西门子6ES7212-1AB23-0XB8参数介绍1引言本系统应用广泛，适用于需要热水供应的场合，比如办公大楼，宾馆洗浴等，尤其适合太阳能资源比较丰富的地区。控制系统采用台达DVP40ES2 PLC、DVP04PT-E2、DVP04AD-E2，台达人机界面 HMI B07S515。本系统工作性能稳定，自动化程度高，尤其是恒温出水的设计节约了大量水资源，集热循环的设计使得太阳能热水高效循环进入水箱，辅助热源的加入很好的解决了太阳能资源不足天气情况下的热水供应。2 系统构成台达系列人机界面，台达ES2系列CPU、台达PT-E2系列温度控制模块，台达AD-E2系列模拟量转数字量模块、太阳能集热器、电热丝(或空气源热泵等其它辅助热源)、保温水箱、洗浴控制泵、集热循环泵、电磁阀、温度传感器、液位传感器、功率变送器等，如图1所示。3 系统工作原理及循环过程(1)自动上水水箱内装液位传感器p，水箱内水低于一定值时(20%)，自动补水阀上电，水箱自动补水，水位达到设定值时(90%)，自动补水阀断电，自动补水停止。(2)集热循环当集热器出水口水温(出水口安装温度传感器)高于水箱内水温，达到PLC设定启动温差(6-10摄氏度)时，集热循环泵启动；集热水箱中的低温水进入到真空管集热器组中，集热器中的相对高温水循环到集热水箱中，使水箱中的水温升高。当温差值降低到系统设定停止温差时(1-3摄氏度)，循环泵停止，集热循环停止。如此反复进行，逐渐将热量传递到水箱，使水箱中的水温度逐渐提升，直到达到洗浴要求的温度。(3)管路恒温出水恒温回水管路循环主要是针对室内的洗浴热水管道而言，为了保证洗浴时一开喷头阀门即有热水，同时减少无效冷水的浪费，必须安装热水回水管路，采取管路循环措施。管路循环采用定温循环方式，在室内热水回水管路中适当位置安装温度检测传感器和循环泵，设置一个温度范围来控制泵的运行。当管道内水温低于设定值时，启动洗浴管道循环泵，将管路中的低温热水打入保温水箱，当水温达到设定值时，管道循环泵停止运行。(4)恒温控制当水箱内水温低于一定值时，集热器不能达到洗浴热水的温度要气，此时开启水箱内电加热或其它辅助热源(空气源热泵)，以实现任何天气条件下都能保证有热水供应的要气。(5)冬季防冻循环室外管道(保温水箱和集热器之间)在寒冷的冬天可能被冻，因此必须有防冻循环功能；当集热器温度(检测传感器测温)低于一定值(2-5摄氏度)时，启动集热循环泵，将保温水箱中的热水打进集热器，防止管路结冻。4 电气控制系统设计系统上位机选用HMI b7s515型号触摸屏以实现系统运行的可视化监测与控制，下位机选用台达系列PLC，主机CPU选用DVP40ES2，温度模块选用04PT-E2，AD模块选用04AD-E2。扩展模块还可加入功率变送器，监测电磁阀，循环泵以及辅助热源的功率，如图2所示。 图2 系统硬件框架示意图(1)温度传感器所测得温度相关信号经PT模块转化为数字量后传回PLC的CPU，PLC的状态反应到触摸屏上，实现数据的实时监控，如图3所示。 图3 温度传感器PT100与DVP04PT模块的外部接线图(2)水箱液位传感器测得电信号后，经液位变送器将电信号转化为4-20mA的标准电流信号后，经AD模块转换为数字量信号传回PLC，PLC根据设定值做出判断，控制水箱电磁阀的开启与断开，如图4所示。图4 液位变送器与04AD-E2模块的外部接线图另外，各温度传感器的测量温度直接代表各个组成部分的温度，以此来控制系统的运行，因此，温度传感器的安装位置极其重要。温度传感器安装处的水温必须能代表所测部分的平均温度。5 电气控制系统软件开发(1)WPL Soft开发PLC控制程序WPL Soft为台达电子可编程控制器DVP系列在bbbbbbs存在系统环境下所使用的程序编程软件，台达PLC采用可以编制程序的存储器，用来在其内部执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。系统控制的关键是温度、液位的比较，通过PLC的比较指令可方便的实现。各扩展模块读取参数的频率、精度是本控制系统的关键，台达PLC提供的温度控制模块、AD转换模块可以轻松的实现系统的自动化jingque控制。(2)触摸屏人机界面(HMI)程序触摸屏替代鼠标及键盘部分功能，安装在显示屏前端的输入设备，是人与控制系统之间传递、交换信息的媒介和对话接口，包括远距离的信息传递与控制，是控制系统的重要组成部分。在PLC控制程序中加入开关量，与HMI的寄存器相关联，实现HMI与PLC的关联，如图5所示。6 结论 本应用通过台达PLC及其触摸屏实现了对热水系统的自动化控制及其监测，辅助热源的加入解决了单一太阳能受天气状况影响大的缺点(若辅助热源选用空气源热泵，则系统较之电加热具有显著的耗电量低、安全、舒适、绿色环保、低碳的优点)。控制系统上，加入了温度、液位、功率等多个参数，反映到触摸屏上实现了运行系统的重要参数可视化监控。使用户对水箱内水温度，洗浴热水温度、水箱内水量，系统耗电量等多项参数有明确的掌握。实际系统运行稳定，维护保养方便,可推广性极强，尤其适合宾馆洗浴、办公大楼等场合的热水供应。此外，还可根据冬季室内取暖的要求，自动控制适宜温度的热水进入暖气管道，实现洗浴、采暖兼容的热水控制系统，如附表所示。立式包装机是将卷筒状的挠性包装材料制成袋筒，充入物料后，进行封口，三个功能自动连续完成的机器。配合上道的计量冲填机械，立式包装机常用于包装块状、片状、粒状、梗枝状、粉状以及流体和半流体物料。立式包装通常分为连续式包装机和间歇式包装机。 1 连续立式包装机工艺介绍 如图1所示，间歇式垂直包装机的横封装置固定在一个位置上，每次封口的时候，拉薄膜的动作定制，封口达到一定时间以后才能脱开再继续拉薄膜，而连续式垂直包装机则可以不停止拉薄膜动作，在实施完全压合动作过程中整个横封台保持与薄膜牵引一致的速度，完成以后退开横封台，到一定位置后再飞快退回到上面的位置上。因为连续式生产效率高，目前连续式代替间歇式是个趋势。但是同样是连续式，有机械凸轮实现的，有利用伺服电机利用电子凸轮实现两种方式。其中机械式在跟换包装膜长度时需调整机械应用十分不方便，且机械惯性大，速度不能提高。所以连续式包装机用电子凸轮控制伺服方式就成为。 目前，制袋、封口、日期打印、切断袋膜等功能前期已完善，客户已在德国汉诺威参加过包装展，相关文章也已有介绍，本文重点介绍关于电子秤落料填充与包装之间的配合问题。 过去间歇式填充包装为根据物料信号启动包装动作，即来一个物料信号就进行相应的一次运膜、纵封、横封等动作，逻辑简单。而现在为连续式采用这种方式显然是不行的。 图1 间歇式垂直包装机2 落料填充难点分析 如图2所示，其秤量装置离包装很高，大约有2～3米，粉末状物体如洗衣粉。从空中落到袋内需要2～4秒得时间。对于连续式包装控制难度要求比较大。下面分为两种情况做一介绍。 图2 落料填充示意图情况一，如果落料时间短可以忽略不计（加中间斗，落料时间300ms)，实际运行时如图3，在热封伺服固定角度促发开秤电磁阀即可（连续式包装机热封为电子凸轮，可从程序中设置角度。） 图3 落料时间忽略不计情况下的运行图根据热封的电子凸轮周期0～360设定促发开启放料阀即可。比如，在开机前假设设定50度，放料。实际出现夹料。调整促发角度到150，直到合适为止。因为落料时间足够短，一个周期按120袋来算也有500ms。 情况二是往往客户不加中间斗的情况很多，在包装食品级颗粒物时，避免中间环节污染，往往不加中间斗。也就是从打开放料到落到袋内，落料时间长，大约有1～4s时间不等。 假设落料秤从开启电磁阀到落到袋里大约有2s的时间。实际切袋速度为每分30袋到120袋，以每分60袋来算控制，控制过程如图4所示，左边为下料信道，在设定速度为60袋时需先打开电磁阀，等即将落到底部时启动拉模及封切。 图4 控制过程图在打开个电磁阀间隔1s后打开第二个电磁阀。如此则在落料桶内同时有两包料，必须保证在后续的热封电子凸轮运行周期此完全吻合才能确保无误，如图5所示。 图5 控制过程图运行时序图如图6所示。 图6 运行时序图每次当前横封的为前隔一袋的，图6为基本60袋的时序图，对应不同速度时序图也要改变假设是120袋，500ms一个周期，前面需提前依次打开可能四次电磁阀；热封凸轮次热封的是开始放料的袋，是已经放的第四袋。热封启动前在空中料道内已有四袋。 图7 运行时序图这样由于凸轮滞后几个周期运行，就无法采取上述凸轮周期内位置点促发的方案，只用按照设定填充速度，采用时间促发放料电磁阀难点主要在于如果设定60袋，假设电磁阀按照每1s一个周期打开，实际拉膜及横封速度不一定是1s，有可能是1.1s，有能是0.9s一袋，这样时间长了就会运行中偏差越大。导致夹料，如图7所示。 3 落料填充解决方案 现在主要的问题是如果以时间为周期，开启电磁阀，无法使实际运行的凸轮周期与其完全吻合。只能以实际凸轮运行周期促发电磁阀，才可以保证周期完全吻合。在凸轮未运行之前，先用时间促发电磁阀。在前面两个周期，凸轮实际未走，用时间周期促发电磁阀，等到第三个周期凸轮才实际运行。切换到设定角度输出电磁阀，这样既解决了凸轮延迟启动无法依靠角度促发放料电磁阀的问题，又解决了单纯依靠时间促发电磁阀，长期运行放料周期与凸轮运行周期累积误差的问题，如图8所示。 图8 运行时序图4 程序实现 在人机上选择开关打到填充模式，如图9所示。 图9 人机界面示意图在人机上设定落料时间和填充速度，如图10所示。 图10 人机界面示意图通过程序计算实际需提前放几袋，假设落料时间2s，速度40袋，一袋的周期是1.2s。 2s/1.2s=1.67，需要两袋依靠周期时间促发，如图11、12、13所示。 图11 计算界面 图12 依靠时间促发两袋后允许角度促发 图13 开始时间周期促发电磁阀2次，后转为凸轮角度促发经过实际运行，分别速度由40-60-80-120试运行，包装填充稳定。 5 结束语 由台达人机、PLC、变频器和伺服组成的立式自动包装机控制系统轻松实现用户提出的要求；稳定可靠的产品品质，简单便易的操作方法，体现了台达机电产品整合系统的优越性；系统实现了全自动生产，大大提高了生产效率；丰富的故障诊断功能提高了作业人员检修设备的便利性。