西门子模块6ES7222-1BF22-0XA8诚信交易

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电机、小型变压器、继电器、接触器上都需要用到线圈。这些设备要求线圈具有一些特殊的性能，比如机械强度、绝缘性能、防潮、防腐、耐高温等，一般在线圈表面加涂漆层以达到要求。真空压力浸漆设备就是在真空加压状态下把漆涂到线圈表面的一种设备。与一般的浸漆技术相比，它的主要优点在于漆膜均匀致密，附着牢固，处理后的线圈绝缘性能较好。PLC具有可靠性高、控制功能强、编程方便、易于使用、工作环境要求比较低，广泛用于工业控制。本文主要讨论三菱公司的PLC在真空压力浸漆设备控制中的应用。

　　一 真空压力浸漆控制系统的工艺流程及设备控制要求

　　1. 真空压力浸漆的工艺流程

　　真空压力浸漆过程的工艺流程如图所示。

　a. 储漆罐抽真空

　　在储漆罐大气阀、浸漆罐真空阀、干燥罐真空阀及通风阀关闭的情况下，储漆罐真空阀、真空机组真空阀自动打开，真空机组水环泵进水阀、进气阀自动打开，在冷却水压达到0.1MPa以上时真空机组自动启动，开始对储漆罐抽真空，当真空度达到1333～4000Pa后，停止抽真空，储漆罐真空阀、真空机组真空阀自动关闭，真空机组水环泵进水阀、进气阀自动关闭，真空机组停止运行。保真空1～2h后，开储漆罐大气阀，罐内外压力平衡后，关储漆罐大气阀。

　　b. 储漆罐加热(用于北方寒冷地区，南方不使用此功能)

　　触动“启动加热水”按键，加热水管道泵启动，触动“启动搅拌电机”按键，搅拌电机启动，当漆温达到30～50℃时停止加热及搅拌。

　　c. 浸漆罐装工件

　　打开浸漆罐的大气阀，按下“液压站油泵电机启动”按钮，启动液压站，按下“浸漆罐罐盖开盖”按钮，打开浸漆罐罐盖，吊装工件进罐。按下“浸漆罐罐盖关盖”按钮，将浸漆罐罐盖关到位，按下“浸漆罐罐盖旋紧”按钮，转箍旋转复位，按下“液压站油泵电机停止”按钮，停止液压站油泵电机，关浸漆罐的大气阀。

　　d. 浸漆罐预抽真空

　　在浸漆罐罐盖关闭并旋紧、大气阀、储漆罐真空阀、干燥罐真空阀及通风阀关闭的情况下，浸漆罐真空阀、真空机组真空阀自动打开，真空机组水环泵进水阀、进气阀自动打开。

　　在冷却水压达到0.1MPa以上时真空机组自动启动，开始对浸漆罐抽真空。当真空度达到400～600Pa后，真空机组自动停止运行，也可以触动“抽真空停止”按键，浸漆罐真空阀、真空机组真空阀自动关闭，真空机组水环泵进水阀、进气阀自动关闭，真空机组停止运行，抽真空过程停止。保真空0.25～0.5h。

　　e. 输漆

　　开储漆罐和浸漆罐视孔灯，开储漆罐大气阀，按下“输漆”按钮，输漆阀打开，开始输漆。观察漆面，当到达工艺规定值后，断开“输漆”按钮，输漆阀关闭，停止输漆，关视孔灯。

　　f. 压力浸漆

　　打开浸漆罐的大气阀破真空，完毕后关上浸漆罐的大气阀。断开“输漆”、“回漆”按钮，使输漆阀、回漆阀关闭。手动打开浸漆罐旁边的加压阀开始加压。当浸漆罐罐内压力达到0.3～0.4MPa时，手动关闭加压阀。当罐内压力下降到一定值后，又手动打开浸漆罐旁边的加压阀，加压到0.3～0.4MPa，保压0.5～1h后，压力浸漆过程停止。

　　g. 回漆

　　开储漆罐和浸漆罐视孔灯，开储漆罐大气阀，控制浸漆罐大气阀使浸漆罐泄压至0.15～0.2MPa按下“回漆”按钮，回漆阀打开开始回漆。观察漆面变化，当漆面接近罐底时，点动“回漆”按钮2～3次，防止压缩空气进入储漆罐。

　　h. 滴漆

　　打开浸漆罐的大气阀滴漆，滴干净后关阀。触动“排风”按键，通风阀、浸漆罐真空阀自动打开，排风机自动启动。按下“液压站油泵电机启动”按钮，启动液压站。按下“浸漆罐罐盖旋松”按钮，转箍旋转至开位，按下“浸漆罐罐盖开盖”按钮，打开浸漆罐罐盖至10°，继续滴漆并排除有害气体。滴漆干净后，触动“排风停止”按键，通风阀、浸漆罐真空阀关闭，排风机停止运行。

　　i. 卸工件

　　打开浸漆罐大气阀，触动“排风”按键，通风阀、浸漆罐真空阀自动打开，排风机自动启动。按下“浸漆罐罐盖旋松”按钮，转箍旋转至开位，按下“浸漆罐罐盖开盖”按钮，打开浸漆罐罐盖，吊出工件。按下“浸漆罐罐盖关盖”按钮，将浸漆罐罐盖关到位，按下“浸漆罐罐盖旋紧”按钮，转箍旋转复位，按下“液压站油泵电机停止”按钮，停止液压站油泵电机。触动“排风停止”按键，通风阀、浸漆罐真空阀关闭，排风机停止运行。

　　j. 储漆罐降温保存

　　启动制冷机组，然后触动“启动搅拌电机”按键，搅拌电机启动。当漆温降到要求温度值后，触动“搅拌停止”按键，停止搅拌，停止制冷机组。

　　k. 干燥罐固化

　　启动液压站，打开干燥罐的大气阀，打开干燥罐罐盖，工件吊入罐内，关闭干燥罐罐盖，关闭干燥罐的大气阀，关闭液压站，然后工件在干燥罐里进行固化，固化完后，启动液压站，打开干燥罐的大气阀，打开干燥罐罐盖，工件吊出干燥罐，然后再关闭干燥罐罐盖，关闭干燥罐的大气阀，关闭液压站。

　　二 真空压力浸漆控制系统的PLC选型和I/O地址分配

　　从工艺流程可看出真空压力浸漆控制系统是一个开关量顺序控制系统，共有输入信号33点，输出信号30点。本系统选用三菱公司的FX2N-80MR整体式PLC。FX2N-80MR控制着整个系统按照控制要求有条不紊的运行。同时FX2N-80MR采用交流220V供电，并且自带40个数字量输入点和40个数字量输出点，完全能满足真空压力浸漆设备控制的要求，因此不再需要另外的电源模块、数字量输入/输出模块。模块上的输入端子对应的输入地址是X000～X047，输出端子对应的输出地址是Y000～Y047。该系统I/O点没有用完，留有余量，以备系统扩展功能用。I/O地址分配如表所示。

　　三 真空压力浸漆系统的PLC控制及程序设计

　　真空压力浸漆控制系统是一个开关量顺序控制系统。三菱公司的FX2N系列PLC有两条步进顺控指令，并且有大量的状态元件，可用顺序控制设计法，用SFC语言的顺序功能图或者状态转移图方式编程。当机组无故障时，由PLC控制开机组，然后储漆罐抽真空、储漆罐加热、储漆罐降温保存、干燥罐固化，完成真空压力浸漆工艺流程，后停机组。如系统在运行过程中由于水环泵过载、冷却水压低，整个系统停止。

　　四 结语

　　真空压力浸漆设备采用PLC控制，由用户程序代替继电器控制电路，可以灵活方便地通过用户程序的改变来实现控制功能的改变，接线简单，故障点减少，可靠性大大增强。

1 引 言
当前PLC控制系统应用十分普遍，已经成为实现工业自动化的主要手段。目前，PLC实验平台装置在各大专院校、研究所的自动化相关里得到普遍应用。这些实验平台装置大多用硬件整合了常用的实验模型，基本上可以满足高校的一般的实验要求。但是，现在所能够购买到的PLC实验平台装置基本上都是以硬件为主体构建而成的硕大的实验台，这些装置的体积、重量大，成本高，难以维护和检修。而更重要的是：现在得到普遍应用的实验台的适应面太窄，大部分只能够满足单一厂家，个别型号的要求，对其他厂商的PLC产品则无能为力；由于硬件实验模型是整合的，若要扩充模型，需要重新设计。这将大大限制了这些实验台的应用范围。
本文的目的就是要针对以上提出的现今PLC实验装置的缺点，试图开发出具有便携性，适应面宽和易于检修、维护的满足多种PLC的智能实验平台装置。
2 系统设计
2．1 设计目标
作为PLC实验平台，首先应可以对PLC的输出进行监视，并能通过相应的运算输出至PLC作为PLC的输入。
能适应不同厂家、不同型号的PLC及其扩展模块，提供相应的接口方式供选择。
对PLC数据进行统计，建立数据库，并生成各种报表。
根据PLC控制对象，能按实际要求模拟现场环境，以动画等方式显示。
2．2 系统结构框图
系统结构主要由PLC接口装置和基于微型计算机的基本系统组成。如图1所示：

3 硬件设计
PLC实验平台的硬件部分主要作用为采集信号和输出信号，是PLC与PC之间的接口。硬件部分采用MCS51芯片，对PLC信号做初步处理，再通过串口与PC相连。为使系统满足多种型号 PLC及其扩展需要，硬件设计采用扩展模块方式。
PLC的信号初步处理包括：
(1)根据PLC的信号规范采用相应的接口方式。
(2)获取PLC输出端口数据，转换成机器码存储在主模块的RAM内。
(3)用串口通讯与微型计算机进行数据交换。
(4)将RAM内数据按接口方式转换并输出到 PLC输入端口。

硬件部分的设计是实现多种PLC实验平台的关键。不同厂家、不同型号PLC的输入输出信号都有各自的规范，还有数字信号和模拟信号之分，硬件部分首先要解决的问题是如何将这些不同规范的信号转换成统一的信号，以便与PC进行数据交换。此外，PLC的点数会因为工程需要而增加或减少，硬件部分采用扩展模块方式以适应PLC点数的变化。芯片采用MCS51系列产品，具有64KB的存储器寻址范围，采用地址编码后足以应付大多数情况下的PLC使用点数。
PLC实验平台硬件部分的主模块功能图如图
2所示。除了主模块采用的芯片MCS - 51和模块接口(采用25针数据线连接)外，可以分成三部分：初始化、读写控制、输入输出通道。实验平台启动时，初始化部分为每一个模块分配相应的模块号，并读取各模块的信息。输入输出通道可以将不同厂家、型号PLC的输入信号转换成统一的MCS - 51信号，或者将MCS - 51信号按照模块的设定输出到相应的PLC。读写控制读取MCS - 51(或者上一级模块)的控制信号和模块号，判断数据传输的内容和方向以及是否对本模块进行读写操作。例如PLC信号的读写、模块信息的读写。
4 软件设计

软件部分的设计根据PLC实验平台的设计目标可分为两部分：一是PLC监控，二是现场环境的模拟。
采集PLC输出数据和输出指定数据至PLC是通过串口通讯与硬件部分做数据交换，再通过硬件部分实现实验平台对PLC的监控。记录PLC输入输出数据以及建立数据库链接，为数据的进一步处理做好准备。
工程设计为操作者提供编写模拟现场的人机对话界面。为缩短工程设计的周期，该界面以将工业控制中常用的设备封装，如流水线、电机、泵等等。当然，设计人员可以将自己常用的工业设备封装，建立自己的设备库，减少重复劳动，提高工程设计效率。
联机运行及动画显示是一个互动的人机接口。操作者在软件平台内给出或改变PLC的输入给定信号；PLC程序的输出结果则通过PC软件平台的内部算法转换成数据报表和图象信息，呈现在操作者面前。操作者通过对给定输入的预测结果和实际数据的比较，就可以判断PLC程序的编写正确与否。软件平台对应多厂商的PLC产品，操作者只需在运行画面修改PLC设定即可将当前工程与指定PLC联机运行。
现场环境模拟和PLC监控的数据都是由数据库进行管理。建立数据库，可以使编程简化，并方便以后本实验平台的功能扩展、后续开发。

报警系统主要包括变量报警和操作报警。通过这些报警，操作者可以方便地监视和查看系统的变量和操作。当报警发生时，实验平台将这些报警存于内存中的缓冲区中，报警在缓冲区中是以先进先出的队列形式存储，所以只有近的报警在内存中。当缓冲区达到一定数目或记录定时时间到时，系统自动将报警信息写到报警存储文件、打印机或数据库中并在报警窗中会按照设置的过滤条件实时显示出来。
5 结束语
满足多种PLC的智能实验平台普遍应用于大专院校、研究所的自动化相关实验室。本实验平台所附带的几个范例已能取代各院校实验室内现有的PLC实验装置，并让学生了解到PLC在工业控制中所起到的作用；本实验平台由于其便携性和宽适应性，为研究所在工程项目的设计上提供了便利。

1 前 言
在焦化生产的出焦，装煤和熄焦过程中，会产生大量大气污染物，包括煤气和粉尘等。根据国家机构统计结果，炼焦污染物在钢铁联合企业中污染物排放比例中，SO2占5.2％，烟尘占5.6％，工业粉尘占17．3％，其排放物仅次于炼铁和烧结，是污染大户。如今环境保护成为我国一项基本国策，而国家环保局出台的《炼焦炉大气污染物排放标准》的实施，使得炼焦污染物的排放控制显得日益重要。本文介绍了PLC控制系统在除尘地面站中的应用，实际运行表明可以有效控制烟气和粉尘的排放量，改善工人工作环境，污染物排放达到环保要求。
2 除尘系统概述
2．1 除尘系统工艺过程简述
焦化污染产生于焦炉的出焦时的推焦过程，装煤时的炉门打开过程和熄焦过程中，主要是含有焦油类物质的煤气和粉尘。就污染程度而言，装煤污染大于出焦污染，出焦污染大于熄焦污染。本文讨论的除尘地面站系统正是针对实际需要所设计的：除尘系统开启后，风机处于低转速，非常阀处于开状态。出焦信号到来后，关闭非常阀，风机提到高转速，由导焦车吸气罩吸人烟尘，经冷却器冷却后，进入袋式除尘器净化，净化后的气体排人大气。装煤信号到来后，打开管道切换阀，关闭非常阀，风机提到中速，烟尘的处理同出焦。装煤结束后，启动脉冲控制仪进行反吹，启动仓壁震动器将布袋灰尘震下，由排灰阀排除到刮板输送机，又经斗式提升机送至粉尘仓，由汽车定时外运。
1．2 除尘系统组成简述
除尘系统由主风机，主风机人口阀，偶合器，非常阀，管道切换阀，蓄热式冷却器，粉尘仓，2台刮
板运输机，1台斗式提升机，10个脉冲袋式除尘器和连接管道等部分组成。其中每个脉冲袋式除尘器对应有1个脉冲控制仪，1个仓壁震动器，2层气动排灰阀。主风机有高，中，低三档转速，对应偶合器的高，中，低三档位置来控制。非常阀是混风装置，在风机为低转速时打开。管道切换阀是煤气切换阀，在装煤过程中打开。
3 计算机控制系统的硬件组成

4 计算机控制系统的软件功能
计算机软件是以WIN2000为平台，采用组态软件WINCC实现以下功能。
3．1 信号处理功能
实现对数字量的输入，输出和模拟量的输入，输出的处理。
3．2 控制功能
实现各设备的顺序逻辑控制，对系统的选择，切换，起点，终点的确定及对系统的运行进行控制和管理。

3．3 其他功能
料仓监视功能：对料仓料满状态监视。
控制级由西门子的S7 - 300系列PLC控制器
构成，设有一主一从两个站，其中除尘地面站为主站，筛焦站为从站，每站配一个CPU，共设有五机架，硬件配置如图l所示：其中主站有三个机架筛焦从站设两个机架。主站配有CPU模块，I/O接口模块，电源模块，12个数字量输入模块，4个数字量输出模块，3个模拟量输入模块，1个模拟量输出模块。操作站工控机有两台，两台工控机之间和两个CPU之间通过通讯电缆连接，打印机用来打印报表和报警。操作站设于筛焦中控室，以便于集中控制。CRT画面显示功能：实现生产过程流程画面，操作画面，设定，报警等画面。
通信功能：实现与上位机，PLC之间的通信。
打印功能：打印报表，报警。
报警功能：设定优先级，实现事故报警。
4 除尘系统PLC编程
按照功能分类的思想，将程序分为四个部分。
4．1 系统启动
由于除尘只有一种方式，只须按工艺流程，实现设备的循环启动。在启动之前，首先判断模拟量条件和启动三条件是否满足，是则发出启动指令。因为偶合器是模拟量控制的，因此在程序中采用直接输出模拟量的方法去调节风机转速，根据需要标定高，中，低三档转速。一旦调好转速，则输出的模拟量不再改变。在出焦过程中风机处于高速，装煤过程中风机处于中速，其余时候风机处于低速。流程如图3所示。

4．2 集中停止
正常手动停止或某些轻度故障自动停机的方式。先停主风机，经过一段时间后，停脉冲控制仪，仓壁震动器，排灰阀，刮板运输机。当所有设备处于停止状态时，系统就处于停止状态。此时应注意将偶合器降至低位，关闭主风机人口阀，打开非常阀，作为下一次系统启动的三个先决条件。
4．3 一起停止
紧急手动停止或某些重故障自动停机的方式。当系统出现紧急状况时，采用此种停止方式，可以很快使系统处于停止状态。
4.4 模拟量处理
由于除尘系统存在大量模拟量，且模拟量要不论系统启动与否一直处于监视状态，因此单独划为一块。偶合器的位置判断也在此功能中。

5 WINCC程序编制
由于PLC程序集中于设备控制功能，要实现全面的自动控制功能，良好的人机界面，采用 WINCC组态的上位机需要编程如下几个部分：
5.1 画面：实时监视，方式选择，模拟量显示，控制系统起停，提供各种查询窗口。
5.2 报警：归档报警变量，实现报警查询和实时报警。
5.3 历史：归档过程变量，实现设备起停时间查询。
5.4 报表：实现报警报表和设备开停时间报表的导出保存和打印。
6 结束语
自除尘系统投入运行以后，除尘效率非常高，工作环境大为改善。此除尘系统可供装煤或筛焦二环节共同使用或单独使用，区别仅在于除尘环节的安排位置，程序改动十分方便，适应性强。计算机两级过程控制除尘地面站系统，具有良好的控制性能，友善的人机界面，适合广泛应用于焦化厂的除尘控制。