西门子模块6ES7241-1AA22-0XA0方法说明

西门子模块6ES7241-1AA22-0XA0方法说明欧姆龙PLC在变电站中央信号系统中的应用　　2.1 中央事故信号　　（1） 事故音响信号　　事故音响信号采用蜂鸣器，在断路器qf由继电保护动作自动跳闸时才能动作。为了避免在手动分、合闸及自动重合闸时启动事故音响装置，可利用控制开关sa（采用lw2-z型）内两对触点串联作为事故音响启动回路，这两对触点只有在合闸后才能同时闭合，其他状态都不能同时闭合，如图1所示：　　（2） 事故灯光信号　　事故灯光信号采用红、绿灯。它既作为断路器qf的位置状态指示信号，又作为事故灯光信号。有红灯平光、绿灯平光、红灯闪光、绿灯闪光四种状态。红灯亮表示qf在合闸状态;绿灯亮表示qf在分闸状态;红灯闪光表示qf由自动重合闸装置动作或手动操作分闸;绿灯闪光表示qf由保护装置动作跳闸或手动操作跳闸。传统的灯光信号切换是靠控制开关内部触点的通断及断路器辅助触点的通断实现的。由于控制开关内部触点有预备合闸、合闸、合闸后、预备跳闸、跳闸、跳闸后六种状态，而qf辅助触点有闭合、断开两种状态， 因此决定了灯光信号的四种状态， 如图2所示：　　由于控制开关sa内部触点11-10或16-13接通时，其余与该回路灯光控制信号有关的触点（9-12、14-13、14-15）均不接通。这样就可以利用plc中的x12（x13）的常开接点来保证红、绿灯发平光。利用x12（x13）的常闭接点来保证红、绿灯发闪光。qf灯光信号输入输出回路如图3、图4所示。　　（3） 闪光信号　　传统的闪光电源是由闪光继电器或2个dzs-115型中间继电器提供的，在采用plc后，闪光信号只需用其内部的2个定时器t11和t12构成振荡器即可实现，从而省去了外部接线。　　2.2 中央预告信号　　中央预告信号是在电气设备或线路出现不正常工作状态时，帮助值班人员判断设备及其性质，以便电工及时采取措施加以处理，防止事故进一步扩大。在plc组成的预告信号系统中，仍然保留了原来的光字牌回路检查装置（去掉了冲击继电器）。为了节约plc的接点，用预告信号出口继电器的触点驱动plc输入端x6（x7），输出端y6（y7），y1驱动光字牌和电铃。电路如图5所示：　　图5中sa2的触点位置状态为，在试验位置时触点1-2，3-4，5-6，7-8，9-10，11-12闭合;在工作位置时触点13-14，15-16闭合。如果中央事故信号和预告信号同时发生，那只发事故音响信号，但两者的光字牌都亮，事故信号光字牌平光，预告信号光字牌闪光。“确认”按钮和“音响复归”按钮对于事故信号和预告信号是公用的欧姆龙PLC在变电站中央信号系统中的应用1 引言　　某厂35kv、6kv变电站装有中央信号系统，它由中央事故信号和中央预告信号两部分组成，用以掌握各电气设备的工作状态。当变电站的电气设备或线路发生短路，继电保护装置动作使断路器自动跳闸时，启动事故信号;当发生其他不正常运行情况（如电动机过负荷，油温过高或小接地电流系统发生单相接地等）时，启动预告信号。每种信号都由灯光信号和音响信号两部分组成，音响信号唤起值班电工注意，灯光信号便于判断发生故障设备及故障性质。通常事故信号采用蜂鸣器，预告信号采用电铃作为音响信号;事故信号采用红、绿灯，预告信号采用光字牌作为灯光信号。中央信号装置装在变电站主控制室的中央信号屏上。　　（1） 老式中央信号系统普遍存在的问题　　·使用继电器多，结构复杂，各功能继电器的逻辑配合靠继电器的机械动作实现，可靠性较低。　　·作为核心器件的脉冲继电器无论是电磁型还是晶体管型，它容易发生误动或拒动，并且过负荷能力较低，运行中常发生烧毁。　　· 信号的正确性和信息量难以满足变电站综合自动化改造后对中央信号系统的要求。　　针对以上问题，该厂在变电站进行综合自动化改造时，同时对中央信号系统进行了plc改造。　　（2） plc具有的优点　　·可靠性高：plc具有逻辑判断、指令跳转、时钟计数、i/o接口等功能外，显著的特点是它的高可靠性和系统组件生产的工业化程度。　　·抗干扰能力强：plc的i/o至少经过一级光耦进行电隔离，因此大大提高了抗干扰性能， 使它能在电磁场干扰较大的工作环境，而且符合电力系统控制回路强弱电隔离的惯例。　　·各种组件均按标准的工业化生产，容易保证质量。大大方便了使用者。而且又不致由于设计、制造和工艺水平的差异影响某个单元的性能，从而保证了整个系统的高可靠性。2 plc控制的中央信号系统　　在用plc进行中央信号系统改造时，应遵循以下原则：　　（1） 完备性：包括了常规的中央信号系统的全部功能，同时还考虑了变电站综合自动化改造后对中央信号系统信息量、信息格式的要求。　　（2） 可靠性：在满足完备性的前提下，尽量简化附加的前后向通道。　　（3） 适应性：系统脉冲起动电流可调，以适应老式的白织灯和新型的发光二极管脉冲电流的不同特点。制造、销售和高端深加工玻璃产品生产、销售为一体的高新技术企业。主要产品为玻璃钢化设备及其附属设备、低辐射镀膜玻璃设备及其附属设备、安全玻璃、节能玻璃。公司专注于玻璃深加工技术装备研发，具有完整产业链和持续自主创新能力，位居玻璃深加工装备行业的。钢化炉年产量300多台，所生产的玻璃深加工设备出口到世界多个国家和地区，包括欧美市场。图1 办公大楼 图2 钢化设备二、系统介绍1．简要工艺介绍水平辊道式玻璃钢化炉（图2），是既是北玻的发家产品，也是其主要产品之一。简单框图如下：玻璃在加热段加热到指定温度后，采用冷却介质快速冷却的过程。普通的平板玻璃经上片辊道输送进加热炉，在加热炉中由加热辊道带动其往复摆动，均匀加热至工艺温度后送入风栅辊道用强风淬冷，再经定时冷却后，送至卸片辊道，即完成一个周期的生产过程。2、系统硬件架构　　钢化炉的控制系统主要分两大部分：温度控制、玻璃输送控制，温度控制目前我们采用的方式主要有板卡和模块，在次不再赘述。主要介绍一下玻璃的输送控制，输送控制系统主要由PLC和相应的执行机构组成。　　从上述的简要框图来看，玻璃的输送控制并不复杂，但是本系统安全性和稳定性要求极高，另外钢化炉属非标设备，种类繁多，由于我们的产量又很大，就又要求程序的标准化程度高。OMRON一直是我们的合作伙伴，早我们使用的是OMRON的C200HG PLC，为了进一步提高程序的标准化程度，又升级为OMRON CJ1系列PLC,其中某一个型号的钢化炉硬件配置如下：1）、PLC配置：电源：CJ1W-PA205R 1个，CPU;CJ1G-CPU43H 3.0版1个，高速计数：CJ1W-CT021 1个，模拟量单元：CJ1W-DA08C，输出：CJ1W-OC211 2个，输入：CJ1W-ID211 2个。2）、编码器2个，传感器数个，变频器6台。三． 控制系统的功能1、工艺动作过程　　玻璃钢化炉主要是由上片段、加热段、成型段（包括风冷部分）、取片段四大部分组成，各段都配置变频器由PLC自动控制，进行无极变速，以便各段速度完全同步。系统采用PLC为中心控制器完成对系统运动的时间顺序逻辑控制、以及状态报警显示等任务。在加热辊道和风冷辊道上各装一个旋转编码器，以检测玻璃在加热辊道和风冷辊道运动位置，确保玻璃在整条生产线上的运动定位准确，系统的操作控制、实时数据采集和动作过程监视、各种参数的显示和设定，由工控机来实现。见图3和图4图3 PLC控制柜 图4 变频器控制柜　　玻璃经由上片台输送到上片光眼处进行等待，当进炉条件满足时，上片和炉体传动同步运行将玻璃输送到炉膛内。玻璃在加热段进行均匀加热，启动加热计时器，进行加热计时。由于炉膛长度有限，且玻璃不能停顿，因此在加热计时未到之前，玻璃在炉膛内进行往复摆动，直至出炉。加热计时到，打开后炉门，准备出炉。出炉时，加热段和成型段进行同步传动，将玻璃输送到成型段。在玻璃输送进成型段的过程中，根据成型工艺不同，启动冷却系统并进行冷却计时，玻璃在成型段内和在炉体内一样，也要进行往复摆动，直至冷却结束。冷却结束后，由成型段和取片段共同将玻璃输送到取片段，然后由工人取走。即完成一个生产周期。2、工艺特点　　从工艺过程来看输送控制很简单，但是有几点要求还是很高的：1）.当将玻璃从上一段输送到下一段时，两段的速度同步性要求很高，否则会划伤玻璃的接触面的，因此输送的速度控制要；2）、当玻璃进入加热段，加热段的运动一定要可靠，不能有任何差错，否则玻璃会软化后粘在辊道，从而损坏辊道，加热段辊道使用的是陶瓷辊道，价格比较昂贵，所以加热段的运行一定要稳定可靠；3）.成型段既有平板，也有曲面的，当非平板玻璃时，要求定位精度要高，重复精度也要高，否则生产的产品就不能满足要求。3、编程　　CJ1 PLC具有任务编程和功能块编程，根据设备结构可以将设备分成多个任务，如上片、加热、成型、风冷和取片等。这些任务可以一个人完成，也可以多个人完成，后按照条件调用各个任务。这是根据设备结构进行任务划分，同时根据各个功能进行功能块编程：输送功能、往复功能、计时功能、计数功能、传动报警等，功能相同或类似的可以编写一个功能块，在不同的任务中需要执行相同或类似功能时只需调用编好的功能块即可，避免了重复编程。见图5图5 程序的工程区和编程区　　可以人为地指定IO地址，不局限于硬件槽位，而且还可以为预留的空置槽位设置一个虚拟地址，以后增加模块时，将需要增加的模块再添加上即可。这样在考虑程序框架时无需考虑硬件的变化，编程时提前确定好IO地址，当硬件确定好后，只改变IO表即可，没有的模块设置为虚拟地址，无需改动程序。这对非标设备，不仅大大节省了程序开发时间，也不会因硬件的变化修改程序，进而实现程序的标准化；而且由于在空置的位置不需要增加什么占位模块，更不需要放置备用模块，从而大大降低硬件成本。见图6四﹑项目运行　　项目由C200HG升级为CJ1系统已经六年多了，使用CJ1系统的设备有一千多台，还有多台设备出口国外，运行非常稳定，使用和维护十分方便，得到国内外客户的。五﹑应用体会1．CJ1体积小巧，节省空间；指令高速且灵活；2．任务化编程、虚拟地址编程和功能块编程，既简化了编程过程，也避免了相同功能重复编程，节省了开发时间，同时还提高了程序的标准化程度；3．使用CJ1系统后大大地提高了设备定位准确行，运行稳定性，可靠性，从而提高生产效率随着社会生产不断进步和人们生活节奏不断加快，人们对生产效率也不断提出新要求。由于微电子技术和计算软、硬件技术的迅猛发展和现代控制理论的不断完善，使机械手技术快速发展，其中气动机械手系统由于其介质来源简便以及不污染环境、组件价格低廉、维修方便和系统安全可靠等特点，已渗透到工业领域的各个部门，在工业发展中占有重要地位。本文讲述的气动机械手有气控机械手、XY轴丝杠组、转盘机构、旋转基座等机械部分组成。主要作用是完成机械部件的搬运工作，能放置在各种不同的生产线或物流流水线中，使零件搬运、货物运输更快捷、便利。　　一、四轴联动简易机械手的结构及动作过程　　机械手结构如下图1所示，有气控机械手(1)、XY轴丝杠组(2)、转盘机构(3)、旋转基座(4)等组成。其运动控制方式为：(1)由伺服电机驱动可旋转角度为360°的气控机械手(有光电传感器确定起始0点)；(2)由步进电机驱动丝杠组件使机械手沿X、Y轴移动(有x、y轴限位开关)；(3)可回旋360°的转盘机构能带动机械手及丝杠组自由旋转(其电气拖动部分由直流电动机、光电编码器、接近开关等组成)；(4)旋转基座主要支撑以上3部分；(5)气控机械手的张合由气压控制(充气时机械手抓紧，放气时机械手松开)。　　其工作过程为：当货物到达时，机械手系统开始动作；步进电机控制开始向下运动，同时另一路步进电机控制横轴开始向前运动；伺服电机驱动机械手旋转到达正好抓取货物的方位处，然后充气，机械手夹住货物。　　步进电机驱动纵轴上升，另一个步进电机驱动横轴开始向前走；转盘直流电机转动使机械手整体运动，转到货物接收处；步进电机再次驱动纵轴下降，到达指定位置后，气阀放气，机械手松开货物；系统回位准备下一次动作。　　二、控制器件选型　　为达到jingque控制的目的，根据市场情况，对各种关键器件选型如下：　　1.步进电机及其驱动器　　机械手纵轴(Y轴)和横轴(X轴)选用的是北京四通电机技术有限公司的42BYG250C型两相混合式步进电机，步距角为0.9°/1.8°，电流1.5A。M1是横轴电机，带动机械手机构伸、缩；M2是纵轴电机，带动机械手机构上升、下降。所选用的步进电机驱动器是SH-20403型，该驱动器采用10～40V直流供电，H桥双极恒相电流驱动，大3A的8种输出电流可选，大64细分的7种细分模式可选，输入信号光电隔离，标准单脉冲接口，有脱机保持功能，半密闭式机壳可适应更恶劣的工况环境，提供节能的自动半电流方式。驱动器内部的开关电源设计，保证了驱动器可适应较宽的电压范围，用户可根据各自情况在10～40VDC之间选择。一般来说较高的额定电源电压有利于提高电机的高速力矩，但却会加大驱动器的损耗和温升。本驱动器大输出电流值为3A/相(峰值)，通过驱动器面板上六位拨码开关的第5、6、7三位可组合出8种状态，对应8种输出电流，从0.9A到3A以配合不同的电机使用。本驱动器可提供整步、改善半步、4细分、8细分、16细分、32细分和64细分7种运行模式，利用驱动器面板上六位拨码开关的第1、2、3三位可组合出不同的状态。　　2.伺服电机及其驱动器　　机械手的旋转动作采用松下伺服电机A系列小惯量MSMA5AZA1G，其额定输出50W、100/200V共用，旋转编码器规格为增量式(脉冲数2500p/r、分辨率10000p/r、引出线11线)；有油封，无制动器，轴采用键槽连接。该电机采用松下公司独特算法，使速度频率响应提高2倍，达到500Hz；定位超调整定时间缩短为以往松下伺服电机产品V系列的1/4。具有共振抑制功能、控制功能、全闭环控制功能，可弥补机械的刚性不足，从而实现高速定位，也可通过外接高精度的光栅尺，构成全闭环控制，进一步提高系统精度。具有常规自动增益调整和实时自动增益调整两种自动增益调整方式，还配有RS-485、RS-232C通信口，使上位控制器可同时控制多达16个轴。伺服电机驱动器为A系列MSDA5A3A1A，适用于小惯量电动机。　　3.直流电机可回旋360°的转盘机构有直流无刷电机带动，系统选用的是北京和时利公司生产的57BL1010H1无刷直流电机，其调速范围宽、低速力矩大、运行平稳、低噪音、效率高。无刷直流电机驱动器使用北京和时利公司生产的BL-0408驱动器，其采用24～48V直流供电，有起停及转向控制、过流、过压及堵转保护，且有故障报警输出、外部模拟量调速、制动快速停机等特点。4.旋转编码器　　在可回旋360°的转盘机构上，安装有OMRON公司生产的E6A2增量型旋转编码器，编码器将信号传给PLC，实现转盘机构的jingque定位。5. PLC的选型　　根据系统的设计要求，选用OMRON公司生产的CPM2A小型机。CPM2A在一个小巧的单元内综合有各种性能，包括同步脉冲控制、中断输入、脉冲输出、模拟量设定和时钟功能等。CPM2A的CPU单元又是一个独立单元，能处理广泛的机械控制应用问题，所以它是在设备内用作内装控制单元的理想产品。完整的通信功能保证了与个人计算机、其它OMRON PC和OMRON可编程终端的通信。这些通信能力使四轴联动简易机械手能方便的融合到工业控制系统中。三、软件编程　　1.软件流程图流程图是PLC程序设计的基础。只有设计出流程图，才可能顺利而便捷地编写出梯形图并写出语句表，终完成程序的设计。所以写出流程图非常关键也是程序设计首先要做的任务。依据四轴联动简易机械手的控制要求，绘制流程图如图2所示。　　2.程序部分由于论文篇幅有限，这里只列出了开始两段程序，供读者参阅，见图3。四、结束语四轴联动简易机械手的各个动作和状态都由PLC控制，不仅能满足机械手的手动、半自动、自动等操作方式所需的大量按扭、开关、位置检测点的要求，更可通过接口元器件与计算机组成PLC工业局域网，实现网络通信与网络控制。使四轴联动简易机械手能方便地嵌入到工业生产流水线中。