西门子PLC模块6ES7510-1SJ01-0AB0型号规格

505调速器
        505调速器是为蒸汽透平的执行器而设计的。现场组态蒸汽透平控制面板与操作控制面板集中在一个机箱里。典型的控制参数是速度(或负荷)。505调速器具有以下功能：1、联锁事件显示，避开临界转速区；2、自动启动程序(冷启与热启)。3、零速检测，4、超速的峰值显示。
505调速器控制有两种操作模式，即组态模式和运行模式。组态模式用于选择透平的控制选项，一旦控制选项被组态，组态模式一般**再用，除非透平选项或操作改变。一旦组态成运行模式，就从启车直至停车，505一直操作控制透平。另外，用服务模式可以在线修改动态组态参数。
2.1 505控制描述
        505与外围设备之间的信号流程框图如附图所示。

附图  外围设备信号流程

        (1) dcs:honeywell公司的集散控制系统。加氢装置采用honeywell公司的集散控制系统作为监视控制系统。
        (2) plc：ge 90-70 plc是c1101的联锁系统。
        (3) digital remote final driver：woodward公司生产的505调速器与调速阀之间的接口。
        (4) mpu: 无源磁性测速探头。
        (5) tranducer:阀位传感器。
        (6) actuator:调速阀。
        (7) 505：woodward公司生产的505调速器。
        505调速器接受两个测速探头的速度信号。速度pid控制器对测量信号与给定值(速度控制的设定点可以通过面板进行调节)进行比较，然后产生一个(4-20ma)输出信号到digital remote final driver。digital remote final driver接受阀位传感器的测量信号，并把阀位信号与505来的信号进行比较，然后产生一个输出信号到调速阀。505通过改变调速阀的开度，来调解蒸汽透平的转速。
dcs接受来自505及digital remote final driver的输出信号，来监视透平的转速及调速阀的开度。
2.2 505停车控制
        (1) 紧急停车。当出现压缩机停车联锁触发信号时，plc送出停车信号至505，和其他紧急停车条件出现时一样，505输出信号进入0ma，停车继电器失电。停车原因(检测的停车条件)显示在505前面显示屏上，从此屏幕按滚屏键能显示所有停车条件。
        (2) 控制停车。505控制停车功能用来在控制模式下停透平，与紧急停车相反。当stop命令发出只响应下列步骤：除了速度pid控制器。所有控制pids和所有功能都不能执行；速度设定值低速率下降到零速；在速度设定值降到零速以后，阀门限制器立刻达到零；当阀门限制器到零时，则505执行shutdown命令；a“trlp”/shutdown complete 信息在505前面板上显示出来。
2.3 工作组态
        505采用填写菜单式组态方式，组态简单易学。组态内容包括：透平启动、速度控制、速度设定值、操作参数等。蒸汽透平控制选项可以在现场进行组态，十分方便。

3  常见问题与解决方案
3.1 低速波动
        压缩机组大检修后启机期间，蒸汽透平低转速运转时，速度波动大：当透平低转速运转时，现场滞后大，停机检修以前透平高速运转时的pid值已经不太适合了。在此期间，p、i值都应该减小点。如果系统震荡周期小于1秒，减小p值；如果系统震荡周期大于1秒减小i值，p值也可能需要减小。判断蒸汽透平转速波动大的原因 ：按505控制面板上的“lmtr”按钮，显示屏上显示2个字段：
        (1) speed  *****.* rpm；
        (2) limit setpt  100.00%.
        把100.00%用“adj”按键稍微调节一点点，例如:99.99% 即可。如果调完99.99%之后，1)、speed  *****.* rpm这一项显示值变化不大，表明工艺负荷不稳，须从工艺方面查找原因；如果变化大，表示pid参数设置不好，需要重新整定pid参数。
3.2 pid参数整定
        pid分为off line pid(离线)和on line pid(在线)。当透平转速低于低可控转速时off line pid参数起控制作用；当透平转速高于低可控转速时on line pid参数起控制作用。因此，off line pid和on line pid值应该相差不大。这样在低可控转速时，才可以实现off line pid和on line pid“无扰动切换”。按505控制面板上的“dyn”按钮，可以显示当前起作用的pid。
3.3 频繁停机
        蒸汽透平在暖机转速运转期间频繁停机，无法整定pid参数。
        蒸汽透平的暖机转速一般都比较低。我们装置的蒸汽透平ct1101暖机转速设置为500rpm。而故障停机转速设置为300rpm，蒸汽透平在暖机转速运转期间，如果蒸汽透平转速波动大于200rpm，也就是说，当蒸汽透平转速低于300rpm时，则505调速器发出停车信号。如果是pid参数整定不当造成的，则会引起频繁停机。此时可以增大暖机转速，pid参数整定合适后，再把暖机转速复原。

4  结束语
        505在本装置蒸汽透平调速上已经应用多年，期间更换过一次505及其电源。经过多年考核，505运行安全可靠，对蒸汽透平乃至循环氢压缩机的安全、平稳、长周期、满负荷运行起到了一定的作用。今后，计划在现有控制功能的基础上，逐步开发和实施505与honeywell控制系统的通讯问题，充分发挥两个系统的功能，提高装置的控制水平

1  引言
        冰箱的侧板、内胆、冷凝器在预装流水线装配完毕后，进入烘道预热，然后送入发泡机发泡，发泡后从发泡机取出送往后续工段，这是冰箱生产中主要的工序之一。在一条单班产量1500的生产线上，需要配置4组共24台发泡机，为减少发泡模具的数量，为每个品种准备的模具都不可能达到24台，这就需要多品种同时混线生产。

2  系统设计
2.1工艺布局
        实际的生产线分为对称的两半，这里仅展示一半。工艺布局如图1所示，大致分为预装和发泡两大区域。其中：预装区包含预装流水线、暂存和两个分配小车；发泡区分a、b两组，每组一段烘道、一台发泡输送小车以及一组发泡机。

图1  工艺布局

        预装区的暂存段数由生产品种数决定。这半边生产线实际多同时生产6个品种，所以共设6段暂存。小车1负责将不同品种箱体送往相应暂存，小车2根据发泡机需要将不同品种箱体送往烘道排队预热。
        烘道队列中的空箱体预热后，发泡输送小车根据发泡机当前需求将箱体送往发泡机，并将发泡后的箱体取出，送往出箱线。
2.2 控制系统
        (1) 控制系统硬件构成:根据工艺布局和控制功能，将控制分为5个控制子系统：预装及暂存控制系统，a组烘道及发泡小车控制系统，b组烘道及发泡小车控制系统，a组发泡机控制系统和b组发泡机控制系统。每个控制系统配一触摸屏用于用户操作。

图2  控制系统profibus-dp网络构成

        控制系统如图2所示。选用西门子s7-300系列plc。因为三个控制系统之间需要交换信息，所以通过profibus总线相连，组成一个profibus-dp网络，由预装及暂存控制系统作主站。触摸屏也全部通过profibus总线和对应的plc通讯。通过profibus总线调试和下载，非常方便。

图3  预装及暂存控制系统

        (2) 预装及暂存控制系统:预装及暂存控制系统如图3所示。处理用户对各种产品工艺参数的设置和处理，预装流水线控制，产品型号条码识别，小车1根据设置送暂存，小车2根据发泡机需求送两条烘道排队的策略，实时传送各子站之间的交换信息。

图4  烘道及发泡小车控制系统

        (3) a、b组烘道及发泡小车控制系统:烘道传输控制，产品型号条码识别确认，发泡输送小车根据发泡机需求送空箱体进发泡机、取出发泡后的箱体送往出箱线，或者将有问题的空箱体送往暂存。烘道及发泡小车控制系统硬件构成如图4所示，类似预装及暂存控制系统，但在网络中作从站。profibus-dp网络工作模式为主从模式，交换信息以字节为单位，一致性设为全部。
发泡机控制系统(由第三方提供)控制发泡机发泡，在网络中作从站。
2.3 主要的控制方法
        (1) 产品条码识别：固定式激光条码阅读器通过rs-232和plc相连，将读取的条码送给plc，由plc和实际设定的条码比较，判断产品型号。
        当需要读取条码时，由plc发出读取指令，等待条码阅读器传输条码字符到cp340，再从cp340读入到plc。如果条码没有被识别，条码阅读器将发送一个特殊字符。
        (2) 小车定位运动：由伺服系统接受plc的位置指令，伺服系统在驱动器和电机之间构建位置环进行定位。这里的伺服系统由变频器+pg卡+异步电机+编码器构成，比伺服驱动器+伺服电机构成的系统节省约2/3的成本。
        由于采用了伺服定位，可以提高小车运动系统的反应速度，提高生产效率。
        (3) 小车找原点：用户在触摸屏上按下找原点按钮后，朝反方向运动，如果碰到原点开关，停止并设为原点；如果没有碰到原点开关，会在碰到后极限后再朝正方向运动，过了原点开关后，再次朝反方向运动，碰到原点开关，停止并设为原点。
        因为小车的定位精度不高(±3mm)，以上找原点的方法是一种能满足实际要求的简单实现方式。
        (4) 产品品种设置：通过主站的触摸屏设置1～6道暂存段分别存放什么型号的箱体；每台发泡机对什么型号的产品进行发泡，每组发泡机多可设置生产6种产品，两组发泡机多也只可设置生产6种产品。设置完成后，分组按顺序生成排队策略。当主站收到发泡机停止使用信号后，也将自动重新生成排队策略。主站触摸屏设置画面如图5所示。

图5  主站触摸屏设置画面

        (5) 预装暂存策略：小车1根据设置，将不同型号箱体送相应暂存；小车2根据发泡机实际使用情况，将各暂存的不同型号箱体生成的排队策略分别送往2条烘道排队。
        排队策略是分组按顺序生成的。在两组发泡机都使用时，每条烘道分配一个组间优先权令牌，每组发泡机的各台发泡机分配一个组内优先权令牌。小车2先扫描组间优先权令牌，再扫描组内优先权令牌，将具有优先权的发泡机需要的型号送往烘道，然后将组内优先权令牌交给下一台发泡机，同时将组间优先权令牌交给下一组发泡机，轮到后时，令牌再交给个。如此循环，则队列为轮流给每一组发泡机送箱体，每一组内也是轮流给每一台发泡机送箱体。当轮到优先权令牌的某组或某台发泡机不具备拥有令牌的条件时，自动将相应令牌交给下一组或下一台发泡机。
        (6) 发泡输送策略：烘道预热后的空箱体到达烘道口(设为发泡输送小车原点)，在上发泡输送小车前，将再次确认条码以防止因队列被人为破坏后造成混乱。如果发泡机仅有出箱请求，则发泡输送小车只去取出发泡后的箱体，然后回到原点送往出箱线；如果仅有要箱请求，且队列中的箱体正好是其所需型号，则只送该空箱体进发泡机，然后回到原点；如果既有要箱信号，又有出箱信号，且队列中的箱体正好是其所需型号，则带上该空箱体去发泡机，先取出发泡后的箱体，再送进空箱体，然后回到原点将发泡后的箱体送往出箱线。小车应发泡机请求动作后，请求信号又取消了，则小车将回原点。
        如果烘道口的空箱体不是当前有要箱请求的发泡机所需，则不上发泡输送小车，等待。此时小车尚可去取发泡后的箱体送往出箱线。
        如果烘道口的空箱体型号未被正确确认，或者已经没有发泡机再需要该箱体，或者小车上的空箱体已经冷却，送往发泡区暂存。
        因为此程序模块非常复杂，使用梯形图编程非常繁琐，所以使用scl语言编程，可以轻松处理多分支、多重循环等复杂的编程。

3  主要的程序模块
3.1 预装及暂存控制系统
        在触摸屏画面上为用户提供设置、小车找原点、手动、自动、监控报警等功能界面。程序功能模块分为用户设置处理、通讯处理、小车找原点、手动、自动等模块，程序组织结构如图6所示。

图6  预装及暂存控制系统程序组织结构

3.2 a、b组烘道及发泡小车控制系统
        在触摸屏画面上为用户提供小车找原点、手动、自动、监控报警等功能界面。程序功能模块分为通讯处理、小车找原点、手动、自动等模块，程序组织结构如图7所示。其中的小车找原点模块和条码处理模块在所有系统中通用。

图7  a、b组烘道及发泡小车控制系统程序组织结构

4  结束语
        按以上思路设计的冰箱多品种混线生产前端工艺控制系统，达到了预期的成本和功能目标，能可靠地运行，满足了用户要