西门子CPU 6ES7 214-1AG40-0XB0安装调试

一 散装机的工作原理及控制流程
1 散装机的组成结构
SZ系列固定式水泥散装机是由进料接头、伸缩下料套管散装头、下料锥斗、卷扬装置（包括松绳开关装置、料满控制器）、收尘系统、除尘系统、卸料阀、气源阀、闸门等零部件组成。散装机既可安装在库底也可安装在库侧同相应的卸料装置配套使用。库侧散装机使用时配备空气输送斜槽(含专用高压离心风机)，库底散装机使用时配备短斜槽输送部分(含专用高压离心风机)，以适应工艺布置的需要。
2 散装机的原理及流程
水泥罐车抵达指定位置后，按控制装置上的“下降”按钮使散装头下降到罐车入料口进入准备装料状态。按“装车”钮进行装车。此时高压离心风机工作，使物料在打开卸料电磁阀后能顺利通过输送斜槽；同时气源电磁阀打开，接通气源；收尘风机同时启动，收尘电磁阀开启驱使气缸动作推动外壳内翻板并使翻板处于导通状态，此时除尘电磁阀处于关闭状态，储气罐储存气体，收尘系统进入工作状态；同时料位风机和活化灰风机打开。0.5秒后卸料电磁阀开启，驱使气缸控制卸料阀门打开进行装料。装载容器内的含尘气体通过伸缩套管中的夹层通道由收尘接口抽到配套的收尘器中，使含尘气体吸附到布袋上，工作现场可实现无尘作业。当物料装到预先调定的高度或容器已经装满时，装载容器内的物料会堵住散装头下方的风管接头，产生料满报警并自动关闭卸料电磁阀停止装料。卸料电磁阀关闭1分钟后活化灰风机关闭，再过30秒后收尘风机关闭，收尘电磁阀关闭，此时外壳内翻板处于关闭状态，除尘电磁阀打开清灰2~3分钟左右自动停止，料位风机和高压离心风机停止，气源停止。后按“上升”钮使散装头上升至预定位置。灌装结束。

二 PLC控制的优点
目前国内水泥散装机的电控部分大都是以大量的时间继电器和中间继电器组成的实序逻辑控制电路来控制各个阀门、电机的启停时间和顺序，在整个工作流程中各元器件动作很频繁，尤其是时间继电器在现场环境比较恶劣的条件下更是容易损坏，故障率高。经常造成装车工作被迫中断，降低了工作效率。而采用PLC控制系统则大大避免了上述问题。PLC控制系统与继电器控制系统相比有如下优点：
2.1 控制方式
继电器的控制是采用硬件接线实现的，利用继电器机械触点的串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制。 而PLC采用存储逻辑，其控制逻辑是以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可，方便快捷。
2.2 控制速度
继电器控制逻辑是依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，毫秒级，机械触点有抖动现象。PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，速度快，微秒级，严格同步，无抖动。
　2.3 延时控制
继电器控制系统是靠时间继电器的滞后动作实现延时控制，而时间继电器定时精度不高，受环境影响大。 PLC用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，调整时间方便，不受环境影响。
2.4 上传数据
现在水泥厂的自动化程度越来越高，对设备DCS的要求也越来越高，因此在电气方面我们要实现如下功能：
⑴能自动实现从开启除尘器设备到水泥罐车装满的全过程。
⑵运行过程中，能将各设备的运行信号反馈到中控室。
⑶中控室接到备妥后可以实现远程启、停设备。
⑷停车状态下，提供设备的备妥信号。
⑸运行过程中若出现故障，可向中控室提供故障信号。
⑹实时监控水泥罐车内水泥的多少。

三 PLC控制的具体实现
基于以上几点，我们选用德国西门子公司生产的S7-200可编程序控制器作为控制核心，通过对其编程实现各设备的运行。
1 系统硬件组成
主要构成如下：西门子S7-200系列CPU一台、数字量扩展模块EM223一台、模拟量扩展模块EM231一台，我们将各个电机和阀门的状态及控制信号接入PLC，由PLC对这些设备进行控制；EM231可接收罐车重量信号4-20mA电流信号。我们也可以将这些信号通过EM277模块按照 PROFIBUS-DP协议将系统连接到全厂PROFIBUS-DP总线上，将系统升级为一个PROFIBUS-DP从站，实现中控室对散装车间的控制。

• 一、 简述
  
  叠装系数测试仪是在硅钢生产中必不可少的检测仪器，本装置主要用于硅钢片的叠装系数测定。本测试仪是在吸收国内外同类产品优点的基础之上，根据测试标准的实际要求，为**测量硅钢片叠装系数而专门设计的新产品。本装置具有手动操作与自动操作测定方式，即：试样的移动与测定部均为自动操作，送入试样后，由一套VIPA 214 CPU组件通过控制由滚珠丝杆和直线轴承构成的高精度垂直伺服系统完成自动进料，定位，退料等工序；通过控制由进口滚珠丝杆推拉机和压力传感器构成的水平伺服系统完成加压，测量，复位等工序，在规定的压力下由一组电子千分表所测得的硅钢片叠厚数据，本装置具有对试样自动测量宽度和称重的功能，也可手工输入宽度和重量数据。配合托料系统加装一套自动循环送料装置，可自动完成试样的放置和回收。所有数据经过计算机作相应处理从而完成整个测量工作，大大提高了采集精度和工作效率。
  
  二、技术要求
  
  1. 应加荷重范围0—10KN；叠层高度0—25mm
  2. 测定精度
  附加载荷：压强（1.00±0.05） MPa。
  叠层高度：测定值的±0.2%
  3. 测定试样：
  爱普斯坦方圈试样： 30㎜×300㎜；
  4. 测试用电气及机械部件
  1）各种低压电气部件均采用国际。
  2）压力传感器采用国际，测定范围 0—10KN， 精度0.001KN。
  3）用于传动的机械部件采用国际。
  5. 厚度测试尺
  1） 生产厂家：日本三丰。
  2） 测定范围 0—25mm， 测定精度0.01mm；
  3） 通讯机能：计算机自动读取测量数据。
  6. 主要测试功能
  1） 需要测试的试样信息为上位机传来的信息，也可手工登记试样信息。多余的信息可删除。
  2） 试样的重量由计算机自动从电子秤读取数据，精度为±0.1% 。
  3） 试样的宽度由计算机自动从宽度测试尺读取数据，精度为±0.1㎜。也可手工输入宽度数据。
  4） 自动进样。
  7. 叠装系数的测定
  1）压强为（1.00±0.05） MPa，由计算机进行自动设定。
  2）压力设计成具有压力标准可修改的功能。
  3）自动进行载荷设定，具有压力超限报警保护功能。
  4）自动进行数据测定和叠装系数的计算，数据可自动上传给上位机，并可用打印机打印。
  5）操作界面根据用户习惯采用表格形式,分为微机操作和触摸屏操作两个部分，均可独立操作互不影响。
  8. 标样测试
  具有单独的标样测试画面，且可预先输入标样数值及上下限数据，对超出上下限的测试结果予以警示。
  9. 数据处理：
  1）测量数据存入数据库中，并可随时调用。
  2）所有测量数据都能转换成Excel格式文件。
  3）具有打印、查询、统计分析功能。
  10． 网络通讯功能：
  1）本计算机须接入局域网，与上位机之间具有双向通讯功能。本计算机数据库格式必须满足用户实际要求，并且根据用户实际数据库情况进行配置。
  2）上位机发送的信息日后可能会发生变化，应预留日后易于修改的格式。
  11． 故障报警功能
  设备发生故障时，应该具有自诊断功能，显示故障大致部位及引起故障的原因和排除方法。
  
  三、系统配置
  
  1 、硬件组成
  电源模块 VIPA 207-1BA00 2 块
  CPU + DP 主站 VIPA 214-2BM02 1 块
  模拟量输入模块 VIPA 231-1BD53 1 块
  通信模块 VIPA 240-1BA20 2 块
  开关量输入模块 VIPA 221-1BF00 1 块
  开关量输出模块 VIPA 222-1BF00 1 块
  开关量入/出模块 VIPA 223-1BF00 1 块
  操作面板 EVIEW MT501T 1 个
  驱动装置 EDP200 PA 2 套
  伺服电机 KINCO 23S31 2 台
  2 、软件组成
  编程软件 SW-873(WinPLC7) 1 套
  伺服组态软件 ECO2WIN 1 套
  组态软件 EasyBuilder500 1 套
  
  升降、测厚电机均采用伺服电机，驱动器采用KINCO的系列EDP200 PA，操作和生产工艺参数显示采用EVIEW的MT-501T触摸屏，全线控制采用 VIPA公司的200V PLC构成。VIPA 214DPM的Profibus和ED200 PA和MT-501T通讯。
  
  四、各系统简介
  
  1. 升降的位置控制
  升降用于试样宽度检测。电机采用交流伺服电机加伺服驱动器控制。升降速度、位置由速度电位器通过MT-501T送入VIPA 214 CPU，再通过DP网由VIPA 214 CPU加到ED200 PA上。由于测量精度的要求，升降的加速度不能太大，因此升降速度的设定采用PID运算。
  驱动器类型:ED200 PA，0.4KW
  设定：
  P6040＝06（停）或1F（运行）
  P6060＝3
  P6081＝1000
  P6083＝100
  P60FF＝0.8
  P60F601＝8000
  P60F602＝50
  P60F606＝10
  2. 测厚位置和速度控制
  由于测厚速度需根据压力自动调节速度（U＝K * D * 1/P）。
  其中U：测厚速度，K：修正系数，D：两极板距离，P：读取的压力值。所以测厚电机驱动器的设定由以下两个因素决定。
  • 测厚位置通过旋转编码器测定，其信号通过驱动器的DP 口送入VIPA 214DPM PLC，PLC测量高速计数器的计数值即为测厚位置。
  • 压力设定通过MT-501T设定，在运行中不断读取压力值P并送入PLC。
  PLC将上述两个参数相乘（压力的倒数）并乘以相应的修正系数（根据机械变速比决定），需要注意的是，由于测厚电机在使用过程中需要高速换向，因此当收到换向信号时，电机需要高速的降速和升速过程，ECOSTEP200 PA需外接制动电阻。
  测厚驱动器类型：ED200 PA，0.75KW
  设定：
  P6040＝06（停）或1F（运行）
  P6060＝3
  P6081＝3000
  P6083＝100
  P60FF＝1.5
  P60F601＝8000
  P60F602＝50
  P60F606＝25
  
  五、系统功能介绍
  
  1、启动，自检，复位，待料。
  2、放置被测试样至送料器。
  3、送料器送入被测试样。
  4、送料器将被测试样送入转料叉。
  5、转料叉将被测试样翻转90度。
  6、转料叉将被测试样送至预定位置。
  7、托料叉上行，托起被测试样。
  8、托料叉将被测试样送至测宽位，转料叉退出。
  9、被测试样进行宽度测试。
  10、宽度测量完毕，将被测试样送入电子称料叉，进行称重。
  11、重量测试完毕，托料叉上行，将被测试样送至叠装系数测试位。
  12、标准压块与测量平板将被测试样压紧，进行叠装系数测试。
  13、叠装系数测试完毕，托料叉上行，转料叉进入。
  14、托料叉将被测试样置入转料叉后退至待料位。
  15、转料叉退出，将被测试样翻转90度平行于操作平台。
  16、送料器将被测试样送出转料叉。
  17、取走被测试样，待料。
  
  
  六、系统的外观图

• 

• 系统外观图一
  
  
  
  七、设计特点
  
  1、电工钢叠装系数的测量方法由传统的垂直下压方式改变为水平方向拉动加压，既简化了仪器的结构，又消除了消除了直立式压力机构由于自重产生的压力偏差，提高了测量精度。
  2、垂直伺服系统采用托料叉承载试样，使试样放置方便，安全，可靠。
  3、在托料系统上方加装测宽装置，在托料系统下方加装称重装置，则可一次完成测宽，称重和测量叠装系数三项工作，使仪器功能具有可扩展性，大大提高了生产效率。
  4、配合托料系统加装一套自动循环送料装置，可自动完成试样的放置和回收。
  5、预留了全自动生产线的机械接口和电气接口，使自动送料循环系统可在硅钢片试样的系列检测流程中与其他检测装置衔接，从而为生产线上前后设备的连接提供了方便。
  
  八、综述
  
  该测试仪从二OO 六年初投入使用至今，各个性能指标完全满足对硅钢片的叠装系数测定要求，不仅能完成自动进料、定位、加压、测量、复位、退料等工序，而且具有试样自动测量宽度和测厚功能，不用人工干预。其卧立侧压式的创新设计减少了压头自重所致的测量误差，提高了测量精度，并增加了自动测宽测厚系统，故障率低、维护简单，大大提高了数据采集精度和工作效率。可以相信VIPA 214DPM和ED200 PA的优良性能和极高的性能价格比使它们在测试仪器上具有广泛的应用前景。