西門子6ES7214-2AS23-0XB8產(chǎn)品信息

總結(jié)多年窄帶鋼冷連軋機(jī)電控裝置的設(shè)計(jì)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，選擇不可逆全數(shù)字直流控制裝置和S7-200系列小型PLC為控制核心設(shè)計(jì)的冷連軋機(jī)電氣控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)列的速度級聯(lián)控制和張力閉環(huán)控制。

1、系統(tǒng)技術(shù)性能參數(shù)：
機(jī)列速度：0-240米/分鐘、速度控制精度：0.5%、機(jī)架間張力：2000-40000N、卷取張力：2000-30000N、張力控制精度：±500N、帶鋼較大寬度：300mm、成品厚度：0.5mm
2、 機(jī)組情況
四機(jī)架冷連軋機(jī)是由開卷箱、1-4#四輥冷軋機(jī)和卷取機(jī)等主要機(jī)械設(shè)備組成，全線沒有活套機(jī)構(gòu)，在機(jī)架間設(shè)有張力計(jì)，末機(jī)架的出口有一臺測厚儀，每個機(jī)架為獨(dú)立的直流傳動系統(tǒng)，均為工作輥傳動，輥縫按工藝人工擺放，壓下控制是無觸點(diǎn)交流電動壓下，卷取機(jī)也是直流傳動系統(tǒng)，選用一塊可以完成卷徑計(jì)算和卷取張力控制的工藝控制插板。
3、 電氣系統(tǒng)
直流電機(jī)的直流驅(qū)動單元采用的是C.T公司的MENTOR--Ⅱ系列單象限全數(shù)字直流控制裝置及磁場控制模塊FXM5，采用磁場換向的控制方式，滿足反向工作的要求；卷取機(jī)選用了MD29工藝模板進(jìn)行卷徑計(jì)算和卷取張力的控制作為控制核心的PLC，選擇的是SIEMENS公司SIMATIC系列的S7-200。
4、系統(tǒng)的控制功能
窄帶鋼冷連軋機(jī)的電氣控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)：機(jī)列的邏輯控制、直流傳動控制、速度級聯(lián)控制、機(jī)架間張力閉環(huán)控制和卷取張力控制。
5、速度級聯(lián)控制
6、 卷取機(jī)張力控制
卷取機(jī)的張力控制由直流裝置MENTOR-Ⅱ加插MD-29控制模板來完成，MD29的"中心卷取"控制功能，可以使卷取機(jī)以恒張力的卷取特性工作。MD29的"中心卷取"控制具有卷徑計(jì)算、磁通補(bǔ)償、慣性補(bǔ)償、摩擦損耗補(bǔ)償、斷帶保護(hù)等功能，可作為標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用。獨(dú)立的卷取張力給定，線速度信號由末尾機(jī)架的直流裝置提供。
7、系統(tǒng)特點(diǎn)
A、 張力的投入是在穿帶過程中自動進(jìn)行，整個軋制過程中實(shí)現(xiàn)了張力自動閉環(huán)工作，**了產(chǎn)品的質(zhì)量和成品率；
B、 PLC對模擬量輸入進(jìn)行濾波，實(shí)現(xiàn)3個張力PID回路的全數(shù)字控制，主程序的循環(huán)時間不到25mS，**了控制系統(tǒng)響應(yīng)的快速性和穩(wěn)定性；
C、 PLC速度級聯(lián)控制配合全數(shù)字直流裝置控制，保了機(jī)列的速度精度和設(shè)備的穩(wěn)定性及可靠性；
D、 性能價格比較高的電氣配置，既適應(yīng)了生產(chǎn)工藝要求，又降低了設(shè)備的成本，同時設(shè)備的可靠性、無故障率得以很大提高。

㈠ 系統(tǒng)概況
無錫市蘆村污水處理廠是無錫市排水管理處下屬的事業(yè)型單位，是日處理污水20萬噸的自動化、信息化程度很高的全處理污水處理廠。
該廠控制系統(tǒng)由四個西門子S7-300 PLC站、一個遠(yuǎn)程I/O站（ET200）和中控室構(gòu)成，每個PLC站和遠(yuǎn)程I/O站都裝有一臺西門子TP系統(tǒng)作為現(xiàn)場數(shù)據(jù)顯示和操作，全廠所有控制系統(tǒng)（PLC站）通過一個環(huán)形光纖工業(yè)以太網(wǎng)連接成一個統(tǒng)一的通訊網(wǎng)絡(luò)，形成一個完整的全廠監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，同時，為了管理方便，建立了管理局域網(wǎng)，并將控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)往管理局域網(wǎng)。
控制系統(tǒng)的主要組成部分：
●1#PLC站：進(jìn)水泵房。主要負(fù)責(zé)進(jìn)水泵房、集水井、切換井等工藝、設(shè)備參數(shù)的采集、控制和傳輸。
●2#PLC站：鼓風(fēng)機(jī)房。主要負(fù)責(zé)1#、2#、3#、4#生物池、鼓風(fēng)機(jī)房、初沉池、1#二沉池、2#二沉池等的工藝、設(shè)備參數(shù)的采集、控制和傳輸。
●3#PLC站：泥處理。主要負(fù)責(zé)泥處理、老脫水機(jī)房、沼氣柜等
●4#PLC站：5#、6#、7#、8#生物池及3#、4#二沉池的的數(shù)據(jù)監(jiān)測和控制；
●遠(yuǎn)程I/O站：通過PROFIBUS和4#PLC站相連，負(fù)責(zé)脫水機(jī)房工藝、設(shè)備參數(shù)的采集、控制和傳輸。
●中控室：
①通過工業(yè)以太網(wǎng)把全廠所有控制系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)動態(tài)顯示在中控室計(jì)算機(jī)上，并可通過中控室計(jì)算機(jī)對全廠工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和對設(shè)備進(jìn)行操作，并可對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理形成各種報(bào)表，并存儲歷史數(shù)據(jù)。
②通過計(jì)算機(jī)將現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)送到模擬屏上，更形象地展示全廠生產(chǎn)和設(shè)備運(yùn)行情況。
③將有關(guān)數(shù)據(jù)通過無線方式傳給管理單位（**等）。
④控制網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)做為數(shù)據(jù)服務(wù)器，將控制系統(tǒng)的有關(guān)數(shù)據(jù)通過光纖發(fā)給綜合樓（辦公樓）的局域網(wǎng)，使授權(quán)用戶在辦公室可以了解全廠生產(chǎn)和設(shè)備狀況，特權(quán)用戶還可在辦公室對全廠設(shè)備進(jìn)行操作。

㈡ 工程特點(diǎn)
1.系統(tǒng)規(guī)模大。系統(tǒng)有四臺分散在不同位置的西門子PLC子系統(tǒng),各子系統(tǒng)相互獨(dú)立，又通過工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)成一個有機(jī)的網(wǎng)絡(luò)。
2.網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)復(fù)雜。既有西門子公司的DP網(wǎng)絡(luò)、MPI網(wǎng)絡(luò)，又有各PLC站間的光纖工業(yè)以太網(wǎng)，還有控制系統(tǒng)到管理系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)。
3.設(shè)備涉及面寬。既有控制系統(tǒng)，又有模擬屏，既有普通儀表，又有大量進(jìn)口的分析儀表。
4.實(shí)現(xiàn)了全廠控制網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一和控制網(wǎng)絡(luò)和管理網(wǎng)絡(luò)的有機(jī)結(jié)合。

㈢、工程完成情況
工程投運(yùn)近一年來，控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，得到了甲方的高度**，在工程監(jiān)理的工程總結(jié)中，自控系統(tǒng)以各專業(yè)較高分獲得了優(yōu)質(zhì)工程。

目前，常規(guī)供暖設(shè)備有燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃?xì)忮仩t、電熱水鍋爐等。燃煤鍋爐效率低，對環(huán)境污染嚴(yán)重；燃油或燃?xì)忮仩t雖然污染較小，但運(yùn)行費(fèi)用較高；電熱水鍋爐屬于無污染設(shè)備，但運(yùn)行費(fèi)用仍然很高，不能滿足用戶的廉價要求。新近發(fā)展的自儲能電鍋爐蓄熱技術(shù)以電為消耗能源，通過電鍋爐將電能轉(zhuǎn)化為熱能，蓄熱水箱儲存熱能并在需要時釋放。該技術(shù)不僅對環(huán)境沒有污染，而且是利用電網(wǎng)谷值（夜間）加熱儲熱介質(zhì)，平段和高峰時段不用電，或在平段時少用電。大多電力公司在谷值時段都推出優(yōu)惠電價，從而大大降低了供暖費(fèi)用，并且對供電系統(tǒng)起到了很好的“削峰添谷”的作用，具有很大的節(jié)能效益。因此，它是目前的發(fā)展方向，在新建和改造供暖設(shè)備中具備很大的推廣價值。
2 系統(tǒng)介紹
自儲能電鍋爐主要由電加熱器、儲熱箱、可控式熱管、取熱管、取熱加熱控制器、水溫調(diào)節(jié)器以及若干管道、閥門等構(gòu)成。其工作原理是以儲熱箱為主體，其中有若干個電加熱器，用于加熱儲熱箱儲熱。為了從儲熱箱中取出熱量，利用可控式環(huán)行熱管原理，構(gòu)成一個取熱循環(huán)系統(tǒng)，由熱交換器、水泵、管網(wǎng)等構(gòu)成，與常規(guī)的供熱系統(tǒng)基本相同。另外，還有一個供熱外循環(huán)系統(tǒng)，由氣液熱交換器、液液熱交換器、水泵和供暖網(wǎng)管等組成。在取熱過程中，取熱管的作用是使進(jìn)入管中的液體工質(zhì)蒸發(fā)，從而帶走貯熱箱中貯存的熱量，送入氣液熱交換器中，由氣液熱交換器把熱量交換給供暖外循環(huán)系統(tǒng)。此后，氣體工質(zhì)進(jìn)入冷凝器冷凝成液體，由外循環(huán)泵送回取熱管。取熱控制器的作用是控制取熱管閥門的大小，從而控制取熱量的多少，供熱外循環(huán)系統(tǒng)和常規(guī)的供暖系統(tǒng)基本相同。在這套系統(tǒng)中，我們采用HOLLiAS-LEC G3作為自儲能電鍋爐的控制系統(tǒng)，擔(dān)負(fù)著整個系統(tǒng)的加熱、取熱控制，并且對取熱溫度和外界溫度進(jìn)行監(jiān)控。控制的功能主要分為以下四個方面：
1. 加熱貯能：由控制器實(shí)現(xiàn)鍋爐在電網(wǎng)高峰時段不用電，在平電時段有條件用電，低谷時段加熱、儲存能量；并且實(shí)現(xiàn)再啟動加熱的控制，對加熱限溫以防止**溫，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。
2. 取熱供暖：PLC可以采取兩種方式控制供暖，*一種方式為分時段調(diào)節(jié)出口溫度以達(dá)到供暖要求，*二種方式是在分時段調(diào)節(jié)出口溫度的基礎(chǔ)上再加上環(huán)境溫度調(diào)節(jié)以更好地滿足供暖要求。
3. 溫度監(jiān)控：溫度變送器對加熱爐、出口水溫進(jìn)行實(shí)時采樣，將爐溫和出口水溫實(shí)時傳遞給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)采樣的溫度進(jìn)行實(shí)時處理，提高鍋爐運(yùn)行的安全性、可靠性。
4. 故障報(bào)警處理：系統(tǒng)具有運(yùn)行故障報(bào)警或**溫限報(bào)警等功能，報(bào)警時控制系統(tǒng)會提示操作人員，方便于工作人員及時排除故障。
3 控制系統(tǒng)硬件配置
自儲能電鍋爐控制系統(tǒng)采用和利時公司的HOLLiAS-LEC G3系列小型一體化PLC，G3系列PLC具有良好的擴(kuò)展性能和較高的穩(wěn)定性，并且具備豐富的指令系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用1個24點(diǎn)CPU模塊LM3107、1個4輸入4輸出的開關(guān)量擴(kuò)展模塊LM3231、3個4通道熱電偶擴(kuò)展模塊LM3311和1個4通道熱電阻擴(kuò)展模塊LM3312。熱電偶與熱電阻模塊采集溫度信號，經(jīng)過處理后送入CPU模塊。PLC的輸出部分有報(bào)與中間繼電器，觸摸屏與LM3107通過RS232口采用Modbus協(xié)議連接，線圈部分均有滅弧裝置。該系統(tǒng)具備自動、手動控制方式，并可以通過觸摸屏進(jìn)行控制，簡潔明了。

控制系統(tǒng)軟件部分由加熱控制、取熱控制和狀態(tài)監(jiān)測三部分組成。
加熱程序執(zhí)行時，首先讀取PLC硬件實(shí)時時鐘，判定當(dāng)前在谷電、峰電還是平電時段。若在谷電時段，則判斷儲熱箱是否儲滿能量。如果已滿則不加熱，否則進(jìn)行加熱。若在峰電時段，則不進(jìn)行加熱。若在平電時段，則判斷儲熱箱內(nèi)的能量是否即將耗完，如果低于較低設(shè)定值則進(jìn)行加熱，否則停止。
取熱程序執(zhí)行時，將外部擴(kuò)展模塊讀入的各個溫度值與設(shè)定值進(jìn)行比較，從而控制取熱閥的開度。
狀態(tài)檢測程序執(zhí)行時，當(dāng)有溫度值過高或者過低等故障發(fā)生時，PLC會采取相應(yīng)的報(bào)警措施，并轉(zhuǎn)入相應(yīng)的處理程序。

5 結(jié)束語
本文提出的自儲能電鍋爐控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1. PLC運(yùn)行可靠、編程簡單，一套PLC即可實(shí)現(xiàn)自儲能電鍋爐加熱、儲能、取熱的控制，并且對爐溫和出口水溫進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。
2. LM3311、LM3312溫度模塊直接采集工業(yè)現(xiàn)場的溫度信號，不需要溫度變送器，信號直接進(jìn)入PLC進(jìn)行處理，精確度高，使用方便。
3. 適應(yīng)現(xiàn)代工廠自動化對系統(tǒng)開放性和互聯(lián)性的需要，和利時的小型一體化PLC具備強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通信功能，可以通過DP網(wǎng)絡(luò)或者M(jìn)odem進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，具備可升級性。

經(jīng)過一段時間的調(diào)試和試運(yùn)行，HOLLiAS-LEC G3系列PLC為核心控制系統(tǒng)的解決方案已成功應(yīng)用于自儲能電鍋爐設(shè)備，運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡單，并且系統(tǒng)的安全性、經(jīng)濟(jì)性都有很大的提高。

目前國內(nèi)制版廠家較多，如上海運(yùn)城，南方制版、三門峽藍(lán)雪等廠家生產(chǎn)的電雕版均已達(dá)到**水平。

    5、紙張的選擇。

    凹版預(yù)印的承印材料一定要使用表面平滑度好，印刷適應(yīng)性強(qiáng)，含水份穩(wěn)定（6%-7%）的涂布白面紙。進(jìn)口涂布牛卡和國產(chǎn)灰底白板能滿足高檔彩色瓦楞紙箱面紙的配紙要求。芬蘭M—REAL林業(yè)公司以生產(chǎn)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)很高的涂布紙**世界，185g的涂布紙已經(jīng)在國內(nèi)預(yù)印機(jī)上普遍使用，紙張的定量范圍為150g-350g/m2，美國Mead紙業(yè)一直使用500克原木漿涂布牛卡紙凹版印刷紙盒和聽裝啤酒手提紙箱，強(qiáng)度**過了瓦楞紙箱。

    四、常見問題與解決方案

    紙箱預(yù)印常見的問題有以下幾種，解決方案大致如下：

    1、起皺：高克重預(yù)印紙卷張力大約50kg，比薄膜（10kg）和薄紙（25kg）更難控制，水份不均和厚薄不勻時，更大的張力變化會造成紙張橫向擺動，形成印品表面折皺。紙凹機(jī)加裝預(yù)熱裝置有助于減少水份丟失引起的張力變化（水份過低則安裝增濕器）；如果增設(shè)調(diào)偏展平輥，則有助于紙卷走料時盡量平展，擺動減少。

    2、油墨拉花：除采用提到的耐溫油墨和光油外，較新氣墊式加熱板熱傳導(dǎo)控制系統(tǒng)可降低紙板經(jīng)過熱端時的受熱溫度和受力強(qiáng)度。其工藝是加熱板與紙板之間的間隙處設(shè)置了空氣噴放通道,可在瞬間噴出空氣,形成氣膜托起紙板,避免紙板受熱受壓過度而產(chǎn)生的劃痕、拉墨等缺陷。

    3、露白：主要因?yàn)榧埦肀砻娣蹓m和油墨堵版所致，在實(shí)地印刷組分別安裝除塵和防爆式靜電吸墨裝置可分別吹風(fēng)吸塵、改善著墨效果，減少網(wǎng)點(diǎn)丟失現(xiàn)象。

    4、螺旋式收卷：預(yù)印用凹版印應(yīng)采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，確保收放張力錐度控制。

    5、收邊不齊：斷面收邊不齊，可增加備壓輥（收料膠輥），把空氣從紙卷中趕出來，表面靜電，紙卷收料牽引時貼緊輥裝置，減少收邊擺動。

    安裝PLC電腦糾偏裝置也有助于緩解收邊不齊，解決收邊不齊的另一辦法是離線復(fù)卷。

    6、紙卷搭接：印刷過程中如果紙卷搭接不當(dāng)會造成停機(jī)怠工，同時影響印品的一致性。可采用零數(shù)對接方式接紙，不中斷印刷過程。

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