西门子6ES7214-2BD23-0XB8品质好货

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　二、工艺流程简述

　　母板检查台位于2#冷床后,与2#冷床平行布置，在母板检查台输入辊道和输出辊道之间。冷床冷却后的钢板，运送到检查台架上。由人工进行上表面检查，对检查发现的可修复板面缺陷，用手推砂轮或手提砂轮进行修磨，对致废性缺陷进行必要的标记，以便剪切线切除改尺，提高成材率。检查台架中前部设置有翻板机，将需要进行下表面检查修磨的钢板翻转，在台架上对钢板的下表面进行检查和修磨。检查修磨后的母板，由平移装置移送至输出辊道上。

　　三、系统硬件配置

　　控制装置采用西门子S7-300控制系统，系统的网络配置由PROFIBUS-DP网络和以太网组成。PROFIBUS-DP网络主要实现S7-300与传动装置、PP17操作面板和值编码器之间的连接。以太网主要实现S7-300与工程师站、操作员站、上游的冷床控制系统、下游的切头剪控制系统之间的通讯。传动装置采用西门子SimovertMD系列的变频装置，整流/回馈单元直流母线供电方式，逆变器挂接在直流母线上。传动装置电压等级为380V。所有的逆变装置均挂在同一段母线上。

　　S7-300通过PROFIBUS-DP网络H1连接安装在CZ-7操作台的2#ET200M站、控制面板P1、控制面板P2，冷床液压站操作箱的3#冷床液压站ET200M站、控制面板P3。控制器通过PROFIBUS-DP网络H2连接入口水平传动行程控制值位置编码器$304-BWL.201、入口水平传动行程控制值位置编码器$304-BWL.202、出口水平传动行程控制值位置编码器$304-BWL.203、出口水平传动行程控制值位置编码器$304-BWL.204、翻板机行程控制值位置编码器$304-BWL.301、翻板机行程控制值位置编码器$304-BWL.302。S7-300通过PROFIBUS-DP网络H3连接所有的变频传动装置。PLC柜内安装区域交换机，通过本交换机实现工程师站、CZ-7操作台的操作员站及控制系统的连接，此外本交换机通过光缆连接冷床系统交换机，通过双绞线连接切头剪系统交换机。系统硬件配置图如图1所示。

图一系统硬件配置图

　　四、软件设计

　　为保证工业现场的稳定，上位机采用bbbbbbsXP英文操作系统，编程平台为WinCC6.2。上位机显示各个设备运行情况，上位机实现的功能如下：主画面显示各设备的启动、停止、运行、故障等状态；通讯状态画面监视各个网络的通讯状态；传动装置状态画面显示传动装置的状态、电流、速度、故障代码等；当设备故障时画面颜色闪烁，同时并用文本方式显示故障类型，方便故障的排除；能记录一个月的故障情况（故障时刻、故障类型等），方便地进行事故分析。HMI监控主画面如图2所示。

图2HMI监控主画面

　　下位机采用SIEMENS公司开发的STEP75.4软件对PLC进行编程和对PLC设备配置进行维护。编制的软件主要包括信号获取处理、信号控制、故障模块的设计、与上位机通讯的DB块的设计。STEP7提供了具有生成标准导出功能块库或FC库能力的编程功能,能够在应用程序内一再调用,在本系统中,由于检测点多，这种功能得到了广泛应用。FC功能块的使用节约了大量的程序空间和故障查询时间。降低了程序编写的复杂程度，使程序结构更条理清晰。事实证明，FC功能块的使用提高了程序的运行速度并且更加方便了软件的移植性和可扩展性。

　　五、实现功能

　　1)输入辊道

　　输入辊道为逆变装置成组驱动电机方式。输入辊道分为4组，每一组由一台逆变器驱动。输入辊道与上料装置、入口平移之间有联锁要求，在上料装置不在下限位、入口平移运行时输入辊道不能运行。防止导致输入辊道运输钢板与上料装置、入口平移发生碰撞。所有输入辊道应该运行在同一速度下，避免由于速度差引起对钢板的相对摩擦。输入辊道将钢板输送至母板检查台目标上料区域定位。等待入口平移装置将钢板送入母板检查台区域。

　　2）上料和入口平移装置

　　上料装置抬升和下降动作由液压缸驱动完成，平移动作由变频装置驱动电机完成。在控制方面，上料装置与输入辊道、入口平移设备之间要求联锁。上料装置动作时，输入辊道和入口平移要处于停止状态。入口平移装置动作时，要求输入辊道在停止状态、上料装置在上限位、翻板机无动作且处在翻板初始的位置。上料装置和入口平移的动作过程：上料装置从下限位上升到上限位将钢板抬起，入口平移电机正转将钢板拉入母板检查台区域；然后入口平移电机停止，上料装置下降到下限位。入口平移装置平移位置通过值编码器来检测。

　　3）翻板机

　　翻板机由变频装置驱动电机，完成钢板在母板检查台上的翻板动作。在控制方面，翻板机动作要求钢板送入翻板台架到位，并且入口平移装置不动作。翻板机翻板行程通过值编码器来检测。

　　4）下料和出口平移装置

　　下料装置抬升和下降动作由液压缸驱动完成，出口平移动作由变频装置驱动电机完成。在控制方面，下料装置与出口平移、输出辊道之间有联锁。下料装置动作时，出口平移、输出辊道要处于停止状态。出口平移与下料装置、输出辊道之间有联锁。出口平移动作时，下料装置在上限位且输出辊道处于停止状态。下料装置和出口平移的动作过程：下料装置从下限位上升到上限位抬起钢板，出口平移向输出辊道区域平移，将钢板送入输出辊道区域；然后出口平移停止运行，下料装置从上限位下降到下限位。出口平移装置平移位置通过值编码器来检测。

　　5）输出辊道

　　输出辊道为逆变装置成组驱动电机方式。输出辊道分为4组，每一组由一台逆变器驱动。输出辊道控制与出口平移、下料装置之间有联锁，在下料装置不在下限位、出口平移运行时输出辊道应该无法运行。防止导致输出辊道运输钢板与下料装置、出口平移发生碰撞。所有输出辊道应该运行在同一速度下，避免由于速度差引起对钢板的相对摩擦。输出辊道将钢板送向剪切线区域。

　图4和图5是参数设置界面，可以进行系统参数的设置。所设置的参数均为掉电保持。LM系列PLC中掉电保持区的数据为保持，可以避免因停电导致系统设定参数丢失的后顾之忧。图6为触摸屏报警查询画面，可以查询实时报警和历史报警信息。

图3触摸屏工况界面

图4 触摸屏参数设置界面一

图5 触摸屏参数设置界面二

图6 触摸屏报警查询画面

　　5系统的特点

　　基于LM系列PLC的无负压供水系统具有如下特点：

　　可靠性

　　可靠性是无负压供水系统的关键。与传统的单片机控制器相比，LM系列PLC在稳定性、抗干扰性以及恶劣条件下的工作性能都要更胜一筹。LM系列PLC的输入和输出点都是与现场隔离的，这为系统的可靠性提供了硬件基础。系统所提供的增量PID运算功能块使系统能够根据用户的用水量迅速调节给水泵的工作频率，使给水压力以较快的速度稳定在设定值，这也在功能上保证了系统的稳定运行。

　　易用性

　　LM系列PLC体积小、集成化程度高、运算速度快、逻辑控制容量大，还可以进行在线调试和离线调试，有强大的视图功能，可以大大降低编程调试的工作量，缩短调试的周期。灵活的编程功能，可以给未来的系统升级带来极大方便。系统采用7英寸TFT触摸屏，整个系统的运行状况一目了然，各项控制参数也可以根据不同工况进行调整，并可以生成实时报警与历史报警列表。同时，还利用LM系列PLC自带的RS485接口连接短信数传模块，用户可以直接通过手机随时查询系统的运行工况，并可以进行管网出口压力等参数的设置。

　　功能性

　　本系统是在LM系列PLC的无负压供水标准程序的基础上建立的，实现的功能包括了水泵的自动投切功能、休眠倒泵功能、水泵优先级判断功能、优化的故障处理功能、多时段设定功能、低水位自动保护功能、无负压功能、短信通讯功能以及PLC锁定功能等。整个系统的搭建过程几乎没有对标准程序进行修改，在实现了强大功能的基础上，方便快速地完成了控制系统的搭建

　1引言

　　无负压供水是在变频恒压供水的基础上发展起来的，它的先进之处在于将系统直接与自来水管网串联对接，而不用建立水池和设置水箱，供给用户的水完全在一个密封的环境中，避免了饮用水在供水过程中的二次污染。这种供水方式实现了无池供水与变频恒压供水的结合，能够达到比其它供水方式更环保节能的效果。此外在供水过程中，充分利用自来水原有的压力，因此可节电50%以上。不仅如此，无负压供水系统结合真空抑制、稳流补偿、预压平衡补偿、能量储存释放、变频调速和智能控制等技术，在供水的同时不，会对市政管网产生压降，从而保证了市政管网的正常运行。

　　2无负压供水工艺概述

　　无负压供水控制系统的核心概念就是通过变频器控制水泵的运行频率，达到节能供水的效果，同时系统还加入了市政管网保护功能、水泵保护功能以及故障处理等功能。为了节约成本，目前人们大多采用一个变频器控制多个水泵的变频运行方式，也就是我们常说的一拖二、一拖三或一拖四等控制系统。采用这种方式，变频器轮流控制各个水泵变频运行。

　　水泵的运行方式有两种，一种是变频运行，一种是工频运行。水泵的运行方式由中央控制器根据用户用水量的多少自动控制。系统启动后，水泵首先变频运行，当用水量增加时，变频水泵转换为工频运行，并启动下一台水泵变频运行。用水量减少后，工频水泵退出运行，水泵的投切过程如此循环反复。

　　在用水量很少，或没有用水时，为了节能与延长水泵的使用寿命，水泵还可以进入休眠状态。当用水量增加时，水泵会自动从休眠状态中被唤醒。当一台水泵长时间运行时，为了使各个水泵均衡运行，系统会自动选择运行时间短的水泵运行。当有水泵出现故障时，系统会自动跳过该水泵，不会影响其他水泵的投切过程。

　　3无负压供水控制系统结构设计

　　在传统的无负压供水设备中，控制器大多采用单片机设计，这种控制器一般都不允许用户对其内部的程序进行修改。如果想增加一些功能，则必须找控制器的供应商帮助完成。这就导致了系统的灵活性较差，而且这种控制器一般都没有经过可靠性测试，在可靠性方面可能存在或多或少的问题。

　　采用PLC作为核心控制单元，在可靠性上得到了保证，其开放的编程环境也使系统开发和维护更加方便。不仅如此，和利时还为无负压供水设备提供了标准的例程，用户可以直接使用这个例程搭建无负压供水控制系统，或者可以根据需要对例程进行简单的修改，这样大大提高了系统的建立效率以及系统的开放性。

　　本次设计针对1拖3无负压供水控制系统。系统主要由PLC、变频器、离心泵、压力传感器、水位传感器、缺相保护器、故障报警灯等组成。PLC负责三个水泵的投切控制算法，根据管网出口的设定压力动态调节变频器的输出频率，以及实现倒泵、休眠、故障处理、无负压补偿等功能。本系统采用和利时LM系列PLC作为系统控制器，并且通过LM系列PLC自带的RS232接口连接现场的触摸屏HT6720T，触摸屏程序具有系统参数设置、显示系统运行状态、查询系统报警记录等功能。为了便于用户查询控制系统的运行状况以及设置出口压力等参数，这里还用LM系列PLC自带的RS485接口连接了一个短信数传模块，用户可以通过手机随时查询水泵的运行状况以及设定管网的出口压力。无负压供水控制系统结构如图1所示。

　　3-1无负压供水控制系统结构图

　　4无负压供水控制系统软件设计

      根据工艺要求，无负压供水控制系统程序流程图如图2所示。

　　无负压供水控制系统操作界面由触摸屏HT6720T制作。操作界面主要可以完成无负压供水控制系统运行工况的监视、系统运行参数设置、实时报警显示、历史报警显示等功能。触摸屏工况界面如图3所示，可以查看各个水泵的运行状态以及进水压力、目标压力和出水压力等几个重要的输出参数。