随州西门子专业授权代理商

随州西门子专业授权代理商

PLC、人机界面及其在制氮设备中的应用

三、触摸屏（人机界面HumanMachineInterface）

在工业控制领域，随着生产方式和技术的进步，人机交流的工具已从机械的操作杆、按钮开关和指示灯等发展到了友好的触摸屏和信息面板等。由于人机界面（HMI）产品的应用越来越广，HMI产品和供应商也越来越多，从技术、产品到市场等各环节看，融操作监控、数据存取、参数修改功能于一体的HMI已逐渐成为一个相对独立的产业门类。目前，世界上触摸屏的品牌很多，例如：SIEMENS、OMRON、施耐德、三菱、A&B、闽台EVIEW，HITECH、日本HAKKO、富士等等，其中，PRO-FACE是世界上为数不多的HMI专业供应商。据有关报告显示，Pro-face在中国的HMI市场中表现出色，成为其中的领牌。

Pro-face是***的日本Digital电子有限公司的主要成员之一，公司主要产品包括：可编程触摸屏（GP系列、ST）、平板式工业计算机（PL系列、PS系列）、图形逻辑控制器（LT系列、GLC系列）以及IT产品信息终端等各类人机界面。

日本Digital电子有限公司成立于1972年，是**HMI行业**。20多年来以其精湛的技术，优良的品质和严格的管理****，Pro-face这一品牌已成为优质人机界面的代名词。Pro-face它以其出众的外观、紧密的结构设计、的运算能力、**的控制体系、**的品质和完善的服务，令众多高端机械设备生产厂商和各大型项目工程单位对Pro-face的产品爱不释手。尤其是他们的可编程触摸屏，可连接世界上200多个品牌PLC，为我们提供了更大的操作空间。

PLC、人机界面及其在制氮设备中的应用

目前，国内PLC市场仍以国外产品为主，瑞气公司主要是采用德国SiemensS7-200系列（S7-200系列销售突破10万台，Profibus**节点**过1000万），它在PLC市场领域中占有率相当高。

瑞气公司根据工艺的要求、系统控制功能特点、用户的需要及变压吸附和再生的技术要求，确定分子筛吸附、再生、均压等各阶段的时间，用梯形图或指令语句方式编辑PLC控制程序，控制各阶段阀门的开关状态及有关相应的报警（如：纯度、碳位报警等）。如用户需要在线显示、修改参数（如纯度、压力、流量、温度、露点等）及提供预留给用户标准信号（如电流信号：4-20mA）作DCS系统。如需要在线显示、修改参数要增加模拟量扩展模块与显示部分（文本显示器TD200或触摸屏显示）。

碳位报警系统：当设备在长期使用过程中，吸附塔内分子筛逐渐下沉，当下沉到一定程度，PLC控制系统会发出间断声光报警，即提示用户应尽快添加分子筛，但系统仍然可继续运行，报警同时存在；这时候如果用户继续使用设备，分子筛继续下沉到另一个程度，这时制氮机会自动卸压后停机，同时发会发出连续声光报警，此时应立即添加分子筛，否则系统拒绝工作。

纯度报警系统：当产品气纯度达不到预先设定纯度值时（纯度设定值是通过二次仪表、TD200或触摸屏进行设定的），PLC控制系统会发出间断声光报警，并对不合格气体进行排空（有自动排空与手动排空，根据用户需求自选）。若不合格气体连续排空时间**过1小时（排空时间长短可通过TD200或触摸屏进行设置），则说明设备存在故障，不能制得合格气体。控制系统会自动卸压后停机，并发出间断声光报警。

由于压力、流量、温度及露点等（电流或电压信号）这些信号是模拟信号，因此必须通过EM231（模拟量输入模块）进行A/D转换，然后通过PLC编程在TD200或触摸屏上显示。根据这些数据再通过PLC编程进行与预置参数进行比较，**过或低于预置值将发出报警信号。报警信息详细内容可在TD200或触摸屏上查找。在纯化系统中通过PLC编程可以进行自动加氢控制与闭环控制；通过PLC编程对温度进行PID控制。PID控制精度高，波动小，响应快。PID调节中，用比例环节（P）来决定基本的调节响应力度，用微分环节（D）来加速对快速变动的响应，用积分环节（I）来残留误差。对PID进行整定时，总是先调节比例环节，然后一般是调节积分环节，最后调节微分环节。

二、文本显示器

目前国内市场上使用的文本显示器有西门子、HITECH、eView、台达等品牌。其中西门子TD200文本显示器较为普遍，它是所有SIMATICS7-200系列操作员界面问题的较佳解决方法。

TD200连接很简单，只需用它提供的连接电缆接到CPU22X系列PPI接口上即可。不需要单独的电源（如果TD200与S7-200系列之间距离**过2.5m,需接额外电源）。背光LCD液晶显示（即使在逆光情况下也容易看清）。

TD200具有下列用途：

1、显示信息——-显示较多80条信息，每条信息较多可包含4个变量。

2、在控制系统中起设定和修正参数的作用，例如：改变动作、报警等的设定值。

3、可以提供8个由用户自定义的功能键。

4、提供密码保护功能。

瑞气变压吸附制氮、制氧设备及氮气纯化设备中，一般均配有TD200文本显示器，它可以方便用户进行设备运行参数、状态查询，并能在授权的状况下对系统参数进行适当的修改，较大地满足了用户对产品操作使用简单有效的要求。

典型使用情况如下：

1、显示制氮设备换热器出口气体温度，**温时自动跳出文字报警信息。

2、氮气低压故障报警处理

当氮气压力低于设定值时，文本显示器有文字提示。一旦氮气压力满足条件，系统恢复正常，并对故障报警自动复位。

3、**温故障报警处理

当系统由于硬件损坏而引起不正常的加温，如SSR（固态继电器），CPU继电器的接点、热电偶等器件的损坏而引起，这些故障须用户特别小心注意，发现此故障应立即检查维修。故障有指示灯闪烁报警，并有文字提示

PLC位控单元在精密磨削控制中的应用

今世界上精密加工技术发展很快，新的加工方法和设备层出不穷，计算机的广泛应用使精密加工技术更为普及和多样。实现精密和**精密切削加工有三种方法:(1)采用和研制高精度加工设备;(2)采用新的切削工具材料;(3)利用加工与测量控制一体化技术。前两种方法成本较高，而后一种方法成本较低，具有广阔的前景。在后一种方法中，除了要保证的精度、夹具的精度以及测量精度外，还有一项重要内容就是微进给机构的精度及其控制精度。笔者在控制精密磨削的研究中，利用步进电机带动滚珠丝杠作为进给机构，在滚珠丝杠确定后，步进电机的控制精度成为了主要矛盾。

1、步进电机的控制

步进电机在不失步的正常运行时，其转角严格地与控制脉冲的个数成正比，转速与控制脉冲的频率成正比。可以方便地实现正反转控制及调整和定位。由于步进电机和负载的惯性，它们不能正确地跟踪指令脉冲的启动和停止运动，指令脉冲使步进电机可能发生丢步或失步甚至无法运行。因此，必须实现步进电机的自动升降速功能。为了实现速度的变化，输入的位移脉冲指令相应地要升频、稳频、和降频这些脉冲序列，可以由脉冲源加**逻辑电路来产生，也可以由微型计算机产生。对于脉冲源加逻辑电路构成的控制器来说，控制逻辑是固定的，即控制电路一经固定，其控制逻辑也就固定了。

如果要改变控制逻辑和控制方案，必须改变电路结构和元件参数，而使用计算机控制，不必改动硬件电路，只要修改程序，就可以改变控制方案。且可以从多种控制方案中，选取一种较佳方案进行控制和调节。也可以用同一套系统对不同控制方案的多台步进电机同时控制。利用计算机控制的形式也很多，本文介绍PLC位控单元对步进电机的控制。

2、PLC系统组成及位控单元的工作原理

本研究所利用的PLC系统的组成包括如下七大模块:电源，CPU，位控单元，I/O单元，A/D，D/A单元，如图1所示。其中位控单元的主功能是当步进电机(或伺服电机)与电机驱动器联结时，输出脉冲序列控制电机的转速与转角。进给机构可以是2轴型，也可以是4轴型。本文采用的是前者，即滚珠丝杠的横向进给与纵向进给，如图2

所示。具体地说，位控单元实现速度以及位置的控制方法有多种，如E点控制(单速度控制)，如图3(a)所示;P点控制(多级速度控制);线性加/减速和S型加/减速，(a)，(b)为线性加/减速，S型如。除此之外还有**位置控制和相对位置控制等。表1给出了E点控制不同模式的控制码(P点与其相同)。