6ES7214-1BD23-0XB8规格说明

6ES7214-1BD23-0XB8规格说明一、 系统概述：本控制系统由微机控制系统控制监测工作，能够实现各种加减档操作以及变速箱的加载动作，还可通过微机控制界面对话完成各种操作指令的设定、实时监视、能自动显示变速箱输入输出转速，对错档实现报警，可动态监控变速箱加载扭矩，工作油温和液压，噪音等指标。系统图如下所示：二、 控制要求：1. 具有手动和自动切换功能；2. 具有定量控制注油功能；3. 注、抽油过程具备压力检测功能；[NextPage]4. 具有正、反拖切换功能；5. 具有变速器加减档操作功能；6. 具有噪音实时检测功能；7. 具有倒档开关实时检测功能；8. 具有里程表实时检测功能；9. 尾座前进分快进和工进，尾座后退只有快退；10. 变速器到位具有两个检测点，以防止误判断；11. 具有换档力实时检测；12. 离合器具有脱开和闭合检测；13. 注油器具有原位和到位检测；三、 硬件系统配置：1. PLC配置：采用日立EH-150系列PLC系统1） 中央处理模块（CPU）：日立EH-516；2） 数字量输入模块（DI）：日立EH-XD16；3） 数字量输出模块（DO）：日立EH-YT16；4） 电阻温度检测模块（PT100）：日立EH-PT4；5） 模拟量输入模块（AI）：日立EH-AX44；6） 模拟量输出模块（AO）：日立EH-AY4V；7） 计数器模块（CU）：日立EH-CU；8） 通讯模块（DeviceNet）：日立EH-RDM2. 触摸屏配置： 采用一体化触摸式工控机，通过232接口与日立PLC的专用端口连接，采用日立专用的HI协议。3. 传动及检测配置：1） 变频器带PG速度反馈卡及制动装置（30KW）；2） 变频器带PG速度反馈卡及制动装置（55KW）；3） 电机（30KW）；4） 电机（55KW）；5） 接近开关；6） 测速传感器；7） 调速传感器；8） 温度传感器；4. 系统监控实现：本控制系统的系统主要有PLC监控部分和上位机组态监控两部分组成。1） PLC监控部分：PLC控制系统分为自动控制和手动控制。当在手动控制时，手动操作实验过程，即液压系统将变速器推至操作位置并夹紧，尾座前进到终点位，此时注油器前进并注油；接着通过一体式触摸屏设置实验参数和操作按钮顺次进行正拖加载实验和反拖加载实验；操作实验完成按钮后，系统自动抽油，尾座退回原点，夹具松开，实验结束。当在自动控制时，除了注油器自动注油外，其余操作过程与手动控制时一致。[NextPage]2）上位机组态监控部分：a. 软件可以对各档位转速、速比、扭矩进行设置；b. 软件可以根据变速器的不同品种进行速度、速比、扭矩参数替换；c. 设定各测量值的目标值、上下限；d. 动画显示当前的设备动作、所处状态的显示；e. 具有错误报警功能，其中包括：转速、速比、扭矩超限报警；噪音超限报警；油温超限报警；换档力超限报警；f. 软件可显示变速箱条形码号码；g. 可实时显示当前值，其中包括：试验日前、时间；换档力；档位数、速比；噪声；输入转速、左输出转速、右输出转速；注油量、油温；输入扭矩、输出扭矩及输出总扭矩；里程表；h. 软件具有数据存储功能，有数据报表、历史数据曲线、实时数据曲线的显示；i. 软件具有数据报表及数据曲线打印功能。 日常的生活用水量随季节、昼夜、上下班的时间不同而有较大变化，因而经常出现供水用水的不平衡，主要表现在水压上，用水多而供水少则水压低，用水少而供水多则水压高。某住宅区由于自来水管网的水压较低，自来水通常不能到达住宅的较高楼层。传统的供水方式利用蓄水池蓄水，用水泵再次将水送至楼顶的高位水箱，再供应给用户。蓄水池中的水一般是由市政自来水管网供给，这样，有压力的水进入水池后变成了零压力，造成大量的能源白白浪费，这种供水方式不可避免通过蓄水池和高位水箱造成二次污染，影响居民的身体健康。但是为保证小区的供水正常，我们利用PLC，配以稳流罐、负压消除器和不同功能的传感器等，根据网管的压力，通过变频器控制水泵的转速，使水管中的压力始终保持在合适的范围。这种变频恒压供水系统直接取代水塔、高位水箱及传统的气压罐供水装置。不对市政供水管网产生负压，适用于一切需要增高水压、恒定liuliang的给水系统。另外水泵耗电功率与电机转速的三次方成正比关系，所以水泵调速运行的节能效果非常明显，平均耗电量较通常供水方式节省40％。结合使用可编程序控制器，可实现循环变频，电机软启动，具有短路保护、过流保护功能，工作稳定可靠，大大延长了设备的使用寿命。       1　系统设计      （1）原理　　系统采用2～3台水泵并联运行方式，压力传感器将主水管网水压变换为电信号，经模拟量输入模块输入PLC，PLC根据给定的压力设定值与实际检测值进行PID运算，输出控制信号经模拟量输出模块至变频器，调节水泵电机的供电电压和频率。当用水量较小时，一台泵在变频器的控制下稳定运行，当用水量大到水泵全速运行也不能保证管网的压力稳定时，PLC给定的压力下限信号与变频器的高速信号同时被PLC检测到，PLC自动将原工作在变频状态下的泵投入到工频运行，以保持压力的连续性，同时将下一台备用泵用变频器起动后投入运行，以加大管网的供水量保证压力稳定。若2台泵运转仍不能满足压力的要求，则依次将变频工作状态下的泵投入到工频运行，再将一台备用泵投入变频运行。当用水量减少时，首先表现为变频器已工作在低速信号有效，这时压力上限信号如仍出现，PLC首先将先工频运行的泵停掉，以减少供水量。当上述2个信号仍存在时，PLC再停掉第2台工频运行的电机，直到后一台泵用变频器恒压供水。      所有水泵电机从停止到启动及从启动到停止都由变频器来控制，实现带载软启动，避免了启动大电流给水泵电机带来冲击，相对延长了电机的使用寿命。同时，系统供水采用变频泵循环方式，以“先开先关”的顺序关泵，工作泵与备用泵不固定，这样，既保证供水系统有备用泵，又保证系统泵有相同的运行时间，有效地防止因为备用泵长期不用发生锈死现象，tigao了设备的综合利用率，降低了维护费用。                      （2）系统硬件      系统选用了西门子公司的S7-200 （CPU224XP CN ）PLC，主要检测元件有水位检测、执行继电器状态等，共计14个输入信号。执行部件有电机、变频调速器、声光报警器等，共10个输出点。模拟量检测有压力检测、变频器运行频率检测和压力比对检测，共2个输入、1个输出量。PLC主要完成现场的数据采集、转换、存储、报警、控制变频器完成压力调节等功能。水泵分别由变频器软起动，旁路工频运行，进行恒压控制，变频器的起动、停止分为使用触摸屏或文本显示器等设备软控制和PLC自动控制。控制面板上设有一个手动/自动转换开关，PLC对该开关的状态实时检测，当选择手动功能时，PLC只进行检测报警，由人工通过面板上的按钮和开关进行水泵的工频起、停。当选择自动功能时，所有控制、报警均由PLC完成。系统原理图如 图1所示。[NextPage]        2　系统软件      为方便调试和编程，系统控制器采用模块化编程，主要由手动运行模块、自动运行模块和故障诊断与报警模块组成。      （1）手动运行模块　　当系统处于手动运行时，PLC只接收各电路保护信号和各传感器信号，并由此判断各工作水泵的运行状态，在出现故障的情况下，输出报警信号。水泵的起、停和切换由人工通过面板上的按钮和开关来实现。      （2）自动运行模块                  [NextPage]                             图２　自动运行模块流程图      自动运行模块包括系统的初始化、开机命令的检测、数据采集子程序、控制量运算子程序、置初值子程序、电机控制子程序等。自动运行模块流程图如图2所示。其中：数据采集子程序完成对主水管压力的数据采集。控制量运算子程序完成变频器控制量的计算和控制量的输出，其中控制量的计算按PID控制规律进行。                         电机控制子程序完成对3台水泵的运行和停止控制。由于变频器的输出频率与水泵的运转速度直接相关，用水量大时，变频器输出频率升高，水泵的运转速度大；用水量小时，频率降低，水泵的运转速度小。因此程序根据变频器的输出频率的大小就可以判断和控制水泵的工作状态。当频率上升到50 Hz（即水泵全速运转）时仍不能满足供水需要时，则PLC自动将台泵切换到工频运行；第2台泵由变频器供电投入运行，如果第2台泵电机达到满转速时仍不能满足供水要求，则PLC自动将第2台泵切换到工频运行，第3台泵由变频器供电投入运行，依此规律逐个投入运行；当2台泵都处于工频全速运行方式，第3台泵处于变频运行工作方式时，如果此时用水量减小，变频器输出频率下降，当频率到达一定的下限Fmin（设定变频器频率下限）时，供水量仍大于用水量，则系统自动将第三台泵停止运行。同样，第三台泵停机后，如果此时供水量还大于用水量，则系统自动将第二台泵停止运行，依此类推。电机控制子程序功能图如图3所示。[NextPage]     （3）故障诊断和报警输出模块变频器具有短路、过载等保护功能，当变频器所驱动的水泵电机发生短路、过载等故障时，变频器将自动切断一次供电回路，进入保护状态并输出报警信号。系统把各故障点相应的接触器、断路器等元件的辅助触点接到PLC，PLC扫描输入这些触点的状态，并通过PLC程序将这些状态存放在数据存储区，再结合控制程序和设备预置状态进行逻辑分析，判断设备或元件是否出了故障，如果发生故障，则切断该泵的接触器，然后对变频器复位，再将备用水泵的接触器接通，启动变频器运行备用泵，同时输出该泵故障报警信号。如电机故障指示灯亮等。    3　结语    变频调速恒压供水系统具有节能、安全、高品质的供水质量等优点。采用PLC作为控制器，硬件结构简单，成本低，系统实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求。另外，S7-200（CPU224XP CN ）PLC基本单元提供二个RS-485接口，一个与触摸屏或文本显示器（系统参数显示、设定、系统运行软控制设备）等设备通讯控制，另一个可以与楼宇监控中心进行通讯，实现无人远程控制。 1引言步进采用细分驱动能tigao分辩率，减少力矩波动，解决步进电动机的低频共振。如何选取细分电流，使步进电动机的微步距角更均匀，一直是细分技术所要解决的主要问题。本文从获得圆型旋转磁场来确定细分电流，找出较佳的细分方案，得到了满意的细分效果。2对细分电流的基本要求对于打m相步进电动机，各相绕组之间是空间对称的，当通以m相对称电流时，就会产生旋转磁势和磁场，其中主要是基波旋转磁势和磁场。理想的磁场应当是一个圆型旋转磁场，由于步进电动机的空间谐波分量较丰富，要想获得一个接近圆型的旋转磁场，各相电流应为对称的正弦波，即：对非正弦的电流波形，就应尽量消除电流中的高次谐波分量。因此，对细分电流波形的基本要求是：a．m相步进电动机的相电流的相互相角差应是2π/m电角度。b．相电流中基波分量要大，高次谐波分量要少。条是产生旋转磁势的必要条件。对于第二条，相电流中的基波分量大，电机转矩大；高次谐波分量少，步距细分均匀度高[1,2]。3细分方法与几种电流波形的比校对m相步进电动机，一个步距为2π/m电角度。若把一个步距变为n个微步，可把电流波形在2π/m电角度内做n次等距细分，取各相细分点电流来驱动步进电动机，从而实现一个步距的n次细分。不同的细分电流波形，会有不同的细分效果。在电流的高次谐波分量中，其主要成分是2次与3次谐波。为观察高次谐波对步距细分均匀度的影响，选取几种含有不同谐波成分的电流波形加以比较。设一周期函数如图1所示，在（o，π）区间此函数的表达式为：为分析波形所含谐波成分，用富氏级数把此周期函数展开，则：对图1，只要确定x1、x2的值，就可得到不同的波形，且由式(5)可知波形所含的谐波附。附表列出了3种波形的x1与x2的取值与所含主要的谐波。从附表可以看到波形a有较大的2次谐波，2次谐波的幅值为基波幅值的百分之25。波形b有较大的3次谐波，3次谐波的幅值为基波幅值的百分之22.2，波形c的2、3次谐波都为零，且基波分量较大。若以波形a、b、c作为细分电流波形，从获得较佳的细分效果的基本要求来看，波形a.b都不满足基本要求，因为波形a、b中含有较大的2次或3次谐波，2，3次谐波的存在将会使步进电动机的步距细分均匀度较差。波形c满足基本要求，它的高次谐波分量少，特别是不含有2、3次谐波。因此，它的细分效果较好，且步距细分均匀度与正弦波的步距细分均匀度相似。4试验结果用bf159075-c塑三相反应式步进电动机做细分驱动试验。细分电流由微机，d/a转换器经驱动线路实现[3]。图2是对应于表1的细分电流波形与正弦细分电流波形，把电流波形在120度（电角度）内作32等距细分，取细分点电流输出，从而实现一个步距的32细分。微步距的测试装置采用一个电磁，线圈固定在步进电动机的轴上，步进电动机微步运动时，线圈切割恒定磁场，感应出电压信号，用记忆记出，由此信号可观察出步进电动机的微步运行状态。图3a、b、c、d是对应于图2a、b、c、d4种细分电流波形测得的试验曲线。这些曲线是在空载、低速时测得的。曲线中的每一个小脉冲代表一个微步。当步进电动机每一微步的角位移相同时，各小脉冲的峰值应相等。峰值的包络线反映了步进电动机的微步位移，峰值的包络线较平坦，步进电动机的步距细分均匀度就高。否则，步距细分均匀度就较差。从试验曲线可看到，图3a、b曲线的峰值包络线起伏较大，因而其步距细分均匀度较差，它们的细分电流波形含有较大的2次或3次谐波。图3c、d曲线的峰值包络线起伏较小，说明其步距细分均匀度较好，它们的细分电流波形不含有2、3次谐波。5结论a．采用此细分方法，在细分电流波形中，2次或3次谐波分量的存在，都会对步进电动机的步距细分均匀度产生不利影响。b．按基本要求选择的梯形纲分电流波形（不含2、3次谐波），其步距细分均匀度较好，且与正弦细分电流波形的步距细分均匀度相似。在正弦波不宜实现的细分驱动线路中，采用此梯形细分驱动电流波形，同样会取得较好的细分效果