西门子模块6ES7318-3FL01-0AB0型号规格

系统概述
    自来水从水厂生产出来，经由供水管网，后输送给用户。在连续、不间断的管网输送过程中，导致自来水受二次污染的因素是很多的，诸如管道破损、安装工程、管材老化、质量问题等，这些都会造成用户水质的下降。在日常生活中，由于管线长度很长，结构复杂，环境条件差，导致自来水在管网中滞留的时间可能很长，自来水在这样的条件下发生着复杂的物理、化学、生物的变化，从而导致水质发生变化。
    长期以来，管网水质的监控主要是依靠每天工人取水样化验，缺乏实时性。为了对管网的水质及供水情况进行有效监管，智能化的管网监控系统已在实际中应用，以尽量保证正常的供水能力和供水水质。管网在线监测系统可以对管网水质实行24小时实时连续监测，并以管网水利模型和水质模型为手段，实施全方位管网优化调度，并为改善管网水质提供决策依据。
    管网在线监测系统的使用使相关部门对水质的监控力度进一步加强, 并通过进一步增加监测点的方式，为建立管网水质模型打下基础，并为水厂科学生产和合理供水提供了依据和试验手段。

系统要求
供水管网的在线监测一般要实现二个目的：一是监控各管网节点的实际供水情况，为系统管理和调度提供参数数据；二是监控管网水质，掌握管网水质变化的动态。如通过监测管道压力和**，可了解各管线的实际供水状况；通过监测PH值、余氯、浊度、细菌数等可了解水质情况。所以在进行监控时，需要配备相应的仪器仪表。为了得到实时数据，一般还需要配备数据采集传输设备，将监测点的实时数据上报到中控室。

系统构成
供水管网在线监测系统包括三大部分：仪器测定、网络传输、监控与管理平台。安装在现场的仪器，可以对该监测点的管网供水情况和水质的特定参数进行测定，网络传输方面则需要配备带有远程通信功能的数据采集器，监控与管理平台则需要一套功能完善的软件系统，能实现数据采集、存储、报警、查询、报表、调度、预警等功能。
基于多年的数据采集经验，和大量的工业应用的基础，我们为供水管网监控提供的管网监控用K23低功耗无线RTU。
K23集成GPRS无线通信模块（可选CDMA），采用实时在线、自动上报的方式工作，无市电的情况下可由内部大容量锂电池供电。
K23内部集成了6路模拟量采集通道，可同时采集多路现场信号。
K23内部集成了2路开关量输入通道，可监控仪器设备的开关状态。
K23带有1路RS-232，1路RS-485，可用于连接前端分析仪器。
K23带有1路继电器输出，可用于报警和控制仪器、泵、阀等的开停。
K23安装方便，稳定可靠，维护简单，维护成本低。
K23的整机防护等级为IP67，可满足现场恶劣环境要求。

系统配置
● 内置GPRS，采用TCP通信方式，实时在线，数据自动上报
● 6路12位精度的模拟量输入
● 2路开关量输入
● 1路继电器输出
● 内置存储器，可保存少1年的数据
● 1路RS-232，1路RS-485
● 内置看门狗、定时器、实时时钟
● 低功耗，可配备大容量锂电池
● 全工业级电路，高稳定性、高可靠性设计
● 支持多中心
● 运营成本低

系统框图

监控中心主界面

系统评价
    K23低功耗RTU，为供水管网在线监控提供了有效的技术手段和简单可靠的解决方案，为供水管理部门提供了实时有效的供水情况和水质数据，为科学调度和改善供水质量提供服务。
 

枕式包装机又称接缝式裹包机，是一种卧式三面封口，自动完成制袋、填充、封口、切断、成品排除等工序的包装设备，能实现食品、日用化工、医药等行业自动化生产线的流水包装。适应的包装物一般为块状、筒状、粒状物品，比如：方便面、面包、冷饮、纸巾等。包装成品的形式有单件包装、集合包装、带托盘包装、无托盘集合包装等。

　　市场上的枕式包装机根据传动机构可以分为单变频、双变频、单变频+单伺服、双伺服、三伺服等多种类型。常见的类型有单变频+单伺服、双伺服两种，传动机构均由送膜电机和主轴电机构成，单伺服型枕式包装机主轴电机是变频器，双伺服型主轴电机也是伺服。但这两种机型工作方式和原理却大同小异。

　　枕式包装机的送膜和送料是同步进行的，如图一所示，送膜电机带动走膜胶辊和纵封机构转动，薄膜经成型器成型后变成为筒膜，并进行纵向热封，同时物料被送进筒膜内，通过夹运一起向前经过横封横切部位，由主轴电机带动回转式的横封横切刀对筒膜进行横向封切，输出包装成品。

　　包装机正常工作时，主轴电机和模电机均采用连续运转的方式进行工作，而非立式包装机中常见的启停控制方式。横封机构每回转一周即完成一份物料的包装，在其完成对转一周的同时膜电机要恰好送膜到达定长或色标位置。这两个轴的动作由以PLC为核心的控制器进行协调，也是整台包装机工作的关键和难点。

　　针对于用户的不同需求，北京和利时电机技术有限公司开发了一系列的控制系统，根据系统的构成主要分为紧凑型和组合型两大类。

　　紧凑型枕式包装机控制器采用北京和利时电机技术有限公司的SC-D228H控制器作为核心系统，该控制器功能强大、结构小巧，具备良好的适应能力，可以像显示仪表一样安装于装置的面板上，采用24VDC供电，具有12路数字信号输入、12路数字信号输出。数据、汉字显示，按键输入等功能齐全，一个单元即相当于“PLC”+“文本显示器”，具有很高的性能价格比和灵活性。

　　组合型枕式包装机控制器采用通用的PLC+触屏的方式。以北京和利时电机技术有限公司微型模块化PLC作为核心控制系统，该控制器功能强大、扩展灵活。采用220VAC供电，自带24VDC、12VDC的30W直流电源，具有可扩展的多路数字输入、输出信号，可扩展至96点。触摸屏采用7寸真彩触摸屏，不仅分辨率和尺寸都要高于一般厂家的5.7寸触摸屏，而且支持配方功能，可以存储50种型号的产品参数，每种型号可以存储包括产品名称在内的11个数据，用户操作更加方便快捷。

　　针对于横封机构完成回转一周的同时膜电机要恰好送膜到达定长或色标位置这个难点，在控制器内部采用了**的运动控制算法，实现了主电机和送膜电机的电子凸轮跟随功能，完全以软件方式实现了主轴封切和膜电机进给的统一控制。当主轴反馈编码器为120线时袋长控制精度在±2mm以内，若主轴编码器线数更多袋长控制精度会更高，2000线时可以控制在±1mm以内。包装速度可以达到0~300包/分钟。

　　除色标选择、追踪，脱标、温控报警等基本功能外，还可以控制打码机加热、打码位置、充氮位置、充氮时间控制等功能。通过参数设定选择为单伺服或双伺服型枕包控制器。还根据客户实际应用中提出的要求增加了有色标膜自动测量袋长、换膜自动调整的功能，无需重新寻找色标和刀位，节省宝贵的时间和物料。

　　此外，用户还具有四路温控功能，用户可根据自身特点在订货时选配。四路温控一般是控制预热机构、纵封机构和2路横封横切刀。由于加热片和热电偶的安装位置以及金属导热特性，导致加热过程中出现大惯性、大滞后的现象。用简单的PWM调制加热很容易超温，温度控制也不够**，而一般的PID控制算法虽然温度控制**，但是面临大滞后的环节，也很难控制超温的效果，达到稳定的过程也比较漫长。在控制器内部采用了更适用于温控中具有大滞后环节的特殊PID算法，在加温工程中完全没有超温的现象，精度控制在±1℃以内，加温速度和控制精度完全可以和市面上专用的温控器相媲美，更加符合实际生产的需要。

　　如果上述的控制系统在枕式包装机中是占据支配地位的“大脑”，伺服电机和驱动器在枕式包装机中则担任的是“执行机构”的角色。送膜的平稳性和快速响应以及横封横切刀的平稳运行和变速平滑响应一方面取决于“大脑”的指令，另一方面则取决于伺服系统的**性和稳定性，以及在包装机整体提速或降速的过程中展现出的较强动态响应能力。因此，在枕式包装机行业中广泛采用了北京和利时电机技术有限公司生产的“森创”交流伺服，其具有输出转矩大、定位精度高、过载能力强、运行平稳、振动噪音小等特点，而且这些都是与枕式包装机行业相适配的优点。三年以来，由产品自身存在问题产生的返修率为0。实践证明“森创”交流伺服是一个性能稳定、和长期合作的品牌。

　　，北京和利时电机技术有限公司开发出的一系列枕式包装机控制器性能强大、功能齐备、算法**、搭配灵活，可适配各厂家的单、双伺服机型枕式包装机。再配以自主研发推广多年的“森创”交流伺服，具有一般同行所不具备的系统集成与服务的突出优势，有极高的性价比，为客户实现利益大化。

工业机器人作为现代制造业主要的自动化装备，使焊接自动化取得了革命性进步，它突破了焊接刚性自动化的传统方式，开拓了一种柔性自动化的新方式〔1、2〕。在**企业技术水平，稳定产品质量，**生产效率，实现文明生产等方面具有重大作用。这些年，随着国内汽车制造业的迅猛发展，机器人焊接技术作为**制造技术的主要手段得以广泛应用。

1 焊接机器人的特点和功能

现在广泛应用的焊接机器人都属于代工业机器人，它的基本原理是示都再现〔3、4〕。由于机器人的示都再现功能表现为焊接机器人完成一项焊接任务，只需一次示教，即可**地再现示教的动作，如要机器人去做另一项工作，无需改变任何硬件，只需再做一次示教即可，因此，在一条焊接机器人生产线上，可自动生产若干种焊件，焊接机器人对生产条件的适应性很强。焊接机器人是一种可编程的柔性自动化设备，灵活性很强，尤为显著的是能在狭窄的空间作业的具有6个自由度的机器人，在汽车制造行业倍受瞩目。图1所示为某主流品牌焊接机器人，其主要特点如下：

（1）动作高速、平滑 与其他同类型机器人相比，高速度高，加速度大，因此缩短了空走时间和循环时间，**了生产率。

（2）动作范围广 由于采用了独立关节构造，动作范围大，大伸展距离为1360mm，水平行程范围为1017mm，同时由于彩了偏置手腕构造，更容易接近焊接工件，焊枪的旋转角度增大，因此扩大了焊接工件时的动作范围。

（3）体积小、节省空间 在设计上采用了不需选择设置场所的紧凑化设计，在旋转轴上采用中空减速机，减小了设置空间。

（4）控制性能优异、操作性强 控制器主CPU与演算CPU的独立化，保证了更平滑的高速运动，确保了轨迹的高精度；而且内存使用FLASH在存储器，大大**了存储容量。

2 汽车净化器壳体焊接实例

目前该型机器人在工业焊接，尤其是在汽车制造业中得到了越来越广泛的应用。汽车净化器外壳采用Q235低碳钢板，经剪切、成型夹紧、定位、焊接、热浸渗镀铝等工艺制成。低碳钢板渗铝工艺可取代不锈钢，并可长期在900℃高温以下使用而不损坏，原材料成本低。净化器壳体由冲压件经点焊和弧焊完成，其上、下壳体接口由直线焊缝及两端法兰环焊缝组成。本工作站采用了2个焊接工位的机器人焊接系统，首先将净化器摆放在工装上，通过工作台的浮动支撑、辅助支撑及夹具进行定位及夹紧，由焊接机器人、定位器以及与之匹配的周边设施相互准确地配合完成整个净化器工序所含各焊接部位的焊接。生产中也可根据设备利用率采用人工点焊后再由机器人自动完成缝焊的焊接工艺。

2.1 焊接机器人工作站的组成及动作设计

该焊接机器人系统主要由机架（底座、支撑座）、工作台浮动支撑、辅助支撑及夹具（2台变位器、2个工位）、机器人及其控制系统、气动系统、防护栏、遮光板、光幕、焊接电源、焊枪、电气系统及其它辅助装置组成。

2.1.1 机器人的控制系统

由于可编程控制器（PLC）是专为工厂环境下应用而设计的一种工业控制计算机，具有抗干扰能力强、可靠性极高、体积小、是实现机电一体化的理想控制装置等优点，所以本工作站采用其作为主控制装置，负责整个系统的集中调度，通过总线和 I/O接口获取各个执行元件的状态信息，将焊接任务划分为各个子任务，分发并协调各个工位的工作。

该控制系统主要由主控制箱、主操作盘、副操作盘等部分组成，其核心是日本三菱可编程控制器〔3〕。主控制箱是控制的中心，主要完成对机器人、操作盘的协调控制；副操作盘装有触摸屏，能完成所有操作及提供各种指示，有电源“入、切”、“手动、自动”转换开关、“运转准备”、“异常解除”、“警报停止”、“非常停止”等按钮，以及各种报警指示灯；主操作盘完成工作的启动、停止控制。

2.1.2 底座

用于安装焊接机器人、翻转变位器、辅助支撑、工作台等部件。其中水平翻转变位器拖动2套夹具配合焊接机器人使工件焊缝处于佳的焊接位置。

2.1.3 气动系统

气动系统由各气动阀、汽缸等组成，实现工件的托起、定位加紧等动作。

2.2 焊接系统的运行控制

系统初始化，并检测各个执行元件的状态，由于焊接工件种类不同，需要设置不同的焊接工艺参数。控制焊枪动作的焊接控制器中可存储多种焊接工艺参数，每组焊接参数对应1组焊接工艺。机器人向PLC发出焊接预约信号，PLC通过焊接控制器向焊枪输出需要的焊接工艺参数。

该系统技术是，工作安全可靠，2个焊接工位独立存在、交互运转。当工位1完成Ⅰ型净化器焊接后，焊接机器人按程序预约自动转到左面工位2进行Ⅱ型净化器的焊接，同时操作人员可在工位1进行工件的装卸，缩短了焊接生产的辅助时间，**了生产率。工件在夹具中定位准确可靠，重复定位精度高，焊接质量好。每一工位的焊接夹具均采用变位器拖动，使其在焊接过程中可以改变工件的焊接姿态，配合机器人的动作，保质保量地完成净化器的焊接。该系统的动作过程如下：

启动→点焊→纵焊缝施焊（同时工位2夹工件，启动）→上面焊接结束，变位器翻转变位→下面纵焊缝施焊→下面焊接结束；进行环焊缝焊接→焊接结束，装卸工件，同时预约转入工位2的焊接（焊接顺序与工位1相同），点焊和环焊这2个动作均是在工位1上完成的。

按工位1启动开关→机器人开始运行工位1→按工位2开关，工位1动作结束后，工位2程序自动运行→取下工件1，放上新工件→按工位2开关→工位2程序结束后，工位1程序自动运行，图2充分说明了两工位之间的动作关系。

根据动作顺序进行空载运转，在各个动作准确无误后装夹工件示教，通过机器人的示教器确定各工位的焊接工艺参数，后进行试焊接。

3 结论

目前，汽车制造业中的焊接方法以点焊、弧焊为主。在恶劣的焊接条件下，作为集机械、电子、计算机、控制、传感器等多门学科理论与技术于一体的焊接机器人，其工作状态稳定，能确保焊接质量。本文所介绍的工作站在汽车配件生产厂家的成功运用充分证明了该工作站的通用性和灵活性。只要稍加调整工装和控制程序就能适应不同工件焊接的需要，而且机器人自动焊接净化器尺寸的一致性，夹具定位的准确性，密封性起着至关重要的作用。