西门子PLC模块6ES7315-6FF04-0AB0技术参数

西门子PLC模块6ES7315-6FF04-0AB0技术参数

  在自动控制方式下，控制系统按照预先设定的生产方案，自动完成所有控制及监视功能。

    在手动控制方式下，控制系统按照操作员在CRT操作站上发出的操作指令，逐步完成所有控制及监视功能。

    非常手动用于高炉休风操作，控制系统不参与控制与操作，操作员在紧急操作台上发出操作指令，通过继电器回路完成休风操作过程。

    在现场控制方式下，控制系统不参与控制与操作，操作员在现场操作箱上发出操作指令，通过继电器回路完成控制及监视功能。

    现场控制方式主要用于设备检修与调试。

   7 操作方法及画面类型

    操作人员在控制室通过操作站对各工艺系统进行集中操作和监视。操作人员用键盘移动光标或通过鼠标，点击画面上各工艺系统或设备操作＂激活＂区，弹出操作子画面窗口，按操作提示进行生产操作。一台操作站上可以同时监控4幅不同的画面，画面之间可通过菜单画面或直接链接实现快速转换。

    除上述在操作员站上进行的全CRT操作方法以外，在高炉中控室设有炉顶及热风炉紧急操作台，以备高炉停电、控制系统故障、紧急休风时的应急处理。紧急操作台为安装有操作按钮、转换开关及信号灯的常规操作台。进行紧急操作时，在操作员站上进行的操作无效。

    主要画面类型有：

    (1)菜单画面;(2)系统总体监视画面;(3)系统局部监视画面（含操作子画面）;(4)系统选择画面;(5)设定画面;(6)控制回路显示画面（含设定值﹑过程变量﹑输出值的棒图及数值显示）;(7)动态趋势显示画面（含实时的和历史的）;(8)报警画面;(9)设备运行维护画面;(10)操作指导画面

    8 系统抗干扰措施

    高炉各个工艺单元分布较广，现场干扰源较多。为保证控制系统的正常运行，避免因外界干扰引发设备的误动作及系统站点通信中断的＂掉站＂现象，我们在设计中非常注意外界干扰可能对系统运行带来的影响。具体措施有：

    （1）控制系统采用隔离变压器供电，减少电气噪声。

    （2）设置单独的接地系统，使控制系统机柜与安装构件绝缘，做到系统接地与工厂常规接地严格分开。

    （3）所有来自现场的信号均通过信号隔离器和中间继电器隔离。

    （4）室外敷设的通信总线采用光纤。I/O接线采用屏蔽电缆。

    由于采用了上述抗干扰措施，使系统从调试到投产整个过程，一直运行平稳，极少损坏模板，也没出现＂掉站＂等不正常现象

汽车转向泵是一种中汽车的零部件，它由多种零件组成，需要借助不同的设备，按照一定的工序把它们组装起来。在整个过程中，不仅要完成基本的装配，还要对过程中诸如压力、位移、时间等参数进行实时监控，以满足工艺所提出的严格要求，保证装配质量。汽车转向泵自动装配线就是完成上述功能的一组设备，它是由多个工位组成的一条流水生产线，每个工位分别由1台可编程控制器控制，以实现不同的功能。

    1 设备及工艺要求

    整个装配线共有12个工位，其工艺流程如图1所示。    

图1汽车转向泵自动装配线工艺流程图

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    WS1.1工位用于把滚针轴承压入端盖孔内。其工作过程如下：先把端盖放在压台上，再把滚针轴承放入压头槽内，然后同时揿下双手按钮，如果轴承方向正确，则夹具锁紧，压机下压，否则，红灯闪烁报警，压机不工作，同时OP3操作面板上显示有关错误信息。当压机下压时，系统启动CoMoⅡ-S智能测量仪表，对压力和位移进行检测，如果结果合格，则绿灯亮，压机退回，夹具松开，可以将零件转入下道工序；如果结果不合格，则红灯亮，按下复位按钮后，夹具松开，取出零件，并让它通过废品确认检测点，再放入废品盒内，延迟数秒钟以后，方能重复下次循环，每次装配的结果都能以文本方式即时在OP3操作面板上显示出来。

    根据工艺要求，不仅终压力应控制在一定的范围，压入深度即位移量达到一定值，而且要求过程中的压力和位移也应满足一定的对应关系，不同的位移，对应的压力应控制在一定的范围，否则，加工出的零件不合格。为了能实时检测压力和位移，得出两者间的在线关系曲线，并据此对过程作出评估，采用了Kistler的CoMoⅡ-S智能测量仪表。这种新型监测仪表，内置电荷和电压放大器，可以同时采集压力及位移传感器两路模拟输入信号，自动选择量程和不同的坐标及佳刻度，得出测量曲线，具有阀值、容差带、方框和终位等多种分析功能，可以根据需要选择不同的组合对各种过程进行分析和监测，并能方便地与PLC接口。压机及其它机构的动作全部由气压驱动，为使压力平稳，选用了TOX气液增力缸作为压力元件，由电磁阀控制其升降。

    2 系统设计

    2.1硬件组成

    根据该工位输入输出信号的点数及控制要求，选用了性价比很高的SIEMENSS7-214PLC作为控制核心，同时还扩展了一块EM223数字量模块，此外，系统还包括直流电源模块，双手操作按钮控制模块以及PLC编程用的与PC连接的PC/PPI电缆等，系统硬件结构如图2所示。  

图2系统硬件结构图

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    为了实现人机对话功能，如系统状态及变量显示、参数修改等，还扩展了1台OP3操作面板，它通过一根专用电缆与PLC的本机通讯口连接。

    2.2控制软件设计

    控制程序采肧TEP7——Micro/WIN软件以语句表方式编写，不需专用的编程器，而OP3操作面板则采用ProTool组态软件编程。系统控制程序分自动和手动两部分。在手动部分，通过OP3可分别操纵所有运动机构的动作，包括压机、夹具的作用、CoMoⅡ-S智能仪表的参数集选择及启动，便于系统调试。在自动部分，所有动作按要求顺序完成。为了使PLC与OP3之间相互交换信息，程序中定义了一些内部标志寄存器位，同时还使用了顺序继电器指令，使各程序步之间互锁，提高了系统可靠性。自动部分程序流程如图3所示。    

图3控制软件流程图

    3 结束语

    汽车转向泵自动装配线采用PLC控制，不仅简化了系统，提高了设备可靠性，也大大提高了成品率，通过操作面板修改系统参数可以装配4种不同的产品，现场的各种信息，如工作状态、故障信息等可以声光报警及文字形式表示出来，方便了设备的操作和维护。该装配线自1999年10月在南京金志集团投入运行以来，工作稳定可靠，加工出的产品经国外设备的严格测试，性能完全符合要求，取得了良好的效果。

3 解决电磁干扰的硬件措施

    高压变频器在工作中由于整流和逆变，会产生很多高频和低频的干扰电磁波，这些电磁波对系统控制器、PLC、触摸屏、数字仪表、传感器等有一定的干扰。为了抑制高压变频器对其他弱电设备、仪表的干扰，所有的元器件均应可靠接地，各电气元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆，且屏蔽层应接地，并采取输入、输出模拟量和开关量的滤波措施，必要时采用光电隔离的方法。

    1）系统中的动力线和控制信号线都采用屏蔽电缆。高压电机使用的高压电缆采用屏蔽电缆，可使噪声电流高频分量得到部分抑制。屏蔽电缆是在非屏蔽普通导线的外面加上金属屏蔽层，利用金属屏蔽层的反射、吸收及集肤效应实现防止电磁干扰及电磁辐射的功能，屏蔽电缆综合利用了双绞线的平衡原理及屏蔽层的屏蔽作用，因而具有非常好的电磁兼容特性。控制器与功率单元部分采用光纤通信，以保证强电与弱电的有效隔离。

    2）整个系统必须进行良好接地处理。高压部分的接地和控制部分的接地分开处理。变频器正确接地是提高控制系统灵敏度、抑制噪声能力的重要手段，变频器接地端子PE的接地电阻越小越好，接地导线截面积应≥2mm2。高压系统的接地好与控制设备接地点分开，防止信号串扰。信号输入线的屏蔽层应把就近的一端接至PE上，另一端要悬空，否则会引起信号变化波动，使系统振荡不止。控制柜各设备应电气连通，可利用铜芯导线跨接。每台变频器的PE端应连接形成等电位。控制部分的零电位单独连接到接地体。

    3）在变频器控制器的交流输入侧安装交流滤波器和隔离变压器，以提高输入电源质量，图5所示为加装隔离变压器屏蔽及其接地方式图。为保证控制器的不间断运行，防止电压跌落，可加装UPS。

    4）在变颇器控制回路和网络回路中设置滤波器可以抑制中低频电磁干扰，增设du/dt滤波器或差模滤波器效果更好。

    5）控制电缆的布线应尽可能远离动力电缆(小间隔20cm)，好使用单独的走线槽。如果使用同一走线槽，中间须加装隔离板，且隔板沿其长度必须设有多个接地点。当控制电缆与动力电缆必须交叉时，使相互交叉成90°角，可将电磁干扰降低到小。

    6）PLC与变频器之间加装光电隔离卡，防止高压变频器通过PLC将电磁干扰传输到控制网络上。

    7）控制柜内的接触器、继电器等线圈上须使用抑制元件，如RC，二极管，压敏电阻。

    8）电缆的备用线两端接地以增加屏蔽效果。

    9）在DSP的I/O口，电源线，电路板连接线等关键地方使用抗干扰元件，如磁珠、磁环、电源滤波器，屏蔽罩，可显著提高电路的抗干扰性能。

    4 软件抗干扰设计

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    1）多用查询代替中断，把中断减到少，以避免误触发和感应触发。

    2）A/D转换采用数字滤波，以防止突发性干扰。如采用平均法、比较平均法等。

    3）在软件中的关键地方设置看门狗和软件陷阱,即使软件跑飞也能使系统处于受控状态。

    4）对于输入的开关信号进行延时去抖动。

    5）I/O口正确操作，必须检查I/O口执行命令情况，防止外部故障不执行控制命令。

    6）通信应加奇偶校验或采用查询、表决、比较等措施，防止通信出错。必要时，重新复位通信寄存器的设置，从而防止通信错误而导致通信失败或造成其他故障。

    5 结语

    在高压变频调速电气系统中，由于高压换流装置的存在，致使大量的电磁干扰产生，如不加以抑制，将影响整个控制系统的正常工作。但完全消除电磁干扰是不现实的。电磁干扰的抑制应根据不同元器件，不同的电磁环境采取适当的抑制措施，以系统可以正常工作为衡量标准，没有必要单纯为了追求电磁干扰抑制指标而采取复杂的措施。通常电磁干扰抑制能力的强弱与投资成正比。变频调速电气系统的电磁兼容性是一项十分复杂的系统工程，有许多实际的工作经验需要总结，还有许多的理论需要探讨。