6ES7231-7PF22-0XA0货期较快

6es7231-7pf22-0xa0货期较快

一、概述
　　真空包装机是广泛应用于包装行业的一种机械设备，原有设备大多为继电器控制，故障率高、稳定性差、功能单一。由于na200系列小型plc具有可靠性高、及完全采用硬逻辑实现解析等特点，为了提高产品性价比和可靠性，采用na200系列plc开发出了真空包装机专用plc控制系统，使之集成了多种功能于一身，并取得良好经济效益。

                       
二、工艺要求
　　真空包装机具有四种功能档位：封口、手动真空、自动真空和充气。四种功能由旋转开关进行切换，切换时要求能够立即终止正在进行的功能，内部寄存器和输出需要必须复位，再开始新的功能过程。设备设置一个脚踏开关由触发过程输入控制。
工艺过程描述如下：

1、自动真空

                       

 

2、充气过程
　　充气包括2个选择:充气1和充气2，由档位开关选择。
　　充气1过程是：真空－>充气（定时器1控制充气时间）－>封口。
　　充气2过程是：真空－>充气（定时器1控制充气时间）－>真空－>充气（定时器2控制充气时间）－>封口。
三、系统配置
　 　na200系列plc是真空包装机系统的控制核心，通过它控制的外围设备有真空泵、充气泵、加热电丝和位置检测开关等。
na200系列plc配置如下：

输入	定义	输出	定义
%i0001	吸嘴前	%q0001	真空泵动作
%i0002	吸嘴后	%q0002	压袋封刀下压
%i0003	手动真空	%q0003	加温封刀下压
%i0004	自动真空	%q0004	吸嘴动作
%i0005	封口	%q0005	充气单向阀动作
%i0006	充气1	%q0006	电热丝
%i0007	充气2	%q0007
%i0008	脚踏开关	%q0008

 

四、结束语
　　真空包装机电气控制系统由na200系列plc构成，与原先plc构成的电气控制系统比较具有明显的优势，主要表现在通过简易人机代替了多个时间继电器，节省了plc的io点和避免了时间继电器容易损坏的问题，提高了设备的可靠性，产生了良好的经济效益。
      在真空包装机中的应用表明，na200系列plc是一款性能价格比较高的小型可编程控制器，较适用于小型机械设备的电气控制系统，主要体现在以下几点：
　　1、价格低，能很好的控制设备成本。
　　2、具有简易的人机功能。
　　3、编程简单，电气工程师上手容易。
　　4、优异的在线编程和监控能力，对现场调试非常实用。

 引言
　　轴承加脂加盖机器是轴承加工行业的主要设备，集机、电、气等技术于一体，主要用于单面盖、双面盖、铁盖或橡胶盖的成型加工。轴承加脂加盖生产流水线机械结构复杂，工位比较多，实际生产中要求工位可灵活选择设定，并能及时检测生产中的故障进行停机排查。传统的轴承加脂加盖机器控制系统通常采用继电器接触器控制，但由于继电器系统线路复杂、故障率高、维修工作量大，导致系统控制精度低、控制灵活性差、操作不直观，故很少能实现单双面可选，加脂加盖在一条生产线上同时进行。为此，本文采用可靠性高、灵活性好的plc作为系统的主控元件，并采用触摸屏对系统进行参数设置和故障监控，提高系统的自动化程度。

2 双面轴承加脂加盖机介绍
2.1设备组成

图1轴承加脂加盖设备实物图

　　如图1所示，轴承加脂加盖设备实物图。多工位双面轴承加脂加盖设备，主要由机械系统、气动控制系统和电气控制系统组成。
　　机械系统主要有上料装置、工位送料装置、注脂、脂检、加盖、压盖、盖检、旋转翻身装置和均脂装置等组成。上料装置采用圆盘供料和pu带传送上料。工位送料采用夹持式送料方式，避免了轴承的磕碰伤。注脂采用非接触式注脂定位技术，保证了在注入油脂时注脂头不接触保持架。采用工业视觉系统进行油脂透光检查，可检查出保持架不良品。加盖采用串料杆上料方式，可适应铁盖或塑盖。压盖采用气液增压缸压盖，通过可设定上、下限的线性电位器进行盖平面高度检查。翻身采用步进驱动定位技术，保证每次完成180度工件旋转。匀脂采用时间长短可调的旋转均脂方式。
　　气动控制系统采用自适应式气液增压技术，在压头和防尘盖接触后加力实现无冲击静力压盖，压盖力连续可调。
　　电气控制系统采用和利时公司plc控制器和触摸屏人机界面，可进行各种故障自动识别，自动声光报警，自动停机保护。
2.2工位选择工艺原理
　　完整的双面轴承加脂加盖生产流水线依次要进行送料、加脂、脂检、空操作、a面加盖、空操作、a面盖检、a面压盖、翻身、空操作、b面加盖、空操作、b面盖检、b面压盖、删除和均脂等16个工位动作，其工序过程如图2所示。只有前一个动作检测执行成功，后面才能执行，如果前面动作执行不成功，则对应此产品的后面工位均不执行，并且执行不成功的这个不良产品将一直移到删除工位进行删除。例如：产品脂检不合格，则后面工位均不动作，移至删除位删除不良品。

图2 工序流程图

　　各工位开或关选择有两种模式：
　　（1） 触摸屏内手动选择
　　各工位开或关可在触摸屏内修改。比如，在触摸屏内设定‘是否需要加脂’这个条件，设定为加脂则执行加脂程序，设定不加脂则加脂程序不执行，依次类推，直至均脂。
　　（2） 自动循环过程自动选择
　　自动循环过程各工位除了要根据触摸屏内设定的工位选择条件执行外，还要依赖脂检、盖检的结果自动选择后续工位是否执行。譬如，如果某产品做a面盖检后发现不合格，则此不良品移至后续的工位时，动作都不执行，在删除工位进行不良品删除。

3 监控系统方案设计
3．1  plc介绍
3.1.1  plc工作原理
　　plc工作方式又扫描方式和中断方式，所谓扫描方式是周而复始的执行一系列任务。任务循环执行一次称为一个扫描周期，其扫描的工作过程如下：
　　（1）读输入：将物理输入点上的状态复制到输入过程映像寄存器中。
　　（2）执行逻辑控制程序：执行程序指令并将数据存储在变量存储区中。
　　（3）处理通讯请求：即执行通讯任务。
　　（4）执行cpu自诊断：检测固件、程序存储器和扩展模块是否工作正常。
　　（5）写输出：在输出过程映像寄存器中存储的数据被复制到物理输出点。
　　中断方式是指当中断事件发生时则立即执行一次相应的中断服务程序，不受扫描周期的影响，响应速度快，从而进一步提高了plc控制的可靠性。中断事件不发生时，不扫描中断服务程序，这样可以节约扫描时间，减少扫描周期。
3.1.2  plc特点
　　（1）plc逻辑判断和控制能力强，抗干扰能力强，可靠性好。plc从硬件上采用隔离、滤波措施有效地抑制和消除了干扰。
　　（2）扩展性和柔性好，且可移植性好，在不改变硬件的情况下，只改变软件的程序就可以实现不同的功能。
　　（3）编程语言丰富，可以采用不同语言编写程序，®lm系列plc支持6种编程语言，包括：梯形图（ld）、指令表（il）、结构化文本（st）、功能块图（fbd）、顺序功能图（sfc）和连续功能图（sfc）。给编写程序带来很大方便。
3．2  监控系统方案
　　16工位双面轴承加脂加盖机器的电气控制系统是整机系统的一个重要组成部分，其中各工位的开或关选择是保证控制系统整体性能的关键所在。根据各工位的具体控制要求，本文采用可编程控制器和触摸屏相结合的控制方案。其中plc完成对各工位接近开关、传感器信号的采集和逻辑运算，实现对各电磁阀、步进电机等输出装置的动作控制；触摸屏实现各种参数的设置、显示以及故障报警。
3．3  控制系统硬件设计

图3 控制系统结构

　　分析设备工艺要求，系统需要36路数字量输入，25路数字量输出和2路模拟量输入，同时需要一点高速脉冲输出实现步进电机运动控制。系统选用和利时公司的lm系列可编程控制器lm3106a、lm3210、lm3212、lm3221和lm3310实现控制。 控制系统结构如图3所示。
　　lm3106a本体集成14通道24vdc输入，10通道晶体管输出，可连接4个扩展模块。具有2点100khz高速脉冲输出，一个rs-232串行通讯接口，支持modbusrtu从站协议，可与和利时触摸屏进行串口通讯。
　　lm3210是8通道数字量输入扩展模块，lm3212是16通道数字量输入扩展模块，m端为模块各自的外接di公共端，可接24vdc传感器电源的正端或负端，以适应源型\漏型的di。
　　lm3221是16通道晶体管输出扩展模块，输出额定负载电压为24vdc。
　　lm3310是4通道的模拟量输入扩展模块，4个通道可独立配置为0-10v标准电压信号输入或者0-20ma、4-20ma可选标准电流信号输入。
　　触摸屏选用和利时公司5.7″彩色显示屏。

4 程序设计
4.1  主站程序设计
　　触摸屏主要实现人机交互，对轴承加脂加盖机器进行工位开或关选择，负责系统的在线监视、控制、调试、维护。完成数据显示、数据分析和操作保护三类功能，可分为以下几个方面：
　　（1）参数设定、实时数据的收集处理和显示及命令控制界面，如图4所示。
　　（2）为保证监控系统的安全性，对于某些特殊的控制参数设有多级密码保护功能，以确保控制参数及系统的安全性。
　　（3）实现系统手、自动控制，即达到系统的自动控制，又便于设备的调试与维护。
　　（4）具有报警和故障显示功能，对系统达到预警提示及安全控制的功能。如图4-图7。

图4工位选择画面                       图5 手动画面        

图6参数设置画面                        图7 报警画面

4.2  plc程序设计
4.2.1  plc应用程序
　　根据多工位双面轴承加脂加盖机工作过程对控制系统提出的要求，整个plc应用程序分公共程序、手动模式程序、自动模式程序、工位控制程序和报警程序。
　　（1）公共程序主要对系统工作参数进行设定，实现良品和不良品的计数统计。
　　（2）手动模式程序可单独进行各工位的开或关选择设定，并可以单独对各工位进行动作测试，全部为点动。在自动模式运行前，需要先在手动模式下进行设备初始化操作。
　　（3）在自动循环模式下，按启动按钮，每次检测到有送料信号时，产品在流水线上的每个工位进行移位传递，完成要求的工位动作和检测，如此循环。
　　（4）工位控制程序是整个系统的核心，根据触摸屏上工位开或关的设定和自动过程中脂检和盖检的结果，控制各工位16位操作数相应位置1或0，执行循环移位，以实现对各工位动作的控制。
　　（5）报警程序进行包括设备运行不到位超时、产品在流水线积压、缺料等各种故障自动识别，自动声光报警，触摸屏显示，必要时进行自动停机保护。
4.2.2  工位选择控制编程思路
　　此生产线一共有16个工位，可以对应定义16个16位的word型掉电保持区操作数%mw300-%mw330，分别对应各工位的控制位：1号%mx300.0,2号%mx302.1,3号%mx304.2，4号%mx305.3……15号%mx329.6,16号%mx331.7。1号送料工位装有光电传感器，通过该传感器对16个操作数进行移位控制，每次1号工位检测到新送过来一个产品，做一次移位，把工件位置确定下来。在需要检测工作的位置也就是3、7和13号位置装有检测传感器，产品检测到不合格时，将各操作数对应此检测位置的控制位置0，那么当移位到各工位控制位时，就不执行工位操作。
　　例如：0000，0000，0000，0001表示个产品刚进来，当这个产品走到工位4，操作数是0000，0000，0000，1111，此时若脂检工位(工位3)有不合格检测信号则将各操作数的第3控制位%mxm.2均置0，操作数是0000，0000，0000，1011，下一个新产品送到移位后操作数是0000，0000，0001，0111，此时%mxm.3位（4号工位控制位）是0，则4号工位不执行工位动作。依次类推，直至此不合格产品终在删除工位进行删除。

5 结语
　　将plc和触摸屏应用于16工位双面轴承加脂加盖机控制系统，可集中处理工艺要求的复杂逻辑，能实现加脂加盖可选、单双面可选、工位可选以及设备运行中故障报警及时停机，控制灵活，极大提高了系统的抗干扰能力和控制精度，从而使轴承成品的质量也随之提高。系统在实际生产中，得到了较好的验证，有较好的市场前景

1  引言
    目前国内油田游梁式抽油机拖动系统绝大多数采用y系统电动机，由于抽油机是上下运动，负载变化差异很大。采用曲柄加重的旋转平衡，电机负载仍然呈现周期性变化，加之重载启动，为确保可靠启动和正常运行，所配电动机额定功率都比运行平均功率大很多，因而除运行负载峰值较大外，大部分时段处于轻载以至空载运行。据有关实验资料表明，抽油机电动机目前所消耗的总电能中则有20%～40%被浪费，且电动机在低于额定功率的状态下运行会消耗比实际需要更多的能量，这部分电能虽然不做功，却使电动机发热增加振动等现象，以至缩短电动机的使用寿命，其结果是系统效率低，耗损大，功率因数低，线路耗损大，电力综合利用效率低。另一方面，由于油田存在相当一部分油井地层供液不足问题，这些油井泵效低，产液量低，抽油机系统能效低，且油井生产调参不方便，不具备油井生产自动监控能力，油田生产工艺技术落后，既造成极大的能源浪费，又给油田现场生产带来很大不便。针对油田油井生产中存在的上述问题，我们提出了采用油井变频器加plc优化控制技术方案，既提高了抽油机系统电能的综合利用率，避免了电能浪费问题，又有效地解决了油井生产过程的自动监控，增产节能，具有良好的推广应用价值。

2 系统原理设计
    油井控制系统的工作原理，如图1所示。

图1  油井控制系统的工作原理图

   根据油井生产实际工况，制定油井生产运行参数，并将抽油机上行时间、下行时间输入plc，plc根据检测游汾式抽油机电机运行电流变化情况，准确判断油井上下行程转换，并通过plc继电器输出控制上行时间调节信号给变频器调整相应运行频率，通过频率变化来调节电机转速，从而实现油井抽油机上行和上行过程的分别有效控制。同时plc将检测到电流、电压、冲程、冲次、冲程、频率等油井各种运行参数信号输出给显示单元，便于现场掌握运行参数。当电机运行出现过压、过流、缺相、欠压、过热等故障时，通过plc继电器输出实施保护控制(变频器同样具有此功能)，与变频器一起实现电机的双重保护控制功能。当油井生产运行参数需要调整即油井调参时，只要重新输入油井上行时间和下行时间即可，调参方便快捷。
   由于控制系统能方便地控制调整油井抽油机上行时间和下行时间，对于地层供液不足、低液量低、油泵充满度系数低、泵效低的油井，可以设定让抽油机上行时间快一些，而下行时间尽量慢一些，可以达到提高油泵充满度系数和油泵泵效，提高抽油机井系统效率，以及增加产量的效果。既可满足节能降耗的技术要求，又能增加油井产量的目的。
由于该控制系统应用了变频调速控制技术，油井抽油机调速非常方便，不仅实现了电机的软启动，把电机启动电流降低3-4倍，降低了对电网的冲击，延长电机和机械设备的使用寿命，而且还可以双向自动电压跟踪方式，自动测算再生电能的大小，计算佳制动力矩，使设备始终处于佳节能运行状态，其控制系统节能降耗效果显著。

3  系统实施
3.1 集成结构
    本文设计的plc在油井生产控制中的应用，其控制系统硬件主要由可编程程序控制器(plc)、变频器、继电器、电源以及控制电路组成。可编程控制器(plc)采用omron公司的cpm1a-40cdr-a型，基本单元i/o点数为24/16。直流电源为输入通道提供电源。plc的输出继电器控制外接电器完成机油机上行程调速控制、下行程调速控制，电动机的各种故障保护等。采用omron公司的cpm1a控制器实现生产控制，cpm1a有较强的中断处理功能和通讯功能以及丰富的指令功能。
3.2 欧姆龙cpm1a特点
   cpm1a是欧姆龙sysmac系列plc。适用于小型设备、小点数配电箱的省空间化经济型微型plc的标准机型，sysmac系列小型机种包含了cpu为ac电源、dc电源、继电器输出、晶体管输出的4种不同型号。电源、输出i/o点数等按需要选择使用。
3.3 软件编程
   油井生产控制系统是一个功能多、控制方式复杂、实时性要求高的控制系统。要对外界参数进行实时的测量，并在一定时限内完成对这些参数的处理，同时对相应的转速、上下行程、冲次等进行实时控制。整个过程是一个实时过程，要求系统能同时完成多个任务。根据技术要求，同时考虑到使用方便度和可维护性，编制如下程度框图，如图2所示。

图2  程序框图 

4 规模应用效果
   该油井控制系统于2006年在胜利油田孤东采油厂投入现场应用，先后在孤东采油厂推广应用34台，经现场多次测试和能耗统计，该控制系统应用后测试平均节电率达到了32.53%，油井吨液单耗节电率为36.61%，油井电表计量节电率为29.4%，油井系统效率平均提高了9.4个百分点。
   其经济效益显著，仅节电一项，装前吨液单耗8.74千瓦时/吨液，单井平均液量29.75吨计算，推广应用34台油井控制系统装置年节电量为：8.74×29.75×34×365×36.61%＝121.6万千瓦时。
    以电费0.57元/千瓦时计算，项目年节电效益为：121.6×0.57＝69.31万元。
    以项目总投入160万元计算，项目投资回收期为：投资回收期＝160:69.31＝2.3年。
项目以使用5年计算，投入产出比为：投入产出比＝160:(69.31×5) ＝1:2.2。
   经过现场二年多时间的应用结果表明，该控制系统性能优越，节能降耗和增产效果好，据统计已累计实现增产3000余吨，具有良好的推广应用价值。

5 结束语
   该系统方案采用plc，运行可靠性大大提高，控制箱体积小，成本也大为降低。该系统经调试，运行正常，达到了设计技术标准。利用plc控制油井生产过程，具有系统结构合理、功能齐全、操作方便、调参方便、可靠性高、增产效果好、速度控制性好的特点，能完全满足油井生产工艺的要求。