西门子6GK7243-1GX00-0XE0大量现货

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控制对象： 包括6吨蒸汽锅炉，鼓风电机和引风电机等。
设备参数： 客户现场的电机参数鼓风电机功率为5.5KW，风电机功率为18.5KW
控制目的： 改造并组成良好的燃烧工况，tigao锅炉燃烧效率，降低能耗

1.引风控制：通过炉膛上的负压变送器将炉膛压力标准电信号送入引风变频器PID控制器的反馈通道,经处理后与设定炉膛负压力比较,经过PID控制器产生运算信号,此信号控制引风变频器调节电机转速,使炉内负压稳定在设定值,从而达到自动跟踪鼓风保持炉膛负压恒定目的。引风电机速度随着炉膛负压值的变化而变化。即保证锅炉燃烧部分的自动运行。

2.鼓风控制：通过蒸汽管道上的压力变送器将所需蒸汽压力标准电信号送入鼓风变频器PID控制器的反馈通道,经处理后与设定蒸汽压力值比较,经过PID控制器产生运算信号,此信号控制鼓风变频器调节电机转速,使蒸汽管道上压力基本稳定在设定值,从而达到自动跟踪蒸汽管道上压力。

3.由于原锅炉为非节能型燃烧方式， 控制风量靠人工操作风道挡板， 蒸汽压力单靠人工控制燃烧不
好。因此电机全速运转产生的风量不能全部使用，采用挡板截流造成约30%的电能损耗。使用变频器可根据生产需求任意调整电机速度，使输出风量可以调节，tigao生产工效并且节能降耗。

变频器采用广东三晶SAJ8000系列。控制系统的起动方式为外部远程人工控制。

　　一、调速方式：

1.为操作工人根据生产情况由外部远程升速/降速按钮实现对电机的速度控制。
2.变频器通过端子BICO连接切换为自动PID运行方式。
3.系统还可实现全开环运行，通过控制柜或现场操作箱上的启停按钮和电位器实现人工控制和调速。

　　二、系统的主要连锁：

1.鼓风机运行条件：只有当引风机投入运行后，鼓风机才允许启动运行。
2.变频和工频连锁。变频运行与原旧工频运行，连锁控制系统。
3.当变频系统在运行过程中出现故障时,发出声、光报警信号,提醒值班人员适时处理。

　　三、系统构成：

1.锅炉变频改造控制系统
配置：GGD控制柜
鼓风变频功率:SAJ8000—7~5KW;引风变频功率:SAJ8000（18~5KW)

2.SAJ控制原理图

[$page]　　四、变频控制柜技术参数及性能特点：

1.主要技术参数：
(1)主回路电源：三相五线制。380V+10%。
(2)控制回路电压：220V
(3)负压压力传感器调节范围：以保证建立充分燃烧系统为准。
(4)蒸汽压力传感器调节范围：以生产所需实际为准。

2.系统性能特点：
(1)具备运行方式选择开关：实现变频和工频互锁， 工频运行为原控制系统， 变频与工频由转换开
关转换，并具有互锁保护功能。
(2)具备变频方式下的-本地/远程-选择开关：实现本地电位器人工调速。变频器PID闭环调速方式。
(3)变频软启动：电机通过变频器启动，电机电压采用数字自动斜坡补偿技术，电机缓步升速时系统
机械冲击小，能显著延长电控元件及风机机械的寿命。
(4)具有完善的电机， 及变频器自身保护功能： 电机欠电压、再生过压、过流、过载、短路、过热
保护等。
(5)具有电源电压、电机电流等柜体仪表显示功能。变频器运行工作状态指示灯显示功能。并能将变
频器速度和电机运行电流以0—20mA标准模拟量形式传输给DCS监控系统。
(6)变频器故障报警指示及开关量传输、远程复位功能。



　　五、变频器的主要调试参数：

F001 加速时间 F002 减速时间 F015 上限频率 F030 停机方式 F039 控制方式 F040 频率给定方式

该系统从设备选型，设计，安装调试到投入运营，在短时间内顺利完成，运行效果良好，达到了用户的预期目标，运行两年来无故障，受到了用户好评，为企业创造了极大的经济效益，极具推广价值。

1  引言

    在轮胎行业，橡胶原料配比的jingque性直接影响产品的质量。当前我国轮胎橡胶配料设备的自动化水平偏低，配料的准确性很难保证。为保证产品质量，原料的配比要严格按工艺要求。自动配料称重控制系统即将两种或两种以上的物料按一定重量配比自动加入到混合机内，经过混合后达到预定要求后自动处理出料的过程[1]。plc 具有体积小，可读性好，抗干扰能力强及可靠性高等优点，pro-face glc2000系列触摸屏具有强大的显示功能和数据记录能力，以它们为基础的配料称重控制系统能够实现高精度要求的配料。本文介绍某轮胎生产厂的橡胶配料称重控制系统的工作原理、硬件组成与功能设计。

2  系统分析

2.1 工艺原理

某厂的轮胎配料称重系统的工作流程图如图1所示。整个系统分为两层，1层为主配料系统 ，主要负责将更各种物料混合搅拌，经过一层混合好的物料通过吸风通道到达二层，二层有四组一样的称重系统，主要负责对一层配好的物料进行检测和对liuliang的控制。

图1  配料称重系统工作流程图

当需要配料时，1#配料称称根据配方中每种料的设置重量，首先打开1#料仓的闸门，当达到预定重量时，关闭1#料仓闸门，打开2#料仓闸门，依此类推，直到每一种料都放完，然后1#配料称判断此次的物料是否合格，至此1#称完成一次配料，1#配料称进行下一次的配料。当配料的批次到时，1#称停止配料。由于一层的配料速度很快，所以在第二层分为四组对配好的物料进行分流。二层的四组中哪一个组中没有料，可以从一层的缓冲仓中进料，当进完料后，通过检验称再一次判断物料是否合格，合格品通过减量称把物料以一定的流速输送到下一个工艺流程中。

2.2 工艺流程

当系统开始工作时启动配料生产线，首先对系统进行初始化，通过上位机确定配方号，检查1～6号料仓有无物料，若无物料，提示报警并向料斗送料。称重仪表对物料进行称重并实时计量，同时把数据传入到plc中进行相应的计算和处理，当liuliang称的实际liuliang数据与设定的liuliang数据有偏差， plc根据其偏差值能够进行pid整定，从而实现对liuliang的控制。系统的控制流程如图2所示。

图2  配料系统控制流程图

2.3 功能设计

(1) 具有配方储存功能和实际配料数据存储功能：系统能够存储100个预置配方，并能保存至少两周的实际配料数据。

(2) 对现场的生产过程进行监控：通过触摸屏能控制现场的生产并能实时显示现场的工作情况。

(3) 设置“自动”和“手动”两种工作方式：“手动”方式就是手动单独完成某个控制某个环节，“自动”方式就是完成一个完整的循环周期。

(4) 具有断电保护功能：如果在工作工程中突然停电，可以保护现场，一旦来电可以恢复生产。

(5) 具有故障诊断能力：当现场出现故障时能够提示报警，当出现严重的故障时能够停止整个工厂的生产。

3  系统设计

3.1 硬件体系结构

控制系统结构如图3所示。控制系统的主要的硬件组成包括: 一台三菱q系列plc，两台pro-face触摸屏，一台工控机，9台称重仪表(每个称量料仓放置2 个称量传感器)。

(1) 三菱q系列plc。三菱q系列plc是整个控制系统的核心部分，他负责接受外部信号(按钮，继电器触点)等外部数字信号的输入，同时根据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。此外，还要接受上位机(触摸屏，工控机)的控制命令并完成与九台称重仪表的通讯任务。三菱q02h型号plc是三菱公司的高性能plc，具有运算速度快，通讯功能强，i/o扩展方便，指令丰富等特点。

(2) 上位机系统。上位机系统由两台pro-face触摸屏和一台工控机组成。两台触摸屏分别被放置在现场的一层和二层(见图1)，触摸屏能监视现场的工作情况并能完成相应的参数设置和控制任务，同时在层的触摸屏还要储存100个配方数据，两台触摸屏要保存实际生产中的实际数据。由于现场环境比较恶劣，所以对触摸屏的要求比较高。pro-faceglc2601t型号触摸屏是pro-face公司一体式控制的先进的hmi，采用铝制型材，具有极好的散热和防尘功能。glc2601t拥有4mb feprom，具有强大的配方数据储存和管理功能。上位机通过监视和管理整个工厂的生产情况，来协调整整个工艺流水线的生产。对于配料称重系统，上位机可以控制具体的生产中使用哪一种配方，并能够随时调用储存在触摸屏中实际配方数据，实现报表及打印功能。

(3) 称重仪表。称重仪表分为配料称，检验称和liuliang称。配料称通过设定的目标量、提前量、慢进量进行1#～6#物料的配料工作并检查配好的物料是否合格；检验称是为了防止在物料的传输工程中有物料的损失从而对物料进行又一次的检测；liuliang称接受来自plc的liuliangpid整定数据进行liuliang控制。在每个料斗的底部有两个应变力式重力传感器，将输出信号传入称重仪表，称重仪表计算两个传感器数值的平均值并作为实际数值，称重仪表还具有100/s的高速a/d转换处理，对于瞬间的重量变化能迅速反应。该称重仪表具有1/1000kg的测量精度。

(4) 系统的通讯方式的实现。整个通讯系统是以三菱q02hplc为核心而建立起来的。如图3所示，c24是三菱q02hplc的串行通讯模块，有两个通讯口，一个是rs232，另一个是rs485/422，其中rs232口通过rs232/rs485转换器与九台称重仪表进行自由口通讯，rs485\422口连接两台pro-face触摸屏，两台触摸屏的站地址分别为0和2；三菱q02hplc通过qj71网络模块与工控机进行数据交换，作为melsecnet/h网络(整个工厂所采用的网络通讯方式)的一部分，它们之间通过光纤电缆能够以10mbps的速度进行通讯；qj 61是cc-bbbb系统主/本地模块，它与远程i/o模块以cc-bbbb的通讯方式进行连接，其通讯速率为2.5mbps，在这两个模块上分别要进行主站和从站的站号设定，q61作为主站地址为0，远程i/o模块作为从站地址为1[2]。

3.2 软件体系结构

根据前面介绍的控制原理及主要控制功能设计的要求，在gx-developer的软件平台上设计plc的控制程序，整个程序可分为初始化、主程序、通讯读程序、通讯写程序、pid控制五个部分。其中主程序和通讯读程序是循环扫描进行的，通讯写程序为条件执行的，只有当要对称重仪表设定数据时才执行。pid控制程序是定时中断程序，中断时间为50ms，与pid的采样时间相同[3]。

plc与九台称重仪表通过自由口进行通讯。在通讯读程序中plc实时的读仪表的数据，plc发送的报文格式为“起始字节站号 数据 校验码”，称重仪表根据接收到的信息返回相应的数据。读程序按1-9台仪表的顺序循环读仪表的数据，每个仪表的通讯等待时间为0.5s，及若当plc发送读某个仪表的数据后，在0.5s后称重仪表没有返回数据就进行下一个仪表的通讯。通讯写程序是把触摸屏设定的数据写入到称重仪表中，由于称重仪表是rs485接口，为半双工通讯方式，所以在进行通讯写程序时要先暂时终止通讯读程序，在写入完成后再次开启通讯读程序。

4  结束语

配料称重控制系统应用广泛，采用了可编程控制技术，使系统的可靠性和精度大大tigao，实现了自动控制，pro-face触摸屏提供了良好的人机界面并具有强大的数据管理功能，为配料称重控制系统安全、可靠、方便的控制与监视提供了保障，工控机将整个工厂的控制和管理集成在一起。本系统自投入运行以来，运行状态良好，自动化水平达到国内同行业的水平，取得了良好的经济效益和社会效益。

1  引言

改革开放以来，经过二十多年对进口硫化机的消化吸收，我国硫化机制造取得了长足的进步。尤其是近年通过与世界轮胎巨头如法国米其林公司、日本的普利司通公司等橡胶工业巨头的商贸交流，虽然国产硫化机在精度、可靠性、稳定性等方面开始进入世界先进水平之列，但是国产硫化机稳定性和可靠性及精度等方面仍有差距。硫化机厂家正在不断追踪国内外控制领域的新技术，不懈努力tigao硫化机的可靠性、稳定性及自动化程度。控制系统是轮胎硫化机的重要组成部份。外温控制采用pid闭环调节系统，触摸屏工控电脑取代机械式三针记录仪，tigao了控制精度，减少了维护费用。plc监控已成为国产硫化机自动化系统的发展趋势。

2  工艺监控系统分析

2.1 硫化机控制对象

(1) 温度控制。控温分为高温控制和低温控制，高温分为两组，主要控制上下两块模板的加热，作用于模具中的原料，将其溶解。低温控制为一组，主要控制冷水机的制冷，再由水泵将冷水抽到冷却板上，待原料模具从加热层取出后，放入冷却层冷却定型。

(2) 油压控制。油压分为预压和加压，预压就是让原材料在成型前预先受热一定的时间，使其软化，压力较小。加压是在预压的基础上加大压力，使原材料成型。

(3) 机械辅助控制。机械部分主要是辅助油压系统的动作，主要是实现对阀门控制，从而达到对油路及油压的辅助控制。

2.2 硫化机控制过程

(1) 制冷过程。闭合制冷电源开关后压缩机延时3分钟启动(保护压缩机不频繁启动)，达到指定温度时压缩机停止。同时，水泵开始向冷却板循环抽水。

(2) 压力控制过程。闭合电源开关后，油泵电机开始运转，机器处于待机状态。如果没有任何上升或者下降的动作，为避免油泵电机在长时间运行，20分钟后油泵电机自动停止运转。任何时候按上升或者下降按钮，油泵电机重新开始运转。

(3) 计时控制过程。在计时器的电源开关闭合的状态下，计时器分段计时，段默认为预压时间，一段时间到达后，计时器自动转到第二段计时状态，同时将压力调整到加压压力设定值，二段时间到达后，计时器停止计时，同时下降电磁阀导通。当油缸降到底时，触发位置开关，油站恢复待机状态，计时器复位，下次动作是自动计时。

图1  xh-406平板硫化机监控界面

(4) 测试过程。如图1所示，监控界面的左边是对温度和压力设定与显示，右边上半部分是开关点输出的显示，下半部分是控制区域。打开电源开关，机台得电后测试过程如下：

● 设定好温度，打开温控开关按钮，包括上模加热、下模加热以及制冷开始加热或制冷按钮。

● 温度到达后，打开油压控制开关按钮，油泵电机运转，机器处于待机状态。

● 设定好预压的压力及时间，加压的压力及时间。将模具放入加热模板内，按上升键同时打开计时器开关按钮，机台自动完成预压、加压及下降的动作。

● 将模具从加热模板内取出再放到冷却板内，重复以上动作。油缸再次下降后，取出模具。测试结束。

3  hollias监控系统设计

监控系统要实现功能主要是：

(1) 温度、压力以及控制参数的设置；

(2) 状态和数据显示；

(3) 对xh-406硫化机的控制；

(4) 历史曲线及报表输出。

本系统采用主、从站方式，通过modbus标准协议实现该监控系统的通讯功能，其中主站选用组态软件来实现。考虑到控制系统的安全性和抗干扰性要求，结合plc的特点，该系统控制部分采用plc控制。从站选用国产hollias lm系列小型plc(lm3106 cpu)解决方案，控制示意图如图1所示。从输入/输出点要求考虑，本系统配置为lm3106 cpu 14点输入，10点输出，4通道模拟量输入1通道模拟输出模块lm3330，4通道热电偶输入模块lm3311。

4  程序设计

4.1 主站程序设计

mcgs组态软件，负责系统的在线监控、操作、控制、调试、维护。完成数据显示、数据分析和操作员操作三类功能，细分为以下几个方面：

(1) 参数设定、实时数据的收集处理和显示及命令控制界面，如图2所示。由本地监控站收集和处理来自各现场控制站的实时数据，形成上层人机界面的实时数据库。

图2  xh-406硫化机控制示意图

(2) 为保证监控系统的安全性，对于某些特殊的控制参数只能是负责人或工程师才能通过密码确认的情况下进入设定。如图3所示。

图3  xh-406平板硫化机参数设置界面

(3) 报表输出。完成数据的采集、处理；并以报表的形式输出采集到的数据。

(4) 历史数据管理和趋势查看。完成历史数据的收集处理；在趋势画面上显示点值的历史变化曲线或实时变化曲线，可以设置趋势组，每一副趋势画面可显示多条曲线，同时可以查看曲线上每一采样时刻的具体值。

4.2 温度控制

硫化温度选用基于pid算法的pwm(脉宽调制)输出控制。pwm是以脉冲的方式来控制被控对象，pwm通过改变(固体开关)周期和占空比这两个参数来实现对被控对象的(电加热)控制。如图4 所示，本控制系统中的被控对象是(电)加热器，要控制好温度精度，也就是对加热器的加热时间的控制，结合加热效率和温控精度两方面考虑，采用了pid与pwm相结合的控制方法加热，保证温控精度基本控制在±0.5℃以内。满足了控温精度在±1℃内的要求。

图4  pid与pwm相结合控制图

在过程控制中，按偏差的比例(p)、积分(i)和微分(d)进行运算的pid算法是应用为广泛的一种自动控制算法。它具有原理简单，易于实现，适用面广，控制参数相互独立，参数的选定比较简单等优点；pid调节规律是连续系统动态品质校正的一种有效方法，它的参数整定方式简便，结构改变灵活(pi、pd)。

(1)

式中

kp   —— 比例系数

ti   —— 积分系数

td   —— 微分系数

u    —— pid运算输出

比例p对系统性能的影响：比例系数加大，使系统的动作灵敏，速度加快，稳态误差减小；p偏大，振荡次数加多，调节时间加长；p太大时，系统会趋于不稳定；p太小，又会使系统的动作缓慢。积分i控制对系统性能的影响：积分作用使系统的稳定性下降，i小(积分作用强)会使系统不稳定，但能消除稳态误差，tigao系统的控制精度。微分控制d对系统性能的影响：微分作用可以改善动态特性，d偏大时，超调量较大，调节时间较短；d偏小时，超调量也较大，调节时间也较长；只有d合适，才能使超调量较小，减短调节时间。

5  结束语

本监控系统发挥plc可靠性好、抗干扰性强、逻辑性强等优点，采用了标准modbus通讯协议进行通讯，使上、下位机实现通讯简单可靠，实现了对硫化机的一体化监控，结合了pid与pwm的控制方法，实现高精度温度控制，平衡了对外界温度响应速度与温控精度的，同时达到了节约能源，控制温度准确可靠等效果