6GK7243-1GX00-0XE0详细资料

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1、概述
        焦炉生产工艺中,化产部分鼓冷风机是焦炉生产的重要环节，它关系到炼焦焦碳质量的稳定,煤气压力控制的好坏也关系到是否对环境有多大的污染程度。如图：变频器控制风机A,风机B，风机C。控制参数为集气管压力。该变频器采用日本东芝公司产VFA5P—4220K变频器。由于焦炉煤气控制压力要求较高，一般在60-80Pa的微正压力，当集气管中实际压力产生变化时，通过压力变送器将测出的压力信号转换成4～20mA电流信号，将信号送给工控机，工控机进行模糊运算，输出信号传给PLC和PV，PLC经手自动切换后将信号传给变频。该系统由工控机与PLC共同作用，控制3台罗茨风机变频器通过输出不同的电压和频率来控制风机的转速，从而改变风机的流量。该系统由工控机与PLC共同作用，是工控机采用上升管煤气压力作为负反馈的闭环调节。
图1

2、自动控制系统构成及功能
（一）、控制系统构成
        控制系统由PLC系统、工业计算机系统、变频调速、配套仪表、手操器集中调节等子系统组成。说明：该系统控制方式为2用1备，也可一用二备，具体由工艺上定。其中工控系统采用陕西韩城市信惠丰自动化工程公司的集气管煤气压力计算机模糊控制系统。
系统可在两种方式下切换工作：
(1).全自动工作方式：计算机对各焦炉集气管压力采集、运算，输出信号通过PLC对变频器进行自动控制，毋需人工干预。变频器投入自动运行后，系统根据集气管压力的大小自动调节变频器的输出频率 ：集气管压力高于设定值时，变频器的输出频率增加，使风机转速加快，抽气量增加；集气管压力低于设定值时，变频器的输出频率减小，使风机转速下降，减少抽气量
(2).手动调节：在自动系统故障情况下，操作人员根据焦炉煤气压力，由SA通过PLC将变频器转为手动，操作面板电位器直接变频器进行操作和通过操作器进行远距离操作。

3、PLC硬件I/O电路及变频器电路
• PLC硬件I/O电路
        本系统PLC输入、输出皆为开关量，PLC采用富士NB1系列可编程控制器，其输入12点，输出12点，共计24点。如图2所示：其中输入量有：启动按钮：SB1停止按钮：SB2、手动/自动转换开关SA1、变频器报警输入FLA、FLC。输出量有变频器的手动调节RR、自动调节IV、启动信号F、主接触器闭合。由于主接触器闭合时触点容量较大，所以加了一个中间继电器1K作为拓展。该图中只列了一台变频器的手自动回路，其它2台变频器依次接入。

PLCI/O接线图
• 变频器电路

控制回路如下：

4、软件编程及变频器参数的设定
• 富士NB系列PLC编程详见NB软件篇，正如上图所示，PLC在该控制中逻辑简单，编程采用助记符语言，通过手持式编程器输入，控制更加优化。
• VFA5P—4220KP变频器的设定：电机用参数、基本参数按标准设定，其中关键的参数GrSF频率参数中，FC1频率优先选择1中选2（IV），FC2频率优先选择2中选1（RR）。保护关联参数Cr.Pr中，UuC瞬停不停选ON。

5、系统特点
PLC在控制中取代了继电器，使得控制线路更加简化，维修更加方便、快捷。
变频器在手自动切换过程中，扰动很小，手自动频率切换波动只有0.1HZ左右。
提高了自动化程度，减轻了操作人员的劳动强度。

一、前言
        随着我国经济的高速发展，城市规模的不断扩大，稳定的水压、优良的水质成了现代人们生活的必需要求。但工业发展对水资源的污染让现代水厂必须远离污染源，都设在了水源的上游，从而导致供水管网过长，在管网的末端水压过低，使得该区域的用户生活受到了影响，于是，设在城市中心或管网末端的供水加压站在城市供水系统中就显得极其重要。另一方面，由于城市人口密集，用水量随机性、变化幅度大，因此，供水加压站的设计即要满足大负荷（用水量）运行，又要避免负荷变化引起的管网压力骤然增大或减小而破裂的问题。传统控制系统采用频繁地对水泵、电机启停的方法，不但缩短了它们的机械寿命，而且增加了维护和维修的费用，而且造成了电能的浪费。这里介绍一种由PLC-变频器和软启动器的加压供水系统的应用，它能很好地解决了上述的问题。

二、系统概述及工作原理
本文以一个典型的供水加压站为例子，该系统的主要设备配置如下：
         PLC-变频器和软启动器控制系统由1个PLC控制站、2台变频器、2台软启动器、压力变送器、综合保护器、液位计及4台潜水泵等组成，如图1。4 台水泵中2台大泵的流量是5000m3/h，电机为150kW；2台小泵流量3000m3/h；电机为85kW。两台变频器控制1大1小的水泵，两台软启动器控制另外两台水泵。在出水总管上安装有压力变送器探测管网的压力，在清水蓄水池装有液位计，检测水池的液位并将信号送至PLC。每台潜水泵机都配有1台的综合保护器（安装在变频器或软启动机柜内），它收集机组的轴承温度、绕组温度、漏水报警信号、绝缘信号等。
具体工作原理：
        本系统的设计按一大一小的正常运行方式运行，由一台变频器和一台软启动器工作，根据管网的压力增加或减少运行泵的数量，有手动和自动两种工作方式：
（1）手动工作方式
        每台变频器柜和软启动柜在面板上都有手动/自动转换按钮，当打在“手动”档时，可通过柜面的控制按钮进行控制，工作人员可以根据实际情况现场决定开/停水泵，并设为优先控制级，不受PLC或控制室的控制，以保证检修或出现故障时的安全使用。
（2）自动工作方式
2.1一大一小的运行方式
         根据区域供水条件的要求，加压站的常规供水流量按一大一小运行流量设计，即1台大的变频器加1台小软启动器或1台小的变频器加1台大的软启动器，保证有1台的变频器工作。当用水处于高峰时，用水量增时，管网的压力就会降低，安装在出口处的压力变送器就把压力信号传送到变频器，变频器与给定的压力（可通过电位器或PLC给定）相比较，通过内部PID运算，经过一定时间的延时，如压力继续降低，则变频器调节输出频率，提高水泵的转速，直至压力升高到给定值，然后继续稳定工作。如在延时时间内，管网的压力恢复，则输出频率不变。如用水量小，压力上升，同样变频自动调节输出频率，直至达到压力稳定为止。这样，给定压力—变频器—反馈压力—给定压力就形成了单循环闭环控制系统，通过调节变频器输出频率的来调节水泵的转速，达到恒压供水的目的。

2.2多泵或单泵运行方式
         当系统在一大一小运行达到满负荷时，即变频器工作在工频50Hz时，PLC即可对其进行计时，若在一定的时间段内，压力仍小于给定的压力，PLC就自动启动另处一台变频器或软启动器，变频器再自动调节输出频率，直到压力达到给定值，如运行的变频器输出频率已在50Hz，压力还达不到要求，则要启动后一台水泵，直至压力上升到给定值。
        而当系统在一大一小的方式运行，而变频器的输出频率低于某一值（一般为30Hz左右）时，管网的压力仍高于给定的压力，PLC也自动启动计时器，在一定的时间段内，如果压力仍高于给定值，PLC就自动停止软启动器的运行，由单台的变频器运行，直至压力降低为止。

2.3PLC的工作
        PLC在本系统中主要通过RS485通信接口读取变频器、软启动器上传的频率、压力及各水泵的故障信息等，并依此对水泵的开/停进行控制，同时记录每台水泵的运行时间，对高低压配电系统如绝缘、过压、过流等监测。

2.4故障的处理
         在供水加压站的设备不多，所以主要的故障来源于潜水泵和变频器或软启动器本身。由于每台的潜水泵都由配有单独的综合保护器，当潜水泵发生故障如轴承温度、绕组温度、漏水、绝缘报警时，综合保护器就会根据故障的类型、或轻重程度决定是否先停止运行该潜水泵，同时将故障信号传到变频器或软启动器，再通过变频器或软启动器RS485接口报知PLC，在PLC系统发出停止信号和发出声光报警，以通知工作人员及时处理。而变频器或软启动器本身故障时，也通过RS485的接口上传故障信号至PLC，PCL发出报警信号并自动发出停止信号。

三、系统主要设备的配置及PLC软件设计
（1）变频器和软启动器的配置
        在一般的控制系统中变频器的输出频率是通过PLC来控制，即由PLC采集压力信号，并进行PID运算，然后再输出频率信号，变频器根据此信号来决定输出。在本系统中采用了变频器自身控制的方法，变频器用的是CFC-1000系列产品，软启动器用的也是施耐德CMC-S系列产品，这种型号的变频器内部自带PID调节器采用了优化算法，它可以接受现场压力传感器的4-20mA的标准模拟信号，与给定的压力参数比较，调节输出，平稳地控制了管网的压力。由于PID运算在变频器内部，就可省去了对PLC存储容量 和PID算法的编程，降低了成本，提高了生产效率。
（2）PLC控制系统的配置
         由于PLC在本系统中只承担“总监总控”的角色，而且PLC与变频器和软启动器的通信是通过RS485接口进行，所以配置较为简单，除CPU模块、通信模块、电源模块外，只配置了16点的开关量输入模块1块，8点模拟量输入模块1块，主要的输入信号来源于配电系统中的开闸合闸、手动/自动、电流、电压、有功功功率、无功功率等，所以对PLC的配置要求不高。
（3）PLC软件的设计
3.1开停泵的程序
         根据出水管压力和水池的水位高低来确定开泵台数，实现恒压控制。即当出水管压力低于设定压力时，增加开泵的台数；当出水管压力高于设定压力时，减少开泵的台数。
3.2系统控制和报警记录程序
          系统的总控制由PLC来完成，记录每一台机组的运行时间，当达到一定时间段时，按“先投先切”和“先切先投”的方式，自动轮流切换。PLC还接受变频器、软启动器和潜水泵的报警信号，并按情况决定是否停止该机组的运行，并把报警时间、类型等信息记录，以便日后的查询。

四、系统的优点
         本系统由于采用了PLC+2变频器+2软启动器的控制方式，与相应的PLC+4台变频器控制的系统相比，用户节省了给每台水泵配置变频器大成本（毕竟变频器比软启动器贵好多），而且PLC配置低，程序简单，也同样也达到由单台运行到多台运行采用变频控制的多种运行方式，达到恒压供水的目的。由于变频器的运用，也没有了因为电气设备频繁的启停操作而导致的寿命减短的问题。因此，该系统具有了节资、节能、节水的目的。

五、结束语
         在供水系统中目前广泛地采用了变频调速的方法，也有很多的控制方法，但终的目的也是只有一个：即恒压又节资、节能。相信随着技术的不断更新和成熟，也不断有新的方法出现，本文者只是根据所在的公司在供水加压站的应用实例写出，希望借此能同大家共同交流和探讨。

1．引言
        挤出吹塑成型机是目前产量大的一种生产容器和中空制品的吹塑成型设备，可生产出
从小只有1mL到大可达10000L的各种容器制品，如牛奶瓶、饮料瓶、洗涤剂瓶、化妆
品瓶以及化学试剂桶、饮料桶、矿泉水桶等。 
        近年来，挤出吹塑成型的主要技术趋势是朝着自动化、智能化、高精度和高速度的方向
发展。因此，如何提高传统挤出吹塑成型的整体技术含量，使之适应该行业技术发展趋势要
求是很重要的课题。
        本文描述的挤出吹塑成型机采用德国西门子有限公司开发生产的S7-200系列PLC
作为主要的电气控制系统，应用情况说明该系统完全可以符合自动化、智能化、高精度和高
速度的技术发展趋势。
，S7-200系列PLC高度融合了电子技术、自动化技术及网络技术，用S7-200系列PLC
作为吹塑成型机的控制系统，将使吹塑成型机具有挤出、合模、吹胀、冷却和开模等过程的
自动控制功能，同时具有挤出型坯温度、挤出压力和冷却温度的自动调节功能，向着自动化
和智能化的方向发展。
第二，S7-200 系列 PLC 中的具备高精度的热电偶模块和模拟量输入输出扩展模块，可以
满足型坯温度、挤出压力、型坯壁厚的高精度控制要求，达到制品成型所要求的质量要求，
而且精度重复性好；采用高速硬件解析技术的CPU模块和本身带有CPU芯片和专用共享数
据区的模拟量扩展模块，可极大地提高熔料塑化速度，挤出速度以及开合模速度，缩短了成
型周期，并保证了制品的成型质量。

2．设备工艺过程 
 

 
挤出吹塑是制造空心塑料制品的成型方法，是借助气体气体压力使模具内的热型坯吹胀
成容器的。挤出吹塑设备由挤出机、机头、模具、吹气系统和锁模装置构成，如图1所示，
其工艺过程：
（1） 将热塑性塑料从进料口进入机筒内，由挤出机将塑料熔化成熔料流体，经过挤
压系统塑炼和混合均匀的熔料以一定的容量和压力由机头口模挤出形成型坯；
（2） 将达到规定长度的型坯置于吹塑模具内合模，并由模具上的刃口将型坯切断；
（3） 由模具上的进气口通过压缩空气以一定的压力吹胀型坯；
（4） 保持模具型腔内压力，使制品和模具内表面紧密接触，然后冷却定型，开模取
出制品。
在吹塑过程中，型坯的形成和吹胀是吹塑过程的核心，型坯形成和吹胀质量的高低直接
影响着容器制品的质量好坏，而熔料的受热温度、挤出压力和和冷却时间将直接影响型坯的
成型和吹胀质量。型坯壁厚在吹气成型过程中若没有得到有效控制，冷却后会出现厚薄不均的
状况，胚壁产生的应力也不同，薄的位置容易出现破裂。因此，控制型胚壁厚对于提高产品质量
和降低成本也同样重要。
，如何控制挤出机的受热温度、挤出压力、制品的冷却时间以及型胚壁厚成为
影响容器制品质量的几个关键因素。
 
3．控制系统设计
3.1 系统原理及配置
粒状或粉状的塑料经挤出机塑化达熔融状态，通过采集电子尺数据，反馈控制挤出熔料
量，使熔料通过预定流速进入机头。当储料量达预定值时，由 PLC 控制机头口模打开。根
据设定的型坯壁厚曲线，由 PLC 完成进行型坯壁厚控制。同时，将熔融物料压出形成制品
型坯，模具成型机合模机构采用四拉杆三板联动系统，合模机的运动速度按设定值实现自控，
运动平稳。合模后吹气，型坯在模具内成型为中空制品，冷却定型后开模，由 PLC 控制机
械手取出制品。
系统电气控制部分的基本配置如下：
（1）控制器采用德国西门子有限公司生产的S7-200系列 PLC 进行动作控制和150点型坯壁厚控制。
（2）温度的测量采用工业铠装热电偶，温度控控制由 S7-200系列的热电偶模块 EM231完成，该模块本身内置CPU芯片， 可执行PID算法，在上电设置好参数后，EM231热电偶模块
就可以自行控制固态继电器的通断，从而控制温度的稳定，波动范围小。  
（3）壁厚控制由机筒电子尺反馈型坯长度给PLC，然后通过S7-200系列的4通道模拟量
输出模块EM232控制执行机构驱动伺服阀完成。
（4）操作面板采用台湾威伦触摸屏完成整机的型坯温度、挤出压力、型坯壁厚以及冷却时间等
各种工艺参数的设定、修改、画面显示等，采用菜单式程序控制，操作简便可靠，能使设备
经常处于良好运行状态，并保证人机安全生产。

3.2 温度控制系统
在挤出吹塑的过程中，需要加热和散热工作在平衡状态，以使挤出熔料温度达到某一动
态平衡。因此，挤出过程的温度需要实时测量和控制。
挤出机的温度经热电偶采集到热电偶模块EM231中，模块内本身内置CPU芯片，具
有8路热电偶输入，可以在模块内完成PID控制算法，控制精度为
±1℃。E5THM 采集到的温度信号与设定温度比较得到偏差信号，如果测量温度大于设定
值，则模块按时间周期占空比的 PID算法，通过PWM脉冲调宽技术控制固态继电器动作，
使挤出机加热装置停止加热，反之亦然, 进行冷却控制操作。机筒温度设定和实时温度显示
可以通过触摸屏完成。
3.3 型坯壁厚控制
熔料从口模挤出处于黏流态流动一段时间，由于原材料特性、挤出温度和挤出流量随时
间变化呈非线性变化，所以型坯在挤出过程中，型坯壁厚发生变化。为使挤出吹塑制品满足
壁厚要求，必须采取有效措施控制型坯壁的厚度。 
 
壁厚控制系统是对模芯缝隙的开合度进行控制的系统，也即位置伺服系统，它由控制器、
电液伺服阀、动作执行机构和作为位置反馈的电子尺构成。当机头口模打开时，PLC读取机
筒电子尺反馈的型坯长度，然后根据型坯壁厚曲线，通过高精度模拟量输出模块 EM232 输出
±10V 的电压信号给电液伺服阀，伺服阀直接驱动执行机构控制模芯上下移动，调整口模与
芯模的间隙大小来完成口模开度的控制，进而完成型坯壁厚的闭环控制，如图2所示。此时，
壁厚型坯设定采用数字化方式，通过触摸屏完成150点型坯壁厚控制的设定，型坯壁厚曲
线的横标显示型坯长度，纵标显示口模开度。 

图2壁厚控制图
 
3.5 冷却时间控制
在整个吹塑成形的过程中，冷却时间是控制制品的外观质量、性能和生产效率的一个重
要的工艺参数。
控制适当的冷却时间可防止型坯因弹性回复而引起的形变，使制品外形规整，表面图文
清晰，质量优良。但是，如果冷却时间过长，那么就会造成因制品的结晶度增加而降低韧性
和透明度，生产周期延长，生产效率降低。如果冷却时间过短，那么所吹制的容器会产生应
力而出现孔隙，影响制品质量。因此，在挤出吹塑中需要对冷却时间做较jingque的控制。
本系统中，S7-200系列PLC的时间定时器分辨率可达到1毫秒，可通过触摸屏设定jingque
的冷却时间，使有效提高吹塑成形生产效率的同时，保障制品的外观质量和性能。

4. 结论
        本文给出了S7-200系列PLC在吹塑成型系统中的控制方案，重点阐述了PLC在温度、冷却时间和型坯厚度等方面的控制特点，说明该控制系统完全可以满足当前吹塑成型机对自动化、智能化、高精度和高速度的技术要求。 该系统已在多家吹塑成型机生产厂家中获得了的应用，经过近一年的使用，系统运行情况良好，有效地提高了型坯温度，时间和型坯壁厚的控制精度，进而提高生产效率和产品质量具有良好的工程应用和市场推广价值