广元西门子S7-300代理商

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    本文主要介绍人机界面组成的热处理炉自动控制系统，结果表明，该系统完全可以满足用户的需求。

一、背景
 
    目前国内的工业热处理炉制造厂家在工业热处理炉的电气控制上大多还是停留在采用过去比较陈旧的控制方式，在配置上如：温度控制表+交流接触器+纸式记录仪+开关按钮，这样的控制方式自动化程度低、控制精度低、生产过程的监控少、工业热处理炉本身的档次低。
 
    近年随着电气控制技术的发展，人机界面的功能、可靠性和性价比不断提高，在工业控制的各个环节的应用都得到了很大的发展。开发采用由LEODO人机界面组成的热处理炉自动控制系统，使工业热处理炉的控制技术更具有飞跃的提高。

二、LEODO人机界面概述
   
    LEODO人机界面是由32位嵌入式系统、WinCE.net操作系统和组态软件构成的新颖人机界面产品。该产品适用于工业现场环境，安全可靠，可以广泛应用于生产过程设备的操作和数据显示，与传统人机界面相比具有信息处理、存储和网络功能的特点。

三、热处理炉自动控制系统优点
 
    采用由LEODO人机界面组成的自动控制系统，可以取代温度记录仪，利用LEODO人机界面可自带硬盘的优势进行温度数据的长时间无纸化记录，而且记录通道可以比记录仪多得多；与PLC模拟量模块共同组成温度控制系统，可以取代温度控制表，进行处理温度的设定显示和过程的PID控制；可以取代大部分开关按钮，在LEODO人机界面的触摸屏上就可以进行不同的控制操作。采用由LEODO人机界面组成的自动控制系统，还有以下比普通控制系统无可比拟的优点：1.热处理炉的各个运行状态都可以在LEODO人机界面的彩色显示屏上进行动态模拟；2.可以利用LEODO人机界面的组态软件的配方功能进行工艺控制参数的设置、选择和监控；3.具有网口的LEODO人机界面可以通过网线连接到工厂的计算机系统，实现生产过程数据的远程集中监控。

四、热处理炉自动控制系统组成
  
    该热处理炉控制系统的各部分组成及功能如下：

    1.人机界面：采用LEODO人机界面，真彩显示，带触摸屏操作功能，用于所有的手动/自动操作、动态模拟监控、数据记录及显示、报警提示及记录、组网等。

    2.PLC：采用三菱的FX2N-128MR小型PLC，用于热处理炉的所有开关量采集和控制、另外加FX2N-4AD-TC扩展模块，用于实时温度的模拟量数据采集；加FX2N-4DA扩展模块，用于燃烧器的模拟量输出控制。

    3.外围强电执行部件：如交流接触器、电磁阀、电动执行器、燃烧器等，由PLC控制，用于热处理炉的风机、炉门、料车、燃烧器等的直接驱动。

    4.控制软件：主要由LEODO的ET组态软件运行画面实现所有的开关操作、工艺参数设定、炉况动态模拟、温度数据记录及显示、报警等监控功能；由梯形图编写的三菱PLC控制程序实现热处理炉所有开关信号采集、温度模拟信号采集、手动/自动过程控制及温度的PID控制、报警及互锁保护控制等。

五、LEODO人机界面的画面组成

    该控制系统主要由以下8个控制画面组成：

    1.主监控画面

    a.上面有时效炉的动态监控图，炉门的开闭状态、料车的进出状态、风机启停状态、火咀燃烧状态等可以在该画面上实时显示。通过画面右上角的火咀燃烧状态百分比显示模拟火咀的实际输出。当火咀没有输出时，火咀模拟喷出的火焰消失。

    b.在动态监控图的炉的上方标注有3个测温点的温度值，其中PV为实时测量温度值，SV为设定温度值。

    c.动态监控图的下方有各种状态的指示灯。

 在陶瓷行业中，陶瓷的控制系统是国产压机的软肋，而LEODO人机界面经过验证，可以很好的解决这个问题。

    在建筑陶瓷行业中，压机是陶瓷企业的心脏，是整个陶瓷生产线关键的设备。压机虽然不是很庞大，但它集液压、机械和自动控制之大成，是陶瓷产品成形的关键设备，是陶瓷设备中复杂的设备，尤其是自动控制部分，它有压力、温度检测、控制，有长度和角度编码器的检测和控制，有比例伺服量的控制，它生产过程复杂、速度响应快，控制精度高，还有非正常状态下的安全保护和非正常状态下的报警显示。目前在陶瓷行业中，百分之八十以上的压机都依靠进口，国产压机中，自动控制也是国产陶瓷压机的软肋。

    进口的陶瓷压机是由国外大公司制造，国外大公司科研和技术开发的力量都非常雄厚，产品也非常成熟，产品的质量也非常的稳定，但进口的陶瓷压机自动控制也存在以下几个问题：

    维修和维护的成本高，其中随便一块电子卡，毫不起眼，便要卖到好几万元，一台工业电脑必然要卖到十几万元，而且国内相应的服务机构没有相应的配件时，厂家将要面临几个月的停产，损失也会非常巨大。

    配件有版本的问题，同一功能的配件由于版本不同而无法代替，使配件成本高，配件种类也增加。

    各种进口的压机控制系统都有各自的缺点，而国内用户的意见无法及时反馈给国外的制造商。

    开发新产品受到制约。

    维修很不容易，显示信息不是很清楚，界面不美观，电路非常复杂。

    用PLC做压机的主要控制系统，程序编制调试方便，但PLC在人机对话、压机的操作使用与故障判断方面的问题非常不便。故障判断必须是人员而且必须对编程非常熟悉，因此还必须选择一个上位机来配合PLC，才能做好压机的自动控制系统。

    陶瓷行业粉尘多、油污多、夏天温度高，而且因电力紧张和维修，需要经常突然停电。如果选用触摸屏来配合PLC，事实证明：进口的触摸屏，在陶瓷行业有粉末，油污，而且修改数据频繁的条件下，使用寿命在一年左右，价格高。而且一旦触摸屏损坏，将无法查看压机的信息和修改数据，从而影响生产，普通的工业触摸屏虽然有密封结构，但在陶瓷生产环境多粉尘的条件下防尘数量并不太好，普通的工业触摸屏的稳定性很难保证。

    LEODO人机界面，它具有触摸屏的方便功能，又有电脑编程的灵活性，而且它功耗低，温升小，热稳定性相对高，并且不怕随时遇到的停电。

    陶瓷压机采用LEODO人机界面，简化了控制线路，增加了许多功能，而且检测方便，处理线路问题连万用表都可以不用。而且全中文显示，使压机的操作使用，维修非常简单，方便，稳定性也非常高，通过了用户苛刻的检验。而且经过二年多的稳定运行，用户非常满意。LEODO人机界面良好的编程特性，优良的人机界面特性，优良的使用性能，也得到终端用户的认可

本文介绍了人机界面与两台PLC通讯，在砂带生产线刮毛机上的应用。 在人机界面上设定运行数据通过PLC高速输出来控制步进电机，以调整刮刀与坯布间的工作间隙。
一、 引言
在砂带生产线中，其前道工序要求对坯布进行处理，清除其表面突起的纤维。坯布与胶辊与刮刀保持一定距离的间隙，在0.2-0.6mm间。在坯布刮刀之前有检测布缝的电容式传感器。当有布连接缝接近刮刀时，要求刮刀与坯布迅速打开一段距离，约40-60mm间。原系统采用气缸打开、关闭。由于气缸固有特性，使控制效果不理想。我方通过步进电机驱动胶辊，进行间隙调整达到理想效果。
二、系统构成
坯布需要两面处理，上下两面同时刮除突起的纤维。有两个刮刀与两个胶轴配合构成两个工作轴，分别为A、B轴。每轴两端分别有一台步进电机，A机与B机。
系统图下：

每台步进电机都有一台驱动器，共四台驱动器，驱动器由PLC控制。电机输出轴经减速机输出给胶辊。
由于绝大多数PLC只有两个高速输出口，可控制两台步进电机驱动器。也可采用一台主机加高速定位模块完成对四台电机的控制，但定位模块成本比较高。本系统采用了两台台达DVP14ES型PLC。台达DVP系列PLC输入输出小为8入/6出。由于价格合理，本系统采用2台主机，仍比其它品牌机型加定位模块合适，并且输入、出量配置也较合理。一台PLC的高速脉冲Y0、Y1控制2台步进驱动器的运行速度，其Y4、Y5分别控制步进驱动器的运转方向，步进电机驱动器要求输入速度信号及方向信号。
三、工作原理
3．1刮刀与胶辊平行调整。由于某原因，可能导致刮刀与胶辊不平行，也就是一个轴左右两边与刮刀间隙大小不一致。可以调整工作轴中的一台电机，使其上升或下降使刮刀与胶辊平行。调整平行后即可使本胶辊投入正常使用。在人机界面上设计有控制A轴A机和B轴A机的手动按钮。间隙由塞尺测量。
3．2 工作间隙的调整。在投入自动使用前，必须对间隙进行调整。在界面上有两种方法可以实现。一种是点动控制，另一种是设定运行数据进行控制。点动控制适用于在不知道胶辊与刮刀间隙时的初次调节间隙。首先用点动控制使胶辊与刮刀间隙为零，即调零。然后再人机界面上设定打开间隙量。当改变坯布品种时，只需根据两种坯布厚度差别，设定要改变的间隙量即可。
3．3 人机界面的设计。 一台人机界面通过RS485通讯线与2台PLC相连。在人机界面程序设计中，可以利用PWS提供的宏指令，一个按钮控制两个PLC的中间继电器M20，即自动按钮。当M20为ON时，两个PLC的工作状态为自动模式。人机界面上还可以设定自动运行时刮刀打开间隙。分别有两个数值输入按钮，写进两台PLC，经过数据变换，作为步进电机控制器的脉冲输出量。调零工作完成后，调整工作间隙，然后使M20置为ON，投入自动运行。
3．4 步进电机驱动器的设置。步进电机驱动器的细分设置为0.72，即PLC输出给步进电机驱动器每500个脉冲，步进电机输出轴旋转一周。细分值与PLC的高速输出命令相配合。细分过大时电机会因负载大而失步，细分太小时，在自动运行时，打开距离不够而使布缝被刮断。

四．应用效果及问题。
经过一段时间的运行，证明系统运行正常，达到了设计要求。在程序设计中，利用高速输出命令PLSY时，电机在加速时失步，造成控制不稳，后来改为用PLSR命令。利用PLSR命令时，必须设置好加减速时间。改为PLSR命令后，远行稳定可靠。由于采用两台PLC，其控制对象工况一样，两台PLC程序完全一样，程序调试简便。

PLC是空调风柜的主控器，完成机组的参数采集、故障检测和流程控制功能，这款PLC 的特殊之处在于开关量为8 入6 出、模拟量为4 入2 出，是一种混合型的PLC，能直接采集温度模拟信号，即可直接连接温湿度传感器（0~10V 或4~20mA），实现根据现场采集的温湿度值对蒸汽阀、冷水阀进行控制，并根据室内正压差的变动调节变频器的频率（即调节风机转速）；人机界面采用文本显示器TD210（黑白3 寸），可进行控制系统起停、参数修改、故障报警、系统状态信息显示等功能。

一、简介
　　首先根据系统结构图（图1）选择PLC、变频器、人机界面以及各种电气元件，然后绘出电气接线图（图2），并编制PLC程序，后根据所需要的控制、监控功能设计人机界面画面。

　　由图1 可知，PLC 所需的开关量点数为3 入2 出、模拟量点数为3 入1 出，因此我选择了台达PLC DVP20EX00R2。选定好PLC后，根据给出的电气接线图（图2）用WPL2.08软件编辑程序（见附件程序）；然后使用TD210V36 软件编辑人机界面。

二、流程简述
1、初始状态
主风机、变频器、蒸汽阀、冷水阀为关闭状态。

2、启动
㈠ 根据新风温度与界面设定的新风换季温度对比：
① 当新风温度大于新风换季温度时为夏季工况；
② 当新风温度小于新风换季温度时为冬季工况；
㈡ 按下“开机”按钮后，变频器带动主风机起动，变频器频率以界面所设定的下限频率运行，30 秒后所有电气元件根据冬季/夏季工况的不同进入不同的自动调节状态；

3、运行状态
㈠ 变频器频率由室内正压差P控制，当P=设定值Po±范围值△P内时，变频器频率在下限频率和上限频率之间自动调节；
㈡ 冷水电动阀由送风湿度RH控制，当送风湿度RH=设定值RHo±范围值△RH内时，自动调节比例积分电动阀，冬季工况不开冷水阀；
㈢ 蒸汽比例积分电动阀由送风温度Ts控制，当送风温度Ts=设定值Tso±范围值△t内时，自动调节再生蒸汽比例积分电动阀；

4、报警控制
当主风机过流报警或室内正压差报警发生时，执行故障停机程序，人机界面自动进入故障报警画面，且相应的报警指示灯亮，当故障解除后，按“复位”键报警指示灯熄灭。

5、停机
㈠ 正常停机
停机时，先关闭冷水阀和蒸汽阀，延时4分钟后停止风机和变频器。
㈡ 故障现象
　　① 出现主风机过流报警时，执行正常停机程序，人机界面自动显示报警画面，且相应的指示灯亮，故障解除后按“复位”键，报警指示灯熄灭；
　　② 当室内正压差>上限值（界面设定）时，执行正常停机程序，人机界面自动显示报警画面，且相应的指示灯亮，故障解除后按“复位”键，报警指示灯熄灭；
　　③ 出现初效过滤网压差报警和中效过滤网压差报警时，系统不停机，人机界面自动显示报警画面，且相应的指示灯亮，故障解除后按“复位”键，报警指示灯熄灭。

6、人机界面显示要求
㈠ 在界面上可进行开机、停机、变频器手动选择的操作；
㈡ 显示送风温度Ts（℃）、送风相对湿度RH（%）、 新风温度Tx（℃）、室内正压差P、冷水阀开度和蒸汽阀状态；
㈢ 可设定新风换季温度Txo、送风相对湿度RHo, 夏季/冬季送风温度Tso、变频器下限/上限频率、压差上限报警值Po；
㈣ 可校正送风温度Ts、送风湿度RH、新风温度Tx、室内正压差P。
㈤ 可设定△t、△RH、△P、t1、t2、t3、t4

7、RS-485串行通讯功能
　　利用PLC 上的RS-485 通讯口与变频器RS-485 通讯口进行数据交换，实现变频器控制方式的变换及频率的自动调节。
　　手动：变频器设定频率由变频器面板给定；
　　自动：变频器设定频率由PLC给定；

三、变频器参数设定参考
01-00： 此参数设定变频器大操作频率命令范围，以键盘设定的主频率命令以此参数设定为限制；
01-07： 此参数设定值会限制变频器的大输出频率；

01-08： 此参数设定值会限制变频器的低输出频率，当变频器的频率命令小于此设定值时，变频器的输出频率会保持在此下限频率设定；

01-09： 此参数为变频器由0.00Hz 加速至大操作频率01-00 所需的时间，即为加速时间；

01-10： 此参数为变频器由大操作频率01-00 减速至0.00 Hz 所需时间，即减速时间；

02-00： 此参数设定变频器的主频率来源；

02-01： 此参数设定变频器运转信号来源；

02-06： 此参数设定当变频器设定由外部端子控制，且变频器上电时外部端子已经处于运转状态下，驱动器是否要执行运转命令；

03-00： 此参数设定变频器上的多功能输出端子1（RA1-RC1）的功能；

09-00： 此参数设定变频器串行通讯时的位址；

09-01： 此参数用来设定PLC与变频器彼此的传输速率；

09-04： 此参数用来设定通讯资料格式；

09-05： 此参数用来设定奇偶位元及停止位元；

09-07： 此参数用来设定变频器的运行频率，仅在通讯时可设定，键盘设定无效，即利用PLC修改此参数可改变变频器频率。