西门子七台河PLC模块总代理

2 项目设计

　　2.1 数据资源

2.2 项目设计

　　  通过以上指标的分析，我们立项一套适宜的冷凝水资源回收利用系统， 该系统包括两个子系统：

　　（1）研制冷凝水热能利用子系统，实现冷凝水与洗澡用水之间自动换热，为厂提供合格的洗澡用热水；

       （2）研制蒸汽冷凝水水资源回收利用子系统，将合格的蒸汽冷凝水代替软化水供生产使用。

　　2.3原理设计

　　（1）冷凝水回收站屋顶处制作一换热水箱，在换热水箱内制作换热盘管，高压罐内的冷凝水在高压罐内与换热盘管之间循环流动，实现冷凝水与换热水箱内的自来水进行换热，自来水温度达到设定值后，plc控制换热自动停止，同时控制换热水箱的出水管电磁阀自动打开，将达到温度要求的自来水自流到洗澡换热站储水池内，等到水箱内的水降到设定值后，水箱的进水管电磁阀自动打开，同时出水管电磁阀自动关闭。等到水箱内的水达到设定值后，进水电磁阀自动关闭。同时水箱内的水温度降低，plc控制换热自动进行，这样周而复始的循环。洗澡水量满足要求后，整个系统自动停止。

　（2）经过上一级子系统降温的冷凝水由水泵输送到采暖换热站储水罐（冬季该水经过采暖系统循环后，又回到储水罐内），经沉淀将储水罐内的水自流引到过滤水池（原锅炉水碴池），再用plc控制水泵将过滤水池内的水抽到凉水塔内进行冷却，冷却到设定温度后，水泵自动停止，冷却后的冷凝水经过一级、二级过滤水池进入凉后储水池，由水泵输送到厂区软化水管网，供厂软化水使用。

若二级过滤储水池的水温度仍然达不到设定上限值，在凉后储水池前段加一pt100温度传感器，将水温度产生的电信号送至plc，plc根据水温度信号的高低控制降温管道电磁阀调节低温软化水进入凉后储水池的量，从而控制凉后储水池冷凝水的温度。

3 自动化系统设计

　　3.1选型设计

　　选用成型的凉水系统，厂每天生产产生的冷凝水水量为100吨左右，根据货比三家和高性能价格比的原则，决定选用的型号为gbnl3-100，凉水量为100吨，一次降水温度为15℃的工业型凉水系统。

　　3.2电气与编程设计

　　（1）热能利用子系统控制：凉水池和冷凝水站plc都采用的是欧姆龙可编程序控制器，i/o点数都为采用6点输入4点输出点，该系统采用开关量的输入/输出来控制电机的启停、电磁阀的开启、关闭。

　（2）冷凝水水资源回收利用子系统plc控制

（3）控制参数调试：水泵7.5kw，对此，我们选用采用三垦shf-7.5k变频器可满足要求pid控制器采用swp-lcd-32段pid可编程序控制仪，通过安装在出水管网上的压力变送器，把出口压力信号变成4-20ma的标准信号送入pid调节器，经运算与给定压力参数进行比较，得出一调节参数，送给变频器，由变频器控制水泵的转速，调节系统供水量，使供水系统管网中的压力保持在给定压力上。

4设备调试

　　安装完毕后对系统进行了运行调试，运行过程中，调试了pid运行参数，完善了plc梯形图和语句表，运行过程中热能利用系统的换热部分温度控制不稳定及水资源回收系统的变频器部分出现故障。

　　（1）经冷凝水换热的水温度达到要求后，换热系统停止，但是水温度还继续升高，经过现场调查，发现高温罐的闪蒸汽继续对水进行换热。我们在换热系统的回水管上加一气动隔膜阀，由plc控制，换热系统运行，气动隔膜阀打开，换热系统停止，气动隔膜阀关闭，以阻止闪蒸汽进入换热盘管继续换热，经运行这一故障消除。

　　（2）变频器在模拟信号控制下频率逐渐上升，但上升至10hz时故障跳闸，显示ocpa同，查阅说明书是加速中短时间过载，改变加速时间无效，我们把其功能码003中v/f图形选择由1：直线图形改为3：平方律降低图形后，频率能够连续上升至28hz时，又显示该故障跳闸。断开电机，单独试验电机正常、模拟信号发生器试验变频器正常，由面板控制电机启动也正常，后发现水泵为新泵，启动扭距过大引起，更换一水泵后正常。

　　（3）变频器启动工作，变频器启动工作，紧挨该柜体另外电盘上一电动阀故障指示灯亮，指示错误，经分析故障就是变频器的高次谐波电流通过输出回路电缆向外辐射，传递到信号电缆，引起干扰。液位计信号线及其控制线与变频器的控制线及主回路线分开一定距离，且柜体外信号线穿入钢管敷设，外壳良好接地，故障排除。经过调试，系统运行安全可靠。

1引言

　　简易机械手在各类全自动和半自动生产线上应用得十分广泛，主要用于零部件或成品在固定位置之间的移动，替代人工作业，实现生产的自动化控制。本设计中的机械手采用上下升降加平面转动式结构，各动作由plc控制电磁阀驱动气动执行元件完成，能十分方便的嵌入到各类工业生产线中。

2 功能与动作流程设计

　　2.1功能设计

　　机械手的任务是将传送带a上的物品搬运到传送带b。为使机械手动作准确，在机械手的极限位置安装了限位开关sq1、sq2、sq3、sq4、sq5，对机械手分别进行抓紧、左转、右转、上升、下降动作的限位，并发出动作到位的输入信号。机械手的起、停由sb1（启动）、sb2（停止）按钮控制。

　　传送带a、b由电动机拖动。传送带a上装有光电开关sp，检测到物品，传送带a停止。传送带b连续运转，将物品送至后工序，不需要用plc控制。机械手的上、下、左、右、抓紧、放松等动作由气动元件（气缸）执行，由六个相应的电磁阀驱动，统一由plc控制。

　　2.2动作流程设计

　　机械手及传送带a顺序动作的要求是：

　　（1）按下起动按钮sb1时，机械手系统工作。首先上升电磁阀通电，手臂上升，至上升限位开关动作；

　　（2）左转电磁阀通电，手臂左转，至左转限位开关动作；

　　（3）下降电磁阀通电，手臂下降，至下降限位开关动作；

　　（4）启动传送带a运行，由光电开关sp检测传送带a上有无物品送来，若检测到物品，则抓紧电磁阀通电，机械手抓紧，至抓紧限位开关动作；

　　（5）手臂再次上升，至上升限位开关再次动作；

　　（6）右转电磁阀通电，手臂右转，至右转限位开关动作；

　　（7）手臂再次下降，至下降限位开关再次动作；

　　（8）放松电磁阀通电，机械手松开手爪，经延时2秒后，完成一次搬运任务，然后重复循环以上过程。

　　（9）按下停止按钮sb2或断电时，机械手停止在现行工步上，重新起动时，机械手按停止前的动作继续工作。

3动作时序设计

　　根据对机械手的顺序动作要求可作出如下所示的机械手动作流程图参见图2。流程设计使用iec61131-3标准顺序功能图sfc语言描述。

4 plc硬件设计

　　4.1 plc的选型

　　根据系统的设计要求，选用omron公司生产的cpm1a-20cdr-a小型机。该机体积小，功能强、配有标准通讯接口便于计算机对plc进行监控和管理。使用c手持式编程器可以方便的在生产现场进行维护和监控。该机输入点为12，输出点为8。

　　4.2 i/o点编号分配

　　根据机械手动作流程图，可以确定电气控制系统的i/o点分配。

5 plc软件设计

　　5.1 编制控制状态转移图

　5.2 程序设计及程序运行

　　（1）用步进指令编程。根据状态转移图及动作要领，

其中，在状态由hr0100转移至hr0000的条件中，增加了保持继电器的常闭触点，其作用是：当机械手工作在某一中间工步时，若plc断电或停止运行，机械手停止在中间工步上。plc复电或重新投入运行后，由于保持继电器hr具有状态断电保护的功能，因此在重新起动时，其中有某一个是断开的，使得hr0000不能置位，机械手只能从停止前被置位的保持继电器的后续工步继续动作。

　　（2）程序运行调试。按下起动按钮sb1，输入点00000为on，则作为自锁条件的辅助继电器20000保持为on，分支指令il接通，il与ilc之间的线圈正常工作。开始常闭触点都为on，保持继电器hr0000接通，输出点01003使上升电磁阀得电，手臂上升。当手臂上升到位时，上升限位开关使输入点00005闭合，保持继电器hr0001接通，hr0000复位，上升停止，同时，输出点01001使左转电磁阀得电，手臂左转。以后每当一步动作到位，限位条件满足时，状态转移，进行下一工步动作。当状态转移到hr0008为on时，输出点01006使放松电磁阀得电，机械手放松，同时定时器tim000计时。当计时2秒到（时间可视具体情况调整），状态又转移到hr0000，程序又重新从第一工步开始循环。停止时，按下停止按钮sb2，00001断开，辅助继电器20000为off，自锁指令断开，全部输出被禁止，但各保持继电器的状态是断电保护的，机械手停在现行的工步上。当重新按起动按钮时，辅助继电器20000为on，停止前的输出被恢复，机械手继续在停止前某保持继电器为on的工步动作。

6结束语

　　本设计提出了一个通用的设计方案，介绍了日本omron公司生产的cpm1a系列小型多功能plc在机械手步进控制中的设计应用。包括说明了机械手的动作原理，设计要求，程序设计方法。在实际具体应用中，还可以很方便的通过标准接口与计算机组成plc工业局域网，实现网络通信与网络实时控制。