西门子模块6ES7231-0HC22-0XA8参数规格

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西门子模块6ES7231-0HC22-0XA8参数规格一、原系统分析 株洲硬质合金厂空调系统共有溴化锂机组两台，其中冷冻水泵2台功率为200KW，采用自耦降压启动。操作工根据负荷情况开1台或2台。单台水泵大输出liuliang为600m3/h，系统全开时为1200m3/h。现水泵运行出口压力为4.5-9kg，小liuliang需求为200m3/h，大liuliang需求为950m3/h。压力波动较大的原因为，冷冻水泵liuliang不能根据负载变化调节，一旦后级工段冷冻水量减少水泵出口压力就会急剧上升。冷冻水在管路里快速循环未充分换热就回水，造成回水温度低。水泵和主机都白白消耗能量。 冷冻水管网图当1#机组开起后，1#liuliang必须满足低liuliang值200 m3/h，如果用户liuliang没有达到低liuliang值时，机组就会停机保护，值班人员必须提前打开旁通阀，使部分冷冻水在机组内循环来保证机组内有200 m3/h以上的liuliang。2#也如此。 二、改造控制要求： 分三个阶段完成自动控制，下面以1#空调机组为例详细说明如下： ·机组冷水出口liuliang不得低于200 m3/h; ·当1台泵输出压力不能满足要求时，系统提示手动开启另一台泵; ·选择1#或2#泵为变频运行泵。 ·当需求liuliang为0～300 m3/h时，1#泵定频运行，保证300 m3/h的总liuliang输出，旁通调节阀打开并做PID调节，以保证输出用户所需的liuliang; ·当需求liuliang为300 m3/h～600 m3/h时，1#泵变频运行并做PID调节，同时旁通阀门全关; ·当需求liuliang为600 m3/h～900 m3/h时，1#泵定频运行，输出300 m3/h 的liuliang;2#泵工频运行，输出600 m3/h的liuliang;旁通调节阀打开并做PID调节，保证6kg的输出压力; ·当需求liuliang为900 m3/h～1200 m3/h时，1#泵变频运行，并做PID调节，2#泵工频运行，旁通阀门全关。 变频系统通过控制柜上选择开关，选择任意一台水泵采用变频控制方式，其他水泵还采用原控制模式。被选择作为变频水泵的机组作为整个系统的调节水泵，来自动调节冷冻水liuliang。在自动控制模式下，利用PLC采集总管压力信号并根据PID运算发出变频器频率给定信号，自动调节电机（水泵）转速使冷冻水压力变化来实现自动控制。还采集输出liuliang送到PLC进行PID计算后再输出4～20mA的电流信号控制旁通阀，来实现恒流的效果。 同时PLC将现场参数，进出口压力值、变频器频率、电流、电机转速等上传至控制室内的人机界面进行参数显示。在控制室可通过人机界面对给定压力值、下限liuliang值、PID参数、变频泵选择和启动远程控制。远程实现各种操作，极大的方便了系统控制。控制方式本方案在保留原工频系统的基础上与原工频系统之间设置连锁以确保系统工作安全。 三、设备的配置 （1）友好的人机界面：由于系统需对每台机组的进口压力、出口压力、出口liuliang、总压力的上限值和下限值，PID参数进行设置，还要对所有的压力、liuliang值进行显示，还有报警信息进行记录。采用Eview的MT506LV人机界面。界面编辑了“主画面”、“控制画面”、“参数设置”、“故障记录”、“压力曲线”、“帮助”六个基本画面。主画面上对采集的压力、liuliang值、变频器的运行频率、电流进行显示，还显示系统当前状态和故障显示，让用户一目了然。 （2）PLC： PLC是设备的大脑，选用的是艾默生网络能源有限公司的新产品EC20系列的PLC及模拟输入模块和模拟输出模块，EC20系列PLC是高性能的通用PLC，内存指令容量达到8k；典型基本指令执行速度0.09 ~0.42μS典型应用指令则为5~280μS支持高达50kHz的高速输入和80kHz 的高速输出；具有丰富的中断功能，有8路输入中断，3个定时，6路高速计数，支持工业标准的Modbus 通讯网络；指令有浮点运算、PID、高速I/O、通讯等20类共243条，具有掉电检测和后备电池保持，可扩展多个模块，扩展模块有数字型、模拟型、温度型的模块。EC20 的编程采用界面友好的窗口软件，支持多种编程方式：梯形图、指令列表、顺序功能图，方便地监控和调试，可在线修改程序。 （3）PLC的配置 主模块选用EC20-2012BRA，20点输入12点继电器类型输出。模拟输入模块采用8通道的EC20-8AD，模拟输出采用4通道的EC20-4DA。 （4）输入输出设备配置 输入设备有“手动/自动”选择开关，选择变频泵“1#/2#”、系统“启动”“停止”，还采集了工频、变频接触器信号进行互锁和状态显示。 输出设备有1#泵变频运行、2#泵变频运行、故障和复位继电器。 （5）模拟输入输出设备配置 利用EC20-8AD采集了总管压力、旁通阀位置反馈、1#机组出口压力、2#机组出口压力、1#泵出口liuliang、2#泵出口liuliang；用EC20-4DA输出电流信号给定EV2000-4T2000P频率，另一路输出4~20mA的电流信号到旁通阀。 四．工作原理 主电路图如下：系统采用工变频互备，另外可以灵活的选择需变频的电机是1#还是2#由KM3、KM4来完成。 PLC的I/O接线图如下： 点击查看全图五．程序要点 EC20的COM0与EVIEW人机界面通过MODBUS协议进行通讯，COM1通讯口与艾默生的EV2000变频器进行自由协议通讯，PLC软件设置：COM1的自由口协议中的波特率、数据位、停止位、效验位必须与变频器中设置一样才能通讯上。EC20时刻检测着变频器的频率、电流、故障再反映到人机界面上。系统需恒压、恒流，所以做成双PID对变频器和旁通阀进行控制，控制的压力和liuliang在EVIEW人机界面上进行设置在现场调试过程中，发现现场的负载在每天下午五点下班时会突变，由于负载500m3/h的liuliang突变成几十的liuliang，这个突变的时间只有两三秒的时间，而旁通阀动作的速度很慢，一个行程38mm需2分钟的时间，这样会造成空调机组保护停机，为了解决这一问题，采用实时时钟定时开度旁通阀，也就是每天在五点之前就给旁通阀一个开度，当设定的时间到达后，系统又恢复PID调节。负载突变的时段设置和旁通阀的开度设置画面如下：五．结束语 本系统已完成，已正式投入使用。由于采用艾默生的EC20系列的PLC进行控制，性能稳定，运行可靠，系统结构紧凑，节省能耗，便于维护。变频器的频率在40HZ左右稳定压力，节能率达到48%。因此不但大大的tigao了产品的技术含量和自动化水平，而且还极大地tigao了企业的经济效率，非常具有推广价值Baden 公司生产的Zippo GmbH 起重平台之所以享誉欧洲，是因为他们的设计符合工厂环境要求并一直保持与先进的科技同步。这家公司新近发布了他们的新产品，一种应用于工厂的，利用轮轴的滑行式起重平台，这种创新式设计正是应用了LOGO!12/24Rco 诊断模块。 每个自动化车间的装配工都要面对繁重的工作，每一分力气都要用来将繁重的零件安装到位。模块化管理，起重能力在2-20 吨之间的Zippo 起重平台使这一切都迎刃而解了。不只是负重能力强…… “利用轮轴的滑行式起重平台”这是对Offenburg 起重平台家族中新成员的描述。其优点是：能将形状奇特、笨重的工具按照预先的设计安装到位。起重平台使装配工人的体力消耗降到小，为更有效的工作创造了条件。 ……还更加智能化 LOGO!12/24Rco 和带诊断的DM8 12/24R 扩展模块，使自动化这一概念名副其实。在 ippo 看来控制器能否使工程简化、使模块扩展化，并被当今国际组织认可是其价值所在。一个更深层次的标准是通过对整个操作和运转时间的同步监控，LOGO!可确保起重平台维护的简易。维护过程不超过。Siemens 快速和的支持就象谚语所说的“蛋糕上的奶酪”。 升降自如 依靠液压柱完成升降动作，两个双向液压柱控制旋转工作台，这样滑行升降台可以实现纵向和横向的伸缩移动。升降台由两个模块控制，个通过控制液压器上的极点转换驱动来控制上升速度的快慢，下降的速度则是固定的。 第二个模块依靠电动机和附加的液压阀使升降速度都可以以两种不同速度进行。LOGO!产品的两个特性被证明对滑行升降台的制造完成有突出贡献，一是卓越的LOGO!软件，二是当机械、电子部件在升级期间不完全可用时LOGO!也可以通过设置实现脱机模拟记录。PAC（可编程自动控制器）应运行而生 当今，在设计与建立控制系统放时，工程师们总是希望能使用比较少的设备来实现更多的功能。尤为当今，他们需要的控制系统不仅能处理数字I/O和运动，而且还可以集成用于自动化监控和测试的视觉功能和模块化仪器，同时还必须能实时地处理控制算法和分析任务，并把数据传送回企业。这就是说要求产品能结合的功能和可靠性对于这复杂的应用，仅单靠PLC或PC的不全面解决方案是困难的，这是什么原因？因基于PC的工业控制有以下弱点： ■稳定性-通用的操作系统常常不够稳定并且生产线会受到系统崩溃和无法预料的重启的影响。 ■可靠性-由于磁性硬盘的旋转和有像电源这样的部件，其坚固程度达不到工业标准，PC容易发生故障。 ■不熟悉的编程环境-当系统停止时，工厂的操作人员需要恢复系统。对于梯形逻辑，操作人员能知道采用人工方法启动一个线圈或者补充代码来快速恢复一个系统。但是使用PC系统，操作人员需要学习新工具。 图1：为具有PC软件功能和PLC可靠性功能的新兴可编程自动控制器PAC 示意图使PLC增加视觉、运动、仪器和分析功能等全方位的自动化技术，显而易见是望尘莫及。必须希望同时拥有PC的功能和PLC（可编程控制器）的可靠性的佳方案，则可编程自动控制器（PAC-Programmable Automation Controller）就是这样的平台，它能佳结合PC和PLC两者的优势（见图1所示），它提供了开放的工业标准，可扩展的领域功能，一个通用的开发平台和一些性能。这是当今设计与建立控制系统发展的需要，属工业自动化领域中比较完善的新兴控制器。 那"PAC是什么？"PAC这一术语，它定义了一种新类型的控制器.该控制器结合了PC的处理器、RAM和软件的优势，以及PLC固有的可靠性、坚固性和分布特性。PAC采用现有的商业化技术（COTS），非常适合于工业化环境，它具有可伸缩性，易于维护和具有较低的发生故障时间等特性。 关于PAC的平台 快速增长的PAC平台是基于PXI。由于PXI结合了PCI总线的电路特性和Compact PCI坚固的欧罗卡机械结构，这种结构已在工业环境中成功使用了许多年，当今NI，Chroma，LeCroy和JTAG等供应商现在可提供1，000多种独特的I/O模块，包括模拟I/O、数字I/O、视觉、运动和高精度数据采集。典型的可提供以下四种PAC硬件平台。 ■PXl对工业化PC做了改善，具有实时OS，标准的散热，可选的不旋转固态硬盘和内置的模块间同步。PXl标准要求所有的机箱能为每个模块插槽提供25W的空气流制冷，这样甚至在使用高功率继电器，高速PXl或CompactPCI卡时也不会使工作系统过热或者缩短寿命。PXl也提供了能严格同步各个模块的功能，因此工程师可以为高速控制应用设计运动，视觉和I/O系统，这些应用包括产品包装和半导体器件处理。 ■Compact FieldPoint使用工业级的部件来抗强冲击和振动，其工作温度范围为-40℃到70℃。它也采用传导式制冷来代替旋转风扇，由于不使用活动部件而tigao了可靠性。由于有运行实时OS的浮点处理器，Compact FieldPoint系统具有PC功能，用于记录数据的CompactFlash驱动和用于通信的以太网口。 ■Compact Vision系统是为机器视觉而专门设计的坚固的控制器。它使用，IEEE标准1394FireWire接口，可以在视觉应用中和16台摄像机通信。Compact Vision系统也采用不活动的部件和传导式制冷，因此您可以把系统固定在机器附近。它提供29个内置的数字I/O通路，这些通路可由LabVlEWRT或使用LabVlEWFPGA的嵌入式FPGA来直接控制。 ■CompactRIO是新型的可重复设置的嵌入式系统，它基于LabVlEWFPGA和LabVlEW。实时技术.CompactRIO系统采用具有3百万门的FPGA芯片来控制模块化的数字和模拟I/O。这些FPGA芯片可以运行嵌入在芯片里的代码，它的数字循环的速率高达MHz，模拟循环的速率为150kHz。FPGA可以把信息传回到运行LabVlEWRT的浮点处理器以进行计算和数据记录和通信。由于有金属外壳和传导式制冷，该控制器非常适合用于严酷的环境。 PAC定义的几种特征和性能（见图2）。 图2： 为PAC特征性能图解示意■供通用发展平台和单一数据库，以满是多领域自动化系统设计和集成的的通用开发平台； ■一个轻便的控制引擎，可以实现多领域的功能包括：逻辑控制、过程控制、运动控制和人机界面等，为统一平台； ■允许用户根据系统实施的要求在同一平台上运多个不同功能的应用程序，井根据控制系统的设计要求，在各程序间进行系统资源的分配； ■采用开放的模块化的硬件架构以实现不同功能的自由组合与搭配，减少系统升级带来的开销； ■支持IEC 611 58现场总线规范，可以实现基于场总线的高度分散性的工厂自动化环境； ■支持事实上的工业以太网标准，可以与工厂的EMS，ERP系统轻易集成； ■对于网络协议、语言等，使用既定事实标准来保证多供应商网络的数据交换。 PAC可执行较多的任务 ■实时的振动分析、图像处理．运动控制和CAN； ■执行自动调节的PID控制，或可调增益的PID控制．模糊逻辑； ■使用内置Web服务器、FTP服务器和e-mail功能进行通讯。 PAC应用举例 用PAC结合NI PXI和图形软件LabVIEW RT（实时）实现钢条高精度监控和高可靠闭环控制系统-自动化处理设计方案。. 项目设计 由于金属工业系统需要冷轧钢厂生产出统一厚度的钢条（以钢卷的形式），为此这些轧钢厂需要由对生产的钢条规格进行监控的高可靠闭环控制系统.这就是本PAC应用的设计任务 系统技术要求 该系统能进行高精度监测和控制并以更快的响应时间（比传统PLC）；可保证每周七天、每天24小时连续的高可靠工作，并且大限度地减少人工操作。 系统设计方案 钢条规格的高精度监测 由于NI基于PXI和实时的PAC平台非常适合用于高精度监测，故可利用NI 公司的图形软LabVlEW RT（实时）和PXI硬件开发出基于NI可编程自动控制器（PAC）的规格监测和控制系统.用PAC控制系统实时地监测钢片的厚度并以快速而确定的响应时间控制计量仪。■先述该PAC控制系统的工作过程： PAC控制系统有两个轧辊，一个是固定的，另一个可移动，它们和液压气缸相连。可移动轧辊根据输入信号对钢片加压以保证钢片有合适的厚度。 通过对各种可用于这种复杂应用的平台比较，选择了NI PAC平台和图形软件LabVlEW RT（实时）及PXl硬件。利用N I的PAC产品，不仅缩短了开发时间，也为我们的客户降低了成本。 ■系统的信号捡测分别用厚度计量仪与位移传感器 该控制系统采用厚度计量仪来测量钢片的厚度，即，它以微米级的精度测量距定位点的偏差并形成模拟信号输入到PXI硬件。然后根据液压气缸的压力形成模拟电压信号。 位移传感器确定了液压气缸的位置并向控制器提供与金属计量仪（或两轧辊之间间距）相关联的数字输入信号。旋转编码器（TRD-K）固定在转动的升降辊上，它显示钢条被轧出的速度，其示意见图3所示。通过利用各种传感器接收数据，运行于PXI控制器的LabVlEW RT对输入做出响应并生成改变液压压力的输出信号，从而控制钢条的规格。无论是厚度计量仪与位移传感器均可采用光纤传感器来实施。 图4为PAC用于钢条（或扳材）规格进行监控的高可靠闭环控制系统-自动化处理的设计方案框图.从图中看出该设计方案中选择了气压、位移、厚度传感器及编码器等信号传感捡测部分、图形软件LabVlEW RT（实时）、PXl/CompactPCI多功能高精度采集卡、可编程自动控制器（PAC）。 可靠控制系统的实现-多功能高精度采集、计数器收和数字I/O模块的使用 利用运行LabVlEW RT（实时）的PXI控制来实现控制系统。该PXI系统采用三种不同的模块（见图4所示）。我们使用NI PXI-6070多功能高精度采集卡来完成模拟输入或输出厚度和压力数据。此外，用NI PXI-6608计数器/定时器卡测量编码器的信号并确定轧辊速度（示意与图3相同）；使用NI PXI-6711模拟输出模块控制伺服阀来改变液压气缸的位置，从而控制钢条的规格或厚度.又利用NI PXI-6527工业数字I/O模块（含24条隔离光隔离输入线和24条隔离固态继电器输出线）实现一个常备的按钮式控制扳，来解决实时系统和主机发生连接中断这样意外事故的这一难题.这就是利用PXI和LabVIEW开发出了可靠的控制系统 响应时间的大大缩短 与传统的仪器和PLC相比，我们利用NI PAC平台tigao了灵活性，降低了响应时间并改善了产品质量。众所周知对于基于PLC的典型系统，它的控制循环的速率为100到500ms，而使用基于PXI的控制系统，我们把该系统的循环时间降低到10ms，从而tigao了我们输出的质量。也利用PXI背板对测量进行同步。后，由于利用了单一的开发环境和灵活的硬件，我们把系统的响应时间降低为六分之一，从而减少了项目所有者的综合成本。 需要说明的是该PAC应用的钢条高精度监控和高可靠闭环控制系统，同样也可适用于板材行业（或建筑行业）。 结论 由于PAC能为您增加所需的PC功能以用于控制，实时分析或连接企业数据库，而且同时保持了PLC的可靠性。如果您不只是需要集成数字I/O和运动控制，或者需要更快的计算机处理能力的话，PAC可能是非常好的选择。为此，当今的工程师除了PLC控制外，其PAC不失为是一种佳选择，它正占领自动化领域. 而PAC概念将在当今和未来的工厂自功化中发挥重要的作用。