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西门子PLC模块 , 变频器 , 触摸屏 , 交换机
西门子模块6ES7231-7PF22-0XA0保内产品

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1 引言
随着工业自动化的发展,PLC、变频器在工厂设备改造中得到了广泛应用。桥式起重机由于工作环境比较恶劣,而且重载下频繁起动、制动、反转、变速等操作,还要求有一定的调速范围,所以传统的继电控制和串电阻调速已呈现出许多的缺点,对这一类生产机械的改造已十分必要。

2 原设备的基本情况
某石油化工炼油厂焦化车间的抓斗式桥式吊车用于石油焦堆放场,将石油焦从地面抓放到停放在附近的列车上。桥式吊车电气传动共有大车电机2台,小车电机1台,抓斗电机1台,抓斗提升电机1台,均为绕线式交流电动机,采用转子串电阻的方法启动和调速。由于工作环境恶劣,粉尘和有害气体对电机滑环、碳刷及21个接触器腐蚀较大,加上任务重,操作程序难以保证,冲击电流大,触头消蚀严重,碳刷冒火,电机及转子绕组所串电阻烧损、断裂故障时有发生,平均每月发生较大的故障2.5次,对生产影响较大.转子串电阻调速,机械特性软,负载变化时,转速也变化,调速效果差,所串电阻长期发热,电能浪费大,效率低,因此要从根本上解决桥式吊车故障率高的问题,只有利用PLC作为控制装置以及彻底改变绕线式电机串电阻调速方式。

3 改造后系统的基本情况
3.1 系统的组成
在现代工业控制中,PLC由于具有可靠性高,抗干扰能力强,适应性强,应用灵活,编程方便,易于使用,控制系统设计、安装、调试、维修方便,维修工作量少等一系列的优点而得到了广泛的应用,由于本系统主要是一些逻辑控制,所以以PLC作为控制核心,整个系统的输入26点,输出点27点,可选用三菱FX2N-64MR,该型号是PX系列zhonggong能强速度快的PLC,它有32个输入点,32个输出 点,内置用户存储器为8K步,系统的组成原理图,如图示1。

图1系统原理图

对于桥式吊车抓斗的开合、提升、大车、小车电机分别用四台FRNIC5000G7型变频器拖动;对抓斗的开合电机、提升电机由原来45KW的绕线式电机改为30KW鼠笼型电机,大车小车的配用电机不变,但将转达子绕组引出线短路,去掉碳刷和滑环;为使工作安全和可靠,防止因停电、变频器跳闸或制动单元失灵而导致起吊物下砸出现危险,原有机械抱闸制动装置仍保留。

3.2 调速系统的工作情况
桥吊中电机所带负载都为恒转矩负载,抓斗开合、大车、小车电机都运行在1、3象限,均为电动状态,抓斗提升电机可运行在1、3、4象限,采用变频调速,机械特变硬,当负载转矩变化时,电机转速基本不变。

桥式吊车的速度调节可利用变频器的多级频率选择功能,将FWD、CM接通则正转,REV、CM接通则反转,将X1、CM,X2、CM,X3、CM三对端子分别接通,或其中两对或三对同时接通,可得7种频率,从而可方便地得到桥吊所要求的正反两个方向各6种速度。

应现场工作人员的要求,为照顾操作习惯,桥吊的转速控制仍采用原来的主令控制器和凸轮控制器。利用主令控制器的五对触头,来得到变频器输出的6种转速。电机 加减速的时间可以通过变频器的设定来进行改变。

3.3 PLC控制接线及程序设计
整个系统有五台电动机、四台变频器,PLC的输入输出点数较多,各变频器与PLC的连接情况类似,为说明问题,在此仅以抓斗提升变频器与PLC的连接为例,说明其工作情况。系统中PLC的部分I/O分配如表1所示。

表1 部分I/O分配表

PLC与提升电机变频器的连接情况如图示2。

图2提升电机变频器与PLC 的接线

由于系统中五台电机(其中M3、M4是并联运行,两者控制情况完全一样)的运行情况主要由输入直接控制,所以系统的梯形图程序的设计可以根据各输入和电机的运行关系采用经验法设计,利用起保停电路直接由输入信号得到各电机和制动电磁铁的得电和失电情况,程序设计比较简单,在此不作详细介绍。

4 结束语
经过实际应用,改造后的系统性能得到了很大的改善,主要体现在以下几个方面:用结构简单、可靠性高的鼠笼式电机取代绕线式电机,避免了因滑环、碳刷磨损或腐蚀引起接触器不良而造成电机损坏或不能起动的故障;交流接触器的数量由原来的21个减速少到5个,电机主电路实现了无触点化,避免了因频繁动作而烧损,以及由于触头烧损而引起的电器故障;采用变频调速,运行效率高,节能;机械特性硬,负载变化时,各档速度基本不变,轻载时不会因操作不当而出现下降变为上升的失控现象;可根据现场情况,很方便地调整各档速度和加速时间,使吊车操作更加灵活,反应迅速。

1. 概述
  近年来中国机动车产量和保有量迅速增长,机动车排放造成的污染问题逐渐显现出来,要使环境能够容纳更多的机动车,降低排放负荷是解决机动车污染问题的必然选择和有效手段。2004年,北京全面实行了欧II排放标准,2005年7月北京实行欧III排放标准,低排放甚至零排放汽车将成为未来汽车工业的发展方向。
  随着柴油机技术水平的提高,柴油机的使用呈上升趋势。喷油泵是柴油机的重要总成,其工作性能直接影响与其匹配的柴油机的动力性、经济性和排放,所以喷油泵的调试是柴油机的生产和维修的一个重要环节。喷油泵的调试在喷油泵试验台上进行,调试质量与喷油泵试验台所反映的油量真实性密切相关。
  目前国内喷油泵实验台大多采用单片机开发,喷油泵进油口温度控制,温度控制范围在±2℃,无法满足喷油泵欧Ⅱ排放标准的检验要求。进口实验台以博世为例,全套引进大约200万人民币左右。采用施耐德Twido PLC和ATV31变频器配合控制,触摸屏设置和监控整个校验过程,除可满足欧II排放标准喷油泵的校验要求外,也大大降低了成本,同时解决了原有实验台操作不直观、界面不友好及维护升级困难等缺点。
2. 系统描述
  系统要实现智能化的试验模式,操作简捷方便简单、界面友好美观,重要参数(转数、温度、压力、计数值)要醒目。系统安全、可靠、使用的技术,细致考虑,涉及多方位。

1) 系统框图


2) 施耐德电气元件配置表


3) 系统组成及功能
  


1 引言 
        数字化、智能化印刷机械关键技术与装备项目是围绕书刊、报业、包装装潢、商业印刷的重大装备急需。双面印刷是出版物印刷、说明书印刷以及笔记本印刷的印刷工艺。双面印刷可以保证印品一次印刷完成,效率成倍增长。对开双面平版印刷机是一种新型高速双面印刷机,适用于书刊杂志等印品的印刷。高速双面印刷机以高速印刷高质量的印刷品受到用户的青睐。项目选用了台达机电自动化系列产品对电气进行了改进设计。
2 工艺自动化分析
        高速双面印刷机整机动作控制整机由输纸机、收纸机和主机三部分组成。主机除主电机,上、下水辊电机,制动辊电机分别由四个变频器控制外,其余主要动作由七个气缸分别来控制上水辊、下水辊、上墨辊、下墨辊、递纸、上滚筒、下滚筒等的离合动作。气路的控制分为手动和自动两种模式。整机的核心调试工作就是电气、气动与机械动作相匹配,避免印刷中纸张的浪费。
        由于自动工作模式下各动作要以一定的顺序工作,机械采用凸轮来控制各动作离合时的角度,电气选用二相增量型旋转编码器来实时测量凸轮的旋转角度,编码器每旋转一周,产生360个脉冲,PLC高速计数器计数720,到零位后复位重新计数。我们可以随时更改编码器的角度值,来配合机械的改动或因速度不同,惯性不同,所需动作的角度值不同,省却了烦琐的机械控制。 
3 台达机电技术的自动化应用
        3.1 系统原理设计
        机床的控制以台达的DVP-EH型PLC为技术平台,触摸屏为操作界面,变频器作为执行构件。触摸屏通过COM2口与DVPEH PLC 的COM口相连,采用MODBUS协议。PLC通过485口控制四台变频器,支持MODBUS协议。
        3.2系统配置设计
        台达 PLC:DVP64EH00R +扩展DVP08XP11R。台达触摸屏:DOP-A57CSTD。台达变频器:VFD110B43A ;VFD004M21A。框架如图1所示。


        3.3 编程案例
        (1)触摸屏显示报警。台达EH系列PLC提供了方便的高速计数功能,使程序编写简单,调试快速。我们将编码器的信号线接入PLC的高速计数端子X0,X1,编码器的复位端子接X2,对应计数器为C251,Y23为主机运行,当编码器两相接错时,触摸屏显示报警M455,如图2所示。

图2 触摸屏显示报警
 
        (2)通讯调试。在小型电气控制系统中,设备间的通讯调试是一个难题,但台达PLC与变频器有简洁的通讯指令,一条指令即可解决问题。如读取主变频器的输出频率,先写好通讯协议,然后利用下条指令即可:

        其中通讯命令装置地址为01,数据地址H2103,数据长度2个word。
        两者的通讯省却了中间继电器的控制,减少了故障隐患,再利用触摸屏将PLC中的数据读出,可以方便地监视运转中出现的问题。
 
        (3)画面设计。触摸屏的应用省略了原有的一些按钮、指示灯、计数器、转速表、时间继电器及润滑程控控制器等元器件,降低了故障率,也减少了接线的工作量。台达的人机编辑软件-TP Editor提供了7个等级密码的保护,有利于使用厂家对某些特定的使用条件进行了限定,保护了用户的利益。因触摸屏有3M的内存,所以设计时在画面中以走马灯的形式提供了大量的报警信息,也设计了多屏PLC输入、输出状态监视画面,在系统帮助里详细介绍了本机电气操作及维修提示,使整机的电气系统操作、使用、维修简单方便,参见图3。


图3触摸屏画面设计


4 结束语
 
        该系统配置取代了原日系品牌的配置,整体来说性价比要高好多,故障率也远低于原配置。现批量使用已有一年多,系统稳定性强,用户操作简单,维护方便,得到了用户的肯定。
        一方面由于出口商品比较多,另一方面由于人们的生活水平不断提高,审美要求不断发展,纸包装印刷质量和品种严重滞后于社会经济发展的速度,一批制约印刷装备制造业发展、对行业产品升级换代和技术进步具有带动性强、辐射面大的相关关键共性单元技术和数字化、自动化印刷技术装备,对提高数字化印刷技术与装备的自主创新能力和技
术水平,对打破国外印刷装备的市场垄断,对增强国际竞争力是非常有帮助的。日常消费品包装正在从单色向多色发展,市场潜力巨大。单张纸多色高速双面印刷机领域的空白还有待于别的关键技术与装备重点突破。


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