西门子6ES7277-0AA22-0XA0诚信经营

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一、引言

　　矿棉吸声板是本企业去年投产的一种新型建筑装饰材料。引进90年代先进的日本全套板材自动生产线，可以同时生产不同厚度，不同规格，不同花色的矿棉吸声板，但由于日本原装包装线设备费用昂贵，且国内并无此种板材堆垛全自动包装线，所以由我中心开发本自动包装线并已投入使用。

　　本自动包装线是板材自动生产线的后继设备，由于矿棉板的成品板(规格：300mm×600mm)是分两路并排由干燥窑输送出来的，所以本自动包装线也具有两路独立的分流，翻板，堆垛系统，后经包装段统一到一起，再进入塑封段完成包装任务。按工艺要求本包装线应该能够实现：(1)自动翻板，即把块板经翻转后扣放在第二块板上，使两块板保持面与面的接触。(2)自动堆垛，即把经翻板后的不同规格的对板按不同数量堆成一垛。(3)自动装箱，即用机械手把堆成一垛的板放在纸箱板上，经本工段后把一垛板自动包装，粘合好成一箱。(4)塑封，即把装成的箱进行塑料封装。

　　二、控制系统主要设备及控制方案

　　本自动包装线是典型的逻辑顺序控制生产线，有繁多的检测元件，逻辑关系复杂，实现动作难度大，I/O点数近400多个。其受控设备除变频器，执行气缸还包括一套单轴交流伺服系统和一套喷胶系统。由于生产线较长，执行设备相对独立集中，因此按照设备可就近控制的原则，在中央控制柜下分段设立三个子控柜。采用OMRON-C200HG构成的远程I/O系统来完成控制方案，其控制系统结构如图所示：

上图使用Omron-RM201主站单元由RS485通讯口与三个Omron-RT201从站单元连接。伺服系统由OHM ODC-1001控制器和Panasonic DV80X驱动器及伺服电机组成。伺服可以用输入器(ODC-1001)或由中央控制柜面板直接控制，它由PLC的两个独立的I/O单元对控制器进行控制。喷胶系统具有独立的溶胶温控线路，由PLC提供喷胶电磁阀的控制信号。本自动包装线有如下功能：

(1)全线自动运行；

(2)各工段独立自动运行；

(3)现场设备就地控制手动运行；

(4)各控制柜设有急停按钮，机械手，伺服机均设有特殊急停按钮。

三、控制系统设计

　　本自动包装线的控制系统程序设计，使用OMRON SSS软件用梯形图直接编程，井进行现场调试和程序监控。经过现场调试使本系统能够符合现场的各种工作条件而且操作极为简单，能够对故障和人为的干扰进行判断，分析，实现简单智能化功能。本程序采用模块化设计思想，分工段可独立操作完成本工段的工作，模块之间井用连锁和互锁条件建立关系，全线自动或分段自动时信号可互相调用。下图为包装线包装段的控制逻辑图：

伺服机的前进是由三个工位工作的完成情况来控制的。在本系统上电初始时，伺服机先回原点，由于此时三个工位上都没有工件，因此必须由纸箱站开始，伺服机一个工位一个工位的前进。当纸箱站吸纸板完成后伺服机就执行程序，当伺服机停止时，纸箱站再吸一个纸板完成本工位工作，但此时伺服机并不能再向前进，只有装箱工位在机械手放完一垛板后伺服机才能前进到下一个工位。此时纸箱站处再吸一个纸板，装箱工位再放一垛板，此时就必须再等粘箱工位把纸箱全部粘合完成，伺服机才能再向前走以后三个工位便同时动作，伺服机便不断工作下去。这段程序的逻辑动作比较复杂，关键是抓住伺服机前进这一目的。在完成本段初始化设计中使用了SEUREST指令，用起来方便有效。在这一段的程序设计中关键考虑这样几个问题：

　　①PLC的电源只有当工厂大修，或长时间不生产时才断开，而在每班次结束或休息时只须在面板上实现软关机，此时PLC仍为RUN状态。伺服机也同样只须软关机。因此伺服机必须能够区别是PLC断电再开还是软关机后再开。

　　②由于伺服机的运动轨迹与机械手的运动平面是相互垂直的，而且它们又是由两个独立的子控系统控制的，因次在机械手伸出的条件中必有两个信号：上升旋转气缸的得电信号A和伺服程序段结束信号B。当A信号接通时说明此工位有板，伺服机处于等待另两个工位的完成信号，伺服机即将运行。此时即使B信号接迪机械手是伸不出的。当B信号接通时说明伺服机己完成程序，可以进行本工位操作。当A断开时，由于此时伺服机正处于运行状态，因此只有当两信号同时满足时才能向装板工位装板。

③由伺服机连接起来的三个工位，每个工位执行元件大都是由电磁向控制的气缸完成的，所以在气缸气压不足，机械限位松动以及其含意外故障都会影响本工位工作完成情况，拖延动作时间，它将导致堆垛，翻板，和输送段的堵板。因此在设计中可以节拍为依据，对每一个必须到位的气缸均设时间监测及故障报警伺服系统由OHM ODC-1001和Panasonic DV80X组成，采用示教方式编程控制。

　　OHM I/O信号接口共有48个端子。我们采用集电极开路控制方式，把脉冲输出端等用双绞屏蔽线引至DV80X的CN I/F端子用来控制脉冲和脉冲符号输入。同时把程序选择端子CHA CHB及启动信号引到端子接进PLC的输出模块，作为伺服的程序选择通道信号。选择STANDBAY作为伺服程序结束信号接进PLC的输入模块，当PLC接受到此信号时就可以进行生产线上的其他动作。另外我们由PLC输出端引出一个回原点信号，使伺服机在进行规定的程序后，因负公差重新向前找回原点。原点信号选用反射式光电开关，使总累计误差在-0.lmm以内，能够满足精度要求。在开关电源的选择上，伺服24V电源容量不能太小且需单独使用与PLC用24V之间应严格区分避免干扰，因此PLC在模块选择上也同样要注意这个问题，尽量避免伺服信号与其他信号混放在一个模块中，同时可以优先考虑使用独立COM端的PLC模块。伺服控制程序(INC方式编程)如下：

　　　　　　　　STEP1 DIM=(0000.0000
　　　　　　　　STEP2 POS=+787.9800
　　　　　　　　　　OUT=OOOO
　　　　　　　　　　SPEED=100
　　　　　　　　　　SLOPE=30
　　　　　　　　STEP3 POS=+42.00001
　　　　　　　　　　 OUT=0000
　　　　　　　　　　 SPEED=50
　　　　　　　　　　 SLOPE=30
　　　　　　　　STEP4 POS=+12
　　　　　　　　　　 STEP7
　　　　　　　　STEP6 END
　　　　　　　　STEP7 RTN
　　　　　　　　STEP8 END

　　塑封段主体设备为一台连续式电阻炉，它的温度控制主要由两部分组成：SR-73PID温控表和固态调压器(或采用PAC03A三相调压控制器)。温控表通过K型热电偶输入模拟量，输出4-20VDC电压来控制三块固态继电器SSR(或直接控制PAC03A三相调压控制器)，每个固态继电器(或控制器)又分别带若于加热管。固态调压器则由电位器来控制输出，每个固态调压器也分别带若干加热管。温控表和固态调压器的总控则由PLC来完成。这样塑封炉膛内温度就可以分段全控，分段调压，分段直接启动，能够把温度控制在180℃左右，对己包装的箱体进行塑封。本段的其他动作如推箱，封切，放膜等均由PLC进行控制。

　　四、结论

　　建筑板材是现在较为流行的新型建筑装饰材料，但是由于装饰板材的结构特点：面积大，体积小，边角易损，表面脆弱等，所以对于其产成品的包装，就成了急需解决的问题。现在我国的建材企业，大多都是采用手工包装，工人劳动强度大，产成品质量没有保障。自本自动包装线在本企业投入使用后，基本解决了以上问题，极大tigao了产成品合格率，减少生产线工人近3/4，深受用户好评

1 引言
电厂化学水处理系统作为电厂重要的辅助车间和辅助系统，特别是大型火电厂利和供热电厂的化水处理车间处理量大，工艺复杂，水质要求高，其运营的好坏直接关系到电厂的安全运行及可靠性。本文以笔者负责完成的通辽盛发热电厂化学水处理程控系统项目，分析化学水处理程控系统的自动控制。
2 化学水处理系统工艺流程
通辽盛发热电厂作为新建热电厂新建4台机组（4×135MW，分两期完成），化学水处理系统由三部分组成:软化水处理系统、反渗透系统和除盐水系统,系统工艺流程简图如图1所示。

系统主工艺流程为：工业水→曝气塔→曝气水箱→升压水泵→叠加式过滤器→阳离子交换器→除二氧化碳器→软化水箱→碱计量泵加碱→软化水泵升压（软化水，可作为厂内生活用水）→加热器→反渗透装置→反渗透水箱→反渗透水泵升压→一级混合离子交换器→二级混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵升压→主厂房。
3 控制系统硬件组成
3．1 PLC控制系统
根据装置工作要求，选用性价高的AB公司的Controllogix系列可编程控制器构建冗余的控制系统。PLC中CPU采用两套1756－L55 ControlLogix5555 Controller，设置1个主站（CPU模件），5个分站(IO模件)，主站CPU与分站I/O通过ControlNet网络通讯, 开关量输入、输出模件选用32点，模拟量输入模件选用16点，模拟量输出选用8点。PLC系统网络结构图如图2所示。
3．2 监控站
监控站选用两台研华工业控制计算机和高性能工业监控软件RSView32（视窗控制中心），与PLC控制单元之间采用工业以太网进行通讯。完成整个系统的工艺流程、设备运行状态的显示和监控、实现曲线的显示、历史数据的保存、权限管理、操作查询、报警、打印等功能。
3．3 仪表系统
仪表系统由压力及温度变送器、liuliang计、液位计、PH值表、酸度计、碱度计、硅酸根检测仪、导电度检测仪、压力及压差开关等构成，主要完成水箱液位、管道压力、进出水liuliang、水温度、水质检测，并通过检测值，进行工艺自动控制与调节。

3．4 现场控制设备
现场控制设备由水泵、风机、气动阀门、电动门、调节阀等构成，其中水泵、风机由电机控制，气动门由电磁阀控制。
4自动化软件设计
化学水处理自动化控制系统的软件包括上位机、下位机两部分。
4．1 上位机软件设计
上位机软件采用bbbbbbs2000操作系统，组态平台为RSView32。上位机实现的功能为：数字显示化学水处理系统中的水箱液位、管道压力、进出水liuliang实时值与累积值、水温度、水质检测，记录这些参数的历史变化，在设定的上限与下限值发出语音报警、记录到报警历史以便查询。各设备的运行、故障等状态显示，各设备的启动、停止操作，并进行操作记录，以便查询；出现每个设备故障时发出声音报警并记录故障情况（故障时刻、故障类型等），方便进行事故分析。重要参数、报警、故障都可以报表打印。
化学水程控系统上位机监视画面由参数画面、弱酸阳离子交换主画面、曝气水箱系统画面、过滤器A和B画面、弱酸离子交换画面、软化水系统画面、反渗透主画面、反渗透装置画面、反渗透水箱画面、反渗透辅助系统画面、除盐水主画面、一级混床系统画面、二级混床系统画面、酸系统画面、碱系统画面、中和池系统画面、树脂存贮画面、除盐水箱画面、手操器画面、启动方式画面、检修设置画面、历史趋势画面、报警汇总画面、数据汇总画面、记录画面、登录画面和管理员画面组成。
4．2 下位机软件设计
下位机采用AB公司开发的RSLogix 5000软件对PLC进行编程和对PLC配置进行维护。编制的软件主要包括信号获取处理、liuliang的累积、运行时间的累积，传到上位机显示，接受上位机的操作、判断自动控制条件对水泵风机、气动阀门进行逻辑控制，完成化学水处理过程。
5系统实现功能
水处理程控系统具有：运行方式选择；设备故障自动报警；实现了现场信息采集、处理、操作显示等完善的功能。并且保留了就地控制功能。在控制室，运行人员通过控制系统能对整个工艺系统进行集中监视、管理和顺序控制，并可实现远方手操。提供就地手操、远方手动操作、自动顺序控制三种控制方式，工艺系统中被控对象的状态在CRT上显示。
5．1 就地手操控制
所有气动阀、电动门、水泵和风机都保留就地控制方式，即使在程控系统完全故障的情况下还可以通过就地控制实现手动水处理，保证机组锅炉的可靠用水。
5．1 远方手操控制
在选择远控方式时，操作人员可以在操作员站远程一对一操作气动阀、电动门、水泵和风机。
5．2 水处理过程自动控制
水处理程控系统在正常情况下主要运行在自动控制方式。按照化学水处理系统的设计要求，水处理过程程序自动控制包括：除铁与弱酸离子交换过程自动控制，反渗透装置自动控制过程，混合离子交换过程自动控制。在除铁与弱酸离子交换过程自动控制过程中，当过滤器已经运行了24小时、或进出水压差达到0.1Mpa、或入口累积liuliang达到2880吨，就自动进行反洗，备用的过滤器投入运行；当阳离子交换器运行48小时、或入口累积liuliang达到6240吨，就自动进行再生。在反渗透装置停止自动控制过程时，自动完成反渗透冲洗过程。在混合离子交换过程自动控制中，当混合离子交换器运行1200小时、或入口水liuliang累积达到18000吨、或出口水导电度高于0.2us/cm、或出口硅酸根高于0.02ug/L，就自动进行再生，备用的混床投入运行。
5．2其它功能
通过PLC内部程序设定报警及联锁保护，一旦出现故障，立即停止相应的操作，并发出相应的报警信号,自动启动备用的设备。
实时参数超限报警、阀门开超时/关超时故障报警、阀门位置信号故障报警、水泵/风机启动/停止超时故障报警、水泵/风机控保装置事故跳闸/失电报警等。
化学水处理系统中的工艺参数和的累积参数都归档，可以通过历史趋势画面对所有运行参数查看、打印，并按照电厂要求打印成报表。
系统还通过交换机与全厂的辅助控制网络系统相联，实现了远程运行参数监视与管理。
6 结论
通辽盛发热电厂化学水处理程控系统于2006年9月正式投运，自动化控制水平明显tigao，产水量达到设计要求平均每小时180至200吨，完全保证了设计4台发电机组的用水需要。由于控制水平的tigao，水处理过程中产生的废水量明显减少，起到了一定环保节能效果。系统高度的可靠性和直观简易的操作性减少了运行人员劳动量。该系统建成后运行可靠，生产效率明显tigao，因此受到用户的好评，并成为其它电厂同行参观效仿的对象。

1 引言
       水处理是长期以来倍受关注的领域之一，它是改善居民生活环境、tigao人民健康水平的重要手段。旋转流管式膜微滤水处理装置是一种新的水处理工艺，它采用OMRON PLC对整个工艺流程进行控制，采用Inbbblution公司的FIX6.1组态软件对整个工艺流程进行动态实时显示，实现了对liuliang和压力瞬时值的数据采集、显示及曲线记录，以及各种事故的报警控制等功能。

2 系统工艺流程及控制要求
(1) 工艺流程
       旋转流管式膜微滤水处理工艺流程如图1所示，被控系统有两套净化装置，这两套净化装置不允许同时工作，当一套处于净化状态时，另一套应处于反冲状态或备用状态。净化时，进水加压泵M1工作；反冲时，反冲加压泵M2工作。不论是在净化状态还是在反冲状态，均有相应的仪表对liuliang和压力信号进行检测和记录。
(2) 系统的控制要求
根据工艺流程，对所设计的控制系统提出以下要求：
① 将开关SA打到微机控制状态，在微机控制界面上起动Ⅰ套净化装置，由接触器KM1控制进水加压泵M1（由变频器控制）工作，同时电磁阀YVX11及YV112、YV113、YV114（后三个阀由KM1通过中间继电器KA1控制）打开，控制Ⅰ套的净化工作。
② Ⅰ套进行净化工作时，通过压力表PIT1、PIT2，liuliang计FIT1、FIT2、FIT5对其管道中的压力与liuliang进行监测。当liuliang计FIT5所检测到的liuliang值小于某一给定的liuliang值时，说明Ⅰ套的净化装置由于杂质堵塞而效率过低，此时应使Ⅰ套停止净化，加压泵M1停止工作，电磁阀YVX11、YV112、YV113、YV114关闭；进行Ⅰ套反冲洗，由KM2控制的反冲泵M2工作，电磁阀YVX21、YV122和YV123打开（反冲工作一段时间后自动停止）；Ⅰ套反冲洗的同时，起动Ⅱ套净化装置进行净化。
③ Ⅱ套装置净化时，由接触器KM1控制的进水加压泵M1（由变频器控制）工作，同时电磁阀YVX11及YV212、YV213、YV214（后三个阀由KM1通过中间继电器KA3控制）打开，同时通过压力表PIT3、PIT4，liuliang计FIT3、FIT4、FIT5对其管道中的压力和liuliang进行监测，当liuliang计FIT5所检测到的liuliang值小于某一给定的liuliang值时，说明Ⅱ套的净化装置由于杂质堵塞而效率过低，此时应使Ⅱ套停止净化，加压泵M1停止工作，电磁阀YVX11及YV212、YV213、YV214关闭；进行Ⅱ套反冲，由KM2控制的反冲泵M2工作，电磁阀YVX21、YV222和YV223打开（反冲工作一段时间后自动停止）；Ⅱ套反冲洗的同时，起动Ⅰ套净化装置进行净化，如此反复循环。
④ Ⅰ套和Ⅱ套装置在工作的过程中可通过微机界面上的停止按钮随时可以停止工作，Ⅰ套和Ⅱ套装置也可以单独地进行反冲。
⑤ 进水加压泵M1通过模拟量输出模块对变频器进行变频调速。
⑥ 当M1、M2过载或变频器故障时，进行声、光报警，以提示操作人员进行处理。
⑦ 变频器故障时可给PLC提供相应的控制信号。
⑧ 必要时，可将电磁阀YVX15打开，使净化装置断水。
⑨ 考虑到电动机的惯性，系统停止工作时，先停止水泵，短暂延时后再关闭阀门。

图1 旋转流管式膜微滤水处理工艺流程图



3 控制系统的设计
(1) 控制系统的结构
        根据工艺要求，考虑到系统中处理的主要是开关量信号，所以采用PLC来实现对整个系统的控制；采用组态软件对系统进行显示和监控。
(2) PLC系统设计
本系统采用OMRON C200HE系列的PLC，从系统的输入/输出点数考虑，PLC系统构成如图2所示。

图2 PLC控制系统结构



PLC控制系统中包括：8槽CPU底板（C200HW- BCO81-V1）一块，通过内置的总线将各模块连接在系统中；电源模块（PA204）一块；CPU（CPU42-E）一块；16点开关量输入模块（ID212）一块；16点开关量输出模块（OC225）一块；8路模拟量输入模块（AD003）两块，分别对Ⅰ套和Ⅱ套净化装置的压力和liuliang进行采集；8路模拟量输出模块（DA004）一块，对变频器进行控制，从而对进水加压泵进行控制。
编程软件采用OMRON公司SYSMAC-CPT通用软件包，它可对C200HE系列及其它系列进行编程。SYSMAC-CPT是基于bbbbbbs环境下的编程软件，将它装入上位计算机中，用RS-232通信线和PLC连接，采用梯形图直接对PLC编程和监控，编制的程序可在PLC和计算机之间相互传送或存储在磁盘上。
(3) 上位机监控组态软件
        本系统采用美国Inbbblution公司的FIX6.1工业控制组态软件，通过RS-232串行通讯口使PC机与C200HE系列的PLC进行通讯。
        通过FIX组态软件可以对工艺过程进行实时监控。FIX组态软件是以块为基础的，不同类型的块可以定义多种不同的节点，每个节点承担了一定的控制功能，在整个水处理的工作过程中，要用到模拟数值输入/输出块、数字数值输入/输出块、计算块等。上位机对电磁阀的控制就必须通过数字数值输出块来进行，每个阀门的控制对应了相应的数字输出节点。因此，上位机不仅能接受来自PLC的控制信号并以动画的形式进行显示，而且还能够通过通讯端口向PLC发出控制命令，对现场进行控制。通过模拟块，上位机通过通讯端口可以从PLC上读取来自控制现场的仪表所采集到的压力和liuliang的实时数据，再经过计算块的转换，在上位机上将数值实时地显示出来，并对系统出现的故障能及时报警。旋转流管式膜微滤监控界面如图3所示，数据的实时曲线和历史曲线如图4所示。

图3 旋转流管式膜微滤监控系统界面

图4 数据的实时采集曲线



4 结语
        旋转流管式膜微滤是一种新的污水处理工艺，采用本文所设计的控制方案对其进行自动控制，各项指标均达到工艺要求，取得了较好的控制效果。目前，控制系统已调试完毕并投运，运行情况良好。