亳州西门子（中国）授权总代理商

1 系统概述

立式粉末喷涂生产线，该生产线控制部份主要由：输送系统、前处理、水份烘干炉、喷粉系统、固化炉几部份组成。控制部分均采用PLC进行智能化控制，并配合触摸屏进行在线式监控及操作，以及上位机系统进行在线式远程、就地监控、数据采集分析、曲线存档、报表生成等功能。另喷枪控制器可按客户要求选用可通讯式增设上位机对其进行监控操作。

系统图如下：

2 设计原则

1） 系统具有经济性及高效性

系统我们建议用一套PLC来统一控制，这样既能节约成本，同时有利于统一管理。同时，系统的PLC我们推荐用在海内外名气比较大的AB 公司PLC，在世界各地很多企业中都有成功的应用经验以及长期的稳定运行记录。

2） 系统具有易维护性及可扩展性

所选用产品符合，可采用通用的工具进行维护。本系统不仅可以满足当前的工程需求，而且可以方便的实现日后的系统扩充。以后系统需要扩充其他控制功能，仅需增加I/O模块。

3） 系统具有简单性

本系统采用AB公司功能性强、经济型的中型可编程逻辑控制器SLC 500。该逻辑控制器具有便捷的内置通讯接口，易扩展的输入输出模块，简单方便的bbbbbbs平台编程软件，用户易学易懂。

3 系统分析

1） 输送系统：

上下料输送系统由链条输送、上下料输送带两部份组成，在整个系统中起到一个衔接的作用，其三条输送带在自动运行时保持同步。其中链条输送带为电磁调装置，上下料输送带同为一变频器控制，通过旋转编码器反馈信号采样运算后进行同步调节。

4 部1.1kw电机，带冷却风扇。要求电机能够实现变频控制，并且能够反馈回PLC。在触摸屏能够实现监控，能够实现速度的调整。

2） 前处理：

前处理主要是清洁铝型材表面的污渍，并在表面形成一层铬化膜，为喷粉作好前期工作。工艺流程：装筐→脱脂→水洗→（碱蚀）→水洗→表调（中和）→水洗→铬化→水洗→热（纯）水洗→滴干→烘干→送喷涂上架其中：脱脂、碱蚀、表调、铬化药剂的浓度是根据供应厂家提供的浓度配槽液。水洗槽用一般的自来水。热水洗用纯水。（碱蚀可以不用）槽体结构： 脱脂槽：主要为清洁铝型材表面污渍，以防铝材表面的油污等对静电粉末的吸附。槽体防腐采用软PVC，槽液主要成分为，温度为常温即可。槽体大小依大型材的长度及产量而定。水洗槽：清洗上个工艺槽的化学残留物质。槽体防腐采用软PVC，槽液主要成分为自来水，温度为常温即可。槽体大小依大型材的长度及产量而定。表调槽（中和）：中和因在脱脂槽残留的酸性物质。槽体防腐采用软PVC，槽液主要成分为，温度为10度～60度。槽体大小依大型材的长度及产量而定。铬化槽：即化学转化，以防被吸附的静电粉末脱落，有铬化和磷化两种，这两个方法已使用多年，性能相当稳定，生产上容易操作，可根据其处理后的颜色进行辨别转化效果，其中 铝化膜显黄色，磷铬化膜显绿色，这两种工艺的操作温度和时间范围较宽，涂层厚度一般为0.3～0.8g/M2.铬化槽的防腐采用软PVC，槽液主要成分为氟锆酸盐或氟钛酸盐，温度为25度～55度。槽体大小依大型材的长度及产量而定。热水洗槽：铬化后的处理工艺，其防腐采用全不锈钢结构，槽液成分为纯水，槽温控制为60－80度。其温度控制可通过热水炉或蒸气加热。

前处理系统控制包括2.2kw电机5台，11kw电机5台，4kw电机1台。

其中电机要分开控制，能够实现每台电机的单独控制，即每台电机都有单独的开，停按钮来控制。但为了提高效率，在开机是也能够一次把电机全部开启。

3） 水分烘干炉：

对铬后的铬化膜进行烘干，使表面不残留水分，如果工件表面留有水分进入喷粉工序，则涂层会产生气泡缺陷。烘干温度不宜过高否则将使转化的膜过多失去结晶水而发生转型，导致膜疏松而使涂层附着力下降。烘干炉的加热可依据不同客户需用使用燃气燃烧机或柴油燃烧机。通过温度控制系统对其进行温度控制，可设定目标温度。炉体采用不锈钢结构。

烘干炉控制系统包括3kw风机5台；燃烧枪1把；温度2点。

4） 大粉房：

喷粉系统喷粉系统为整条生产线的核心部分：主要由两台上下止点可调、速度可调的往复机以及喷粉系统组成。往复机：其高度由客户所喷的大型材长度有关，喷枪按装在往复机的移动平台上，移动平台按直线导轨作上下往复运动。其上下止点调整由编码器反馈给PLC计算脉冲定位，调节精度为1mm，其上下止点位置可通过触摸屏或上位机设定。其运行速度由电位器调节输入至变频器，速度调整范围0HZ～50HZ（0m/s～8m/s），具体依客户所需的喷粉厚度现场实际调节。

粉房控制系统包括2.2kw电机1台，要求变频控制，能实现速度的灵活调整，能够在触摸屏设定速度，显示速度，显示反馈；0.37kw电机2台；45kw电机，变频启动；16个脉冲阀，每10秒钟吸合2个阀，吸合0.5秒，关闭2秒；两个气阀 气阀1开2秒，关1秒；气阀2开2秒，关1秒，如此循环。

5） 固化炉：

固化炉为后期处理，由两台燃烧机进行炉内温度加热，通过对四个温控点的采样来控制炉内温度，温控器均可与PLC通讯，温度设定在温控器上均可设定。在设定的温度下将喷好的材料进行固化、流平。

固化炉包括1.1kw电机5台；3kw电机5台 ；2.2kw电机1台；燃烧枪2把：分两段温度控制；温度检测三点。

其中每个电机能够单独控制，也能够在启动时一次启动全部电机，以提高效率。每个燃烧枪分两段火焰控制，大火和小火，在温度高于某一数值1，大火关闭；当温度高于数值2（数值1《数值2）时，小火关闭。但温度小于数值2时大于数值1时，小火自动打开。当数值小于数值1时，大火自动打开。

4 电气系统主要配置

i. PLC选型

从度以及高效性、稳定性上，我们选用美国罗克韦尔公司SLC系列PLC作为主要控制设备。SLC具有如下特点：

A． 功能强大：完成任务更多

B． 配置灵活：需要费用更省

SLC有多款不同容量和内置通讯接口的处理器可选。提供大容量多可达64K字（128K字节）的数据/程序内存，精心设计的控制内核保证了同样功能程序对内存的占用率只有其它竞争产品的50%不到；SLC的模块化I/O系统提供了包括开关量、模拟量和专用模块在内的60多种I/O模块。

C． 稳定可靠：无论是单机应用，还是分布式控制，在单一平台上，SLC就能实现高速离散控制和过程控制；功能全面的诊断功能让使用过程中的故障排查变得简单。

D． 贯通全厂直至信息层的通讯功能-----内置不同通讯接口的SLC系列处理器，提供多种控制器联网方式供用选择，以构成不同要求的工业监控网络。

E ． 应用广泛的多种现场总线集成：SLC提供了与各类“智能”设备的现场总线接口，这类设备包括各种传感器、按钮、马达启动器、现场操作员站和传动设备等等，信息全部无缝通讯。

图2 SLC 500

ii. 变频器选型

本系统选用了罗克韦尔的PowerFlex4系列和PowerFlex400系列变频器。这两款系列变频器专门针对风机和水泵的应用，为满足全球OEM和终用户对于灵活性、节省空间和使用方便的要求而设计。

特点：

1 集成的PID控制器可自动调整输出频率，调节过程变量

2 三个可编程的跳变频率段防止了变频器在共振频率中连续运行，避免机械损坏

3 可选的风扇/泵类曲线针对离心风扇和泵类负载提供降电压模式

4 独特的休眠功能在系统需求降低到预先设定标准时，自动关闭机器；当系统需求增加时，自动启动机器

5 针对某些无人看管运行环境，系统断电后恢复时，变频器将自动重起运行

6 Freeze/Fire和Purge等特定输入，可直接连接到消防紧急安全系统

7 集成到变频器中的RS485通讯

8 成套变频器满足UL标准，增强了安装灵活性，允许变频器直接安装在开关柜中

9 成套变频器断路器和接触器旁路设备只需简单的装配就可以通过组合操作员面板、控制器、通讯和预先装配的功率选件进行起动

10 成套变频器旁路接触器提供三对接触器结点，当变频器处于旁路模式时，可以测试变频器的功能和隔离变频器

iii. PLC电控柜

PLC电控柜是自动控制系统的核心部分，所有的逻辑控制功能及状态监控都在此进行实现。柜内元器件包括PLC、空气开关、直流电源、接线端子等。

电控柜体采用国产优质柜体，防护等级达到IP55，防锈。

柜内所有元件采用导轨安装。空气开关、接线端子采用国产优质产品，24VDC电源采用台湾明伟牌电源，24VDC继电器采用日本欧姆龙产品。

柜内走线全部走于线槽内，220V电源线与控制线走于不同的线槽内。电源线采用2..5平方电缆，火线、零线、地线按照国家规定采用不同颜色。柜内控制线采用1平方电缆，直流控制电缆为蓝色，交流控制电缆为红色。电控柜与外界线管用工业软管及锁紧。

总结

目前该立式铝型材喷涂系统控制系统运行良好，在华南地区很多铝型材厂都有应用，为客户创造了很好效益。

一． 项目概况 

XX县污水处理工程是发改委批准的市级重点项目，该工程设计规模为日处理污水10万吨，该污水处理工程控制系统采用UniMAT PLC模块加西门子的S7-300 CPU控制系统，上位监控系统采用西门子WINCC上位控制系统，对污水处理厂的设备进行监控。 

二． 控制对象： 

本项目主要控制现场设备（泵、阀门等）的开、关、停、运转；电动阀门的开启、关闭；关键设备的连锁；实现污水/粗格栅/细格栅/CASS池/加药间/污水脱泥间/填埋场整个污水处理过程的生产自动化。 

三． 系统配置 

采用西门子公司的CPU315-2DP和CP343-1 Lean模块，分布式I/O模块均采用UniMAT 300系列的模块，现场控制站和污泥脱水间通过EM277用DP方式连接，现场控制站和加药间采用MODBUS转DP的方式连接。整个系统由1套PLC现场控制站，1台操作员站，1台工程师站组成。中央控制室和现场控制站采用以太网连接，由中央控制室的操作员站提供动态显示生产流程实时信息以及全部报警功能。中央控制室监控系统采用西门子WINCC组态软件 ，WINCC是西门子公司推出的组态软件平台，它使用方便，可构造灵活的界面和强大的功能，用WINCC组态软件能开发出较强的组合画面。

四． 系统功能与实现 

1．系统工艺 

总工艺流程画面 

进厂污水通过粗格栅过滤后，进入污水调节池，再经过污水提升泵提升后，经过细格栅，之后进入沉砂池，再进入CASS池进行曝气处理，曝气后再进行沉淀，沉淀后将污泥排到污泥储存池，然后再进行污泥脱水。CASS池的污水沉淀后排到接触消毒池，通过加药间进行化学处理，从而达标排放。还有其它一些报表，交接班等辅助界面。

2．系统功能 

本系统低层是设备控制层，主要完成设备的现场控制与监测；第二层是监控层,主要完成全厂污水处理系统的在线监测,并向设备控制层下达控制指令。本系统包括监控主界面和多个子界面。主界面反映了污水处理的总工艺流程，子界面是对每个子工艺进行监测和控制。

粗格栅控制画面 

CASS池控制画面 

系统主要由操作人员在中央控制室控制，中央控制室设有1个服务器，2个客户机及UPS等。中央控制室利用WinCC进行上位机系统组态生成上位机监控系统，对PLC采集到的数据进行数据处理。它承担了数据管理、全厂数据采集、报警、故障、趋势图、数据记录和报表等工作,并实时显示设备的运行状态、运行时间,故障报警处理,报表输出等,实现全厂所有设备的监控。 

其主要完成功能如下: 

(1)控制操作：在中央控制室能对全系统被控设备进行在线控制,如启停某一设备,手动或自动执行顺序控制,PLC控制方式的切换及对现场PLC参数设定值修改。 

(2)显示功能：利用图形实时地显示各PLC站被控设备的运行工况;动态显示各种模拟信号、开关信号、各类累计量信号等数值,通过按钮、开关、信号灯、颜色、百分比、填充等手段生动地表达出来。 

(3)数据管理：能建立运行时间、报警、故障、趋势图、系统参数等信息库。 

(4)数据处理：对PLC上传的数字量与模拟量进行处理并按要求在上位机系统进行显示。 

(5)报警功能：对污水厂所有控制设备的状态量进行监测,超过允许范围,即在报警表中列出,并显示所处位置和报警级别。 

(6)故障功能：对污水厂所有控制设备单元进行监测,如果出现故障即在故障表中列出,并显示设备名及所处位置。 

(7)报表功能：生成运行时间报表、进水/出水流量报表、在线COD报表等。 

3．PLC控制站 

根据工艺要求,PLC上电自检无误后,根据上位机监控系统的信号来控制全厂设备的启停、正反转等动作。PLC完成污水处理厂全部设备,如进水泵、粗格栅、细格栅等的数据采集,简单运算处理后上传给上位机监控系统。当电路发生断路、短路或过载等情况时,PLC采集的数据就会超过设定的阀值,PLC将控制设备停止,同时给上位机监控系统发送报警信号。全部传感器均采用在线仪表,变送器将采样数据转换成4-20m标准电流信号,直接传入SM331、332(模拟量输入、输出模块),经模/数变换成0-27648的数字量。开关量的输入输出传入SM321、322(数字量输入、输出模块)。其中数字量输入（321-1BL00）、输出模块（322-1BL00），模拟量输入（331-7KF02）、输出模块（332-5HF00），接口模块（153-1AA03）均都采用国产的UniMAT系列模块，模块使用稳定，测量准确，达到了系统的要求。 

4．数据通讯 

本系统通过工业以太网将中央控制室和PLC控制站连接成一个网络，实现了下位机PLC与上位机WinCC之间的数据通讯。污泥脱水间采用独立的1套S7-200的PLC系统。本系统与污泥脱水间的S7-200的EM277相连，将EM277挂到本系统的DP子网上进行通信，从而控制污泥脱水间的设备启停。加药间的泵的启停是通过MODBUS转DP模块连接到系统DP网络下www.cechina.cn，从而在中央控制室进行控制的。 

五． 使用效果分析 

本PLC系统采用西门子CPU和亿维UniMAT的远程I/O站配合组成集中—分布式的网络结构控制系统，既保证了控制系统的性能稳定，又大大节约了硬件投资和相关的施工费用。建成后投运至今，运行一直稳定可靠，控制精度完全满足设计要求，既节省了成本，又降低了能耗，提高了效益，完全实现了预期的目标，达到了环保的要求。