西门子6ES7231-7PC22-0XA0实体经营
1 引言
电伴热系统为管道化溶出工程的主要部分。由于德国的熔盐电伴热温度控制装置是采用温度控制器、继电器等复杂电路设计，其中继电器故障率高，而我国现阶段没有较好的产品，采用，功能强大、性能稳定的日本三菱A2系列可编程控制器，减少了大量的中间环节，成功的解决了熔盐电伴热的控制难题，取得了满意的控制效果。
2 系统配置
电伴热系统包括：盐罐、盐管、盐阀等设备的伴热，99个电流信号、101个温度信号需要检测，33个加热回路需要进行控制。根据系统的特点，所设计的控制方案如图1所示。
2.1现场PLC站
该监控系统下位机采用日本三菱A系列PLC，设计2个站组成1个网，1个站进行温度信号的采集及传递，另1个站对回路电流进行采集，对33个回路进行控制。硬件的具体选择是：A62P为电源模板；A2NCPU为中央模板；AY13为开关量输出模板；A68RD3为PT100温度测试模板；AJ71C24为计算机通讯模板；A61AD为模拟量输入模板；AX41为开关量输入模板。
2.2上位机
采用2台386PC作为上位机，1台在现场操作室，1台在中央控制室，分别进行本地及远程监视管理，负责对温度、电流实时监测显示，重要信号保留历史曲线、信号报警及报表打印，2台上位机既是操作员站，又可作为工程师站。
3 软件设计
控制系统软件包分为上位机监控软件包和下位机控制软件包。
上位机监控软件是用SCRENWARE软件工具包开发而成，用于各种监控画面的显示和上、下位机之间的通讯，采用实时动态仿真模式进行显示，并在具体部位显示实时工艺参数，操作人员可根据此实时画面了解有关工艺设备运行情况；控制参数设定画面可完成控制参数的设定和修改；系统状况报警画面实现对各工艺设备故障情况进行声光报警，并输出故障类型、时间等，本软件包还具有数据分析、建立历史数据库及定时、随机打印各种报表功能。
下位机软件包采用A2系列PLC自带的梯形图法和语句法编写而成，软件程序框图及清单略。
4 电伴热过程检测
按照熔盐炉系统工艺流程的要求：系统停车时，确保盐罐电伴热保温180℃以上；系统启动时，确保盐罐及盐管路和盐阀电伴热保温在180℃以上（依工艺要求而定），以保证盐泵启动后，熔盐能顺利通过和回流。一旦电伴热系统发生故障，熔盐凝固将致使整个熔盐炉系统无法运行，造成较长时间的停产事故。设计的特点说明如下：
（l）将整个盐管路按照、工艺划分为32个控制回路：盐罐13个回路、盐管14个回路、盐阀一个回路、旁通管4个回路。采用A2系列可编程控制器对101个温度测点采集显示，对32个回路直接进行控制；
（2）本系统考虑到启动时减少对供电系统的冲击，系统启动时，对每一个控制回路，采用分别程控（间隔5-10秒钟）由PLC程控启动，转入运行由PLC进行监测分时调节，减少系统供电负荷冲击；
（3）本系统的温度检测元件，共选用101支PT100铅电阻温度计，其信号采样方式在系统说明部分有详细介绍；
（4）电流和电压信号采集是通过电量变换器将互感器的信号转换成4-20mA（0-5V）信号送入PLC。
5 系统说明
由于本系统中大部分为模拟量信号，分电流和热电阻温度2种信号，电流信号监视各回路三相电是否正常，断、短路报警，但不参与控制；温度信号参与控制，测温元件均为PT100热电阻。针对本系统特点：模拟量多、实时性要求不是很高。在保证控制、监视的基础上，采用32点开关量输出模板进行切换，公共输出接至模拟量采集模板，配合软件编程可实现8路信号通过切换公用一个模拟量模板的通道。可节省大量模拟量模板，从而大大降低了系统成本。下面以温度信号为例说明信号切换采集的实现。接线图如图2所示。
三线制PT100测温元件的二根线分别接至开关量输出模板AY13三组中相同次序的通道上，AY13三组共可接8个PT100信号，将AY13上三组的公共端分别接至PT100采集模板的通道的三个端子上（注意：将AY13上接PT100元件两个短路端的组的公共线接至A68RD3通道的B和C端子上），配合程序即可实现8路温度信号公用一个模拟量通道。程序框图如图3所示。
通过定时接通AY13的相应通道，使得PTI-PT8信号依次与A68RD3的个通道接通，将每个信号接通时，所采集到的数据保存至相应的地址单元，即可实现多路信号切换采集。在编程时需注意：AY13通道切换后应在延时1个A68RD3处理周期后再读取A68RD3通道中的数据，否则采集的数据将会出现跳变，这是由于A68RD3采样方式分：Sampling、Timeaveraging 、countaveraging3种，A68RD3的采样时间随启用的通道数而不同计算公式为：启用的通道数×40ms；Sam-Pling方式为每个采样周期采一次样，采样值存入相应的缓冲区；Timeaveraging方式为在指定的时间内每个采样周期内的采样值除去大、小值后的平均值存入相应的缓冲区；countaveraging方式为将经过指定次数的采样周期后所采集的采样值平均后放入存入相应的缓冲区。现场实际应用时，为保持数据准确，一般采用后2种方式。
由于A68RD3通道一经启用，信号处理就会一直进行，A68RD3的一个处理周期为：Timeaveraging方式为指定的时间；countaveraging方式为：指定次数×启用通道数×40ms。因为该系统采用切换方式，每一信号只在相应时间段内接入A68RD3，如果切换后，延时小于一个A68RD3处理周期，则上一信号的部分采样值将被计入当前处理周期和当前信号的部分采样值一起进行平均输出，造成数据误差，如上一信号和当前信号差别比较大，就会造成数据跳变。特别是如果采用上升沿取值，就会造成数据错误。
电流信号的采集原理与温度信号的采集原理相同，此处不再多述。
一、引言
矿棉吸声板是本企业去年投产的一种新型建筑装饰材料。引进90年代先进的日本全套板材自动生产线，可以生产不同厚度，不同规格，不同花色的矿棉吸声板，但由于日本原装包装线设备费用昂贵，且国内并无此种板材堆垛全自动包装线，由我中心开发本自动包装线并已投入使用。
本自动包装线是板材自动生产线的后继设备，由于矿棉板的成品板(规格：300mm×600mm)是分两路并排由干燥窑输送出来的，本自动包装线也具有两路独立的分流，翻板，堆垛系统，后经包装段统一到一起，再进入塑封段完成包装任务。按工艺要求本包装线应该能够实现：(1)自动翻板，即把块板经翻转后扣放在第二块板上，使两块板保持面与面的接触。(2)自动堆垛，即把经翻板后的不同规格的对板按不同数量堆成一垛。(3)自动装箱，即用机械手把堆成一垛的板放在纸箱板上，经本工段后把一垛板自动包装，粘合好成一箱。(4)塑封，即把装成的箱进行塑料封装。
二、控制系统主要设备及控制方案
本自动包装线是典型的逻辑顺序控制生产线，有繁多的检测元件，逻辑关系复杂，实现动作难度大，I/O点数近400多个。其受控设备除变频器，执行气缸还包括一套单轴交流伺服系统和一套喷胶系统。由于生产线较长，执行设备相对独立集中，按照设备可就近控制的原则，在中央控制柜下分段设立三个子控柜。采用OMRON-C200HG构成的远程I/O系统来完成控制方案，其控制系统结构如图所示：
上图使用Omron-RM201主站单元由RS485通讯口与三个Omron-RT201从站单元连接。伺服系统由OHMODC-1001控制器和PanasonicDV80X驱动器及伺服电机组成。伺服可以用输入器(ODC-1001)或由中央控制柜面板直接控制，它由PLC的两个独立的I/O单元对控制器进行控制。喷胶系统具有独立的溶胶温控线路，由PLC提供喷胶电磁阀的控制信号。本自动包装线有如下功能：(1)全线自动运行；(2)各工段独立自动运行；(3)现场设备就地控制手动运行；(4)各控制柜设有急停按钮，机械手，伺服机均设有特殊急停按钮。
三、控制系统设计
本自动包装线的控制系统程序设计，使用OMRONSSS软件用梯形图直接编程，井进行现场调试和程序监控。经过现场调试使本系统能够符合现场的各种工作条件操作极为简单，能够对故障和人为的干扰进行判断，分析，实现简单智能化功能。本程序采用模块化设计思想，分工段可独立操作完成本工段的工作，模块之间井用连锁和互锁条件建立关系，全线自动或分段自动时信号可互相调用。下图为包装线包装段的控制逻辑图：
伺服机的前进是由三个工位工作的完成情况来控制的。在本系统上电初始时，伺服机先回原点，由于此时三个工位上都没有工件，必须由纸箱站开始，伺服机一个工位一个工位的前进。当纸箱站吸纸板完成后伺服机就执行程序，当伺服机停止时，纸箱站再吸一个纸板完成本工位工作，但此时伺服机并不能再向前进，只有装箱工位在机械手放完一垛板后伺服机才能前进到下一个工位。此时纸箱站处再吸一个纸板，装箱工位再放一垛板，此时就必须再等粘箱工位把纸箱全部粘合完成，伺服机才能再向前走以后三个工位便动作，伺服机便不断工作下去。这段程序的逻辑动作比较复杂，关键是抓住伺服机前进这一目的。在完成本段初始化设计中使用了SEUREST指令，用起来方便有效。在这一段的程序设计中关键考虑这样几个问题：
①PLC的电源只有当工厂大修，或长时间不生产时才断开，而在每班次结束或休息时只须在面板上实现软关机，此时PLC仍为RUN状态。伺服机也同样只须软关机。伺服机必须能够区别是PLC断电再开还是软关机后再开。
②由于伺服机的运动轨迹与机械手的运动平面是相互垂直的，它们又是由两个独立的子控系统控制的，因次在机械手伸出的条件中必有两个信号：上升旋转气缸的得电信号A和伺服程序段结束信号B。当A信号接通时说明此工位有板，伺服机处于等待另两个工位的完成信号，伺服机即将运行。此时B信号接迪机械手是伸不出的。当B信号接通时说明伺服机己完成程序，可以进行本工位操作。当A断开时，由于此时伺服机正处于运行状态，只有当两信号满足时才能向装板工位装板。
③由伺服机连接起来的三个工位，每个工位执行元件大都是由电磁向控制的气缸完成的，在气缸气压不足，机械限位松动以及其含意外故障都会影响本工位工作完成情况，拖延动作时间，它将导致堆垛，翻板，和输送段的堵板。在设计中可以节拍为依据，对每一个必须到位的气缸均设时间监测及故障报警伺服系统由OHMODC-1001和Panasonic DV80X组成，采用示教方式编程控制。
OHMI/O信号接口共有48个端子。我们采用集电极开路控制方式，把脉冲输出端等用双绞屏蔽线引至DV80X的CNI/F端子用来控制脉冲和脉冲符号输入。把程序选择端子CHACHB及启动信号引到端子接进PLC的输出模块，作为伺服的程序选择通道信号。选择STANDBAY作为伺服程序结束信号接进PLC的输入模块，当PLC接受到此信号时就可以进行生产线上的其他动作。我们由PLC输出端引出一个回原点信号，使伺服机在进行规定的程序后，因负公差重新向前找回原点。原点信号选用反射式光电开关，使总累计误差在-0.lmm以内，能够满足精度要求。在开关电源的选择上，伺服24V电源容量不能太小且需单独使用与PLC用24V之间应严格区分避免干扰，PLC在模块选择上也同样要注意这个问题，尽量避免伺服信号与其他信号混放在一个模块中，可以优先考虑使用独立COM端的PLC模块。伺服控制程序(INC方式编程)如下：
STEP1DIM=(0000.0000
STEP2POS=+787.9800
OUT=OOOO
SPEED=100
SLOPE=30
STEP3POS=+42.00001
OUT=0000
SPEED=50
SLOPE=30
STEP4POS=+12
STEP7
STEP6END
STEP7RTN
STEP8END
塑封段主体设备为一台连续式电阻炉，它的温度控制主要由两部分组成：SR-73PID温控表和固态调压器(或采用PAC03A三相调压控制器)。温控表通过K型热电偶输入模拟量，输出4-20VDC电压来控制三块固态继电器SSR(或直接控制PAC03A三相调压控制器)，每个固态继电器(或控制器)又分别带若于加热管。固态调压器则由电位器来控制输出，每个固态调压器也分别带若干加热管。温控表和固态调压器的总控则由PLC来完成。这样塑封炉膛内温度就可以分段全控，分段调压，分段直接启动，能够把温度控制在180℃左右，对己包装的箱体进行塑封。本段的其他动作如推箱，封切，放膜等均由PLC进行控制。
四、结论
建筑板材是现在较为流行的新型建筑装饰材料，由于装饰板材的结构特点：面积大，体积小，边角易损，表面脆弱等，对于其产成品的包装，就成了急需解决的问题。现在我国的建材企业，大多都是采用手工包装，工人劳动强度大，产成品质量没有保障。自本自动包装线在本企业投入使用后，基本解决了以上问题，极大提高了产成品合格率，减少生产线工人近3/4，深受用户好评。
兰州生物药厂是中牧集团下属的重点企业，其灭活疫苗车间生产的口蹄疫苗国内外，但由于建厂较早，生产设备及其控制系统已显得落后，并且总体上也不符合GMP的要求。着眼于企业的长远发展，中牧集团决心斥巨资兴建一个现代化的、符合GMP标准的新灭活疫苗车间。
要使新车间通过GMP认证，自动控制系统的地位是无可替代的。控制系统选型时，在与西门子公司、霍尼韦尔公司的楼宇控制系统（采用DDC）的竞争中，和利时公司的PLC系统以其功能强大、应用灵活、系统开放、等优势脱颖而出，考虑到和利时公司在工业自动化领域良好的声誉、强大的软硬件开发能力、完善的系统集成技术以及售后服务措施，用户终选择了和利时公司的PLC控制系统。
新建的灭活疫苗车间共有几十个房间，划分为六个区域，设置了含新风机组在内共九套空调机组，还有三套排风系统。PLC控制系统共设置了11个现场控制站，包括动力机房控制站、活毒废水控制站、各空调机组控制站；中控室内设置了两台I/O服务器（兼作操作站），运行和利时公司的Focsoft3.1软件，服务器作热备配置，极大地提高了系统的可靠性；网络结构采用了星型结构的工业以太网，这是目前性能优良、开放的网络形式，采用工业以太网，既保证了高速、可靠的数据传输，又有利于用户扩容以及接入上层管理网络，保护了用户的投资。
和利时公司PLC控制系统不仅实现了对各设备、某些工艺过程等的的监控，更重要的在于对各区域的温度、湿度尤其是房间的压力进行jingque的控制。由于疫苗生产的特殊性，必须保证房间之间处于设定的相对负压范围之内，这对防止污染的扩散、火灾时烟气的控制，都是有效的、及时的、不可取代的。在不安全或发生灾难事故条件下运行时，可以保护生命、环境、设备、财产的安全，控制系统还能发出声光报警信号，通报操作人员进行维修，预防事故的扩大。
在PLC控制系统中对生产过程设置了工作与休眠两种状态。当不生产时，可以将系统设置在休眠状态，各设备在控制系统的作用下按预定的参数工作在低功耗状态下；当正常生产时，系统设置为工作状态， PLC控制系统可以自动调整使运行中设备的实际出力及时地追踪负荷的变化。这些措施保证了节能、经济的效果，降低用户的生产成本。
在兰州生物药厂灭活疫苗车间GMP工程中，包含转换控制、联锁控制、状态监控、容量调节等完全自动化的PLC控制系统，在极大程度上排除了人员对操作过程的参与，减轻了运行管理人员的劳务，减少了人员误操作的可能性，从而保证了生产能够高质量、安全可靠、高效经济地进行。这一项目的顺利实施，意味着和利时PLC产品成为广大药厂用户在控制系统方面的又一个的选择。