6ES7510-1SJ01-0AB0型号介绍

前言
　　制丝线是保证卷烟质量稳定一致的生产线，而叶片加料工序又是制丝工艺中的关键、难控制的工序之一，叶片加料的准确度对卷烟的感官质量具有相当重要的影响作用。叶片加料的自动控制方式为：设置料液施加比例，通过电子控制系统进行处理，使输出料液**随叶片质量的多少而改变，实现叶片加料的自动控制。当前，在国内卷烟行业内叶片加料系统中所使用的电子控制系统，其关键器件为差压变送器、DR24回路控制器。
　　现有加料系统简介及问题分析
　　卷烟厂加料系统
　　卷烟厂加料系统是卷烟厂制丝生产线上的重要工序，它要求系统能根据生产线上皮带秤测量的烟丝（烟叶）实际**和工艺要求的香料配比系数计算得出理论加香加料**，据此控制实际的加香加料**。系统示意图如图1。

图1；卷烟厂加香加料系统示意图

　　原系统由电子皮带秤、差压变送器、计量罐组成测量系统；由气动柱塞泵、气动薄膜调节阀等组成执行机构；以回路控制器DR24作为控制器。
　　加料系统的工作过程为：系统开始工作，柱塞泵作往复运动，把料液压入管道，单向阀打开，料液从计量罐流向加料系统，差压变送器测得单位时间内计量罐底压强的变化，送入控制器DR24中，得出实际加香加料**；同时电子皮带秤将测得的烟叶**信号输入DR24，DR24根据加料比例及皮带秤信号计算出理论加香加料量。DR24控制器根据理论与实际**的偏差e进行PID运算，并将运算产生的数字阀位以模拟电流信号输出，经电气转换器转换后，把电流信号变成气压信号，去控制气动薄膜阀的开度，使料液的喷加量随烟叶的**的变化而变化，使实际**尽量与理论**相符，以满足该工序的工艺要求。
　　系统存在的问题
　　在该加料系统中，系统工作质量的好坏关键取决于差压变送器以及电子皮带秤的**程度。差压变送器根据一段时间内的**变化计算出瞬时**，这种**的计量方式有一定的滞后性，使得系统的控制精度变差，造成加料量不准确。另一方面，由于系统料液浓度大，时间久后，会因结垢而使精度降低。料液流经差压变送器时，其中的颗粒状物质会使变送器的膜片挤压而影响精度，而且管道安装要求苛刻，如果过程管道内的残液或沉淀物流入导压管内，压力测量就会产生误差。另外， DR24控制器的人机界面简单粗糙，不能直观地显示生产过程中的各种工况，也无法显示各种参数、报警等信息；它用于网络通讯需要专用的硬件与软件，较为繁杂，难于维护，而且不适于大量数据的传输要求，无法适应目前较为**的现场总线技术。
　　新系统的设计
　　测量机构选择
　　考虑到卷烟厂各种香精、糖料的密度各不相同，经分析研究，测量装置决定采用质量**计测量**去取代原系统中用差压变送器加计量罐来测量**的测量方法。用质量**计的测量方法，不受密度、气泡、温度、杂质等的影响，本身精度达到0.1%,能很好地解决系统测量精度差的问题。
　　控制器选择
　　本系统需控制二十多个开关量、四个模拟量，需完成多种算术运算、逻辑运算及控制运算，而且需要较强的通讯功能以便通过现场总线交换大量数据，另外考虑到工业现场温度较高，湿度较大，且粉尘较大，故选用PLC作为控制器，加上触摸屏作人机界面。可维护性较好，且编程语言较符合电气维修人员工作习惯。PLC选用符合IEC标准的产品。
　　执行器选择
　　原系统中使用柱塞泵作为液体流动的动力，液体的流动存在一定的脉动现象。这种现象将会干扰系统的测量与控制计算。所以改进后的系统使用压缩空气作为动力，这种动力在车间很容易得到，而且相对系统要求非常平稳，易于实现系统的控制目标，实际系统中使用了一个密闭的计量罐（下配差压变送器）、一个敞口储料罐。开机之前，要先把料液打入储料罐中。储料罐旁有一磁性浮子液位计，可显示罐内液位高度，储料罐内多可盛满刻度的80%。当料液温度低于设定温度时，控制器自动打开气动阀向储料罐夹层通入蒸汽，加热料液，达到设定温度后，关掉气动阀。当计量罐内料液达到设定下限时，过程控制器自动启动上料泵电机，使储料罐内料液向计量罐内补充，直到计量罐内料液达到设定上限，或储料罐内无料为止。单向阀使料液单向流动，但计量罐压力不可回返。计量罐内需恒定气压，一般设定为0.5MPa。直接控制液体**的执行机构采用抛物线型阀芯的线性气动调节阀。控制器将阀门开度以4-20mADC电信号的方式输出给电气转换器,电气转换器将电信号对应转换成0.02-0.1MPa的气压信号，驱动气动调节阀动作。
　　工作原理
　　工作开始后，电子秤将烟叶瞬时**送到控制器，经过延时，然后与预先设定好的配比系数相乘，就得到理论瞬时**值。值得一提的是，电子秤延时是必要的，因为电子秤与喷嘴之间有时间差，只有延时准确，才能更好的完成控制的动态对应。质量**计将反馈信号送入控制器，反馈信号代表料液的实际瞬时**。将瞬时值与设定量进行比较，以它们的差值作为偏差量进行PID调节。输出4-20mA的电流信号给电气转换器，电气转换器将此电流信号转换为0.02-0.1MPa的气压信号，用此气压去启动气动调节阀，使其线性对应0-地控制阀门开度。流出的料液经浮子**计进入喷嘴，通过空压气雾化喷到叶片上。在这个系统中，差压变送器只是用来测量计量罐中的料液重量。工作原理图见图2。
　　系统实施
　　保证控制精度
　　为了**系统的实时响应，本系统在传统PID调节的基础上，根据叶片（叶丝）的**、计量罐内气体压力、计量罐内液位等条件加上了一级前馈。系统首先根据前馈值迅速将阀门开度粗调到正确位置附近，然后由PID调节达到平衡位置。前馈值的计算模仿自学习系统，控制器记忆100个离散的状态点，每次达到控制平衡则部分修正记忆值。这种方法较好的解决了影响加香加料系统精度的一个重要问题，即皮带秤来料波动问题。
　　为了使系统自身拥有自检能力，本系统利用装置在计量罐下的差压变送器定时检测质量**计是否出现故障。这样就避免了由于测量装置出现故障造成的事故。另外，依靠PLC相对强大的编程能力，本系统除了完成主要控制工作外，还依靠多个光电传感器以及程序内逻辑判断对可能出现的故障、漂移进行监视，大大**了系统可靠性和系统精度。

图2：新加料系统工作原理图

图3：堆栈工作原理图

　　液料温度控制
　　温度控制属于大滞后调节，本系统采用的控制方法利用温度变化速率，进行预测控制。即根据温度上升或下降速度判断一段时间后罐内液体温度的值，从而提前控制阀门的开度，避免了传统方法中温度超调的问题。
　　控制难点
　　电子称瞬时**的延时是必须进行的步骤。在此采用堆栈方式，电子称的瞬时**信号送至加料系统PLC，再经堆栈处理（采用先入先出）进行延时。原理如下：一个堆栈中多有100个变量，根据时钟脉冲的信号，这100个变量按照先后顺序存入堆栈中，存满后依据**先出的原则，先存入的变量先输出。根据需要可以调整时钟脉冲的长短，在这里使用的是秒脉冲，长可以延时100秒，这对本系统已经够用了。经过堆栈处理后变成延时后的电子称瞬时**信号。堆栈工作原理如图3。

　在很多设备中需要进行温度测量，采用热电偶进行测量时，降低干扰保证采集温度的准确和稳定在多数应用中是必需的。研华的ADAM-4118强固型热电偶采集模块的自动滤波器功能（auto-detecting noise frequency function）可以根据噪音的频宽来自动调整滤波频率，从而可以有效过滤干扰。以下就是ADAM-4118在挤压机中温度检测时自动抗干扰功能的应用。

　　系统配置：
　　在挤压机中，每一个温度检测点通过热电偶接入ADAM-4118进行测量，同时将温度数据传送到PLC中进行系统监测和控制。同时，PLC再将温度数据送到HMI触摸屏中实时显示温度。

　　挤压机：

　　问题描述：
　　客户已经使用ADAM-4018+有一段时间，当启动挤压机上的电机时，通过HMI触摸屏看到的温度值总在发生跳变，而实际的温度并没有发生快速的变化；分析原因是电机启动的电磁干扰导致ADAM-4018+温度采集不够稳定。

　　解决方法：
　　强固型的ADAM-4118增加了一个“自动滤波”的新功能，这个功能可以自动监测到干扰信号的高频率并将其有效过滤掉。因此，获取到的温度值更加准确和稳定。
　　研华的工程师到现场后将ADAM-4018+更换为ADAM-4118，并进行如下的简单配置后，解决了电机启动时温度采集跳变的问题。
　　因为ADAM-4118和ADAM-4018+的硬件接口方式和软件通信协议完全兼容，所以用户硬件系统的安装方式、程序等等不用做任何改变，就已轻松解决这个问题。

　　设置步骤：
　　步骤 1: 将ADAM-4118侧面的设置开关放在“Init”位置，重新上电，ADAM-4118进入初始化模式。

　　步骤2：打开Adam.NET utility并搜索到ADAM-4118。在“Integration Time”项目中更改为“User Defined”.模式。点击“Apply change”以确定设置。

　　步骤3：在ADAM.Net Utility中选择“Advanced Setup”并点击“Scan”以扫描干扰源的高频率，在扫描过程中要持续启动干扰源（如电机或变频器等）
　　步骤4：设置完成后，再将ADAM-4118侧面的设置开关放在”Normal”位置，重新上电，检验结果，温度值没有发生跳变了。