)，其基本工艺流程框图如图1所示:
图1 基本工艺流程框图
由于压缩机主机前后轴瓦因长期运行发热，需加油进行冷却、润滑。为此，增设2台稀油站油泵从油箱吸油经滤油器、油冷却器向轴瓦喷油。一般压力足够时，由一台油泵供油，另一台作备用机;当油泵压力不够时，则启动两台泵供油，要求喷入轴瓦的油压一般为0.15MPa。
3 PLC控制
可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术与自动控制技术为一体的工业控制产品，是在硬接线逻辑控制技术和计算机技术的基础上发展起来的。通常把PLC认为是由等效的继电器、定时器、计数器等元件组成的装置。PLC不同于继电器控制要接许多真正的硬件继电器，它由一些“软继电器”组成，避免了因元件磨损维修，及一系列繁杂的接线工作。
(1) 主要特点
l 可靠性高、抗干扰能力强;
l 控制程序可变，具有很好的柔性;
l 编程简单、使用方便;
l 功能完善;
l 扩充方便，组合灵活;
l 减少了控制系统设计及施工的工作量;
l 体积小、重量轻，是“机电一体化”特有的产品。
从电气仪表角度出发，采用集控的接口，可灵活利用PLC控制、现场总线控制系统(FCS)或集散系统(DCS)实现工艺参数的显示和控制。就本次改造规模、投资价格、工艺控制点而言，我们采用可编程控制器来实现电气指标显示和跳闸、报警。
(2) PLC选型
PLC选型主要是根据所需功能和容量进行选择，并考虑维护的方便性，备件的通用性，是否易于扩展，有无特殊功能要求等。通过比较，我们选用三菱微型可编程控制器的FXON系列。FXON系列是将众多功能凝聚在超小型机壳内的微型可编程控制器。
与F1/F2系列相比，FXON系列安装面积只有F1/F2系列的41%，体积只有37%，并在控制器内备有模拟电位器与RUN/STOP开关等方便功能。通过扩展单元、扩展模块与基本的连接，可自由地选择使用输入输出点数。FXON系列继承了原有系列的固定搭配和灵活性。
(3) PLC控制系统的设计
根据工艺提出的条件及控制要求，具体设计思路如下:螺杆冰机有1台循环油泵，运行时，油压的高低通过副线阀来调节。2台稀油泵，油压正常时，1台运行，1台备用并可自动切换。油压低时，2台稀油泵启动;当油压差超低时，延时6s跳车。排气温度高，油温度高，北轴承温度高，南轴承温度高，排气压力高，油精滤器压差高，都将引起跳车。但在稀油站油压低，油气压差低，直流电源失压，循环油泵过载，1#、2#稀油泵过载时不跳车，而只发报警信号。要实现上述功能，中间继电器需要数十只，接线非常复杂，检修极其困难，可靠性差，而采用PLC后接线相当简单，可靠性大大提高。其梯形图如图2所示。
图2 PLC控制梯形图
4 结束语
采用螺杆冰机取代活塞式冰机可节省冷冻机润滑油11.5吨/年.台。用小型PLC工控机取代传统的固定程序式继电器-接触器硬接线控制方式，不仅简化了电控、仪控环节，减少了控制设备数量，可以随时变更、修改程序，修正参数以适应工艺要求。
1 引言
在电容器等分立式电子元器件生产过程中，套管烫印切断机是实现元器件外壳套管连续自动传送、热烫印商标、切断的设备。由于本公司在国内同行业中起步较早，国内无法找到这种专用设备。考虑进口设备价值太高，不一定能适合本司要求，公司与南通大学联合开发了这套套管自动烫印和切断设备。它能够适应各种规格批次，具有定长控制准确、生产效率高等特点。
2 工艺参数及调节范围及控制精度要求
2.1 工艺参数
(1) 套管折径宽度:30~170mm;
(2) 套管厚度:0.1~0.5mm;
(3) 烫金纸宽度:60±1mm。
2.2 调节范围及控制精度要求
(1) 进给长度:1~500mm连续可调，误差范围±0.5%;
(2) 进给速度:40~450mm/s连续可调;
(3) 烫金头温度:10℃~300℃连续可调;
(4) 烫金时间:0.00~2.00s连续可调;
(5) 进给长度:1~300mm连续可调，误差范围±2%;
(6) 进给速度:120~300mm/s连续可调。
3 系统硬件构成
系统主控制采用FX1NPLC，它是三菱公司推出的超小型可编程序控制器。它具有紧凑的机身设计，电源、CPU、存储器、输出输入组成一个单元的可编程序控制器，在AC电源DC输入型中内置传感器用的DC24V供应电源。具有一定的扩展单元，可使用FX0N系列和FX2N系列的扩展模块和扩展单元，输入输出扩展设备大可扩展至128点。强大的指令功能，支持输入输出高速处理，如高速计数、脉冲输出功能。可进行各种链接，便于与人机介面链接以及较高的性价比。无疑能够满足我们控制的需要。
烫金加热温控采用FX2N-2LC温控扩展模块，省去老式温控器，无须模拟量模块就可轻松将温度值传至人机介面，达到温度的jingque控制。
套管定长输送由三菱公司的MR-J2S-40A交流伺服放大器与HC-KFS43伺服电机构成。
烫金纸定长输送系统采用日本东方电机出品的UPK569AJW步进机构。
三菱公司的F940GOT-SWD-C触摸屏构成人机的交换窗口。F940GOT-SWD-C为5.7英寸8彩色人机介面，具有许多特点:与外界链接方便，通过自带RS-422接口、RS-232C接口实现编程与PLC通信;阔视角的液晶显示，具有LCD背光照明功能，无光照也能看清显示内容;内置FX-10P功能使PLC顺序程序的调试及保养变得方便，在F940GOT轻松完成PLC程序的读出、写入、插入、删除、监控;通过菜单设定可以显示日文、英文、韩文、及中文汉字，提供丰富的图形编辑功能;通过定义触摸键替代普通控制按钮作为控制键;为保护PLC程序，可以设定密码，禁止读出与写入。
4 工作原理与控制方案
整机工作原理示意图如图1所示。套管定长传送过程实现:PLC的Y1发出伺服脉冲，通过MR-J2S-40A交流伺服放大器驱动HC-KFS43伺服电机，再经过减速机带动主动辊1，带动套管定长传送。套管长度、传送速度、产品数量的检查、设定全部在人机介面完成。并且可以预设目标数量，到达自动停机。对于套管有无、位置偏移的检测全部有传感器接受，传至PLC与人机介面，完成准确报警内容。
图1 整机工作原理示意图
烫金纸定长传送过程实现:PLC的Y0发出步进脉冲，UPK569AJW步进机构带动主动辊2实现定长传送。烫金纸长度、传送速度设定全部在人机介面完成。
烫金过程实现:气缸带动烫金头作往复运动，烫金延时时间可调节。
5 程序设计
5.1 PLC的I/O分配
PLC的I/O分配参见附表:
附表 I/O地址分配表
5.2 人机界面设计
人机界面选用触摸屏技术。触摸屏显示共有14个显示画面，画面显示层次以及相应画面进入、退出的触摸键名称如下所示:
(1) 烫金纸点动
按下此键，则进入“手动操作[烫金纸点动]”画面，接通步进电机(烫金纸拖动电机)系统部分的电源。即可对烫金纸进行参数设定、进给控制和状态监测;
(2) 套管带点动
按下此键，则进入“手动操作[套管带点动]”画面，接通伺服电机(套管带拖动电机)系统部分的电源。即可对套管带进行参数设定、进给控制和状态监测;
(3) 加热管控制
按下此键，则进入“手动操作[加热管控制]”画面，接通加热管系统部分的电源。即可对加热管进行进给参数设定、温度控制和监测;
(4) 气缸控制
按下此键，则进入“手动操作[气缸控制]”画面，即可单独对烫金头气缸和切刀气缸进行上/下控制和检测;
(5) 传感检测
按下此键，则进入“手动操作[传感检测]”画面，即可监测各种传感器信号，这些信号包括:烫金纸有无、套管带有无、套管带上偏、套管带下偏、气缸压力、伺服急停、光幕保护;
(6) 三色灯检测
按下此键，则进入“手动操作[三色灯检测]”画面，即可对三色灯进行检测;
(7) 单动裁切
设置套管带的进给长度、速度;单动裁切套管;监测单动裁切过程中的各种运行状态;
(8) 自动裁切
设置套管带的进给长度、速度;自动连续裁切套管;监测自动裁切过程中的各种运行状态;
(9) 单动烫金裁切
设置烫金纸、套管带的进给长度、速度;加热管(烫金头)的烫金温度、烫金时间;单动烫金和裁切，监测单动烫金裁切过程中的各种运行状态;
(10) 自动烫金裁切
设置烫金纸、套管带的进给长度、速度;加热管(烫金头)的烫金温度、烫金时间;自动连续地烫金和裁切，监测自动烫金裁切过程中的各种运行状态。
5.3 控制程序设计
PLC软件采用FXGP-WIN-C编写。长度控制部分程序参见图2。
图2 长度控制部分程序梯形图
6 结束语
经过近3年的使用证明采用PLC控制的套管烫印切断机，不仅大大的降低了人员劳动强度，减少中间环节，提高了产品成品率。采用人机介面，不必太多控制按钮便可实现手动、自动等多种功能，增进了人员与设备的信息交流，数据的修改、故障报警的识别变得易如反掌。
1 引言
近年来，随着计算机技术的迅速发展，对科研实验效果的要求也越来越高。在冶金行业中金属塑性热加工过程的研究中，要求能够jingque的测量实验数据，又能对即将使用在生产线上的各种传感器、执行器进行测控，以便对其性能进行评估，为终安装在生产线上能可靠运行提供保障。但被测量的信号或被控制对象所处的位置是不同的，如测量一个钢块在被加热过程中，不同位置的点的温度变化时，要在加热炉附近进行。而测控一个伺服阀的性能要在液压站附近进行，为此我们开发了一套可以对多种信号进行测量，也可以对某些对象进行闭环控制的测控车。
具体地说，此测量车可以测量压力、扭矩、流量、速度、位移、电压、电流以及钢板温度等信号。可以对伺服阀、液压马达、加热炉、水幕(或集管)冷却水的流量等进行闭环控制。
2 系统的硬件构成
整个测控车控制系统包括两部分，即测量控制部分和数据处理及分析部分。测量和控制部分采用西门子公司S7-300系列PLC，选择CPU-315-2DP作为控制器，与ET200组成PROFIBUS-DP网，以便于对分散的对象进行控制时减少接线。选用6ES7331-7KF02多功能模拟量输入模块做信号采集，因为此模块可以采集热电偶信号，电压信号和电流信号。模拟量输出模块选择12位精度的6ES7322-5HD01。
数据处理及分析部分采用为工业控制计算机，通过美国NI公司提供的PC-1500PFBPROFIBUS通讯卡，实现上位机与控制器之间的数据交换。软件采用该公司的图形化软件LabVIEW7.0。硬件配置见图1所示。
图1 控制系统硬件配置
3 系统的功能原理
该测量车机械结构紧凑、移动灵活、接线方便。ET200M部分为一个单独的控制箱，它与CPU之间只有一条数据线，可以放在与测量车有一段距离、靠近被控制点附近。
该测量车可以对被测量进行短时或长时间的测量，并将数据通过PROFIBUS总线保存在上位机中，之后对数据进行绘制各种曲线、拟合、回归等处理，还可以打印报表等。可以快速地记录闭环控制过程中的Setpoint值、ProcessVariable值、偏差值和PID输出值，以便对被控对象的性能，控制效果等进行分析和评估。
该控制系统的硬件控制器为S7-300系列的CPU315-2DP，具有速度快、可构成DP网的特点。模拟量输入模块采用331-7KF02，该模块通过改变其侧面的4个小方块的安装方向，来改变所测量信号的种类，即电压、电流、热电偶信号。每一个小方块控制两通道，共8个通道。在STEP7的HardWareConfig中，在331-7KF02的属性里也要选定与小方块指示相同的信号类型。在硬件接线方面，要将331-7KF02模块的前连接器的第10、11脚短接，并连接到每个通道的负端。这样才能正确地测量到信号。模拟量输出信号选用322-5HD01，其输出可以选择电压或电流量方式。
计数器选用FM350-2，具有8个通道。开关量输入模块为321-1BL00-0AA0，即32点，24VDC。开关量输出模块为两种:一种是322-1BL00-0AA0，32点，24VDC;另一种是322-1HF01-0AA0，为8点继电器输出，可以直接控制电流较大的负载。
4 系统软件
测量和控制部分的软件为西门子公司的STEP75.2，该软件编程直观快捷，函数功能齐全，调试方便。软件结构是根据不同的任务分为若干个子程序，通过上位机传送的不同参数，或控制面板上的转换开关来启动相应的程序，如图2所示。如在温度测量的程序中，分为测量热电偶的温度mV信号和测量来自红外线测温仪的4～20mA电流信号，不同类型的信号，其标度变换将调用不同标定子程序。在控制部分中流量控制和位移控制也是不同的子程序。
图2 系统软件任务分配
上位机的软件为LabVIEW7.0，通过PC-1500PFBPROFIBUS通讯卡于PLC交换数据。该软件具有运行速度快，数据分析和数据处理的函数齐全，编程速度快，界面友好等特点。在人机界面中，对各种类型的测量和控制的试验进行编码，当操作者选择了相应的实验后，通过通讯将该实验编码及相关的参数一起发送到PLC中的特定DB块中，PLC程序得到实验编码后进行初始化，等待操作者按下启动按钮，程序才能真正地运行。在测量和控制中采集到的数据以数组的形式存放在不同的数据块中。上位机在传送完实验参数后，将运行数据接收子程序，将PLC中DB块内的实验过程数据获得并存储在上位机中，在上位机可以实时显示这些数据。
该测控系统中包含了许多子程序，现将其中的2个为例说明编程思想。
4.1 增加、停止、减少子程序
增加、停止、减少子程序如下:
AN #minus_signal
JC dec
L #reference
L #step
+I
L #max
>I
JC out1
TAK
out1: T #reference
BEU
dec: AN #plus_signal
BEC
L #reference
L #step
-I
L #min
<I
JC out2
TAK
out2: T #reference
BEU
该子程序是利用开关量，以脉冲计数的方式产生数据。具体方法是利用2位自返回开关(左为减少，右为增加)，在每个调用周期中增加或减少一个数的方法产生数据，可以作为一个控制量的设定值。在调用该子程序时，将产生的数据限制在一个范围内，就能方便的使用了，这样使用开关量就能完成模拟量的设定。
4.2 数据采集标定公共子程序
在此程序中，只需要输入测量值、该信号的工程量大值和小值，即可将数据转换为相应的工程量值。编程的公式为:
Y_Real=(Y2-Y1)/(X2-X1)×(X_Real-X1)+Y1 (1)
其中，Y1、Y2分别为工程量的小值和大值。
数据采集标定子程序如下:
L #X_Real
L #X1
<=R
JC Min
L #X_Real
L #X2
>=R
JC Max
L #X2
L #X1
-R
T #T_Real01
L #Y2
L #Y1
-R
L #T_Real01
/R
T #T_Real02 //计算的斜率值
L #X_Real
L #X1
-R
L #T_Real02
*R
L #Y1
+R
T #Y_Real
SET
SAVE
BEU
Min: L #Y1
T #Y_Real
SAVE
BEU
Max: L #Y2
T #Y_Real
SET
SAVE
BE
4.3 软件的调试
在软件的调试过程中，要对有关组织块的功能进行详细的阅读，以便合理地运用到自己的程序中，增强程序的容错能力。如当系统中模块或I/O出现故障，CPU将会调用OB85，并不会使整个程序停止。当出现DP网错误时，CPU将调用OB82。在这些组织块中并不需要编程序，只要将其放在程序中。
SIEMENS公司提供的Step7模拟器对于离线调试程序具有很大的帮助。
5 结束语
该实验车采用了稳定可靠、抗干扰性强的PLC系统和数据采集及数据处理具有优势的软件LabVIEW，充分利用了二者的优点。该测量车的移动灵活，测控jingque，人机界面友好直观，数据处理方便迅速，可以应用到各个测控领域，具有良好的推广价值。