6ES7322-1CF00-0AA0性能參數(shù)

1 前言

碼垛機是包裝碼垛生產(chǎn)線上的重要設備，它對于提高整條線的處理速度起著關鍵的作用。隨著企業(yè)集團化，生產(chǎn)規(guī)?；?，要求碼垛機具有較高的處理速度，1000袋/h的碼垛機不再能夠滿足生產(chǎn)的需要，在這種情況下，一方面需要研制新型的高速碼垛機，另一方面需要對傳統(tǒng)的碼垛機進行高速化改造。

在對傳統(tǒng)碼垛機的改造過程中，需要在無包的情況下，對其過程時間參數(shù)進行測量，以便對原碼垛機的這些參數(shù)有個正確的認識。出于程序保護的原因，往往原有程序是不允許改動的，在這種情況下，只能另外采用一個可編程控制器，通過采集原過程的始末信號來測定過程時間。然而，在無包的情況下，采用這種測量方法測量開關門時間卻得不到正確的結果，原因在于在有包的情況下和在無包的情況下運行的過程是不同的，本文將分析這兩種過程不同的原因，并提出一種新的測量方法即模擬輸入信號測量法。

2 高位碼垛機開關門時間的物理意義

所謂開關門時間是指滑板門從開始開到關至關位所經(jīng)歷的時間，該參數(shù)是計算換垛時間的一個非常重要的參數(shù)。

在有包運行的情況下，當門開至開位時，壓板壓包到托盤上并隨升降臺的層降而繼續(xù)下降，當下位信號點燃時，升降臺停止下降且氣缸回程，當上位信號點燃時，門關至關位，因而開關門時間包括4部分：開門時間、層降時間、程時間和關門時間。然而測量是在無包的情況下進行的，在這種情況下，當門開至開位時，氣缸迅速下降，在極短的時間內(nèi)點燃下位信號而回程，而液壓升降臺層降需要一個啟動時間，不可能在這極短的時間內(nèi)完成啟動動作，導致層降過程無法進行，因而這時的開關門時間只包括3部分：開門時間、回程時間和關門時間，而沒有層降時間這一部分，無法再現(xiàn)所測的開關門時間內(nèi)的真實的運行過程，使我們試圖測量開關門時間的實驗限于困境。

3 開關門時間的模擬輸入測量原理

由上可知，開關門時間測量的困難的根源在于氣缸的下位信號過早點燃，使得升降臺還來不及層降氣缸便回程了。在這種情況下，不得不取消這一阻礙再現(xiàn)真實運行過程的輸入信號，然后模擬一個這樣的信號取而代之，這就存在一個如何模擬的問題。

在有包運行的情況下，氣缸是在升降臺層降一定距離點燃下位信號后才回程的。如果我們能夠在有包的情況下測得升降臺的層降時間t，那么在無包運行且取消了下位信號的情況下，當門開至開位時，壓板壓在托盤上并隨升降臺下降，同時啟動定時器，當定時器的定時時間為t時，便讓測量,PLC發(fā)出一個輸出信號驅(qū)動一個中間繼電器，通過讓該中間繼電器的觸點信號模擬氣缸下位信號的方法，使得氣缸在升降臺層降所要求的距離后才回程。這樣，在運行的情況下，克服了液壓啟動的滯后性的限制，實現(xiàn)了真實的運行過程，獲得了所需要的開關門時間，具體實現(xiàn)電路，如圖2示。

從圖2可以看出，為了測得開關門時間，由開門信號Q6.1驅(qū)動中間繼電器KA50,S7–214測量PLC采集KA50的觸點信號作為計量的起點信號，采集高位碼垛機PLC有D11輸入模塊的滑板關位信號10.3作為計時的終點信號，從而測得開關門時間。在運行的情況下，當液壓升降臺層降時，Q6.2輸出位為1，中間繼電器KA52通電，這時，S7–214測量PLC的輸入信號10.1有效，在10.1有效所需要的時間后，給測量PLC的輸出端Q0.1以輸出信號，從而驅(qū)動中間繼電器KA51,KA51的觸點信號被采集入高位碼垛機PLC的D12輸入模塊的11.3端口。

在連線時，必須拆除高位碼垛機PLC的輸入模塊D12上的下位信號線11.3,這樣，便用模擬的輸入信號取代了實際的輸入信號。當11.3有效時，在原程序的控制下，壓緊氣缸回升，回升到位后，滑板門關閉，達關位時，S7-214的輸入端口10.3有效，從10.2有效到10.3有效所經(jīng)歷的時間，就是所測的開關門時間。
4 結論

介紹了一種時間參量的測量方法即模擬輸入測量法，這種測量方法是在高位碼垛機高速化改造的實踐基礎上提出的，測量在運行的條件下進行，由于液壓啟動的滯后性，導致下位信號成為再現(xiàn)有包運行過程的障礙，在這種情況下，取消該輸入信號，用模擬信號取而之代，從而測得真實的時間參數(shù)。自從1969年第一臺可編程控制器(簡稱PLC)在美國問世以來,在工業(yè)控制中得到廣泛的應用。近年來,我國在石油、化工、機械、輕工、發(fā)電、電子、橡膠、塑料加工等行業(yè)工藝設備的電氣控制中,越來越多地采用PLC控制,并取得了顯著的效果,深受各行業(yè)的歡迎。我廠于1996年開始生產(chǎn)可編程序控制器及人機界面并應用在硫化機上,至今使用情況一直良好。下面以FC系列可編程序控制器為例,談一談PLC在硫化機上的應用。

1．FC系列可編程序控制器的特點

(1)系統(tǒng)構成靈活。

(2)可靠性高,抗干擾性能強,環(huán)境適應性好。

(3)功能強。

(4)指令豐富,速度,快,編程簡捷。

(5)故障診斷能力強,具有自診斷功能。

(6)多樣化的通信功能。

2在硫化機上使用可編程序控制器的優(yōu)點

(1)簡化輸入設備及其本身的接線,如萬能轉換開關、按鈕等可從復雜的多組組合簡化為單組組合。限位開關、按鈕等的接線可只接一組接點(常開或常閉),另一種狀態(tài)可通過PLC內(nèi)部識別,這樣大大地降低了外圍設備的接線姓。

(2)用軟件代替繼電器的傾接線.改變控制要求方便。PLC采用有微型計算機為核心的電子線路,是多種電子式繼電器、定時器和計數(shù)器的組合體,它們之間的連線(即內(nèi)部接線)通過指令用編程器進行.如果按照現(xiàn)場要求改變控制方式,修改控制線路,只需用編程器對指令進行修改即可,十分方便。

(3)用半導體元件將繼電器有觸點控制改為PLC無觸點控制,大大提高了。J靠性相穩(wěn)定性,將原繼電器盤控制裝町的故障,如繼電器線圈燒壞、線圈粘連、線閣吸合不緊、接點脫落等繼電器本身的故障。

(4)擴展I/0饑架有兩種電源型號選擇:①使用100～120VAC或200～240VAC電源;②使用24VDC電源。輸入設備如按鈕、選擇開關、行程開關、壓力調(diào)節(jié)器等可用24VDC電源作為信號源,這樣可避免由于生產(chǎn)環(huán)境溫度過高而造成行程開關、壓力調(diào)節(jié)器等短路現(xiàn)象,提高了維修工人的安全性,降低了維修工作埠。輸出端可通過200～240VDC電源直接驅(qū)動電磁閥、接觸器等輸出負載。

(5)除了有CPU錯誤、電池錯誤、掃描時間錯誤、存貯器錯誤、Hostink錯誤、遠程I/O錯誤等自診斷功能和能判斷PC機自身故障外,對應于I/O每一個點都有信號指示燈,指示I/0的0N/OFF狀態(tài),根據(jù)I/O指示燈的顯示可準確、快捷地判斷PLC外圍設備的故障。

(6)根據(jù)控制要求,可方便地構成最合適的系統(tǒng),且便于擴展。如果硫化機需增加和改進外圍控制系統(tǒng),在主CPU上再加擴展元件,以后設備需聯(lián)網(wǎng),可很方便地構成系統(tǒng)。

3如何給硫化機編程

(1)確認硫化機正常運行的整個過程必須做那些動作,以及它們之間的相互關系。

(2)確定行程開關、按鈕等作為發(fā)送輸入信號到PLC的輸入設備所需的輸入點數(shù);電磁閥、接觸器等作為接收來自PLC輸出信號的輸出設備所需的輸出點數(shù)。然后給每一個輸入和輸出點指定一個I/0位,同時分配“內(nèi)部繼電器”(M)或工作位和計時器/計數(shù)器。

(3)根據(jù)輸出設備之間的相互關系和控制對象必須動作的順序(或時間),畫出梯形圖。

(4)如果使用PC(個人電腦),HMI(人機界面)或FCP30(PLC編程軟件)就可以直接用梯形圖邏輯編PLC程序。

(5)利用PC檢查程序,并糾正錯誤,然后試運行程序,并觀察硫化機的運行,是否與我們的要求相一致,然后修改程序,直到程序最完善。

4硫化機自控系統(tǒng)的常見故障

采用PLC控制的硫化機故障率相當?shù)?故障一般主要發(fā)生在下面幾個方面。

(1)輸入設備

象行程開關、按鈕、轉換開關經(jīng)過多次反復動作后,會產(chǎn)生松動、不復位等現(xiàn)象,有的甚至會損壞。

(2)輸出設備

由于環(huán)境潮濕和管路泄漏現(xiàn)象,使電磁閥進水,發(fā)生短路,燒壞電磁閥。信號燈也經(jīng)常有燒壞的現(xiàn)象。

(3)PLC

由于輸出設備多次短路,產(chǎn)生高電流,沖擊PLC內(nèi)部的輸出繼電器,而使輸出繼電器觸點熔化而粘連在一起,損壞繼電器。

5維護和保養(yǎng)

(1)在安裝PLC時,必須遠離下列環(huán)境:腐蝕性氣體;溫度劇烈變化;陽光直射;灰塵、鹽和金屬粉末。

(2)每組輸出單元經(jīng)220VAC輸出,至少必須加一個2A250VAC的保險絲,當該保險燒斷,一定要檢查該組輸出設備是否有異。若不檢查就馬上換上新保險,則易損壞輸出單元的繼電器。

(3)平時要注意觀察電池報警指示燈,如果報閃,必須在一周內(nèi)更換電池，電池平均壽命為8年(在室溫25℃以下)。

(4)當CPU和擴展電源拆下檢修后,安裝接線時一定要接對,否則很容易燒壞CPU和擴展電源。

一、引言
自1959年世界上第一片IC誕生后，微電子技術有了高速的發(fā)展，集成電路、印制電路板、可編程控邏輯器件等技術逐漸應用于智能儀器和自動化控制。由于集成電路（IC）的系統(tǒng)芯片種類繁多，體積大，設計周期長，費用高；印制電路板（PCB）上元件之間連線的交叉、重疊，不僅工藝復雜，又導致電連線的分布電容增大，加大了對前級電路的負載，增加了系統(tǒng)的干擾，同時PCB的多焊接點和雙面布線的連接孔又導致系統(tǒng)的可靠性下降；而可編程控制器（PLC）是以微處理器為核心，綜合了計算機技術、通信技術而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動控制裝置，具有結構簡單、性能優(yōu)越、可靠性高、靈活通用、易于編程、使用方便等優(yōu)點，近年來在工業(yè)自動控制、機電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到了廣泛的應用。
應急發(fā)電機組用PLC控制有很多優(yōu)點，它主要通過軟件控制，從而省去了硬件開發(fā)工作，外圍電路很少，大大提高了系統(tǒng)的可靠性與抗干擾能力；由于它簡單易行的可編程序功能，無須改變系統(tǒng)的外部硬件接線，便能改變系統(tǒng)的控制要求，使系統(tǒng)的“柔性”大大提高。
二、主要設計功能
海上鉆井平臺一般設有單獨的電站，在生產(chǎn)過程中如果主站因為故障突然停電，沒有備用的電源繼續(xù)供電，很可能造成事故。在應急情況下，應急電站應至少有能力向以下設備供電：
1、無線電通訊及航行信號燈設備。
2、重要區(qū)域照明，如逃生通道、中控室、無線電室等。
3、火災及有毒氣體報置。
4、井口防噴裝置。
5、應急消防泵和艙底泵。
應急電站原動機一般采用一立冷卻和供油系統(tǒng)的柴油機，并設有自啟動裝置，保證在主站失電后0-45秒內(nèi)啟動，應急電網(wǎng)通常為主電網(wǎng)的一部分，在正常情況下，這些用電設備由總配電板供電，只是在應急情況下由應急發(fā)電機組供電，因此在應急配電板上的應急發(fā)電機主開關與主開關向應急配電板供電的開關之間設有電氣聯(lián)鎖，以保證安全。勝利七號平臺配電系統(tǒng)見圖1：
在正常電供電情況下， K13閉合使應急負載和應急照明線路作為正常線路的一部分正常工作，在正常電失電情況下，KT1-KT4、K13閘跳開，應急發(fā)電機EG啟動后KE閉合向應急負載和應急照明送電。應急發(fā)電機組作為一個平臺應急電源，應具備以下基本要求：
1、自動啟動
當正常供電出現(xiàn)故障(斷電)時，機組能自動啟動、自動升速、自動合閘，向應急負載供電。
2、自動停機
當正常供電恢復，經(jīng)判斷正常后，控制切換開關，完成應急電到正常電的自動切換、然后控制機組降速到怠速、停機。
3、自動保護
機組在運行過程中，如果出現(xiàn)油壓過低（小于0.3MP）、冷卻水溫過高（大于95度）、電壓異常故障，則緊急停機，同時發(fā)出聲光報警信號，如果出現(xiàn)水溫高（大于90度）、油溫高等故障。則發(fā)出聲光報警信號，提醒維護人員進行干預。
4、三次啟動功能
機組有三次啟動功能，若第一次啟動不成功，經(jīng)10秒延時后再次啟動，若第二次啟動不成功，則延時后進行第三次啟動。三次啟動中只要有一次成功，就按預先設置的程序往下運行；若連續(xù)三次啟動均不成功，則視為啟動失敗，發(fā)出聲光報警信號（也可以同時控制另一臺機組起動）。
5、自動維持準啟動狀態(tài)
機組能自動維持準啟動狀態(tài)。此時，機組的自動周期性預供油系統(tǒng)、油和水的自動加溫系統(tǒng)、蓄電池的自動充電裝置投入
工作。
6、具備手動、自動兩種操作模式。
三、控制系統(tǒng)的硬件設計
我國建造的海上石油裝備，應急電源多采用135系列的柴油機組，下面就以此為例用PLC實現(xiàn)對柴油機自啟動的控制。
電路設計見圖2所示：
2、電路分析
設計說明：控制面板上有“手動/自動”選擇旋鈕， “停機/怠速/額定轉速”選擇旋鈕、“啟動”、“合閘”、“分閘”按鈕，電機A帶動凸輪開關ZK轉動有3個位置ABC，分別對應停機/怠速/額定轉速3個位置，也就是油門的3個位置。速度繼電器、電壓、水溫、油壓都是外部開關信號。
原始狀態(tài)：柴油機油門桿控制電機處于“停機”狀態(tài)，凸輪開關A閉合，B、C均斷開。
一次啟動過程：正常電失電后，經(jīng)5秒確認，油門控制器動作，電機A正轉將油門拉到“低速”位置，同時凸輪開關ZK動作使A斷開，B閉合，電機B啟動4秒鐘，如柴油機發(fā)火運行，在速度上升到600-700轉時傳感器動作，電機A再次動作將油門拉到“全速”這時凸輪B、A斷開，C、閉合，發(fā)電機開始發(fā)電，電壓正常后合上主開關KE向負載供電。
三次啟動過程：若一次啟動未成功，則速度繼電器仍處在原位，由PLC內(nèi)部的定時器來進行控制進行再次啟動，以10秒作為一個周期，三次啟動時間約30秒，32秒后輸出報警，
啟動失敗及柴油機組停機：啟動失敗后，系統(tǒng)進程50秒后，控制電機A反轉，把油門拉回到“停機”位置，當正常電恢復時電機A反轉，將油門拉回“停機”位置，柴油機缺油熄火。
3、根據(jù)所需的輸入/輸出點數(shù)選擇PLC機型
根據(jù)自動化機組的控制要求，所需PLC的輸入點數(shù)為14個，輸出點數(shù)為6個。系統(tǒng)的控制量基本上是開關量，只有電壓和轉速是模擬量，為了降，可以通過電路把模擬量轉換成開關量、如電壓監(jiān)測可以用電壓保護器代替。這樣可以選用不帶模擬量輸入的PLC。本系統(tǒng)選用西門子 S7-200小型可編程序控制器，可靠性高，體積小，輸入點數(shù)為14個，輸出點數(shù)為10個。電源、輸入、輸出電壓均為24VDC。
4、分配PLC輸入輸出
根據(jù)自動化機組的控制要求和電氣原理圖，PLC輸入、輸出信號分配表見表1。
表1輸入/輸出分配表
四、軟件設計
根據(jù)以上的分析畫出流程圖如圖3根據(jù)自動化機組的控制流程和輸入、輸出分配表，畫出一次啟動成功時序圖如下圖：
根據(jù)以析編制出PLC控制的梯形圖（采用SIEMENS STEP7-MICRO/WIN32繪制）如圖所示：
五、結論
采用PLC控制的自動化柴油發(fā)電機組，硬件簡單，技術經(jīng)濟指標好，經(jīng)過在不同機組上使用，可靠性高，程序稍作修改，就可以滿足用戶不同的控制要求。

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