西门子模块6ES7222-1BD22-0XA0使用方式

西门子模块6ES7222-1BD22-0XA0使用方式

一、现状及可行性分析

门式起重机主要从事煤炭的装卸业务，卸船作业主要依赖桥吊和门机设备。装卸机械设备状态的好坏，直接影响到公司卸船作业效率。带斗门机电控设备由于起升、开闭、变幅机构采用绕线转子异步电机转子串电阻调速，这种调速方法的缺点是调速电阻发热严重，导致环境温度迅速上升，综合性能指标差，效率低；异步电机有集电环和电刷，要求定期维护。再加上大量继电器、接触器的使用，导致故障频繁，维护量大。电气制动采用涡流电机制动，动态性能差而且耗能高。传统系统可编程控制器采用日立八十年代的产品，只能处理简单的开关量，扫描时间长，导致机械作业效率低。为此决定对该设备进行全面升级改造，传动上升级为变频调速，控制上升级成现在较先进的PLC 。采用南大傲拓NA系列 PLC在门机上应用后，与原系统相比可带来以下效益。

1）电动机机械特性变硬，定位jingque，可以提高卸船效率。

2）运行平稳，起、制动平缓，运行中加、减速时对整机的冲击减小，安全性提高，延长了机械的使用寿命。

3）拆除涡流制动装置，电气制动由变频器实现，降低了能耗同时也减少了维护量。

4）机械制动在电机速度接近零速时投入，所以机械刹车的制动片寿命大大延长，维护费用下降。

5）将原来的绕线转子异步电机的调速电阻拆除；短接集电环把绕线转子异步电机当作鼠笼电机使用，节约了更换电机的成本。

6）交流接触器大量减少，电机实现无级调速；避免了因接触器触头频繁动作而烧毁以及由此引起的电机损坏故障。

7）结合功能强大的PLC以及变频器自身的保护、检测、故障报警等功能，可大幅提高电控系统的稳定性。

8）原 PLC成本高昂，采用南大傲拓NA400PLC价格合理，备件充足，维护方便降低了设备风险。

二、带斗门机的运行特点

1）门机在起动时应具有大的起动转矩，通常超过额定转矩的150%。

2）当抓斗下降时，电机将处于再生发电状态，其能量要向电源侧回馈。

3）起升、开闭机构在抓斗满载突然打开和由空载挖煤时负载会急剧变化。

4）由于机械制动的存在，电气制动与机械制动之间存在切换，切换不能平滑完成，时有坠斗现象。

5）变幅机构的变幅巴杆嘴在 35米处和9米处准确停止，在8米处紧急停止。

6）起升、开闭、变幅机构的调速通过触点式手柄完成调速电阻切换，切换时电机电流突变，冲击较大。

三、控制原理　　

根据门机的运行特点，同时为了满足门机高起动转矩、低速满转矩、快速的转矩上升时间和抱闸顺序控制功能的要求，我们选择了ABB的ACS600系列直接转矩控制变频器，相应地为了与变频器匹配选择NA400 PLC及profibus-DP模块CMM401-0102，用PLC和变频器组成一个多传动控制系统。结构简单、紧凑，占用空间小、维护方便。系统结构如图一。

                                     图1.

在变幅机构（图二）上为了保证控制精度，准确定位变幅距离，在原来凸轮限位的基础上加装了值编码器和光电感应开关，保证该机构安全稳定运行。

图2.

四、节能环保

采用这种控制方案，由于变频器带有能量回馈功能，节能环保。在抓斗上升过程中将来自供电单元的交流电变成直流电，直流根据plc的控制指令转换成交流输出到电机。在抓斗下降过程中将电机制动产生的能量整流成交流送回电网。抓斗是位能性负载，在下降制动过程中起升开闭电机处于发电状态，实现能量回馈电网，节电效果明显。根据统计按照以上方案的用电情况将比传统系统省电30%。

1.公司介绍：

　　成都新筑路桥机械股份有限公司地处中国西南政治经济文化中心-成都市，是从事路面机械、桥梁构件及混凝士搅拌设备设计、制造的企业;历史悠久。 公司占地面积五百多亩，下属有目前国内规模大的摊铺机生产制造厂，桥梁构件伸缩缝生产制造厂，以及橡胶支座生产厂等。固定资产规模一亿九千万元。本公司生产的产品多次通过国家机构的检测并获得多项专利证书。其研制生产的摊铺机属重点新产品开发项目，受到众多专家学者的好评。 公司具有众多的工程技术人员，有较强的科研及开发能力;并与国内西南交大、西安公路学院等大专院校和科研设计机构有着广泛的合作关系，实现了产学研一体化。产品的科研-设计-制造水平已达到相当的高度，具备了生产一代、储备一代、研发一代的能力。本公司所生产的各种产品分布在全国各地，并已广泛应用于公路、铁路、机场、水利及市政各项工程中，受到各界的好评。曾被中国质量管理协会、全国用户委员会、四川省质量管理协会等授予"全国用户满意产品"和"质量管理先进单位"称号;获四川省产品称号。

2.设备说明：

　　HZS间隙式混泥土搅拌设备自动控制系统是HZS型间隙式混泥土搅拌设备的核心控制部件，系统是由上位控制计算机单元，可编程控制器三菱Q00CPU，以及配料，称料控制仪表CB920X组成的分布计算机控制系统。系统能够完成各个工作环节的工作状态控制;系统的启动/停止，及故障的连锁控制;物料配方的管理，上传和下载;异常工作情况下的监控，故障解除和对电动装置的保护控制。

　　该配料计量系统通过固定落差、动态逐次逼近、脉冲精称等控制方法来提高物料的精度。计算机控制系统可以在管理计算机操作界面上设配料生产过程中所需的各项参数，完成对各单元的初始化设置，系统启动后，测量并显示工作过程中的各项参数，对异常情况给以警告。同时配合控制柜面板上的元器件及监控仪表，可及时切换手/自动状态，修改各项工作参数，达到优化的工作环境。还可以完成工作过程数据的存储,以及生产报表的打印功能。HZS60型混泥土搅拌设备在自动控制系统的支持下可以实现灵活的操作和更加直观全面的自动化生产。

3.系统配置图：

　　HZS60自动控制系统是由上位控制计算机，面板功能接口，信号适调接口，信号转换接口，功率转换接口以及可编程控制器PLC组成。单元之间利用标准RS232串行口进行通讯，使之成为一套完整的系统。控制系统采用集中方式对拌和设备的主要工作单元进行直接控制，各模拟信号通过CB920X输入中央控制单元，开关量信号和控制输出信均通过可编程控制器PLC与上位控制计算单元相连接。上位控制计算机还提供生产管理功能和一套屏幕操作界面。

　　系统组成及功能如下:（可参照系统配置图）

　　可编程控制器：选用三菱Q系列PLC，此类型PLC比同类型产品具有高水平的应用性和灵活的扩展性能，并且支持目前流行的开放式网络CC-bbbb、PROFIBUS-DP和DEVICENET，为以后的性能提升留下广阔的空间。

　　物料计量控制单元：选用CB920X-10称重仪表，支持通用的电阻应变片式传感器，内部集成算法，能达到准确的物料计量。同时支持四种物料的配比，通过累计方式自动分批称量，允许手动强制补料。CB920通过RS485/RS232与PLC通讯，进行配方的对写和存储，并且与PLC配合实现佳的配料方案。

　　上位计算机管理单元：它通过中央控制单元来管理各单元的工作，为用户提供可操作的人机界面，存储配料清单，与PLC用RS232串行通讯口进行数据监控，接收各单元传送的异常信号，向用户发出报警信号和处理措施，按年、月、日、时统计班次生产资料，以表格形式打印并将数据存盘。

　　辅助设备控制单元：采用可编程控制器PLC的DC电压输入电压作为开关量信号适调和光电隔离环节，采用继电器输出单元作为开关量输出的功率放大和隔离环节，中央控制单元通过通讯口来控制其工作方式。

　　动力配电控制单元:选用优质的施耐德电器元件：空气断路器，接触器，继电器，以及电机软启动软停止单元，确保精密控制仪表和电动执行装置的安全，对各负载之路出现的过流，短路和欠压等情况进行监控，同时各支路设置跳闸反馈保护。

4.控制模式：

　　该套控制系统分为控制台手动、控制台自动（REMOTE），及上位机自动（LOCAL）三种操作模式。种操作模式主要用在可编程控制器和上位机均不能正常工作的状态下，而后两种操作则依赖于配料控制器、PLC和上位计算机之间的协调工作和正常运行。

5.调试体会：

　　该套控制系统在调试期间因为是单机系统，基本没有遇见较大的问题。设备的运行情况良好，与其他设备之间的通讯稳定，完全能满足现场的生产稳定性要求。

 江南某机械制造集团是中国锻压设备制造的企业，每年生产各种型号的锻压设备数千台套，产品除供应外还远销欧洲、东南亚和南美等地区。其主力机型机械压力机长期采用进口品牌的PLC和HMI作控制和显示。该公司技术人员在步科公司举办的产品研讨会上接触了Kinco PLC和eView人机界面产品，与步科公司初步沟通后，认为步科的产品完全可以替代进口产品，邀请步科公司参观该厂，并希望拿出替换的技术方案。 

       步科公司对此非常重视，成立了由市场、研发、技术支持人员组成的专门小组。通过对该设备工艺的分析，步科公司提出了将PLC、HMI和LED显示盘集成在一起的设计方案，为方便操作，面板上还设计了操作按钮和指示灯。面板布局由美工设计。
      根据工艺要求，PLC选型为CPU308-40AR/PM323-16DR，共计56点。HMI选型为MT4200T，以64K色真彩替代原来的单色显示，画面清晰逼真，是控制面板上的亮点。
       PLC是整个系统控制器的核心，它除了完成与HMI的交互，实时向用户传递系统信息、征求用户意见等功能外，还要维持锻压机能够安全高效的工作。Kinco PLC的模具卡扣结构和万可端子尤其适合抗震动的环境。高速计数采用A/B相+Z相模式，大大提高了抗干扰性，实际工作时计数准确。

PLC控制流程如下：
（1） 主马达启动和停止
（2） 操作模式选择： 寸动，安全一行程，连续
（3） 手动滑块调整
（4） 超负荷系统
（5） 吹料系统
（6） 电动黄油
（7） 计数控制系统
（8） 凸轮控制系统
（9） 保养寿命计数系统
（10） 误送系统

       PLC和HMI的CE认证为系统整体抗干扰性提供了保证。经调试后，步科公司的产品应用在80吨和160吨两个机型上完全能够满足控制要求，在易操作性等方面超过了国外系统，该型号机型在展览会上得到了用户的认可。