6ES7223-1HF22-0XA8产品特点

6ES7223-1HF22-0XA8产品特点

系统简介
　　本系统为医院手术室空调控制系统，控制目标为温度和湿度，控制系统包括PLC， TD400c和手术设设定面板。
　　PLC采用X5-1410RD的CPU带一个E5-0800A模块和一个E5-0004A模块。
　　其中TD400c和手术室设定面板都能手动设定温度和湿度。但TD400具有优先权，也就是说TD400可以使能手术室面板设定，反之不可。另外 TD面板上要求能够手动设置温湿度，以及强制检测传感器温度工作模式及手动复位故障信号等。
　　二 具体工艺要求
　　系统启动后，要先延时一分钟，然后启动送风机(do输出)，排风机(do输出)和(控制送风机的)变频器(ao输出)。由于整个系统是定静压系统 所以也需要对变频器做pid控制。此时风机若正常工作 ，必然在风道内有压差，故在开始检测水温、判断工作模式前，需先检测系统是否故障，若有故障，根据传感器信号相应报警;无故障，有水温检测传感器，判断水温度，若大于30°，则空调系统工作在冬季模式。
　　在冬季模式里 ，若房间温度高于设定值 则水阀执行器关闭，房间湿度低于设定值则加湿器执行器打开(冬季模式里，一般比较干燥 故不考虑 湿度高于设定值)。低于30°则空调系统工作在夏季模式。
　　在夏季模式里，房间温度高于设定值 则水阀执行器打开和加热执行器均要打开，房间温度低于设定值，则加热执行器打开。房间湿度高于设定值，水阀执行器打开和加热执行器均要打开(夏季模式里，一般由于高温影响 较为潮湿)，在夏季调节模式里 要求湿度优先调节。
　　其中变频器，水阀执行器，加热执行器，加湿执行器都需要PID调节
　　三 IO点分配及流程图
 
　　四 结束语
　　在医院手术室空调控制系统中，采用X5系列PLC控制系统是切实可行的，我公司此空调PLC控制系统运行以来工作稳定、可靠，便于维护，创造了运行舒适运行环境，且性能价格比高，为智能建筑的建筑设备自动化创造了条件，具有推广使用价值

1 生产工艺简介
　　（1）本蒸发站改造后采用五体五效板管式布置（如图1），原有短管自循环蒸发器四台，分别为Ⅰ蒸发器、Ⅱ蒸发器、Ⅲ蒸发器、Ⅳ蒸发器，各配带一台管式降膜加热器。改造后新增一台板式降膜蒸发器作为增浓效，蒸发站黑液流程为混流流程，即稀黑液首先经稀黑液预热器预热后进入Ⅱ效管式蒸发器，然后依次进入Ⅲ→Ⅳ效管式蒸发器效管式蒸发器→半浓黑液预热器→Ⅰ效管式蒸发器→增浓效板式降膜蒸发器蒸发，后从增浓效出浓黑液，经浓黑液闪蒸罐出浓黑液送浓黑液槽贮存。
　　（2）蒸发站的蒸汽流程为增浓效→Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ效，末效产生的二次蒸汽由螺旋板式冷凝器冷凝，其中除增浓效蒸发器使用新鲜蒸汽作为热源外，其余各效蒸发器均采用二次蒸汽作为热源。增浓效浓黑液闪蒸罐闪蒸产生的二次蒸汽及清洁冷凝水闪蒸罐产生的闪蒸汽作为Ⅲ效蒸发器的补充热源使用。
　　（3）蒸发站的冷凝水的流程为增浓效产生的清洁冷凝水送回锅炉房，其余各效产生的污冷凝水送至每下一效进行闪蒸，闪蒸出的二次蒸汽作为每下一效蒸发器的补充热源使用。
2 控制系统设计目标
　　本蒸发站的控制目标是：通过对蒸发过程工艺参数的优化，在输入的热量和通过的黑液蒸发能量之间取得必要的平衡，系统能正常、稳定运行，并使终的浓黑液保持要求的浓度。使整个系统运行的成本少，终产品的产量高。也就是要tigao蒸发系统的蒸发效率。
3 控制系统设计
　　为了达到上述目标，我们经过多方面分析，认为影响浓黑液浓度的因素主要是进效稀黑液的liuliang及蒸发设备各效总的有效差压。为了稳定有效压差我们决定对增浓效蒸发器的液位、浓黑液闪蒸罐的液位、清冷凝水分离罐的液位、清冷凝水闪蒸罐的液位进行控制，使它们分别稳定在某个值，为了控制黑液的浓度我们决定对进增浓效黑液的liuliang和进增浓效新蒸汽的压力进行控制。
　　因此，需要控制的量一共有六个，分别是增浓效蒸发器的液位、浓黑液闪蒸罐的液位、清冷凝水分离罐的液位、清冷凝水闪蒸罐的液位、进增浓效黑液的liuliang和进增浓效新蒸汽的压力，除了这几个要控制的量外，还有一些连锁，如：工艺连锁等。为了便于操作工人操作，还需要增加一些显示和报警，如温度显示、压力显示报警等。

图1 生产工艺流程图
　　对于黑液浓度的控制，由于多效蒸发器具有热容量大、滞后时间长等特点，利用常规的单回路PID控制，控制质量差，很难达到预期的效果。在此我们双闭环比值控制系统（如图2），其中，黑液liuliang为主动量，蒸汽压力为副动量。蒸汽压力按黑液liuliang进行配比，随黑液liuliang变化而变化，实现了对黑液liuliang的定值控制，大大克服了黑液liuliang干扰的影响，使黑液liuliang变得比较平稳，通过比值控制，蒸汽压力也将比较平稳，这样系统的总的物料也是比较平稳的。

图2 比值控制系统方框图
　　3.1 硬件选择
　　基于上述控制内容，根据厂方要求，我们选用了西门子S7-300的PLC。如图3所示：
　　3.2 程序设计
　　3.2.1 下位机程序设计

图3 系统配置图
　　采用西门子STEP7 V5.1编制下位机程序，根据工艺特点我们采用了结构化编程的方法编制了采样、标度变换、PID控制、报警、连锁等子程序，PID控制子程序在循环中断组织块OB35中进行调用，其余子程序都在循环组织块OB1中进行相应的调用。结构化编程的方法具有程序结构层次清晰、部分程序通用化、标准化、易修改、简化程序调试的优点。
　　下面对各个子程序功能做相应的简单说明：
　　采样子程序：把模拟量输入存放在响应的共享数据块中，供标度变换子程序调用。
　　标度变换子程序：把0～27648的整数变换成相应的工程量的值，供PID控制子程序和显示用。
　　PID控制子程序：完成单回路的PID控制和比值控制用，通过调用系统自带的FB41来完成。
　　报警子程序：对模拟量进行超上限或超下限判断，若有则置位超限标志，为防止超限标志输出抖动，设置判断死区。
　　连锁子程序：主要完成工艺连锁和电机的连锁用。
　　3.2.2 上位机程序设计
　　采用西门子WinCC V5.1编制了上位机的人机界面，主要包括：主画面、设定画面、趋势画面和报警画面，操作工人可以方便地对所有设备进行监控和相应的值进行一些设定，减轻了劳动强度

1 引言

传统的升降机普遍采用交流绕线式异步电动机转子串电阻调速方式，电阻的投切用继电器—接触器控制，这种控制方式的缺陷明显，不但制动和调速换档时机械冲击大，调速性能差，外接电阻能耗大，而且接线复杂，经常出现故障，安全性差。

采用结构简单、价格低廉的鼠笼式电动机，并利用PLC及变频器对升降机的控制系统进行改造，可实现升降机电动机的软起动和软制动，即起动时缓慢升速，制动时缓慢停车，还可实现多档速度的程序控制，让中间的升降过程加快，货物上下传输快速、平稳、安全。

2 小型货物升降机的基本结构

升降机的升降过程是利用电动机正反转卷绕钢丝绳带动吊笼上下运动来实现。小型货物升降机一般由电动机、滑轮、钢丝绳、吊笼以及各种主令电器等组成，其基本结构如图1所示。SQ1～ SQ4 可以是行程开关，也可以是接近开关，用于位置检测，起限位作用。

图1 升降机结构图

1. 吊笼 2. 滑轮 3. 卷筒 4.电动机 5.SQ1～ SQ4 限位开关

3 PLC和变频器控制的调速系统

3.1 多档速度控制

根据吊笼在升降过程中，要求有一个由慢到快然后再由快到慢的过程，即起动时缓慢升速，达到一定速度后快速运行，当接近终点时，先减速再缓慢停车，为此将图1中的升降过程划分为三个行程区间，各区间段的升降速度如图2所示。按下tisheng起动按钮SB2（或下降按钮SB3），吊笼以较低的一速速度平稳起动，运行到预定位置时，以二速速度快速运行，等再到达预定位置时，以一速实现平稳停车。

图2 升降机升降速度图

3.2 系统的硬件构成

升降机自动控制系统主要由三菱FX2N—32MR可编程控制器、三垦SAMCO—i 变频器、三相鼠笼式异步电动机组成。系统的硬件接线如图3所示。

图3 系统的硬件接线

PLC控制一方面代替继电线路，另一方面，对于系统所要求的tisheng和下降、以及由限位开关获取吊笼运行的位置信息，通过PLC内部程序的处理后，在Y0～Y2 端输出相应的“0”、“1”信号来控制变频器输入端子2DF、FR、RR的状态，使变频器及时按图2所示输出相应的频率，从而控制升降机的运行特性。速度档由2DF选择，每档速度的大小则通过对变频器进行功能预置设定，再通过PLC的程序来控制频率切换。当PLC输出端Y0Y1Y2的状态为“010”时，变频器输出一速频率，升降机以10HZ对应的转速上升，当为“110”状态时，变频器输出二速频率，升降机以30HZ对应的转速上升；相应的，当Y0Y1Y2的状态为“001”、“101”时，升降机分别以10HZ、30HZ对应的转速下降。

图中QF为断路器，具有隔离、过电流、欠电压等保护作用。急停按钮SB1、上升按钮SB2、下降按钮SB3根据操作方便可安装在底部和顶部，或者两地都安装，操作时，只需按下SB2或SB3，系统就可自动实现程序控制。

3.3 SAMCO—i 变频器主要功能指令设定

Cd000=1 ； 选择变频器监视器显示频率（HZ）

Cd001=1 ； 选择外部端子信号作为变频器运转指令

Cd002=1 ； 选择由操作面板设定变频器1速频率

Cd007=30 ；变频器上限频率为30HZ

Cd029=10 ；变频器一速频率为10HZ

Cd030=30 ；变频器二速频率为30HZ

Cd049=5 ； 使用制动电阻

Cd050=1 ； 电机可以正反转

3.4 PLC梯形图

当吊笼在底部位置，且SQ1常开触点闭合时，按下SB2 ， 电动机以一速缓慢上升，到达SQ2 、SQ3位置时，依此以快速、慢速上升。下降时与此类似，当遇到紧急情况时，按下SB1 ，升降机会停在任意位置。

4 结束语

以PLC和变频器控制的调速方式取代原来的转子串电阻调速方式，具有加、减速平稳，运行可靠，大大tigao了系统的自动化程度。该系统可广泛应用于建筑施工、仓库、酒楼餐饮业等货物的上下传输系统中。

1 引言 
　　塑料封切机是加工塑料包装袋不可或缺的机械设备;定位精度、速度和稳定性直接影响到所生产胶袋的质量和生产效率。为了tigao设备的可靠性和tisheng设备的生产效率，中达电通开发了自动控制封切机系统，以PLC、变频器、伺服、人机界面，取代旧有复杂的“继电—接触器及刹车离合器等控制机构”，使客户在原有的成本上，得到更高的价值服务。该系统是中达电通又一个典型的系统整合成功应用案例，整个系统根据台达产品在系统整合方面的特点，采用台达DVP-ES PLC、VFD-A变频器、ASDA伺服驱动器及DOP-A人机界面;在保证工艺控制要求的情况下，大大tigao了生产效率，同时亦为客户降低了维护及采购成本，为用户提供了高附加值的解决方案。本系统主要效能包括;
　　(1) 效率tigao;
　　(2) 生产良品率tigao;
　　(3) 封切精度tigao;
　　(4) 方便调适;
　　(5) 运行平稳;
　　(6) 操作简便。 　　
　　2 工艺简介
　　主要工艺过程包括三大部份;送料、封切、出料(成品)。 　　
　　主要过程为封切动作，主要有以下几种情况: 白袋封切运行、色标封切运行与回切封切运行，主要工艺详述如下。
　　
　　2.1 白袋封切运行工艺
　　(1) 系统上电
　　·温度控制设备会先调节封刀的温度，使封刀的温度达到设定的需要，手动调整切刀的位置，达到封切长度的需求。
　　·调节变频器使送料、封切速度及出料的速度达到产量要求，一般情况由变品器速度决定封切速度，工艺中要求封切中变频器单个运行速度一定要大于伺服送料速度。
　　·调整送料直流电机速度，使送料速度与变频器速度配合，通过直流电机的速度达到一定的张力控制，保持原料的平直。
　　(2) 自动运行模式
　　·变频器通过机械连杆装置使送料、出料、封切的速度达到协调控制，送料与出料同步进行。
　　·封切刀在主电机通过机械传动装置控制封切刀上下往复运动。
　　·封切完一个胶带，通过传感器触动PLC对封切工作计数一次。
　　·当系统接到人机界面或控制盘上按下停止键，系统会立即停机，封切刀会停止运行回复到高位处，方便手动排除故障，取出问题的胶带。
　　·在系统设定的批量生产个数将到达前，系统会提示报警，到达批量生产个数系统将自动停机并将计数值清为零;待系统停机达到继续运行时间，系统会继续自动运转(不需按激活按钮)，从新开始计数。
　　(3) 手动运行模式
　　·手动运行工艺与自动运行工艺要求一样，唯一差别在于如果系统设定在手动运行模式，则当批量个数到达后，系统会自动停机，需要再次按下激活按钮后，系统才会再次运行。
　　
　　2.2 色标封切 　　
　　·色标封切的工作原理与白袋运行原理相似，也是封切刀在低位时伺服电机驱动出料辊夹着塑料薄膜带以系统设定的塑料袋长度转动一次;
　　·色标封切与白袋运行的差异在于色标封切时，会产生累积误差，累积误差过大时会影响塑料袋封切的品质，所以色标封切到达一定的累积误差后，就要进行停机及误差补正;
　　·色标封切—封切刀到达低位点时，系统会自动对批量计数一次，同时每追到一次色标信号时计数一次(当没追到色标信号时，追色不计数)批量的计数次数与色标的计数次数的差值等于设定的追色误差次数时，系统停机且报警;
　　·追色理想的情况是使用色标信号来控制封切及停机，这样可以做到封切没有累计误差，由于封切机对精度要求0.5mm，一方面强调速度，故可以根据客户需求自行选择。
　　
　　2.3 回切功能
　　·系统回切功能的目的是为了防止“在封切时由于温度太高导致塑料袋溶化与辊轮相粘，造成下次送料在切刀处堆积”的缺失;
　　·当系统设定为回切功能开始送料时，伺服先会反转回切设定的长度距离后停止，然后再正转“回切长度和设定袋长距离之和”后停止;
　　·回切运行时，需在人机上设定的口袋长度，采用回切会降低系统精度，所以使用过程中将回切速度开放给客户，以利客户调整速度改善精度。
　　
　　3 系统简介
　　根据封切机系统的特点和功能要求，将整个系统主要分为控制系统、伺服驱动系统、监控系统、变频器调速系统四大部分。
　　
　　(1) PLC控制系统
　　控制系统采用台达DVP ES系列的PLC作为主控核心，台达DVP-14ESPLC 具有8个输入点及6个输出点，该PLC主机自带两个串行通讯口，一个为RS485通讯口另一个为RS232通讯口。
　　选用ES PLC的原因;
　　·在原有的成本基础上，提供高厂商产品的附加价值;
　　·ES PLC 具有的双通讯口，可以运用通讯的方式，简化系统程序以及配线，完成系统整合与控制;
　　·PLC对伺服的控制是以通讯的方式完成，而不是由传统的PLC发送脉冲的形式来控制伺服，以通讯的方式对伺服位置、转速等参数进行设定与控制，具有jingque度高、成本低的特点;
　　·与台达伺服、人机界面等产品，可透过通讯及内部协议，更强化了工作效率;
　　·台达伺服特有的定位功能，是实现封切机单轴控制的关键，台达伺服编码器10,000线以及伺服内部自带定位模块的功能，使在同等精度的情况下，PLC的运行速度能远远高于其它品牌PLC;同时因为伺服具有输入/输出的灵活定义性能，省去了PLC对的定位需求，也使开发过程变得简单、容易。
　　
　　整个控制系统是以PLC的输入输出实现逻辑控制，通过通讯来实现对伺服的控制、人机命令的执行及状态的显示。PLC系统架构图如图3所示，I/O点规划见附表。
　　
　　

　　 　　
　　附表 PLC I/O点规划表
　　
　　 　
　　(2) 监控系统—人机界面
　　台达人机界面采用先进bbbbbbs RTOS的技术，系统具备多任务及实时性的功能，所以比传统单工系统人机界面具有速度快、响应快及稳定性高等优势。
　　
　　本系统使用台达DOP-A系列5.7”单色人机界面，对系统进行操作、监控制和参数的设置，主要的工作包括;
　　·运行模式选择(手动、自动);
　　·控制功能(运行、停止、寸动前进、寸动后退、清零、追色、补码、回切功能选择);
　　·参数的设置(封切速度、批量、停机时间、总数、切带长度、封切速度、误差次数);
　　·监控及报警讯息。
　　人机界面操作方便，故障、报警信息简要明朗，通过人机界面可以大大方便操作员对塑料封切机的控制，tigao生产效率。　　
　　(3) 伺服驱动系统
　　台达ASDA系列伺服由低惯量100W到中惯量3kW产品齐全，其功能除了传统伺服驱动位置控制、速度控制及扭力控制外，更开发了伺服驱动的新技术—强健性控制;所以ASDA系列伺服具有响应速度快、低转速具有高刚性而且非常稳定运转等优异的特性。
　　伺服系统是封切机的执行机构，它的好坏直接影响到切袋的精度和系统的稳定性。本系统充分展现了台达伺服系统的优势—通讯能力及内含NC控制器的功能，PLC通过通讯的方式与ASDA伺服进行控制，达到高精度、高速度的要求。
　　(4) 变频器调速系统
　　变频器调速系统主要是对系统的送料速度、封切速度、出料速度进行调节控制，使送料、封切、出料达到很好的协调工作。本系统由成本和操作人员的习惯考量，仍采用了旋钮式的变频器调速装置，此方案具有方便、直观的特点。
　　(5) 其它辅助系统
　　系统其它辅助系统还包括温度控制系统和气动打孔装置。温度控制系统采用了简易温度控制调节系统，通过调节温度盘的旋钮，可以调节到用户需要的恒定温度，该系统具有方便调节、价格低廉、恒温性好等特点。气动打孔装置主要是对塑料包装袋(有的食品包装袋需要打孔)进行打孔，通过安装在轮轴上的位置传感器，当轮轴转到设定的位置后，信号会触发气阀打开，完成打孔的动作。 　　
　　4 操作与调试
　　(1) 机械设计时，需要满足:
　　·(主)变频器频率工作在60Hz时，切刀与封刀来回往复运动达140次/分钟;
　　·在满足伺服电机的实际连续运行转速要小于或等于其额定转速及其它特性的要求下，伺服机构的传动比及出料辊的外径的合理设计是满足工艺要求的关键。
　　(2) 伺服传动机构采用同步带传动，伺服编码器脉冲数为2500P/R，故其本身误差远远小于0.5mm，引起定位误差较大的真正原因是由于伺服电机起停不够平滑，或者由于送料端的送料速度小于出料辊的出料速度，造成出料辊与塑料薄膜之间的相对滑动;故需要根据伺服电机的起停速度调整合适的加减速时间，调整送料变频器频率使其送料速度要大于出料辊的出料速度，调整结果要以出料辊与塑料薄膜之间不发生相对滑动为准。
　　(3) 温控器的设定温度一般设定在200℃左右，根据主电机的转速高低适当微调温控器的设定温度(以胶袋封口处结实耐拉为合格的标准)。需注意当主电机转速较快时，封刀上下往复运动快，封口时间短，若封刀温度偏低，会导致胶袋封口处不牢;当主电机转速较低时，封口时间长，若封刀温度偏高，会导致胶袋封口处烫穿。
　　(4) PLC程序根据伺服机构的机械传动比、伺服驱动器的电子齿轮比、伺服电机编码器的线数以及出料辊的周长，可计算出伺服驱动器接收一定数量的脉冲时，伺服电机就驱动出料辊转动带出一定长度的胶袋，如此即可实现定长控制。
　　(5) 色标封切时，PLC若在设定批量内检测不到时色标累计达到设定的保护值，需停止电机运转，并提示报警。
　　(6) 当回切功能运行开时，需确认设定回切长度是否工作正常及切袋是否准确完善。
　　(7) 外接旋钮调位器可对主电机、送料电机、出料电机进行调速;人机界面上伺服速度的设定值可对伺服调速。
　　(8) 系统包括:自动运行模式、手动运行模式及手动调试模式;自动/手动运行模式为生产操作模式，手动调试模式在调机或维修时使用。
　　5 结束语
　　提供客户稳定可靠的系统集成方案是中达电通经营的宗旨，该塑料封切机项目，结合了台达PLC、变频器、伺服和人机界面等产品，为客户开发了一套稳定可靠的系统，不但满足了工艺要求，更tigao了设备的可靠性，tisheng了客户设备的工作效率。