6ES7212-1BB23-0XB8工作原理

6ES7212-1BB23-0XB8工作原理引言在钢铁厂污水排放中，水中含有大量的废渣和油，如果将废渣和油从水中分离出来后，水就可以进行第二次利用，提出的废渣还可以送到下一个工序进一步将里面的铁提炼出来，这样就大大地节约了水资源，又防止了环境污染;利用GLM-8型行架式刮油刮渣机是对钢铁厂污水处理方法中的一种。下面将对该污水处理系统做简要论述。一、工艺流程GLM-8型行架式刮油刮渣机主要由驱动机构、行架、刮油耙，刮渣耙、自动控制系统、定位器组成。沉淀在平流池池底的泥渣在刮渣耙的带动下，逆水由平流池出水尾端向进水首端行驶，将泥渣带入首端的集泥坑，刮渣机行到首端时，自动控制系统指导抬落耙机构的电动推杆进行工作，由于刮油耙和刮渣采用联动，当刮泥耙抬出250mm高度时，刮油耙自动下降250mm，刮油刮渣机实行反向行驶，将浮在平流池上的油由平流池首端向尾端推动，将油刮入设在尾端的集油槽内排出平流池。从而实现一次全过程工作，刮油刮渣还可根据平流池的沉降过程进行半程工作两到叁次再进行一次全程工作，具体运行轨迹见图一，该系统可以根据需要通过面板上的选择开关选择三种运行轨迹，图一中只画了一个周期。图一：运行轨迹图自动控制系统设有现场手动、自动和远程控制接口。当刮油刮渣机出现故障时，设备现场声报警装置进行报警，并通过信号通信系统将信号送到中控室报警。设备的输电系统采用电缆输入电源和信号控制电缆输出信号，电缆在运行过程中悬挂在空中的电缆滑车上，电缆滑车在行架式刮油刮渣机的带动下沿着滑车轨道进行往返工作。当设备的自动控制系统出现失控时，刮油刮渣机行驶到端头而不能实行反程工作时，可通过设在首尾两端的限位控制装置切断电源，如上述系统全部失控时，设在首尾端的车挡强制将设备控制在限位范围内，从而控制了设备出轨等事故的发生。二、控制系统说明3.1硬件说明该控制系统所用的中央处理器为西门子公司的CPU224 AC/DC继电器输出。S7-200系列是一种可编程逻辑控制器（Micro PLC）。它可以控制多种多样的自动化工业的应用，它紧凑的设计，低廉的价格，以及强大的指令，使得S7-200控制器可以近乎完美地满足小规模的控制要求。此外，丰富的CPU类型和电压等级使其在解决用户的自动化问题时，具有很强的适应性，该控制系统所用的是S7-200系列，不过也可通过该模块上的 PROFIBUS-DP接口，通过现场总线将该小系统组态到大系统中。该系统中的CPU224的I/O分配如下表：控制系统原理框图见图二。图二: 控制系统原理框图3.2软件说明该控制系统软件采用西门子公司的STEP7-MICRO/WIN32的软件编写，PLC控制系统使用功能控制语言，可用多种方法，如梯形图（Ladder）、语句表（STL）、功能图块（FBD）进行设计，软件开发、调试和维护采用多种方法，可有效利用软件资源。该系统主要用到了子程序调用指令，在主程序中根据用户需要对三种运行轨迹的三个子程序进行调用，从而让刮油刮渣机在不同的条件下运行不同的轨迹。每一种运行轨迹都是通过软件完成，充分利用了计数、定时等指令，程序流程图如下（图三）：三、应用效果该控制系统从安装调试成功后，于2001年8月通过甘肃酒钢集团的验收。目前控制系统运行稳定可靠，且操作简单、直观；可实现远距离维护功能，从而减轻了维护强度，故障处理更方便、快速。新的配电盘通过电压监测模块监测1、2号变电站站用变压器的供电情况，由PLC控制ATS开关（Automatic Transfer Switch）进行自动投切和互投操作，馈线监测模块将馈线装置的状态、动作及多种电能参数进行监控，确保变电站的各辅助系统稳定运行，所有装置的操作、运行情况和电能参数通过PLC在TP270上得以体现和记录，并通过RS-485或LAN将各种信号传送到供电调度中心和集控中心，以便及时进行供电调度和设备检修。　　设备改造中使用了西门子公司的224XP-CPU、TP270人机界面、EM221数字量输入模块、EM222数字量输出模块和CP243-1以太网通讯模块。图1 企业照片图2系统结构图 名 称型 号数 量备 注PLC224XP1AC/DC/R/Port×2DIEM221×84DC24VDOEM222×82DC24VCP243-11HMITP270110寸电压监测模块GKR-022多功能监测模块DIRIS AP1馈线开关状态监测模块OF40DC24V隔离开关CD630A2ATSMICRO1电动操作馈电开关NS200A2馈电开关NS125A6馈电开关C65/63A28电源模块24V/2.5A1编程软件MicroWin4.01编程软件ProTools/Pro6.01表1 系统配置表图3应用中的画面　　应用S7-200PLC升级过后的变电站站用配电盘（智能配电屏），改变了以前电能数据采集麻烦、运行方式单一、必须现场手动操作等问题，现在除了保留必须的手动操作方式外，根据运行方式PLC能控制ATS开关任意切换在电源I或II上运行，当运行电源进线失压时，另一电源进线能可靠自投或恢复，同时可进行远程操作，解决了目前ATS产品控制投切不准确，操作方式单一和远程控制的问题。改造以前的配电盘上有着各种电能仪表，现在只需一块多功能仪表就能完成电压、电流、频率、有功功率、无功功率等各种电能参数的监测、采集和数据分析，还有谐波分析、模拟量和报警输出等功能。站用配电屏还能监控每一馈电回路的电流和工作状态，整个配电盘的任何一个动作、操作和故障报警都及时显示并储存在TP270上，通过MODBUS总线可以把这些数据传到附近的控制中心，也可以通过以太网将数据传到数公里之外的调度中心，以便于进行更好的运行维护和管理。　　在设计过程中大的问题就是如何将智能仪表的数据通过S7-200PLC读到TP270上。本系统中的智能仪表用的是MODBUS_RUT协议，只能做从站使用，也就是说S7-200PLC必须做主站去读取仪表的数据，在现行的资料中只有S7——200PLC做MODBUS从站的资料，要S7-200PLC做主站就只有自己编写用自由口做MODBUS主站的程序，由于仪表提供的数据较多且数据地址分散，再加上要求每秒刷新一次，还要做数据的CRC校验，编写这样的通讯程序是有一定难度的，如果逐一地址的编写程序，那么程序就会过长，会影响总循环时间，不但做不到1秒钟刷新一次，可能还会引起端口发送、接收冲突和CRC校验出错，经过反复的研究实验，后在程序中采用了用计数器来轮询地址的方法，从而减少了程序量和总循环时间。部分程序如下：（OB1主要功能为初始化端口为自由口，初始化发送和接收的数据格式，设定轮询时间，轮询和中断连接；SBR5和SBR6做发送和接收数据的CRC校验，CRC检验主要通过字节异或循环，移位循环和公式异或做发送数据的CRC校验；中断1为接收数据；中断2对接收CRC校验结果验证）1前言：地铁车辆滚动轴承清洗机是为德黑兰地铁客车42724QT、152724QT型轴承进行除锈、清洗的设备。它可以对轴承外圈进行除锈，采用热水溶液和清洗剂对轴承（轴承内圈清洗应在其它设备中完成）进行压力清洗，清水漂洗，热风烘干、压力油洗等工序，终使轴承无油污、锈迹，达到检修要求的清洁度。由于该设备是出口产品，因此对整机的要求比较高。尤其是对电控系统要求，体现在以下几方面：1.1可靠性必须保证设备在大修周期内无大故障，在工艺检修作业时工作稳定可靠。因此对控制方案，器件的选择与配置，抗干扰措施等均有较高要求。1.2人机界面友好要求人员是否简洁明了，好采用溶汇人机工程学和工业设计理念的傻瓜式人机界面。1.3设备的维护性必须提供良好的维护性能。例如快速调换器件，良好的器件及布线识别，经济而又适合的操作空间等等。2轴承清洗机的工作原理2.1轴承清洗机的机械原理图：如图2--1所示，为轴承清洗机的机械结构原理图，包括部分外围电器件布置图。其基本愿理如下：轴承清洗机的机械结构，采用卧式机身。轴承清洗机的这种结构具有以下特点：（1）结构紧凑，减小体积。（2）轴承从侧面进出该机，自动工作，便于实现自动化工作线。（3）多工位递进，同时工作，提高了效率。（4）功能强大。包括手动，自动，点动等。（5）电气系统采用西门子公司S7—200的216为核心，西门子和法国TE等产品为外围电路。整个系统共分为六个工位：I工位为轴承提升工位。Ⅱ工位为轴承外圈除锈工位，驱动电机使刷子旋转，使刷子压到轴承外圈外表面，同时还使刷子做轴向 往 复运动，以清除轴承外圈污锈；Ⅲ工位为洗涤剂清洗工位，喷射洗涤剂以清除油污；采用二个侧洗头同时工作。Ⅳ工位为清水冲洗工位，冲洗掉轴承上的洗涤剂残留物。Ⅴ工位为油洗工位，以防锈蚀；Ⅵ工位为烘干工位。2.2气动系统动作执行原理图其功能包括轴承提升，除锈刷子进給和摆动，侧洗头往复进給，轴承顶出，开门等动作。如图2—2所示。其中采用六个顶出缸是为了使各工位的轴承有序地执行工位程序，保证彼此不发生冲突。如图2--1所示，行程开关XK1指示轴承提升的气缸到位，行程开关XK6，XK7指示开门和关门的气缸到位。2个侧洗头往复进給的频率为5秒1次，它的往复进給运动由行程开关XK2，XK3及XK4，XK5的位置决定。如图2—2所示，在气动图上它们由同一阀控制。五个开关门的气缸亦由同一阀控制。2.3电磁执行器件动作真值表其中包括喷水，喷油，喷清水的阀的电磁铁，轴承提升，除锈刷子进給和摆动，侧洗头往复进給，轴承顶出，开门等气动阀的控制电磁铁等的动作真值。如表2—3所示。2.4电执行器件动作逻辑图其中包括整个轴承清洗的工艺过程，诸如洗涤液温度，喷水，喷油，喷清水的阀的电磁铁，轴承提升，除锈刷子进給和摆动，侧洗头往复进給，轴承顶出，开门等气动阀的控制电磁铁等动作。如图2—4所示。3轴承清洗机电控系统设计上的几方面措施与对策：3.1设备的可靠性对策考虑到环境的潮湿，采取如下对策：（1）电控柜与清洗主机相分离，杜绝水的泄漏和喷溅以防电器件受潮。（2）合理布局电控柜，留出合理通风空间；（3）在柜内加装带滤网的通风扇，加装带滤网的百叶窗等；（4）加强管道布线和设备连线时的防水处理；（5）针对现场实际，留出可变高度的走行式电控柜地脚；为加强系统的内在可靠性，加强了以PLC为核心的抗干扰措施。如：（1） 带有印刷电路板的器件加装防振胶垫，电控柜地脚加防振垫；（2）保证PLC电控柜机和PLC本身的正确接地。单独设置专用地线；（3）合理排布柜内器件布局，实行强弱分离；交流与直流分离；输入与输出分离；PLC远离动力线、交流线和继电器；（4）加强隔离与屏蔽，在PLC电源入口处布置隔离变压器以去除常模干扰和共模干扰；采用金属网隔离等；（5）合理采用导线型，区别不同情况分别采用双丝线，单端接地屏蔽线等等。3.2关于人机界面友好的对策在满足功能的前提下，尽量引入工业设计的理念，以工业设计的方法和手段，使产品的形态与功能、结构和工艺以及人——机——环境达到协调统一。考虑到诸多相关因素，例如，机器的颜色是否对伊斯兰教徒有忌讳；电控柜外观比例、色彩是否协调等等。考虑到人出口设备的人——机——环境的关系，也应做相应处理，例如：（1）电控柜的操作面板高度应符合伊郎等中西亚地区人的平均身高，使操作者操作便捷、不费力；（2）操作台面板尽量采用“傻瓜式设计”，带有各种指示和英文说明，有自动流程和手动流程的线条设计，使操作者一目了然；而其功能排序严格按照工艺流程的次序。（3）急停按钮放置在距其它按钮较远且醒目的地方；（4）电控柜的布置要既利于观察电器件的执行情况，又要方便地观察工件在设备中的情况。3.3关于设备的易维护性的对策考虑到伊朗地铁运营的实际，提高设备的易维护性尤为重要。（1）电控柜内设有放置调试用编程器的可拆卸托架；（2）电控柜内设置供照明和连接电烙铁用的插座；（3）经常拆卸线缆处的端子体积要大些，可靠性要高，因此选用phonix的UK系列端子，对于电磁阀的输出部分，选用UK系列带熔断器的断子。既增加了可靠性，又减少了体积。（4）采用线槽+导轨+背板的布线方式，方便器件的更换和临时连接调试线；同时不影响设备外观。（5）在电控柜外侧装设专用大连接器和主机设备相连，便于排错和运输，也便于联机调试等等。3.4在设计上保证一定冗余针对可能出现的各种问题，提出应对各种故障的方案、兼容考虑各种方案。其次采取相应措施，例如，配电柜内易损件处给予一定数量的备用器件，以方便现场立即更换，快速恢复到工作壮态；同时，可以设计出冗余的端子和跳线器相结合，以实现不同的控制和自检功能。在PLC上也采用调试程序和工艺运行程序相结合方式，或者更换PLC的E2PROM来实现不同的控制流程。3.5轴承清洗机电控的基本构成与功能控制系统由电气控制柜和外部电气执行元件构成。电控柜包括柜体、操作面板、配电盘、接线端子、接插件等构成。其方案一电气原理图如图3—5所示。本机采用可编程控制器S7--200系列的216加上扩展板块16入16出的6ES7-223-1PL00-OXAO和8 `入8出的扩展模块6ES7-223-1PH00-OXAO。采用灯H9，H11，H12编码来显示故障类型。因而故障的定位须靠使用说明书上的说明来一一对应解释。为保证24VDC的供电，选用西门子公司的SITOP电源，额定电流5A。如图3—5所示，洗涤剂泵电机采用Y—Δ启动器，由外部手动控制，其它的电机亦如此。在自动循环流程中，用电磁阀来控制相应的液流喷出或关闭。为抗干扰考虑，在PLC216的电源输入端采用自耦变压器来抑制来自交流电源的干扰。为维修方便考虑，在电控柜内安装交流220V的电源插座PLUG，供照明灯HE1电烙铁使用。洗涤剂泵电机，驱动电机等均采用断路器保护的方式以减少空间体积。上电开关S通过接触器K来供给继电器组和电磁阀组电源。KM1，KM7，KT1，KM8组成Y-△启动器。KT为电子式时间继电器H5CN的线圈。KM2─KM6为继电器线圈，1DT─14DT为电磁阀线圈。面板上的复位按钮RESET，用于在手动过程中，把各执行器件（包括机械执行器件）回复到初始位置。急停按钮EMERGENCY STOP，用于在运行过程中，紧急停止。面板上的三个信号灯H9、H11、H12组成故障显示器，以编码形式定位故障类型。灯测试旋钮SA17能在停止模式下，使所有面板上的信号灯以1秒的间隔闪烁，从而诊断灯的好坏。对于各电磁阀，采用RC吸收网络和压敏电阻来施过压保护。自动模式下的开始旋钮SA16用来开始自动流程。系统共有三种工作模式：由转换开关SAI实现。手动模式：在此模式下，按下任何一个按钮都将产生一个相对应的动作。主要是由于调试和设备维修。当然，按照操作面板上的流程指示，也可以采用手动方式完成整个工作流程。停止模式：在此模式下，提供系统测试功能。自动模式：在此模式下，系统的运行由外部输入状态信息及设定的程序所控制。此模式是本系统日常正常工作模式，在选择旋钮SAI旋到自动模式后，旋动自动启动钮SA16自动工作流程就开始，系统自动完成整个清洗机的复位，主定时时间参数输入（主定时器由人工输入后被记忆，即使掉电也可保持设定定时范围为0—10分钟）及计时，各工序流程的进行以及故障信息显示等等。一但主定时时间到，整个流程自动结束。方案二，如图3—6所示，采用文本器TD200代替信号灯H9，H11，H12来显示故障信息。仍采用电子式时间继电器来输入设定的时间参数。该方案有如下特点：（1）良好的定时器设定界面：所采用电子式时间继电器H5CN是OMRON公司的产品，计时范围0.001秒至99小时59分钟，精度为±0.005±0.03S，寿命为10×106操作，是UL和CSA认证的产品。该定时器采用BCD码拨盘，设定时简单明了；该定时器的设定参数不会因掉电而消失；同时，可在线修改定时参数。而如果采用TD200文本显示器来输入参数，并由216内部的定时器来定时，使得整个参数设定过程太复杂，对于地铁现场的操作工人而言，未免太不方便。（2）采用TD200文本显示器来显示信息，容量大，多可显示80条信息，界面直观明了；（3）比较方案一和方案二，可以看出，方案二节省了一个8入8出的扩展模块6ES7-223-1PH00-OXAO，而增加了一个TD200文本显示器来显示信息。从成本上来讲，略有增加。（4）利用TD200文本显示器还可以用它的功能实现PLC216的I/O点的诊断，从而测试PLC216的各个输入和输出的实际功能。（5）利用TD200文本显示器可以使用F1─F8实现不同控制方案的切换。（6）利用TD200文本显示器可以修改控制的过程变量，以方便设计者现场整定参数。3.6系统的控制软件本系统采用西门子公司的MicWIN STEP2.1版本，可方便地进行输入输出的定义，状态的监测与强制执行，及程序的在线仿真和参数的修改等，其主流程图如图3-7所示。本软件由子程序1，子程序2和子程序3等组成。子程序1，子程序2和子程序3的说明见软件清单的`注释。4 结论经过试验以及国际商检，本机的综合性能均达到了设计要求，得到了伊朗业主的认可。经过这次德黑兰地铁国际中标设备的开发设计，我们有YI以下体会：（1）在方案选择上，一定切合标书，有针对性地做到不漏项。（2）在系统功能设计上，切合标书尽量运用成果的独到功能。（3）在电控器件选择上，尽可能地选择国际上公司的产品。例如，这次选用的西门子，法国TE的产品，在商检中均。