西门子6ES211-0AA23-0XB0大量现货

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一 引言

由于建筑行业的迅猛发展，对于各种型号的砖构件需求量日益加大。用于建筑业的砖构件原材料粘土日益减少，而且土地回生能力很弱，原先制砖对土地支持消耗巨大;并且实心红砖产品型号单一，难以满足各种场合的应用要求。

砌块成型机可采用砂、石、粉煤灰、煤渣、煤矸石、尾矿渣、陶粒、膨胀珍珠岩等工业废料加工成各种新型墙体材料。生产出的砖、空心砌块不用烧结，节约 国家土地，煤炭，无污染，能tigao工程速度，减轻楼体重量，空心率高，隔音保暖，冬暖夏凉，抗风化，原来来源丰富，质量好且生产工艺简便，投资少见效快，适 应性广，前景广阔等优点。

砖机设备上已经大量使用了电气自动化设备，很多设备都由原先的手动生产发展到全自动生产，不但tigao了设备的技术含量，而且tigao了自动化生产的工作效率。

二、工艺介绍

砌块成型机的工艺主要由四个部分构成：

1)、液压系统：

液压系统的主要功能在于控制模具的模头、模箱的升降。使用液压系统可以有效的平稳加压，避免设备有太大的冲击力。

2)、主机：

主机的整个机架焊接而成，其中模具采用线切割加工工艺制造，保证砌块砖光滑无毛刺，尺寸，对于振动电机，目前行业中部分客户使用普通电机，还有一些客户使用的是变频器来带载电机，有效的tigao了由于频繁起停造成的电机烧毁的情况。tigao了系统的可靠性。

3)、出砖输送带：

出砖部分主要功能是将成品砖送离砌块机。在出砖部分还有扫灰电机，它的主要作用是清理成品砖上的废料，当砖头凉干后就不会有废料粘面而且保持砖头的清洁。

4)、模具

根据客户的不同需求，可以搭配有多种的模具，选用不同的模具可以生产出不同要求的砌块形砖，适合各种场合的应用。

三、技术方案

3.1、方案框图

a)、该技术方案采用HMI+PLC+MDI的方式.

b)、目前的砌块成型机PLC的点数是控制在60点即可。采用艾默生EC10系列 60点主模块，不需要扩展模块，刚好满足客户需求。

c)、变频器该客户选用某品牌的通用型变频器。主要做调速使用。

d)、HMI该客户选用台湾威伦的产品。

e)、触摸屏和PLC进行连接，PLC控制变频器的频率更改和频率设定，PLC和变频器

通讯采用标准的MODBUS协议。该变频器控制生产电机运行频率，以达到调节生产效率。

3.2、程序设计

此次编程采用顺序功能图(Sequential Function Chart)，利用顺序功能图的过程划分和步骤间转换功能。可将程序段进行模块化自由组合。

由于顺序功能图编程具有直观和流程化的特点，分解后的每一步骤和每个转换条件都为相对简单的程序过程，在顺序控制领域应用比较广泛。

经过对工艺的了解可以分为以下几个部分：

本机分两种工作方式：手动、自动。开机前先选择手动方式，手动按钮全部为单键启停按钮，按一下为启动，再按一下为停止或到位开关自停。在人机界面手 动画面里有“取消互锁”的触摸键，打开时为灰色，这时互锁制约取消，此时各按钮为点动模式，方便调试机台，各限位开关都调整好时一定要关闭该键以恢复互锁 制约。

这对保护机台安全至关重要，关闭时该键为白色。启动油泵后，手动测试压头、模框、

料车、送板、成品、输送动作全部正常后，设定好生产模数、布料次数、进退布料时间，将手动/自动开关置于自动位置，按压自动开始或触摸屏启动键，成型机即按预先设定程序

走下去，直到达到生产模数或按停止结束。

3.3、PLC通讯协议设置

EC10系列PLC主模块提供了两个串行异步通讯端口，分别为PORT0和PORT1。通讯口特性如表所示。

表5-1 EC10系列主模块通讯口特性

3.4、HMI通讯设定

WINVIEW端需要设置好通信口的格式，设置界面如下

触摸屏因其能够实时、形象且生动的显示当前设备的运行信息而在工业上得到广泛的应用。

A)、触摸屏和PLC的连接通过RS232端口进行，PLC的类型选择EMERSON PLC EC20[PDS V2.50].

B)、触摸屏作为主站PLC作为从站，采用MODBUS主从式协议进行通讯，PLC从站地址选择为2，触摸屏主站地址设置为1.

C)、触摸屏和PLC的通讯串口都设置成

波特率：9600 奇偶校验：偶校验

数据位：8 停止位：1

砌块成型机的画面如下：

可以在触摸屏上对砌块成型机的手动、自动状态、liuliang压力、延时进行设置，也可以显示当前的信号状态。

这些窗口均较为生动反映了当前设备的运行信息，通过触摸屏的应用，我们能够实现系统实时监控，并在下一级应用中间将之纳入到设备管理系统监控系统中间去，为设备优化tisheng进一步空间。

3.5、变频器通讯协议设定

变频器采用某品牌的通用型变频器，PLC通过MODBUS协议进行通讯。

变频器频率给定通过PLC给定方式，变频器支持MODBUS协议，可与EC10 PLC组成485网络，PLC采用通讯口1作为和变频器通讯的端口，采用通用的MODBUS RTU主从协议进行通讯，PLC主站设置为1，变频器从站设置为2。

以下为PLC主站设置：

变频器端通信参数设置：

表2-1 变频器通信参数设置

某品牌通讯协议：

变频器是采用一种异步串行的主从MODBUS协议，该通讯协议的数据格式分为RTU(远程终端单元)和ASCII模式两种通讯格式。

和艾默生EC10通讯采用MODBUS RTU方式进行通讯。RTU模式中，每个字节的格式如下：

编码系统：8位二进制，十六进制0～9、A～F每个8位的帧域中，包含两个十六进制字符。

在RTU模式中，帧总是以3.5个字节的传输时间静默，作为开始。RTU的数据格式为：

按照某品牌变频器的通讯说明，通用的变频器的功能码如下：

帧格式为：站号 功能码(03H) 起始地址高位 起始地址低位 数据个数高位 数据个数低位 CRC低位 CRC高位

所以，如果上位机通讯读取变频器频率的协议帧如下：

改写通讯变频器的频率的协议帧如下：

艾默生PLC通讯：

通讯组帧功能部分，通过字数据传输指令(MOV)可以将数据组成通讯帧，从D302开始到D307结束。艾默生的MODBUS协议自动在通讯帧的后面加了CRC校验，不需要使用者计算CRC校验。

SM135：通讯口1的MODBUS的通讯完成

SM124：串口1空闲标志

SM136：通讯口1的MODBUS的通讯错误

利用标志位进行通讯互锁，MODBUS指令发送数据串，接收数据放入D7970中。

　　自动配料系统是精细化工厂生产工艺过程中一道非常重要的工序，配料工序质量对整个产品的质量举足轻重。自动配料控制过程是一个多输入、多输出系统，各条配料输送生产线严格地协调控制，对料位、liuliang及时准确地进行监测和调节。系统由可编程控制器与电子皮带秤组成一个两级计算机控制网络,通过现场总线连接现场仪器仪表、控制计算机、PLC、变频器等智能程度较高、处理速度快的设备。在自动配料生产工艺过程中，将主料与辅料按一定比例配合，由电子皮带秤完成对皮带输送机输送的物料进行计量。PLC主要承担对输送设备、秤量过程进行实时控制，并完成对系统故障检测、显示及报警，同时向变频器输出信号调节皮带机转速的作用。
1.自动配料系统的构成
　　该自动配料系统由5台电子皮带秤配料线组成，编号分别为1#、2#、3# 、4#、5#、，其中1#～4#为一组，1#为主料秤，其余三台为辅料秤。当不需要添加辅料时，5#电子秤单独工作输送主料。系统具有恒liuliang和配比控制两种功能。对于恒liuliang控制时，电子皮带秤根据皮带上物料的多少自动调节皮带速度，以达到所设定liuliang要求。以主秤（1#）系统工艺流程来分析，工艺流程如图1所示。
　　自动配料系统加电后，皮带驱动电机开始旋转，微处理机根据当前操作控制电机转速。料斗中的物料落在落料区，经皮带运送到达称重区，由电子皮带秤对皮带上的物料进行称重。称重传感器根据所受力的大小输出一个电压信号，经变送器放大，输出一个正比于物料重量的计量电平信号。该信号送至上位机的接口，经采样后并转换成一个liuliang信号，在上位机上显示当前liuliang值。同时将此liuliang信号送至PLC接口，与上位机设定的各种配料给定值进行比较，然后进行调节运算，其控制量送至变频器，以此来改变变频器的输出值，从而改变驱动电动机的转速。调整给定量，使之与设定值相等，完成自动配料过程。

图1：系统工艺流程
　　liuliang就是一定时间内皮带上走过的物料量。电子皮带秤称量的是瞬时liuliang，上位机给出的是设定liuliang，二者在实时计量中有所偏差。在liuliang实际控制中采用工业控制中应用为广泛的PID调节，根据liuliang偏差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制，控制量输入和输出（误差）之间的关系在时域中可用公式表示如下：


　　公式中e（t）表示误差、控制器输入，u（t）是控制器的输出，kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数。图2为系统liuliangPID闭环调节结构图。在生产过程进行自动调节时，以主料成分的liuliang计量为依据，根据生产工艺要求通过上位机设定出总liuliang及主、辅料配比参数，按配方比例掺杂其余辅料。liuliang计量控制是计量偏差与变频调速的结合，具有结构简单、稳定性好、工作可靠和调整方便等优点。

图2： liuliangPID闭环调节
2.系统控制流程
　　当系统开始工作时，启动配料生产线。首先系统程序进行初始化，通过上位机或触摸屏设置配料配比，检查料斗有无物料。若无物料，向料斗送料，启动配料生产线，由电子皮带秤进行称重并实时计量，CPU计算得实时liuliang及累计liuliang。若设定liuliang与实际liuliang有偏差，调节器根据系统控制要求比较设定值与实际liuliang的偏差，经PID调节改变输出信号以控制变频器对输送电机的速度调节，从而实现恒liuliang控制。根据配比各辅料同时混合计量，并按配方工艺要求添加。系统主程序控制流程如图3。

图3： 系统主程序控制流程
3.PLC控制系统硬件设置
　　系统中主、辅料秤由可编程控制器（PLC）和上位机实现两级控制。现以1#～4#四台电子皮带秤的PLC控制分析为例，每一电子皮带秤有一台皮带驱动电机，两个料位传感器，一个速度传感器，一个称重传感器，一台变频器，它们构成了被控对象。电动机的启、停由开关量控制，PLC数字量输出信号作为变频器的控制端输入信号，经变频器调制输出高频脉冲给皮带驱动电机。料位传感器检测料斗有无物料，速度传感器测量电机的转速。系统需8个数字量输入信号，25个开关量输入信号和24个开关量输出信号，I/O点总数量为57。I/O点数量和类型如表1所示。
　　表1： PLC I/O口数量和类型


　　公司的SIMATIC S7-/300，属于模块化小型PLC系统，各种单独的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。
　　根据系统被控对象的I/O点数以及工艺要求、扫描速度、自诊断功能等方面的考虑，选用SIEMENS公司S7-300系列PLC的CPU 315-2DP 。CPU 315-2DP是唯一带现场总线（PROFIBUS）SINEC L2-DP接口的CPU模板，具有48KB的RAM，80KB的装载存储器，可用存储卡扩充装载存储容量大到512KB，大可扩展1024点数字量或128个模拟量。根据统计出的I/O点数选择一个直流32点和一个16点的SM321数字量输入模块和一个32点SM322继电器输出模块。
　　3.2变频器选型及其功能设定
　　三菱公司提供了FR-A540系列变频器与该公司的标准电机相匹配时的技术参数。采用三菱的标准电机，1#皮带机额定功率2.2KW，2～4#皮带机额定功率为0.4KW，额定电压380V，额定电流5A，转速1420r/ min，调速范围120～1200r/min。三菱FR-A540变频器自带有PID调节功能，根据自动配料系统生产工艺要求进行PID控制，需要检测设定的部分参数设定如下：
　　① Pr.1=50 Hz， Pr.2= 5 Hz，本系统Pr.18=120 Hz不变。
　　② Pr.19=9999，与电源电压相同
　　③ Pr.7=2s，加速时间（7.5K以下出厂设定值5s，0～3600s/0～360s）
　　Pr.8=2s，减速时间（7.5K以下出厂设定值5s，0～3600s/0～360s）
　　④ Pr.9 由电机额定值决定
　　⑤ Pr.14=0，适用恒转矩负载
　　⑥ Pr.79=3，外部/PU组合操作模式
　　⑦ Pr.183=8，实现RT开关=REX开关
　　⑧ Pr.128、Pr.129、Pr.130、Pr.131、Pr.132 、Pr.133、Pr.134根据现场PID调节具体要求来设定。
4.PLC控制系统软件设计
　　STEP 7是西门子的S7-300系列PLC所用的编程语言，它是一种可运行于通用微机中，在bbbbbbS环境下进行编程的语言。通过STEP 7编程软件，不仅可以非常方便地使用梯形图和语句表等形式进行离线编程，并通过转接电缆可直接送入PLC的内存中执行，而且在调试运行时，还可在线监视程序中各个输入输出或状态点的通断情况，甚至进行在线修改程序中变量的值，给调试工作也带来极大的方便。
　　STEP 7将用户程序分成不同的类型块。程序块分为两大类：系统块和用户块。用户块包括：OB=组织块，FB=功能块，FC=功能，DB=数据块。主程序可以放入“组织块”（OB）中，而子程序可以放入“功能块”（FB或FC）中。
　　在本系统中，PLC的主要任务是接受外部开关信号（按钮、继电器触点）和传感器产生的数字信号的输入，判断当前的系统状态以及输出信号去控制接触器、继电器、电磁阀等器件，以完成相应的控制任务。除此之外，另一个重要的任务就是接受工控机（上位机）的控制命令，以进行自动配料控制。
　　自动配料程序共有OB 1及FC1至FC6等7个“块”。OB1是主程序，通过6个“CALL”调用语句，依次调用FC1至FC6等功能模块，达到组织整个程序的目的。程序中6个功能块的任务分配如下所示：
　　FC l 负责系统开始运行以及运行方式的设定; FC2 负责对系统的停止;
　　FC3 负责计量泵和计量泵配比控制; FC4 负责故障、事故处理控制;
　　FC5 负责对变频器的控制; FC6 负责指示灯的显示控制。