西门子模块6ES7223-1BM22-0XA8选型说明

西门子模块6ES7223-1BM22-0XA8选型说明

脉动真空灭菌是国内九十年代中期发展的一种新型灭菌设备，由于采用了脉动真空技术，灭菌效果好，广泛应用于医院供应室、手术室、制药厂及科研部门。基于PLC的控制系统具有运行可靠、操作简单、维护简便等特点，随着触摸屏的推广应用，使得其介面越来越人性化和个性化，逐渐成为医疗器械行业灭菌器的主流产品。
　　湖南某医疗器械公司顺应世界电气发展潮流，用PLC和触模屏控制系统替代原有的电气控制系统，经过反复试验及推广应用，取得了良好的使用效果，深得用户满意。
1．脉动真空灭菌器的基本特点
　　脉动真空灭菌器是采用饱和蒸汽灭菌的设备。所谓脉动真空，就是首先将灭菌器夹套进蒸汽至额定压力，然后用真空泵将灭菌器内室抽到一个较高的真空度（脉动下限），再充蒸汽到设定正压（脉动上限），如此一负一正的过程即为一次脉动循环。经过几次脉动后，基本抽尽器体内的冷空气，接着进饱和蒸汽达到不同灭菌物品对应的灭菌温度，开始累计灭菌计时，计时结束后，抽真空干燥，使灭菌物品达到较好的干燥度，灭菌后可直接使用。从而达到很好的灭菌效果，符合药品生产GMP规范。
2．控制系统
2.1 控制部分的硬件构成
　　根据脉动真空灭菌器的控制要求，控制系统采用日本三菱公司的FX2N-16M可编程、F940GOT-LWD触摸屏、FX2N-2AD模拟量输入单元、FX0N-8EYR输出扩展模块。外围设备有SP-E4004迅普微型打印机，水环式真空泵，德国宝得公司的气动角座阀及压力变送器、一体式温度变送器、门电机等。
　　控制系统结构示意图如下：


主要元件功能：
1）主机FX2N-16MR可编程序控制器是三菱公司FX系列的高产品。内置8K步的RAM存储器，辅助继电器3072点，8000点数据寄存器，100ms、10ms、1ms等256点定时器，256点计数器。基本指令27种，应用指令128种。运算处理速度：本指令0.08μs/指令，应用指令1.52～数100μs/指令。
2）FX2N-2AD模拟量输入单元，可以输入两路模拟量信号，接受4～20mA电流信号或0～10V电压信号。
3）F940GOT-LWD为6吋单色触摸屏，功能强大，操作简单。
　　显示功能：多可显示500个用户制作画面。除了显示英文、汉字、数字等外，还能显示直线、圆、四边形等简单图形。
　　监示功能：可用数值或条形图监示并显示可编程序控制器子元件的设定值或现在值。
　　程序清单：可在指令清单程序方式下进行程序的读出/写入/监示。
　　数据采样功能：在特定周期或起动条件成立时收集指定数据寄存器的当前值，用清单形式或图表形式显示、打印采样数据。
　　报警功能：可使多256点的可编程序控制器的连续元件与报警信息对应。
4）FX0N-8EYR为8点继电器输出扩展模块。
5）D50-BGD开关电源为触摸屏提供24V、打印机提供5V电源。
2.2 控制系统的应用软件
　　可编程序控制器的编程软件为SWOPC-FXGP/WIN-C[1]，是一个应用于FX系列可编程控制器的编程软件，可在bbbbbbS介面下运行。可用阶梯图、程序语句来创建顺控指令程序，建立注释数据及设置寄存器数据；该程序可在串行系统中与可编程序控制器进行通迅、文件传送、操作监控以及各种测试功能。
　　触摸屏的编写软件为FX-PCS-DU/WIN-C[2]，具有字串库、图形库、数据文件、系统设定、项目检查、蜂鸣器等功能。可给画面15级加密，让不同级别的操作者拥有不同权限。
2.3 主要程序编程原理结构框图如图2所示。


3．控制程序
　　为了适应用户的多种需要，设置了四种工作程序：织物灭菌程序；器械灭菌程序；液体灭菌程序；B－D试验程序。
3.1 织物灭菌程序
　　织物灭菌程序适宜用于纺织品、布类、手术包、卫生敷料的消毒灭菌。出厂设定参数为脉动3次、灭菌温度134℃。程序运行过程：脉动—升温—灭菌—排汽—干燥—回气—结束。
3.2 器械灭菌程序
　　器械灭菌程序适用于金属类手术器械、工器具、无菌器皿等物品的灭菌。出厂设定参数为脉动2次、灭菌温度126℃。
3.3 液体灭菌程序
　　为防止在高温下因液体沸腾而产生溅溢，液体灭菌程序特地采取了灭菌后缓慢排汽的技术措施，特别适用于非密封装载的医用液体消毒灭菌。出厂设定参数为脉动1次、灭菌温度121℃。
　　在液体灭菌程序中特设温度时间控制/F0值控制供用户选择。
　　F0值是将被灭菌物品不同受热温度折算到与湿热121℃灭菌时热效力相当的灭菌时间。F0值的计算对验证灭菌效果极为有用。在程序中设计每6秒采样一次，灭菌温度数据进行浮点运算，计算出F0值。
3.4 B－D试验程序
　　B－D试验是为检验本设备灭菌效果而设置的程序。固定参数为灭菌温度135℃，灭菌3.5分钟。用于判断灭菌运行是否正常，是否能进行彻底的灭菌。
3.5 其它功能
1）手动操作画面：系统为了安装、调试及维护的需要特设置了手动操作画面，对应每个执行元件均有一按键交替控制，即按一下启动，再按则停止，且对应指示灯显示。
2）帮助菜单：在系统画面中除了产品简介外，更添加了详细的操作说明及故障处理介绍，让用户直接面对触摸屏即可对产品有一个全面的了解。
3）数据打印：灭菌完毕后，可以打印灭菌温度、灭菌压力、F0值等参数。
4．系统改进后的优点
1）本控制系统将设备的整个工艺流程图显示在屏幕上，每个执行元件都有对应指示，介面直观明了、不易出错；
2）可在线修改参数、程序，维护方便；
3）设有帮助菜单，使得后续操作培训更为轻松；
4）控制电路简洁明了，增强了可靠性。
5）系统有很高的稳定性和抗干扰能力。

这种型号的PLC的CPU上集成有12个输入点及8个输出点，内部可编程资源非常丰富，并且它的安装尺寸很小（35.4X90X70mm），可以减小电控柜的尺寸。使用施耐德电气的Twido作为混凝土泵车的控制核心后，系统的控制功能更加强大和灵活，同时设备更容易维护。
　　
2.系统描述
　　混凝土泵车的控制核心是TWDLMDA20DTK，它主要完成主电机的星－三角启动切换、自动泵送/点动泵送运行控制及有线遥控操作控制，在电气线路中使用一个自锁双接点按键钮将有线遥控操作盒的按键与控制箱的5个操作按键复用，以节约PLC的输入点，降低设备的成本。
　　系统功能图如下：

　　主电机未启动就绪前，除主电机启动按键可操作，其余按键在PLC内部将其功能锁定，主电机启动就绪后，主电机就绪指示灯点亮，提示操作者可进行下一步操作，同时，在PLC程序中解除其它操作按键的锁定。
　　按下自动正泵/反泵启动按键，泵送指示灯点亮，主缸活塞杆A/B及分配阀根据4个主缸活塞杆位置传感器的信号进行相应的动作循环输出，直至按下自动正泵/反泵停止按键。
　　有线遥控操作盒在遥控/本地操作按键切换到遥控位置后，在手持操作盒上完成正泵、反泵、泵送停止及分配阀的点动等功能。
　　
3.结束语
　　由于建筑设备出现故障后对工程进度有很大的影响，混凝土泵车的操作使用者非常在意设备的可靠性。而Twido PLC的高速运算能力和紧凑尺寸正好完全复合可移动设备的要求，另外，Twido PLC通过了CE，UL和TUV认证，保证了质量可靠，能够用于一些环境比较恶劣的场合。因此，买使用Twido PLC控制的混凝土泵车的客户，在使用过程中对这种型号的混凝土泵车的可靠性和维护性给予了很高的评价。

前言
　　压力机是板料冲压生产的主要设备，可用于冲孔、落料、切边、弯曲、浅拉伸和成形等工序，广泛应用于国防、航空、汽车、 拖拉机、电机、仪表、造币等部门中。可方便配接开卷、校平和自动送料等冲压周边设备，组成单机自动化生产线。亦可配接机械手组成多机自动化联线。
　　 

2.系统描述
　　本系统采用以Twido PLC为主要控制单元，和ATV58通讯，配上Schneider的全套解决方案，包括按钮指示灯、接触器、光电开关等，以Schneider强大的物流和支持维护为后盾，给客户带来了极大的便利。通过和某机械公司技术人员的交流及进行的培训，顺利完成了从先前控制系统到以Schneider产品为控制单元的改型。经过调试，系统已能很好的运转。
　　JF21是某机械公司生产量大的压力机系列，年产近3000台，JF21-110以上机型要求采用PLC进行集中控制，气路采用安全双联阀控制，可配置气垫装置，自动送料轴装置，光电保护装置，可搭配各种自动化设备，符合冲床铺安全标准。

　　配置：TWDLCAA24DRF+TWDDMM24DRF+ATV58,通过Schneider独有的Modbus协议很容易实现Twido和变频器的通讯。
　　采用以Twido PLC为主要控制单元，和ATV58通讯，配上Schneider的全套解决方案，包括按钮指示灯、接触器、光电开关等，以Schneider1强大的物流和支持维护为后盾，给客户带来了极大的便利。通过和技术人员的交流及进行的培训，顺利完成了从先前控制系统到以Schneider产品为控制单元的改型。经过调试，系统已能很好的运转。

1 引言
从国内外的发展趋势上看，实现移动机的自动取料工作方式是必然的方向。为此，在大型取料机上增加HMI人机交互画面和部分硬件设备。对控制系统硬件线路和 PLC的程序加以改进，便可以通过HMI进行参数设置、故障报警和屏幕操作，实现半自动取料功能，增强判断和处理故障的能力，降低劳动强度，大大tigao作业效率。

2 取料机半自动取料特点
生产中，操作人员将取料机手动定位至料堆切入处，通过操作台上的HMI人机界面设定取料数量、旋回区域和步进距离，然后切换至半自动取料模式，通过HMI 半自动取料启动按钮，进行自动取料作业。首先由启动一侧旋回区域自动向另一侧旋回取料，到达旋回区域的另一侧后，走行自动按设定值进行寸动，到达要求的寸动距离后，作反向旋回运转，周而复始直到达到设定的取料数量。

3 系统组成
整个控制系统由一套机载 PLC和一台XBT型触摸屏组成。其中 PLC主机采用QUANTUM系列140CPU11303；主要模块：1块CRP-93X-00，1块CRA-93X-00, 4块DDI-841-00，2块DAI-740-00， 2块DRA-840-00，1块AVI-030-00，1块AVO-020-00；触摸屏作为HMI人机界面，用作机器工作状态显示，报警信息的显示、复位，参数的设置及调整等，组态软件采用XBT-L1000。PLC主机采用ModBus工业通信协议与机载触摸屏进行数据交换。系统总图结构图（见图1）

3.1 采用MODBUS通讯协议
HMI人机交互系统、PLC主站与分站之间的通讯方式、通讯协议和电气要求多种多样。有profibus、genis、rs232等。本系统将根据实际情况选用ModBus方式，充分满足系统开发和运行需要。
取料机是现场移动大型设备，并且它的大车部分和旋臂部分来回频繁旋转，如果采用传统的控制方案，势必要铺设大量的控制和信号电缆，浪费大量的人力、物力，同时使系统复杂，而且大车部分和旋臂部分之间的电缆，由于旋转频繁还经常扭断，可靠性很差。考虑到实际情况本系统采用可靠的ModBus工业通信协议，取料机控制室的PLC主机和分站，用1根RG6同轴电缆连接起来进行通讯。这样可以降低成本，同时tigao系统的可靠性，使系统易于扩展。

3.2智能检测装置
为tigao设备性能以及实现机侧半自动取料的需要，在悬臂皮带侧增加一个皮带打滑装置，2个皮带检测跑偏装置，金属检测装置及一台电子称；在走行侧安装走行编码器及编码器接手，用于检测取料机走行位置，在料场两头各增加一套走行极限保护装置；旋回侧安装旋回编码器及接手装置；俯仰侧增加俯仰编码器及接手装置；操作室增加机侧手动取料方式/机侧半自动取料方式切换开关，一套UPS及一台施耐德触摸屏作为HMI界面。所有电气信号都将纳入PLC设备和HMI作为控制和监视使用。

4 软件设计
4.1 PLC程序设计
本系统采用Concept2.6软件进行程序设计，通过操作台上的选择开关,可以选择三种操作模式:手动、联动、自动。手动模式为检修作业模式，在这种模式下，操作人员通过操作台的选择开关、按钮可以单独运行某台设备，设备运行条件比较简单，除了一些基本的电机电气保护外，均不影响设备的运转，如皮带上的金检、打滑、跑偏等均不影响皮带的运转。
联动模式为正常作业时的取料模式，在这种模式下：皮带新增了打滑、跑偏保护，作业时会造成皮带停车。皮带新增了金属检测保护，作业时金属检测保护会造成皮带停车，操作人员必须捡出皮带上的金属后，在操作台上复位方可重新启动。新增触摸屏HMI上，操作人员可以看到设备的状态指示、报警指示、位置指示（旋回角度、走行位置、俯仰高度等）。旋回速度的控制采用4~20MA的模拟量控制,左旋和右旋各分为6档速度控制,操作人员通过旋回操作手柄的左旋、右旋、旋回减、旋回切控制回转。回转速度及方向在HMI上均有指示。新增一套电子称装置，HMI上有瞬时liuliang和累计量指示。当取料瞬时liuliang连续20s超过1200 吨/小时，皮带启动蜂鸣器会响。联动取料流程图如图2所示。

4.2组态软件设计
采用XBT-L1000工控软件编制，触摸屏作为HMI人机界面，用作设备工作状态显示、报警信息显示、参数设置、复位等。该监控组态软件的结构框图如图3所示。




（1） 人机参数设置界面
控制、操作方便，能对系统被控设备进行实时控制，如启停设备、在线设置系统的某些工艺参数等，参数设置画面如图4所示。
（2） 实时画面监视功能
用图形、数值实时地显示现场被控设备的运行情况以及状态参数，使生产操作人员快速了解整个系统主要的设备运行情况。
（3）报警功能
当参数超过设定范围后或设备发生故障时，可根据不同的需要发出不同等级的声光报警，屏幕显示报警信息，操作人员根据报警信息切换到相应监控画面，可以立即排除故障。

5 结束语
该系统具有节约投资、维护方便、性能稳定可靠等优点。实践证明本系统具有较强的抗干扰能力，操作简单方便。自投入使用后，其各项性能指标均满足了工艺设计要求，达到了预期使用效果，创造了良好的经济效益。

生物质高温空气气化技术是燃料利用和能源供应领域内的一项高新技术，对tigao资源利用率、缓解能源危机和改善环境质量具有重要意义。生物质高温空气气化系统主要由高温空气预热器、卵石床气化器、余热锅炉、气体湿式净化装置、汽轮机等动力供应装置及空气压缩机等辅助装置组成。高温低氧弥散燃烧为核心技术的高温空气发生器是生物质高温空气气化技术研究实验研究系统的关键部件之一，其主要功能是产生温度为 800-1500℃的空气。四通阀的周期切换是高温空气发生器正常工作的关键，本文介绍采用可编程序控制器（HLC）实现四通阀周期切换的控制方案。

2 高温空气发生器的组成及工作原理

高温空气发生器是获得高温空气的关键设备，其关键技术在于采用了一对蜂窝陶瓷蓄热体，该蓄热体具有比表面积大、传热性能好、阻力小、能实现极限余热回收等特点，是一种紧凑的高效换热器。高温空气发生器主要由燃烧室、燃烧器、蓄热室、四通阀、鼓风机及排烟机组成，其中燃烧室、燃烧器、蓄热室各两个，呈左右对称布置。高温空气发生器工作原理如图1所示。

高温空气发生器工作时，燃料在A侧燃烧室内燃烧，产生1300℃左右的高温烟气，高温烟气通过蓄热室时，与蜂窝陶瓷蓄热体进行热交换，蓄热体被加热，烟气则冷却到120℃左右经四通阀排人大气中；与此同时，常温空气经四通阀后进入B侧的蓄热室，吸收蓄热室内高温蓄热体中的热量，迅速升温到1000℃以上，加热后的高温空气分成两部分，其中大部分输入到卵石床气化器中作气化剂，另一部分用于A侧燃烧室燃气的燃烧。经过一段时间后进行切换，B侧燃烧，A侧产生高温空气，切换周期为15～30s。通过这种交替运行方式，实现极限余热回收和燃烧空气的高温预热。

3 控制方案

四通阀的周期切换是高温空气发生器正常工作的关键，四通阀的切换采用齿轮齿条摆动气缸驱动，由压缩空气推动气缸产生旋转力矩，使四通阀在1-1，2-2位置之间进行切换，压缩空气则由电磁阀S1进行控制；A，B两侧烧嘴燃气和空气由电磁阀S2－S5进行控制，其控制系统如图1所示。

3.1 控制要求

根据工艺要求，四通阀切换的同时，要求A，B两侧的烧嘴燃气和空气同步切换，当系统启动时，四通阀在1-1位置时，A侧燃烧，B侧产生高温空气；为了保证高温空气清洁，尽可以能减少空气中含烟量，燃气阀应先关闭，四通阀切换的同时另一侧点火燃烧；因此，设计燃料阀供气时间为28s，四通阀的切换时间为 30s。A侧烧嘴28s后关闭，2s后四通阀切换到2-2位置，B侧开始燃烧，A侧产生高温空气；B侧烧嘴28s后关闭，2s后四通阀切换到1-1位置，A侧开始燃烧，并重复上述过程，四通阀和燃料阀切换工作时序如图2所示。

3.2 PLC的选择

　　由于四通阀的切换控制是一个小型的逻辑控制系统，没有特殊的要求，因此选用一般小型PLC就可满足控制要求，其控制接线如图3所示。根据控制功能要求和I／0端子编号编制的四通阀切换控制梯形图如图4所示。

3.3 工作过程

　　当起动开关合上时，X400接点接通，Y430线圈得电，电磁阀S1打开，四通阀切换至1-1位置；Y431线圈得电，电磁阀S2，S4打开，高温空气发生器A侧点火燃烧。与此同时，Y431常开触点闭合，T552开始计时，28s后T552常闭触点打开，Y431线圈失电，电磁阀S2，S4关闭，A侧停止燃烧。30s后，T551的常闭触点打开，T550常闭触点打开，线圈Y430失电，电磁阀S1关闭，四通阀切换至2-2位置；Y430常开触点闭合，Y432线圈接通，电磁阀S3，S5打开，B侧点火燃烧；同时Y432常开触点闭合，巧52开始计时，28s后T552常闭触点打开，Y432 线圈失电，电磁阀S3，S5关闭，B侧停止燃烧。30s后完成一个循环过程，并周而复始地重复上述过程。其控制命令程序如表1所示。