6ES7212-1AF40-0XB0型号介绍
0 前言
当今，在称量自动化和过程控制领域，电子称量系统被广泛地应用到监视和控制各种生产过程中。这些应用可以从简单的皮带张力的监视或容器填充度的测量，一直延伸到复杂的特定配方混合料的生产控制。SIEMENS电子称量系统 (SIWAREX)特别适合于这些高精度的测量任务，或被应用于其它测量手段不适宜使用的场合，例如导致传感器易损的活性材料的检测和受卫生条件限制的纯净物质(如食品、药物、化工产品)的生产。
1 SIWAREX系统在粉刷石膏生产中的应用
称量和按比例定量控制是**工业过程控制的关键技术，在众多的工业过程控制中称量技术扮演了重要的角色。通过直接集成在SIMATIC自动化系统的电子称量系统，SIEMENS在集中式和分布式控制系统中提供了统一的称量解决方案。
SIWAREX U模块实物图
SIWAREX称量模块既可以作为中央模块应用于SIEMENS可编程控制器SIMATIC S5或S7，也可以作为分布式输入、输出模块应用于SIMATIC S5、S7、M7或C7：通过使用标准硬件组态SIMATIC components和标准编程软件STEP7，可以极大地减少工程和培训的费用。另外，通过使用SIWATOOL参数化软件，用计算机RS 232C接口直接与称量模块相连，使用户可以在没有任何STEP 7编程基础的情况下，通过输入窗口方便地修改所有的可调节参数。
1.1 SIWAREX U和SIWATOOL的功能
SIWAREX系列中通用的模块S1wAREX U，在粉刷石膏生产线中的主要功能是：执行处理生产线所有生产过程中的称量任务，信号数字过滤，超限检测，短路和防过载保护，断线检测等。SIWAREX U有单通道和双通道2种类型模块，测量精度为0．05％，具有65 535分度分辨率。
SIWATOOL是可以在bbbbbbs和STEP 7下运行的，对SIWAREX U进行错误诊断和参数设置的应用软件，它允许同时处理多块离线称量模块和1块在线模块。用计算机RS232C接口直接与称量模块相连，我们可以方便地进行粉刷石膏生产过程的物理量标定、上下限设定、数字过滤器选择、零点设置和参数显示等操作。
1．2 应用于粉刷石膏砂浆配料系统控制的实例
在南京一夫建材实业有限公司新建的墙体粉刷石膏砂浆生产线工程的配料系统，根据设计选用西门子SIWAREX称量系统。粉刷石膏砂浆是一种抹灰饰面材料，它是由天然石膏通过特殊工艺处理，成为半水型石膏α-CaSO •1／2HzO。
粉刷石膏砂浆以α-CaSO4 •1／2H2O为基料，掺入与之相适应的填料、高性能外加剂及一定级配的建筑用砂，上述原料分别按产品要求，在SIWAREX称量系统控制下配制而成。生产线的配料系统主要由大、小2台秤组成，大秤称量石膏粉、沙子2种主料，小秤分别称量3种辅料添加剂。所有生产用原料通过5台变频控制的螺旋绞刀帮助下，按照工艺配方要求先后加入到2台秤中。称量完成后，2台秤中的5种原料全部投入到混合机中进行搅拌后，即成成品。接着开始下一次配料工作循环。
该系统的PLC选用西门子的S7—300，电源模块为PS3075A，CPU模块为6ES7314，数字量输入模块为6ES7 321、数字量输出模块为6ES7322、称量模块为SIWAREX U；传感器选用应变片式，变频器为Schneider的ATV一28HU72N4；人机界面HMI选用DIGITAL的Pro-faceGP系列触摸屏。
控制系统分手动和自动2种操作方式。在手动方式操作下，主要完成粉刷石膏砂浆生产线的单机调试、故障维修、称量模块的标定等功能。在自动方式下，上位机HMI实现粉刷石膏砂浆配方的设定、原料称量瞬时值和累计报表动态显示、生产线故障报警等功能。下位机PLC执行粉刷石膏砂浆生产工艺配方值的工程转换和**实现每道工序的生产要求；变频器高、中、低速切换，去皮和零位追踪，超差处理，故障诊断等功能。同时，由于在程序中加入了对生产状况的预测控制和累计误差补偿等算法，使得粉刷石膏砂浆的生产控制精度和稳定性大大**。SIWAREX系统在粉刷石膏砂浆生产中的工艺控制过程如图1所示。
图1 SIWAREX称量系统控制过程示意
2 结语
粉刷石膏砂浆配料系统选用西门子S7—300系列PLC与电子称量系统SIWAREX以及DIGITAL触摸屏，生产中操作方便、精度高、安全可靠、生产效率高。另外，由于具有良好的人机交互界面，使得操作工几乎不用培训即可胜任生产岗位，大大减少了企业的人员培训时间和费用。运行半年来，取得了令人满意的效果。
卧螺离心机因为具有运行平稳、分离效率高、效果好、能够连续自动进料、分离、卸料等优异特点,被广泛应用于化工、制药、食品和环保领域（主要应用于污水处理领域里的污泥脱水）。同时，又由于能耗较大，在污泥的脱水中，只在大型的污水处理厂得到了广泛的应用。
1 卧螺式离心脱水机的工作原理和技术特点
卧螺式离心脱水机主要作用是把固体从液体中分离出来。（见图1）其主要结构是由转鼓，内置的螺旋输送器，进料管，排渣口，排液口和驱动装置，润滑装置组成。外置输送泵将含水率较高的污泥和高分子絮凝剂通过进料管送入离心机内，由于转鼓的高速旋转和摩擦，污泥在转鼓内和转鼓一起高速旋转，形成一个同心的液层，离心力的作用使固体沉降到转鼓内壁而液体通过排液口流出，因为转鼓被做成圆锥体，在圆锥体的小端留有排渣口，这样就保证了液体不会从排渣口流出。同时螺旋输送器以与转鼓略有差异的转速旋转，将固体推向转鼓的排渣口。螺旋输送器与转鼓的差速决定了固体在转鼓内的停留时间。而这个停留时间决定了排出固体的干固率。
图1
石家庄桥东污水处理厂项目采用了FLOTTWEY公司的Z73型离心脱水机，是FLOTTWEY公司创新的多级行星齿轮变频驱动技术SIMP DRIVE的新成功应用，这项技术使转鼓和螺旋的驱动相互独立，从而把操作变得更加简单，停机时也一样可以启动螺旋进行排泥。
Z73型离心脱水机的转速高可达2800rmp/min,高速的旋转使得转鼓轴承的润滑尤为重要。Z73型的离心脱水机的润滑系统采用了中央自动润滑系统，所有需要加注润滑油的点，通过管道和中央润滑系统的柱塞泵分布器相连接，从而避免了人工注油润滑不及时造成的机械故障。附1 Z73型离心脱水机的技术参数
（1） 转子 转鼓：大速度 2800rpm/min
大固体密度 1.6g/cm3
转鼓内径 725mm
排放直径 465mm
转鼓材质 1.4463
大允许温度 40℃
螺旋： 耐磨保护 螺旋 碳化钨
进料室 冷铸件衬套
（2） 运行 运行方式 参数指导值
转鼓速度 2792rpm/min
差速 0.5-10.9 rpm/min
堰板直径 470mm
2 卧螺式离心脱水机电气控制系统介绍
卧螺式离心脱水机的电气控制系统主要由操作屏操控部分，PLC控制部分，驱动部分，紧急停车控制构成。
2.1 操作屏操控部分由一台Simatic OP170B装载相应的操控软件组成，如图2。OP170B是西门子基于bbbbbbs CE操作系统开发的具性价比的功能出色的图形∕文本键控操作面板，其图形显示区是一款5.7英寸液晶显示屏，可编程的键有24个，可用ProTool或 WinCC flexible软件组态。离心脱水机的所有运行参数设定和设备的动作选择以及工作状态选择都在操作屏进行，污泥和絮凝剂的**也在显示屏上有所显示，并且报警菜单可把设备所有发生的故障信息，以列表的形式按照故障发生的先后顺序予以显示，需要特别注意的是，在故障排除后，也要在操作屏上予以故障复位响应，才可以重新正常开机。
图2
2.2 PLC的控制部分和驱动部分，FLOTTWEY公司的Z73型离心脱水机控制PLC 使用了Simatic 紧凑型 PLC CPU314C-2DP , PS307 2A各一个和两个16点S7300的I/O模块组成，如图3。Simatic CPU314C-2DP自身集成了数字量和模拟量的输入和输出，并集成有MPI接口和Profibus-DP主从通讯接口，CPU314C-2DP的程序库里集成了更为强大的过程控制功能块，可以完成具有特殊功能的任务，使编程更加简单，节省大量的编程时间。而用户程序存储在存储器卡MMC中，使硬件的更换不再受软件的制约而更加方便。PLC控制着转鼓和螺旋的驱动变频器。变频器采用了DANFOSS的无传感器矢量控制型VLT5000系列。该系列变频器有着控制精度高，对指令反应和转速的修正迅速（只有毫秒级），自动电机适配功能，使用操作编程简单等特点，变频器的设定参数见表2。变频器的速度给定模拟信号和启动信号都在操作屏上设定和操作，经过PLC程序处理后传送给变频器，并由变频器反馈给PLC实际运行的速度模拟信号，PLC调用FB41‘CONT-C’连续控制器功能块，连续控制器功能基于模拟信号采样控制器的PID控制算法，以输出连续的恒值信号给变频器，保持设备平稳匀速的运行。
图3
PLC的I/O 表1（表中的IO点是德语标注方式）：
PEW752 螺旋速度反馈 A124.4 总故障输出
PEW754 转鼓速度反馈 A124.5 进泥泵启动
PEW756 驱动端轴承温度 A124.6 备用
PEW758 进泥端轴承温度 A124.7 螺旋变频器启动
PAW752 螺旋速度给定 A125.0 转鼓变频器启动
PAW754 转鼓速度给定 A125.1 转鼓故障复位
E126.0 控制电压24V A125.2 润滑泵启动
E126.1 急停 A125.3 闸板阀开
E126.2 进泥泵运行 A125.4 闸板阀关
E126.3 备用 A125.5 转鼓冲洗水电磁阀
E126.4 螺旋变频器正常 A125.6 闸板阀冲洗水电磁阀
E126.5 螺旋驱动保护 E0.0 闸板阀开到位
E126.6 螺旋润滑油低限 E0.1 闸板阀温度保护
E126.7 螺旋润滑油低低限 E0.2 转鼓冲洗水电磁阀保护
FREQ0 螺旋转数 E0.3 闸板阀冲洗水电磁阀保护
FREQ1 转鼓转数 E0.4 加药泵故障
E124.6 转鼓驱动保护 E0.5 加药泵自动
E124.7 转鼓变频器正常 E0.6 加药泵正常
E125.0 机械振动信号 E0.7 加药系统缺水
E125.1 润滑泵保护 E1.0 备用
E125.2 润滑脂脉冲信号 E1.1 备用
E125.3 润滑脂缺油 E1.2 备用
E125.4 闸板阀电机保护 E1.3 备用
E125.5 闸板阀关信号 E1.4 污泥输送系统正常
E125.6 闸板阀开信号 E1.5 污泥输送系统故障
E125.7 闸板阀关到位 E1.6 污泥输送系统自动
A124.0 复位急停 E1.7 备用
A124.1 警报器 A4.0 加药泵启动
A124.2 总故障指示灯 A4.1 污泥输送系统启动
A124.3 24V正常指示灯 A4.2 备用
离心脱水机转数的检测是通过两个电感式接近开关，测量转鼓和螺旋传动轮的旋转信号频率获得的，接近开关的通断通过PLC的高速计数通道0和通道1输入（CPU314C-2DP的频率测量大可达60KHz），在 PLC程序中调用SFB48功能块进行频率计数（见图4），分别在操作屏上显示转鼓的转速和螺旋差速值。
变频器的参数设定 （表2），空白处为该变频器没有设定此项。
参数序号 参数描述 转鼓变频器VLT5152 螺旋变频器VLT5032
001 语言 英语 英语
002 操作器/外部控制 远控 远控
014 操作器停机 无效 无效
101 转矩特性 正常恒转矩
102 电机功率 132KW 30KW
103 电机电压 400V 400V
104 电机频率 50Hz 50Hz
105 电机电流 231A 55A
106 电机额定转速 1460rpm 1460rpm
107 电机自动适配（AMA） 适配“开”RS和XS 适配“开”RS和XS
115 滑差补偿 0% 0%
119 高启动转矩 0.5S
120 启动延时 2S
121 启动时的功能 启动延时中的水平运行
128 电机热保护 热敏电阻跳闸 热敏电阻跳闸
130 启动频率 3Hz
131 初始电压 30V
201 输出频率下限 0Hz 3Hz
202 输出频率上限 60Hz 60Hz
204 小给定值 0Hz
205 大给定值 60Hz 60Hz
207 加速时间 180S
208 减速时间 900S
221 电机转矩极限 70%
226 频率极限 63Hz
234 电机相位监控 有效 有效
311 端子54模拟输入 热敏电阻输入 热敏电阻输入
315 端子60低比例率 4mA 4mA
319 输出端子42 4-20 mA/0-Imax 4-20 mA/0-Pnom
321 输出端子45 4-20 mA/0-Pnom 4-20 Ma/0-Tlim
326 继电器输出4-5 高于频率下限
409 过转矩跳闸延时 50S 30S
445 跟踪启动 有效 无效
446 载波类型 SF AVM SF AVM
图4
离心脱水机的转鼓旋转速度高，任何机械部件的损坏或磨损都可能引起机器的失衡，引发强烈振动，为了避免在这种情况下开机造成的机械损坏和对工作人员人身安全的危害，在控制上采用了电子振动监测器来防止上述情况的发生。ESW-mini-023 Electronic Vibration Monitoring安装在离心脱水机的工作平台上，可接受的振动幅度值是可调的，机械的振动被接收下来，转换成相应幅度的电信号，在对电信号进行滤波运算处理后，输出一组开关信号和一路0-20mA模拟信号。本机只采用了一组开关信号，当超出设定的振幅值时，开关信号动作，PLC停止转鼓变频器输出来保护设备和工作人员的安全。
图5
图6
2.3 急停控制部分使用PILZ公司PNOZ X3型紧急停车安全继电器，并在电控柜和设备旁分别安装了急停开关，在需要时可以有效的切断控制电源和PLC输出，从而保护设备和工作人员的安全。
3 离心式脱水机的日常维护
主要集中在如下几个方面：停机时经常检查螺旋润滑油和中央润滑系统润滑脂的油位和传动皮带的松紧度，闸板阀的传动螺杆也必需经常涂抹润滑脂润滑，以防锈蚀造成闸板阀不能正常的运转造成的设备不能正常操作。转数测量接近开关的检测间距也是很重要的检查内容，如果在相同的设定值下，转数比平时少很多，接近开关的检测间距就变大了，造成了感应信号的丢失，需要重新调整固定。由于采用了Simatic模块化PLC，使PLC的硬件更换相对更加容易，但使用了大功率的变频器来驱动转鼓和螺旋电机，使得变频器和控制柜的散热问题变得尤为突出，变频器和控制柜的散热风扇的正常运行和日常控制柜的保洁工作变得十分重要，应予以充分的重视