西门子模块6ES7211-0AA23-0XB0使用方式

西门子模块6ES7211-0AA23-0XB0使用方式

升级理由：
    有刷直流电机具有调速范围广,较硬的机械特性；大负载下起动性能良好,且平滑性、经济性较好。这些性能对生产机械的拖动是十分重要的。但有刷直流电机的可靠运行，在很大程度上取决于电机的起动和换向情况。因为有刷直流电机在运行时,在电刷和换向器片间会出现电火花。如果火花超过一定程度，会使换向器和电刷很快损坏，以至电机不能继续工作。这种火花极易产生在高速起动和换向过程之中。如果不加以控制易损伤电机和造成大负载下直流电源的损坏。因此要求有刷直流电机在起动和换向时必须工作在低电压小电流下。而龙门铇正是工作在:起动－－->升速－－->高速运行－－->降速－－->断电－－->制动－－->转向－－->再起动的循环运动之中；控制节点紧凑短暂；加之以前受技术条件的制约，对这种较复杂的控制要求也只能采取继电器加行程开关的模式来完成机器的自动需求，使得继电操控步骤繁琐、联互触点繁多，老化后经常造成控制动作失常，经常发生掉轨、失速等现象；连续运行工作不能得到保证，设备维修难查量大,影响生产加工进度。较难满足现代工业生产的需要。
    针对上述种种不利因素，我们提出了相应的改造方案，使用比较先进的技术平台－－－－-通用型可编程序逻辑控制器（PLC）替换原有的继电控制回路。

三、系统构成：
    此设备直流电源部分为原国标版的FKZ-I型可控硅直流电源柜，励磁整流电压为150—220VDC,电枢电压为半控桥式可控硅电源，触发装置为无需同步信号的阻容移相触发器，电源装置基本完好；因此，为控制升级改造成本，改进原则是不对直流电源做出改进,只对原继电控制回路进行升级改造。继续使用原机原有的接触器配件，全新设计控制系统,按机器运行特点编制相应的应用程序。转向、限位反馈信号选用无接触式接近开关，减化操作步骤，系统地完成此设备自动控制的技术升级。整个控制系统结构如图一所示：

                                                                图一    直流控制系统
    在核心应用程序的设计编制中，以三位一线前后转向、限位反馈信号来定位计算铇床的运动轨迹，极大地提高了控制系统运行的可靠性、稳定性、平滑性，从而提高了设备的加工能力和生产效率。程序框图如下:

四、主要技术特点：
    系统构成简明，自动化程度提高明显，性能稳定可靠，功能增强，操作简便直观，降低了劳动强度，大大提高了生产效率。
  1、操作简便直观，维护方便。
  2、工件行程调节方便。

五、主要功能： 
  1、进、退刀速度分别连续可调。
  2、机器自动进刀可置。
  3、铇床进、退运行点动可控。
  4、可做铣床加工。
  5、校刀控制。
  6、龙门刀架上下点动控制。
  7、失磁、过流保护。
  8、速度显示功能。
  9、铇床前后速度快慢分别调节方便。
  10、刀具退程自动抬刀。

六、经济评价：
    实践证明，PLC控制系统经过一年来的使用，软硬件工作稳定,整机运行稳定可靠，实施的升级改造方案比较成功；生产质量稳定，产量增加，劳动强度和生产成本明显降低,经济效益显著；经统计，原年维修费和产品加工效能损失费在5万元左右。2005年3月改造后使效能、产量、质量效益指标提高显著,加工产能效益提高到每年10万元左右；改造效果得到好评。

1、引言
医药小丸包衣制粒机是用于实验室或小批量生产小丸颗粒的制药设备。由于实验室原有的控制系统使用的是十年前的人机界面和PLC，故其硬件均已老化，性能下降，在运行的过程中经常出现死机、黑屏、重启动，甚至某些画面参数不能修改；同时由于无相应的PLC编程器、编程软件和人机界面软件，因此可维修性也差。为了解决这些问题，我们采用西门子S7-200PLC和北京亚控公司的组态王6.05工控组态软件 的控制方案对小丸包衣制粒机的控制系统作了改进。

2、小丸包衣制粒机系统组成
小丸包衣制粒机系统组成如图1所示。小丸包衣制粒机是专门用于实验室或车间小批量生产的。药粉或类似的物料能在流化床中进行干燥、制粒以及包衣等过程。流化床物料容器底部装有筛网，药粉或小丸颗粒等类似的物料被盛放在筛网上。流动的空气经过滤处理后经容器底部的筛网向上流过，当流速达到一定速度时，颗粒(药粉)就会被空气托起，床内粒子就开始流化起来，形成流化床。流化床内的颗粒(药粉)在容器中剧烈搅动，并延伸到容器的扩展区，细微的粉末或轻微的颗粒则被粘附在袋式过滤器上。为了防止袋式过滤器的堵塞，控制滤袋升降的气缸会有一个间歇的抖动操控。空气经过袋式过滤器、控制风量大小的风门和风道被风机引出室外的大气中。在这个过程中，流化床容器内的微粒能完全充分的与空气流接触，并且搅动剧烈，因而能够很好的完成充分干燥，良好制粒，精致包衣等制药过程。

图1 小丸包衣制粒机系统组成

3、系统主要控制要求
小丸包衣制粒机操作的基本控制要求包括五个方面。
(1) 产品温度控制
通过控制进风温度来控制产品温度。进风温度控制精度为±3℃，产品温度控制精度为±2℃。
(2) 进风风量的控制
控制精度为±40m3/h。
(3) 雾化压力的控制
即喷液装置喷射压力的控制，控制精度为±0.1bar。
(4) 密封压力的控制
产品容器必须与扩展仓密封，形成一个密闭的流化床反应器。采用油压装置进行密封，密封压力在35-70bar之间。
(5) 滤袋的抖动控制
抖动有单滤袋抖动和双滤袋抖动，有手动抖袋和自动抖袋。

4、控制方案的选择
4.1 两种不同方案的比较
小丸包衣制粒机的改进有两种方案可供选择，见表1：

在满足控制要求的前提下，控制系统硬件设备的选择应该追求佳的性能价格比。由于该机器的使用频率不高，平均每月一次，同时环境良好，因此采用PC+PLC的控制方案。当机器不用时，PC机可作它用。换句话说，利用公用PC机即可作人机界面。
4.2 PLC硬件配置
根据前面对控制系统的要求，选用西门子S7-200系列PLC。S7-200系列PLC体积小，重量轻、安装方便、功能齐全、配置灵活、运行可靠、编程简单，具有可观的经济性和更强的适应性，完全可以满足上述控制要求。
4.3 人机界面组态软件
组态软件选择北京亚控公司的组态王6.05。这是一款具有易用性、开放性和集成能力的通用组态软件。组态王使用简单，适合各种简单和复杂的任务。只需要进行填表式操作，即可生成适合于用户的“监控和数据采集系统”，可有效用于控制自动化过程, 组态王6.05版是在bbbbbbs2000的平台上运行的，因此选用组态王是较为完善和方便的选择。整个控制系统的构成如图2所示：

图2 控制系统的构成

5、系统硬件设计
控制系统选用西门子S7-200系列PLC，选用了中央处理单元模块CPU224、数字量扩展模块EM223、模拟量输入模块EM231、模拟量输出模EM232、模拟量输入输出模块EM235。其中的中央处理单元模块CPU224外部接线图如图3所示、输入输出地址分配如表2所示：

图3 PLC外部接线图

6、系统软件设计
6.1 PLC程序设计
主程序框图如图4所示，其中子程序0为初始化程序，子程序1为检查扩展模块是否正常，子程序2为模拟量采样子程序，子程序3为对各执行设备输出的采样，子程序4为对各被控量和执行设备异常的报警子程序。由于篇幅所限，各子程序框图在此从略。

图4 主程序框图

6.2 人机界面组态
组态软件选择北京亚控公司的基于bbbbbbS2000平台的工业控制组态软件“组态王”6.05版。只需要进行正常通信设置和填表式操作即可完成人机界面组态。运行组态画面程序和PLC用户程序，根据小丸机操作的顺序功能，点击组态画面上的各个按钮，通过模块上各输出位对应的发光二极管，观察各输出信号的变化是否满足设计的要求。组态画面设计了设备控制、过程控制、过程参数等画面。其中设备控制画面如图5所示：

图5 设备控制画面

7、结束语
由于S7-200系列PLC具有体积小、系统集成度高(电源、主机、机架、开关量输入输出等功能集成一体)、配置灵活、接线简单、安装方便、抗干扰性强等特点，同时与同性能的产品相比，很好的满足了此次系统改造经济上技术上的要求。新系统人机界面友好(全中文界面)，操作简单快捷，运行可靠稳定，受到广大用户的好评。