西门子模块6ES7221-1BH22-0XA8详细使用

西门子模块6ES7221-1BH22-0XA8详细使用

1 引言

      医药小丸包衣制粒机是用于实验室或小批量生产小丸颗粒的制药设备。由于实验室原有的控制系统使用的是十年前的人机界面和PLC，故其硬件均已老化，性能下降，在运行的过程中经常出现死机、黑屏、重启动，甚至某些画面参数不能修改;同时由于无相应的PLC编程器、编程软件和人机界面软件，因此可维修性也差。为了解决这些问题，我们采用奥越信200PLC和北京亚控公司的组态王6.05工控组态软件的控制方案对小丸包衣制粒机的控制系统作了改进。

2 小丸包衣制粒机系统组成

    小丸包衣制粒机系统组成如图1所示。小丸包衣制粒机是专门用于实验室或车间小批量生产的。药粉或类似的物料能在流化床中进行干燥、制粒以及包衣等过程。流化床物料容器底部装有筛网，药粉或小丸颗粒等类似的物料被盛放在筛网上。流动的空气经过滤处理后经容器底部的筛网向上流过，当流速达到一定速度时，颗粒(药粉)就会被空气托起，床内粒子就开始流化起来，形成流化床。流化床内的颗粒(药粉)在容器中剧烈搅动，并延伸到容器的扩展区，细微的粉末或轻微的颗粒则被粘附在袋式过滤器上。为了防止袋式过滤器的堵塞，控制滤袋升降的气缸会有一个间歇的抖动操控。空气经过袋式过滤器、控制风量大小的风门和风道被风机引出室外的大气中。在这个过程中，流化床容器内的微粒能完全充分的与空气流接触，并且搅动剧烈，因而能够很好的完成充分干燥，良好制粒，精致包衣等制药过程

图1 小丸包衣制粒机系统组成

3 系统主要控制要求

小丸包衣制粒机操作的基本控制要求包括五个方面。

(1) 产品温度控制

通过控制进风温度来控制产品温度。进风温度控制精度为±3℃，产品温度控制精度为±2℃。

(2) 进风风量的控制

控制精度为±40m3/h。

(3) 雾化压力的控制

即喷液装置喷射压力的控制，控制精度为±0.1bar。

(4) 密封压力的控制

产品容器必须与扩展仓密封，形成一个密闭的流化床反应器。采用油压装置进行密封，密封压力在35-70bar之间。

(5) 滤袋的抖动控制

抖动有单滤袋抖动和双滤袋抖动，有手动抖袋和自动抖袋。

4.1在满足控制要求的前提下，控制系统硬件设备的选择应该追求佳的性能价格比。由于该机器的使用频率不高，平均每月一次，同时环境良好，因此采用PC+PLC的控制方案。当机器不用时，PC机可作它用。换句话说，利用公用PC机即可作人机界面。

4.2 PLC硬件配置

根据前面对控制系统的要求，选用奥越信200系列PLC。OYES-200系列PLC体积小，重量轻、安装方便、功能齐全、配置灵活、运行可靠、编程简单，具有可观的经济性和更强的适应性，完全可以满足上述控制要求。

4.3 人机界面组态软件

      组态软件选择北京亚控公司的组态王6.05。这是一款具有易用性、开放性和集成能力的通用组态软件。组态王使用简单，适合各种简单和复杂的任务。只需要进行填表式操作，即可生成适合于用户的“监控和数据采集系统”，可有效用于控制自动化过程, 组态王6.05版是在bbbbbbs2000的平台上运行的，因此选用组态王是较为完善和方便的选择。整个控制系统的构成如图2所示

5 系统硬件设计
      控制系统选用奥越信200系列PLC，选用了中央处理单元模块CPU224C、奥越信数字量扩展模块EM223、模拟量输入模块EM231、模拟量输出模EM232、模拟量输入输出模块EM235。其中的中央处理单元模块CPU224C外部接线图如图3所示.

6 系统软件设计

6.1 PLC程序设计

      主程序框图如图4所示，其中子程序0为初始化程序，子程序1为检查扩展模块是否正常，子程序2为模拟量采样子程序，子程序3为对各执行设备输出的采样，子程序4为对各被控量和执行设备异常的报警子程序。由于篇幅所限，各子程序框图在此从略.

图5 设备控制画面

随着国民经济的发展对电力需求逐年增长，我国目前电力供应紧张现象普遍存在，在经济发达的沿海地区，每到夏季用电高峰期工业区经常出现拉闸限电现象，同时我国近年大力提倡节能环保，随着人们的生活质量的提高，提高空调的舒适性、经济性、可靠性，节能性十分重要。采用先进、实用、可靠的可编程控制器(PLC)来进行控制是当前空调控制系统的主流。奥越信200系列高性能小型PLC，从CPU到扩展模块等阐述了在该领域的优越性。基于目前中央空调系统控制手段的不足，利用奥越信200系列控制器来实现有效控制的方法，经实际使用表明该方案是合理可行的，使用效果优于同类控制产品。

一、引言

空调是对建筑物内空气进行调节的专用系统，它通过对风机、阀门、泵等设备的开、关及连续调节来控制室内温度、湿度，使之满足一定要求，从而提高人体的舒适度。随着人们生活水平的不断提高，越来越多的大、中型建筑采用中央空调系统，以达到夏季致冷、冬季取暖，且达到经济节能的目的。

为提高空调系统的经济性、可靠性及可维护性，需采用控制产品对空调系统的各个设备进行控制。早期的中央空调控制器多为就地式专用控制器，它们具有控制功能简单、不易联网及信息集成度不高等缺点。随着计算机技术、控制技术和网络技术的发展，现在的中央空调系统都倾向于采用先进、实用、可靠的可编程控制器(PLC)来进行控制。本文介绍用奥越信PLC 产品控制中央空调的实例。

将奥越信公司200系列可编程控制器应用于空调系统中，实现联网及信息集成，提高了系统可靠性，降低了能耗，满足了工艺要求，保证了产品的质量，提高了整套机组的性价比。

二、系统介绍

某空调系统为风管式系统，风冷风管式中央空调系统与其他中央空调相比有新风的引入提高的空气的质量、温度较均衡、噪音小、可调节、安装简单、运行可靠、效率高和运行费用低等显著特点。风管机中央空调系统以空气为输送介质，其原理与大型全空气中央空调系统的原理基本相同，是一个小型化的全空气中央空调系统。它利用室外主机集中产生冷/热量，将从室内引回的回风进行冷却/加热处理后，再送入室内消除其空调冷/热负荷。风管式机组系统简单，采用制冷剂和空气直接蒸发换热的制冷循环方式，无需中间传热媒体，减少了损耗，效率高。由于引入了新风，其空气品质能得到较大的改善。原理图如下所示，图中室外主机采用风冷方式。

该系统有如下几个特点：

夏季,制冷机组运行，实现冷调节；冬季,冷机配合热源共同使用，可以实现冬季采暖。在春秋两季可以用新风直接送风，达到节能，舒适的效果。

采用集中空调的设计方法，送风量大，送风温差小，房间温度均匀。送风方式多样化，能够具体情况制定不同的送风方案，增强人体的舒适性。

采用模块化主机，根据设置自动调节制冷量。室内及分区控制，各个室内及独立运行，分别调节各个区域内的空气。

维护非常方便，对发生的故障进行报警的同时在文本显示器上显示，维护人员可方便快捷地根据故障显示进行维护或修理。

可单独控制，也可集中进行控制，运行更加经济、节能。

三、系统控制

控制系统采用奥越信224C主机系列PLC，扩展用200系列模拟量模块和231热电阻模块。   1、OYES 200系列是可以完全兼容西门子S7-200 的编程软件，原应用程序无需任何改动，   224C系列 CPU集成两个通讯口,其中一个PPI通讯口，另一个自由通信口(FPORT)内部集成MODBUS协议,14DI/10DO共24个数字量I/O,程序空间为24K,数据空间10K,可掉电保持三年，4个5KHZ高速计数器。

空调应用环境相对比较潮湿,奥越信200系列产品可靠性高，可采用三防处理，适用各种恶劣环境。

主机系统控制要求

1）根据当前出水温度及设定值对系统采取加载、卸载和保持相应控制措施；

2）具有故障检测与报警功能，能查询当前故障和历史故障记录；

3）定时控制功能，能自动开关机组；

4）系统和压机的保护功能齐全。

3.3 冷冻水系统控制  

将实际回水温度减去实际出水温度，并与实际温差做比较进行PID控制。冷冻水系统逻辑控制：PLC主机首先控制冷冻水出水和回水阀门，延时5秒钟启动冷冻水循环泵，冷冻水泵由变频器控制运行（主电路分开，变频器频率信号一样），变频器频率由模拟量EM232模块输出电流信号控制。当设定温差大于实际温差时，表明实际供冷量不足以满足空调房间需要，需要增加冷量，PLC控制模拟量输出电流增加，从而提高冷冻泵转速以使实际供冷量增加，则实际温差会逐渐减小直至接近设定温差；当设定温差小于实际温差时，表明实际供冷量有富余超过空调房间的需要，需要减小冷量，PLC控制输出电流减小，从而降低冷冻泵转速以使实际供冷量减小，则实际温差会逐渐减小直至接近设定温差。