6ES7317-2FK14-0AB0技术参数

1 引言
    液体灌装机广泛应用于食品，饮料，化工，医药等行业，是目前应用非常广泛的包装机械之一。现代社会对于灌装设备的安全要求越来越高，要求灌装出的食品、饮料、药品或其他化工产品整齐、美观且具有良好的包装质量，相应的灌装机运行稳定性，维护的方便性，灌装的精度、速度是衡量灌装机控制系统好坏的重要性能指标。
    传统的继电器控制设备不仅体积大，耗电多、效率低且故障率高，已无法满足现代生产快速反应、**度高且连续稳定运行时间长的要求。可编程序控制器（简称PLC）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。具有通用性好，可靠性高，安装灵活，扩展方便，等一系列优点，基于PLC和变频器等机电产品的控制系统可以很好地满足当前现代生产的需求。
    台达目前可为客户提供PLC控制器、人机界面、变频驱动器、伺服驱动器、数控系统等系列自动化产品，可以向客户提供完善可靠的机电一体化解决方案。本文介绍的系统实现灌装机的机械结构装置与PLC、变频调速、人机界面等现代自动控制技术手段的完整结合，形成机电一体化。

2　工艺分析
    以瓶装饮料为例，液体灌装机的工艺如下：用以装液体的瓶子通过拨瓶星轮由冲瓶机导出并传送至灌装机。进入灌装机的瓶子由瓶颈托板卡住瓶口保持，并通过升降机构在凸轮作用下实现上升与下降。灌装机采用重力灌装方式，瓶口上升顶开灌装阀开始灌装，当物料上升到堵住回气孔位置时结束灌装。灌装结束后瓶口下降离开灌装阀，瓶子通过过渡拨轮进入旋盖机。旋盖机上的止旋刀卡住瓶颈部位，保持瓶子直立并防止旋转。旋盖头在旋盖机上保持公转并自转，在凸轮作用下实现抓盖、套盖、旋盖、脱盖动作，完成整个封盖过程。落盖导轨上设有防止反盖通过及反盖取出机构，同时装有一组光电开关，当落盖导轨上无盖时会自动停止机器运转，可以有效的避免无盖瓶的出现。同时，落盖导轨上还设有旋盖机进瓶检测开关，与落盖导轨和拨盖盘连接处的锁盖气缸连锁控制瓶盖的排出，保证无瓶时停止喂盖，减少盖子的损耗。
    基本流程为：冲瓶机导出瓶子--à灌装机-à上升-à重力灌装-à下降-à进入旋盖机封盖-à进入传输带。系统需设置检查点防止空送、漏盖、漏瓶或者上盖错误等。

3  设备结构介绍
    此设备结构如下图，由电机驱动动高精度食品级的不锈钢齿轮泵，通过PLC控制频器的速度来**控制灌装量的多少，主要用于饮料等液体的灌装。


4、电气架构图及选型说明：
    根据客户的设备小巧紧凑的特点，我们给客户配置了以下产品，
    1、 PLC: DVP14SS11R2*1
    2、人机界面：TP04GAS2 或 DOPAS57BSTD
    3、变频器: VFD007EL21A
    4、其它电气配件



选型说明：
    台达EL变频器体积小巧，功能强大，并内置EMI滤波器，十分适合用在食品及药机行业，EL内置面板，且所有型号变频器都具有RS485接口，通讯协议为的MODBUS ASCII/RTU，通讯接口为RJ11/RJ45，通过485通讯，可以节约客户成本，减少客户外部的接线，还可以实时了解变频器的状态（如输出电流，频率，故障代码）。本文中变频器的频率通过台达14SS11R2 PLC通讯给定，通讯协议为38400，7，E，1，ASCII码；运行停止考虑到安全问题，通过外部端子控制。
选用14SS的原因，首先客户是被其“小身材”吸引，从上图还以看出，客户的设备由于常常是一条大生产线上的一个工作站，因此整体设计得十分紧凑，14SS在设备中占用的空间十分小；其次，14SS还标配两个通讯口，一个RS232和人机界面通讯，另一个RS485口和台达EL变频器通讯，相得益彰，既充分利用了各产品的功能，成本是也没有增加。如果选用其它厂牌PLC，要不加装通讯卡，要不加DA模块，才可控制变频器的速度，无论从成本上，还是安装的尺寸上，都不经济。而全套台达产品，可以给客户提供更灵活的功能组合，更佳的性价比。

5、设备工作原理及程序说明：
    灌装模式分为手动和自动两种模式。
    手动模式下，按一下启动键，变频器以设定的高速频率运行，同时PLC开始计数，当计数值达到低速爬行的值后，通讯控制变频器以低速运行，直到计数值到达设定的容量后，变频器停止，灌装完成，等待下一次启动信号，此模式主要用于试生产。
    自动模式，和手动过程一样，只是当一次灌装结束后，不需再按启动按钮，而是等待设定好的时间后，再自己启动，适合和生产线配合使用。
    人机界面根据终客户的要求可以配台达的TP04G文本，也可配台达的触摸屏产品。界面主要用于设置工作模式（手动/自动）和运行参数，主要是运行速度，爬行速度，速度切换点。界面的设计以方便人员操作为首要因素。以下以触摸屏介绍操作画面。

主画面：
    直观显示当前的参数设置，并可随时调整，如工作模式，灌装量，速度，并且以柱状图显示液位当前的状态，对操作人员来说，醒目方便。主画面如图4所示：

低速爬行点设置画面：
    对于不同容量的瓶子，低速爬行点是不同的。设置画面如图5所示:


特殊参数：
    齿轮泵运行一段时间后，其密封性能会下降，导致灌装量有偏差，因此，在程序中，我们提供一个系数给客户微调，以消除此问题。特殊参数设置画面如图6所示。


自学习功能：
    为了方便客户换产品时，不知道当前容器的容量时，我们在程序中加入的学习功能。首先，客户**入人机界面的学习画面，然后一直按住启动键，电机就一直以一定速度运行，同时文本或触摸屏上显示当前实时的灌装量，当瓶子快灌满时，松开启动按钮，再按人机界面上的保存按键，灌装量就保存了下来。这种功能尤其适合为异型容器。
自学习功能设置画面如图6所示。


PLC程序：
    由于客户要灌装的产品种类很多，如果换了产品要重新输入参数，对客户来说费时以费力，因此，我们在PLC程序中为客户做了20组配方。台达触摸屏本身也提供配方功能，而且功能十分强大，可以节约PLC的程序和空间。在此设备中，配方之所以做PLC中，是因为客户的界面有时会换文本，为了程序的统一，就全做在PLC中了。PLC做配方的功能实际是通过变址寻址功能实现的，并且做成了子程序。在此程序中，用了很多子程序，目的有2，一是可以使程序模块话，方便维护；二是，子程序只在需要时（如修改参数后）才被主程序调用，因此，可以使设备在正常工作中，PLC的扫描周期短，可**灌装的精度。
其标准梯形图程序如图8所示：

主菜单画面如图9所示：


6、结束语
    通过使用全套产品，使该设备电气架构简单，功能丰富，性价比也很高。从去年开始，该机已批量采用台达产品，性能稳定可靠，得到终客户的认可。并且由于设备厂的客户多在海外，得知台达提供全球联保的品质服务，这进一步加强了客户的信心与满意度。

1 引言
为了补偿油田采油生产过程中地层压力衰减，需要使用注水工艺维持地层压力进行采油作业。注水压力高低是决定油田合理开发和地面管线及设备状态的重要参数。由于在注水工艺和机电设备配置设计中需要适应的工艺条件复杂多样，因此注水工艺设计和机电设备配置工程裕量。这些工艺条件包括：后期开发注水井的增多；储油地层压力及油气水分布不断发生变化；开关井数的增减；洗井及供水不足的影响等等。工艺条件的不确定性引起注水压力波动，注水量不均匀不稳定，注水压力控制难度大，给油田生产稳产高产和管理带来困难。由于油田注水要求难于准确预测和控制，考虑到油田开发中的需要，设备裕量通常按照油田大可能需求设计，在注水系统设计中尤为突出。油田注水设备采用离心泵电机拖动，大功率系统经常运行在大马拉小车的轻载低效状态。注水压力靠泵出口闸门手动控制，即靠改变管网特性曲线来调节泵的排量，泵、电动机匹配难以达到在泵的佳工况点运行，管网效率低，电能损失高达50%以上。
变频恒压技术能够十分有效的稳定注水工艺过程和大幅度降低大裕量型风机泵类工程电耗。注水站恒压变频自控系统的技术路线是充分利用现有生产设施，对注水设备的电动机转速进行调节，达到稳压、稳流供注水。同时软起软停功能代替减压启动，使电动机起停平稳，减少对电网和机械设备的冲击，不会造成管网压力、**、流速剧烈变化，无需阀门截流，因此对防止汽蚀、水击、喘振极为有利，可延长管网、泵、阀门维修周期和使用寿命。配套完善自动控制系统，搭建需求信息平台，**污水处理效果，加强监督管理机制，大限度地降低岗位员工劳动强度，**企业信息化管理水平，具有非常大的经济效益和社会效益。
2 系统组成及功能设计

控制系统结构如图1所示。系统分为2个级别，即现场级和控制级，通过人机界面（HMI）实现工艺流程显示与控制。
系统核心自动化设备选用台达机电产品。控制级是实现系统功能的关键，其主要功能是HMI（人机交互界面）与现场级之间的枢纽层。接受HMI设置的参数或命令，对注水生产过程进行控制，同时将现场状态输送到HMI。控制部分由台达PLC与触摸屏集成。包括DVP-32EH00R（CPU单元）、DVP-04AD-H（模拟量输入模块）、模拟DVP-04DA-H（量输出模块）、DOP-A80THTD（触摸屏）组成。控制级设备安装在控制室内电控柜。台达PLC的CPU模块 DVP-32EH00R其带有一个RS232和一个RS485通讯接口，DOP-A80THTD触摸屏带有1个RS232接口和1个USB接口。触摸屏通过RS232串口与控制器通讯。
现场级是实现系统功能的基础。现场级由智能一体化压力变送器和变频器组成。智能一体化压力变送器选用霍尼韦尔压力变送器，变频器选用台达VFD系列变频器。现场注水电机1台160kW、2台75kW（备用1台），因此变频器选用160KW VFD-1600F43A一台与75KW VFD-750F43A分别组成一拖一和一拖二方案，参见图2。利用1台PLC控制2台变频器拖动2台注水电机变频横压注水。现场级控制采用屏蔽电缆连接，智能一体化压力变送器将压力信号转换为4-20mA信号输入到模拟量输入模块DVP-04AD-H，控制器PLC输出的控制量通过模拟量输出模块DVP-04AD-H转换为4-20mA信号输入2台变频器，实现2台注水电机的恒压注水变频控制。

3 工艺流程及控制系统设计
横压注水工艺自动化系统原理如图2所示。系统采用三种控制方式：自动运行，手动变频运行和工频运行。

图2自控系统原理图
3.1 自动运行
系统自动启动台变频器，利用PID来控制注水泵的注水压力，如果一台泵输出压力不能满足压力要求，系统会自动启动第二台变频器以满足压力要求。
3.2 手动变频运行
通过控制面板上的按钮在手动模式下可以单独启动变频器，此方式可以灵活控制变频输出。满足复杂情况下的控制要求。
3.3 工频运行
变频器启动电机运行到工频频率后，利用接触器切换电机脱离开变频器，投入工频运行，参见图2。变频器充当大功率电机的软启动器。
通过以上三种控制方式，可以保证注水电机的正常运行，达到满足不间断生产的要求。3.4人机界面设计
工艺流程图如图3所示，控制参数如图4所示，控制器参数设置如图5所示。

图3工艺流程图

图4 控制参数

图5 控制器参数设置