西门子6ES7223-1BM22-0XA8使用方式

　1 引言
　　随着社会经济的迅速发展，人们生活水平的不断提高，城市中各类小区建设发展十分迅速，同时也对小区的基础设施建设提出了更高的要求。小区供水系统的建设是其中重要的一方面，供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到小区住户的正常工作和生活。传统的供水方式中很多是采用高位水塔方式供水，存在浪费水力、电力资源、效率低、可靠性差、自动化程度不高等缺点，严重影响了居民的生活用水。
      本文设计一套基于HOLLiAS LM PLC+恒压频比变频器的变频恒压供水系统以进一步提高变频恒压供水系统的稳定性和节能性，系统操作更加简捷，故障报警及时迅速，使得变频恒压供水技术更好的应用于小区的生活用水供给。

　　2 变频恒压供水系统概述
　　2.1系统结构
　　供水系统主要包括的设备有控制装置、变频器、水泵机组、压力传感器、储水罐等。
　　控制装置是整个变频恒压供水系统中重要的组成部分，主要完成各种信号的采集处理以及结果的运算输出。通过变频器改变交流电的频率，实现对水泵的控制达到节能、调速的目的。水泵机组是水压的发生装置，一般有2到4台水泵组成，为供水系统中的用户主管网提供压力。压力传感器用于检测用户主管网的出水压力，从而控制变频器的频率调节以及水泵的工作台数。储水罐主要是对直接来自水厂的水起到缓存的作用。

　　系统的总体布局图如图1所示:

图1 系统的总体布局图

　　2.2 变频工作原理
　　图2是系统的基本框图，如下：

图2  PLC变频恒压供水系统框图

　　在工作过程中，通过PLC控制取水电动阀的启停将储水罐的液位保持在一定的范围内。压力传感器将用户主管网水压变换为4-20mA的电流信号，经模拟量输入模块送入PLC，PLC根据给定的压力设定值与实际检测值进行PID运算，输出控制信号经模拟量输出模块至变频器，调节变频泵的运行频率。当用水量大到变频泵全速运行也无法保证用户主管网的压力达到设定值时，产生高频报警信号，自动将原工作在变频状态下的泵投入工频运行，同时将下一台泵用变频器起动后投入变频运行，以加大供水管网的供水量来保证恒压供水的目的。若此时仍不能满足要求，则将工作在变频状态下的泵投入到工频运行，再将下一台泵投入变频运行直至管网压力稳定。当用水量减少时，产生低频报警信号，PLC则将先工频运行的泵关闭以减少供水量，若此时仍不能满足要求，则再关闭下一台水泵，乃至只有一台水泵工作在变频状态下以达到恒压供水的目的。

　　2.3水泵投切流程
　　水泵的投切采取先启先停、后启后停、先停先启、后停后启的控制原则，从而增加水泵的使用寿命。泵投切的程序流程图如图3所示。

图3 水泵投切流程图

　　通过对流程图的分析，泵的投切控制有三种模式。

　　三种模式包括：一台泵（变频泵）、两台泵（一台变频和一台工频）、三台泵（一台变频泵和两台工频泵）。

　　3 控制系统介绍
　　3.1 控制系统方案
　　系统主要由和利时LM系列PLC、变频器MM430、HD2400L可编程文本显示器、压力传感器、液位传感器、控制接触器、软启动器PSS及储水罐等组成。

　　控制系统上位机采用和利时HD2000文本显示器，CPU选用和利时LM3109 PLC控制器，LM3330采集处理液位和压力信号，上、下位机之间通过基于MODBUS协议的RS232串口进行通讯。

　　下图4为控制系统接线图。

图4 控制系统接线图

　　3.2控制系统硬件
　　3.2.1可编程逻辑控制器-PLC
　　1）CPU模块：LM3109模块的额定工作电压为AC220V，自带40点I/O，提供24路DC24V输入/16路继电器输出处理。具有1个RS232和1个RS485通讯接口，支持专有协议（仅RS232）/Modbus RTU协议/自由协议。

　　2）模拟量扩展模块：LM3330提供4通道模拟量输入和1通道模拟量输出，输入范围0-10V、0-20mA和4-20mA可选，输出范围0-10V、0-20mA可选，模数转换时间低于200us，精度可达0.5%FS。既能完成模拟量信号输入处理，也能同时完成模拟量信号输出处理。

　　下表1为系统I/O分配表。
　

　　表1 输入输出端子分配表

　　3.2.2 人机界面-HMI
　　人机监控部分采用和利时HD2400L文本显示器，配以编程软件来完成。文本显示器上可以修改和调整PID参数，设定不同时段压力参数，显示设备运行状态，以及实时显示现场故障报警信息。图5-图8为上位部分监控画面。

　　4 结论
　　LM系列PLC丰富的模拟量信号采集处理能力和自带的PID运算功能保证了变频恒压供水系统的稳定和可靠性。该系统不仅适用于小区供水，也适用于家庭别墅式的用水需求，节能环保，是符合国家节能减排环保理念的一种生活用水控制技术。

2 系统特点及工艺参数
　　　本机主轴轴承采用进口P4级主轴专用轴承，主轴自动油润滑，可保证机床高精度和使用寿命更长；主轴电机选用双速带高性能刹车系统；程控液压推动多刀刀架可保证加工尺寸准确、稳定；刀具中心高度可调节，操作方便，效率更高；精心设计的液压系统，可使机床空运转时，液压卸荷，节约电力，降低液压系统温度上升，延长油泵寿命；安装的温度、压力补偿装置，可保证在重复加工时的性能稳定可靠；电器箱、液压箱、冷却液箱均置于机箱内，减少了占地面积，机床外观整体性强。车床技术参数如表1所示。

3 相关操作说明
1）开机前检查：供电线路是否正常；油箱油位是否符合标准；外部气动是否连接完好。
2）开机后，在人机界面初始界面（图2）上点击进入主画面，在主画面(图3)上按加工工艺选择手动单步（图4）、全自动不同的加工方式，选择手动单步情况下总共列有5种工艺程序流程，在选择下一个加工工艺时，前一工艺过程自动运行完成后，才执行下程。



3）单步运行情况下，当选择完单步程序锁定（图3）设置后，此时程序只能运行锁定的当前程序，其他4种程序不能运行，若要运行其他程序，可先解除程序锁定功能。




4）电机具有自动保护功能，机器在30分钟内无任何动作，泵电机将停止工作，若要继续使用则要先起动泵。主轴的高低速选择在人机界面（图5）上操作完成，除手动外，其他程序的运行都是以外部起动按钮为给定信号的。起动，恢复原点，阀YV1得电，下托板前进碰到下托板慢进限位SL2后开始慢进进行，下托板慢进碰到前进到位限位SL1后执行下托板延时（图7）的设定值，时间到后YV1，YV2断电，下托板回原位。


图7 下托板延时的设定
单步工艺流程2


起动，恢复原点，阀YV1得电，下托板前进碰到下托板慢进限位SL2后阀YV2得电下托板开始慢进，下托板慢进碰到前进到位限位SL1后执行下托板延时（图7）的设定值，时间到后阀YV1,YV2断电下托板回退，碰到回退到位限位SL3信号后上托板前进阀YV3得电上托板前进，上托板前进碰到上托板前进到位SL4限位后，下托板前进阀YV1再次得电，下托板前进碰到下托板慢进限位SL2后阀YV2得电下托板开始慢进，下托板慢进碰到前进到位限位SL1后执行下托板延时（图7）的设定值，时间到后阀YV1,YV2断电下托板回退，碰到回退到位限位SL3信号后上托板前进阀YV3断电，上托板回位。

单步工艺流程3

起动，恢复原点，阀YV1得电，下托板前进碰到下托板慢进限位SL2后阀YV2得电下托板开始慢进，下托板慢进碰到前进到位限位SL1后阀上托板前进阀YV3得电上托板前进，上托板前进碰到上托板慢进SL5限位后，上托板慢进阀YV4得电，上托板慢前进碰到前进到位限位SL4后执行上托板延时（图6）的设定值，时间到后阀YV3,YV4断电上托板回退，下托板前进阀YV1，YV2保持前进位不动。

全自动工艺流程：


起动，恢复原点，阀YV1得电，下托板前进碰到下托板慢进限位SL2后阀YV2得电下托板开始慢进，下托板慢进碰到前进到位限位SL1后执行下托板延时（图6）的设定值，时间到后阀YV1,YV2断电下托板回退，碰到回退到位限位SL3信号后上托板前进阀YV3得电上托板前进，上托板前进碰到上托板慢进SL5限位后，上托板慢进阀YV4得电，上托板慢前进碰到前进到位限位SL4后执行上托板延时（图6）的设定值，时间到后阀YV3,YV4断电上托板回退，上托板回退碰到回退到位限位SL6信号后下托板前进阀YV1再次得电进入下一个循环。
5设备系统保护
　　　在人机界面内通过宏指令读出系统时间，分别赋值给不同的数据寄存器，如图8和图9所示。通过自定义输入时间年月日和系统本身时间进行比较，通过程序判断当系统时间超过设定时间时，系统自动停止运行