西门子6ES7221-1BH22-0XA8现货速发

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引　言
　　
　　锦纶厂聚合车间粒料输送装置是整个锦纶生产装置中的一套重要的设备。随着微处理器，大规模和超大规模集成电路的迅速发展，过程控制领域中，传统的常规仪表监控设备、继电逻辑控制器很大程度上被plc所取代。如何充分利用plc硬件、软件资源，用较低费用获得高性能的自控系统便是自动化人员面临的现实问题。由于锦纶厂原系统采用继电逻辑控制，控制系统性能不稳定，故障多，维护困难，因此须对原设备进行改造。本文应用siemens公司生产的simatics7-200型可编程控制器，研制了一套符合锦纶厂聚合车间生产工艺要求的plc控制装置。设计过程中，充分利用plc本身资源，大大减少设各故障率和设备占地面积，发挥系统的高性能。
　　2、工艺流程
　　锦纶化纤生产过程中的聚合车间，是整个生产过程中的一道关键工序，当上道工序把其加工出来的粒料送入聚合车间的下料罐后（如图1），通过控制下料阀，使物料进入输送罐，然后利用压缩空气把加工好的粒料输送至下一道工序。整个工艺过程中须考虑到与上、下道工序的协调控制问题：1.检测空压机是否正常运行，压缩空气压力是否正常，以便加工后的物料迅速送走。2.检测下一道工序所要求的氮气压力是台正常，在系统无故障时，控制装置可工作于手动或自动工况，否则以声光报警，提示操作人员，以便进行处理。

　　3、plc控制系统硬件设计及工作原理
　　按系统要求，保证操作人员的现场控制能力，设计“手动”和“自动”两种控制方式进行控制，用一个方式转换开关进行转换。
　　“手动”方式时，需采用对应的按钮“手动下料”、“手动”输送去控制相应的电磁阀。“自动”方式时，要求系统在启动后按规定的时间与顺序，依次进行“下料”与“输送”。即ev1阀得电，开启“下料”阀，一定时间后关闭，启动ev2进行“输送”，再过一定时间后再启动ev1，如此周而复始，直至接到“停止”指令。同时系统在ev1得电时，ev5亦得电，ev2得电时，ev3亦在}电，以便同时进行氮气的“充气”与“排气”（如图l）。
　　按系统要求，为便于整个工艺流程操作管理的集中性，我们设计了既可在现场进行近地“启动”与“停止”的方式，也可远地进行“启动”与“停止”。
　　该方案配置体现了分散控制系统的优点，即控制功能分散，操作管理集中。控制功能分散意味着实时响应快，操作管理集中，便于集中管理。
　　控制系统框图如图2所示，plc通过系统的现场状态输入、控制面板和外部输入指令决定系统运行方式，并能显示系统状态。

4、plc软件程序流程图与梯形图设计
　　我们选用的simatics7-200型可编程控制器i/0点数多，编程指令丰富，程序内存大，并配有相应的编程软件step7-micro/win，可通过pc进行编程，然后下载输入plc，这种软件还能在plc运行时监控其运行状况。指令系统具有很强的通讯功能，可与上位机或plc之间进行通讯。
　　根据系统要求，编写了系统软件。程序流程图和梯形图分别如图3、图4所示。程序由主程序和两子程序组成，主程序实现系统初始化、检测、判断，子程序分别实现手动和自动控制。程序中编写了定时程序，使内部定时器按规定的时间动作，去控制下料阀和输送阀以及脉冲和旁路阀的开通和关断时间。为了方便现场人员调整下料时间和输送时间，本文利用cpu215主机配置的模拟电位器作为下料和输送时间的设定，软件编程时将模拟电位器对应的特殊存储器内容送入相应定时器。调节电位器可调整定时器定时值。
　　在程序的编写过程中，充分考虑到plc的特殊的程序执行方式。由于plc采取的是顺序扫描方式，因此plc语句放置的顺序将会影响到输出结果，有时会偶尔出现与平常不一致的结果，甚至可能会出现与设计逻辑结果完全不同的结果。本文所讨论的程序充分考虑到这种情况。


　　5、结论
　　实际结果证明，将plc应用聚合工艺输送装置可大大减少设备占地面积和设备故障率。具有功能完备、操作简便和安全可靠等优点，符合生产工艺要求。
、设备概述

随着我国城市化水平的提高，城市人口急剧增加，居民小区不断建设且楼房层数越来越高，使原来自来水管网压力出现不足，很多城市普遍存在着用水高峰期高层楼房上不去水的现象，导致高层居民用水难。目前，一般的解决办法是修建水池或水箱，通过水泵二次加压供水。

为解决此类问题，当前均采用先进的全自动无负压供水设备，此供水设备可直接与自来水管网串接，通过负压消除器和稳压平衡器保护自来水管网不形成负压，避免了修建混凝土蓄水池或设水箱的麻烦。此设备充分利用了自来水管网的原有压力，在原有压力的基础上叠加一部分压力，差多少，补多少，使二次加压设备的选型减小，节省投资，同时在使用过程中也可大大节能，是目前先进新的二次供水方式。

二、设备应用范围

1、流量范围：1.5-1600吨/小时；

2、扬程范围：21.6-225米;

3、稳流罐：0.5立方-50立方；

4、压力范围 0 ～ 2.5mpa

5、压力调节精度：±0.01兆帕；

6、环境温度：0-40℃.

7、相对湿度 90 % 以下（电控部分）

8、电源 380v(1 ± 10 % ) ；50hz ± 2hz

9、控制方式 单台，恒压

三、设备方案：

本设备主要由变频控制柜、稳流调节器、负压抑制器、水泵机组、仪表、阀门及管路等组成。

1、在本自动控制系统中，变频器我们采用了美国艾默生，同时，为方便用户进行实时监控设备运行状态以及便于维修，我们采用了人机界面触摸屏，控制器采用了艾默生ec20，由于它具有两个通讯端口，并且可任意选择通讯协议，组网方式如下：

2、ec20控制器通过com0端口与人机界面通讯，人机界面作为主站，通过emerson protocol协议与可编程通讯，控制器为从站，通过modbus协议通讯。通过com1端口与变频器通讯，可编程控制器此时作为主站，变频器为从站，采用的是自由口通讯协议。

3、通过此种组网方式，用户对于压力设定、输出频率、辅泵频率、pid数值、切换时间、延时时间、超压设定、压力反馈等数十种参数可在触摸屏上显示、 设置、修改，方便操作。对水泵工作状态、变频器工作状态和系统水位等多个参数，实现了即时跟踪。满足远距离监测、监控及控制功能。

同时，还可方便监测设备故障，方便维修。具有故障实时记忆功能。

四、 控制部分：

1、本设备具有手动和自动两种控制方式。

2、在自动运行中无水停机、有水自动开机，两台泵循环运行，先启先停，定期切换。

3、pid调节：pid闭环调节实现水泵恒压运行。采用ec20的pid指令，由于本设备直接连于自来水管网，当自来水压力低于用户所需要的设定压力时，微机控制水泵启动运行，直到管路的实际压力等于设定压力，此时变频器控制的水泵以一恒定转速运行，保持管网压力为设定值。自来水压力越高，变频器转速越低，自来水压力越低，变频器转速越高。当自来水压力达到设定值时，设备停止运行。充分利用自来水管网压力，又确保用户所需的恒定压力。

4、零流量停机控制功能：不论是在一台还是两台泵运行时，自来水满足要求压力时，设备就停止工作，由自来水直供，变频器处于休眠状态。自来水压力不足时，设备工作，此方式充分利用自来水管道原有的压力差多少，补多少，节能效果极其显著，可达20％-70％以上。

五、plc程序要点

1、压力调节：通过controlstar编程软件中pid指令向导，自动生成pid_set和pid_exe2个子程序，其中pid_set是参数设置程序，pid_exe是pid调用，见下图：

2、变频器控制

controlstar编程软件有专门的变频器指令，可实现ec20和艾默生变频器的无缝连接。

2.1 通过系统块界面设置ec20的通讯端口1的自由口协议参数，

包括波特率、奇偶校验、数据位、停止位、帧间超时时间等。用户不需要复杂的编程。

2.2 通过“变频器连接表”可方便列出挂在端口1网络上的变频器设备。包括站号、型号、协议等。

2.3通过集成在controlstar编程软件中的专用变频器指令,包括frq(给定频率)、fwd(正转)、get(读变频器频率、电流、转速)、rev(反转)、stp(停止)，可以方便实现变频器的启停、读写频率

六、总结：

在本案例中，我们采用艾默生高性能变频器以及先进的可编程控制器，满足了用户在无负压供水中的应用。

1、智能化程度高 微机控制全自动运行，性能稳定可靠，泵房可实现无人职守。

2、恒压：plc的pid闭环调节，恒压精度高，将水泵的运行严格遵照高效曲线执行，从而使得系统在接近理想状态下工作，压力输出值精度有效保证在±0.01兆帕范围内。在水压波动下，具有过载、短路、过流等各种自动、保护功能。

3、节能变频器的零流量停机功能，使设备在管网压力达到设定值后，停机，处于休眠状态，待压力不足时，重新启动。真正实现节能功能。

4、良好的通讯方式，方便用户远距离监控、监测及控制设备和变频器等。同时利用通讯功能，不需再使用模拟量模块，安装维护方便，进一步节约成本。