6GK7243-1EX01-0XE0传授代理
一、前言
特种车辆是针对非常规车辆的统称，包括军事、医用、环保、建筑、起重等不同的分类。因特种车辆大多需要有动作机构，这些动作的控制大多采用 PLC来完成，因特种车辆工作的环境很差，通常需要能抵抗高低温、防水、防尘、防盐、冲击、振动等常规PLC无法胜任的工作。
二、V80-U特种车辆专用PLC构成
矩形科技的V80-U是专为特种车辆开发的特种车用PLC，性能指标如下：
表一《电气和环境规格表》
V80-U是在V80宽温系列的基础上改进而来，系统结构与V80的系统结构一致，技术指标和软件性能也与V80一致。
该系统采用模块化结构，由一个本体单元和多个扩展单元构成，具体的技术指标和结构参见V80的硬件手册。不过应用户的需要增加了一个CAN接口。
V80-U整个系统符合国军标GJB150、GJB151A/152A
V80-U针对军方的特殊性进行了一些改进，从而实现对高低温运行、储存、抗振、抗冲击、抗电磁干抗等方面全面tisheng。改进项目如下：
1、温度范围
原V80的设计就已考虑到军方的应用，所以这一方面的改进相对比较容易，首先是结构材料的更换，包括PCB板材、塑料、开关、端子、继电器将全部更换成军用级的材料，保证在极端恶劣的环境下可靠的工作；再是电子元器件采更换为军用级的电子元件，包括电容、光耦、继电器在内的一些比较敏感的器件；后是所有内部的接插件，为了适应军标宽范围的应用将全部选用镀金的接插件，部分更是改成直接焊接，以减少冲击和温度变化造成的接触不良等。
2、抗冲击、抗振动
为了能达到军标的要求，我们在各层电路板上加灌了防火导热抗振硅胶。
3、防水防尘
这一项，目前各研究所均在把PLC放在一个电控箱内，防水防尘主要是在电控箱这一层解决，V80-U将沿用该方式，只是在V80模块内加灌硅胶。
4、抗电磁干抗
V80设计中已经充份考虑了这一点，可以满足军标的要求，目前的设计中有30%的成本就是用在抗干抗这个方面的。目前V80在抗快速脉冲群方面可以抵抗5KHZ、10KHZ、100KHZ的快速脉冲群达3000V之高。其它的如静电、雷击方面也比进口的同类的产品要强很多。
5、宽电源范围
直流输入范围可达DC18～36V，交流输入范围可达AC85～265V。
电子硅胶的特点：
设计：该产品专门根据电子，电器及其他应用需求设计开发，品质恒定。
优良电气特性：该产品是理想的电气及电子产品的绝缘密封材料，即使用於温度及湿度常有变化的场所也能 保有稳定的电气特性。
耐热、耐寒特性：该产品使用温度范围广泛，适用於-50℃～250℃。连续使用时从-40℃～180℃，也能保持稳定性能
耐候性：该产品具有优越抗紫外线、臭氧、水分、盐雾、霉菌等特性，既使在户外使用三十年也几乎不变质。
抗震性：具有弹性机能，吸收振动及激震，保护电气及电子零件、玻璃等易脆物质。
化学性能稳定：和一般有机橡胶比较，抗化学物质及油剂特性特别优越。同时，有些产品绝不腐蚀金属
产品种类丰富：种类颇多，有耐燃性，有超级耐热性产品，也有除去低分子量有机矽产品。为电子，电器及一般工业设计的硅胶产品，获得多种国际认证，例如：保险商实验室（UL）、美军规范（MIL）等等。
2.3、通信接口与协议
有三个通信接口其中一个RS232、一个RS485和一个CAN接口，前面两个接口均可以支持编程和ModBus从协议，RS485还支持 Modbus主协议，可以支持联网通信，CAN接口是应＊＊＊所的要求增加的，用户层协议还需要用户确认，我们建议采用ModBus的数据链路层作为用户接口层，另外暂定PLC是从设备。
通信接口的选择：
1、数字量IO通信，因为数字量IO的输出一般是继电器或晶体管输出，会存在抖动和时延的问题，造成误判和误动。同时数字量IO的输入也是经过光耦进入CPU的，同样存在抖动和时延的问题。
一般大家为了增强数字量IO口的抗干扰能力会在输入输出上加上下拉电阻，当然也是可以起到一定作用的，但无法从根本上解决，如果选择的匹配太强了，还会造成光耦的提前老化，从而使产品寿命减短。一般该通信方式的通信速度不应超过10HZ，因为PLC的标准IO口的滤波时间是10mS，再加上双方之间的错位与时延应为10mS＊3=30mS以上，如果用户的程序周期比较长或者不稳定时间可能更长，其通信距离应控制在10m以内。
2、RS232通信，因为RS232是电平通信方式，无法抗共模干扰，对于现在的复杂电磁环境，这是一个很致命的问题，所以在工控上一般要求RS232线不要超过10米，即使如此RS232仍不适合作长时间高可靠要求的通信。RS232的通信速率一般在19200以下才能在现场环境可靠通信。
3、RS485通信，RS485是差分通信方式，可以有效的抗共模干扰，RS485是许多种现场总线的物理层，包括ModBus、ProfiBus等。 RS485的通信速率为1200至12M之间，通信距离为9公里以内，与通信速率相关，如果波特率为1.2M则通信距离要在300m以内。
4、CAN通信，CAN是为汽车传感器开发的专用现场总线，目前在其它工控现场也得到了广泛的应用。它的优点是速度较快，同时可靠性较高，但单帧的通信量比较低，无效字符占的比例较多
三、总结：
V80军用系列优势：
1、
解决了各种特种车、火炮、战车、雷达等对国外产品的依赖，从根本上解决用民用级PLC开发军用产品的情况。
2、增强的防解密功能；
有两个加密等级，第二级加密将从协议一层屏蔽程序的上传功能，防止非正常的上传程序。
3、可根据用户的需要定制功能块和定制软硬件；
4、长期的元件库存，定货周期只需要2～6周；
5、支持运行态在线编程，便于现场维护和升级；
6、完全的自主知识产权，包括核心解析芯片在内的所有软硬件均可以根据用户的需要进行定制。
开滦（集团）有限责任公司钱家营矿业分公司是国家“七五”重点建设项目之一，1978年开工建设，1988年12月建成投产，设计年生产原煤400万吨，并有一座与之相配套的选煤厂，是我国自行设计与施工建设的一座特大型现代化矿井，现有员工6395人，固定资产10.89亿元。
公司位于河北省唐山市丰南区境内，自备铁路和京山线相连，与秦皇岛港、京唐港、塘沽港三个港口的公路距离均在一百公里左右，有三条高速公路和若干国道省道相通, 地理位置优越，路运、水运十分便利。
钱矿公司井田总面积81平方公里，有6个可采煤层，其中5、7、9、12煤层为主采煤层，可采煤量6.38亿吨。煤种具有低灰、低硫、高发热量等特点，是理想的动力用煤和 炼焦配煤。矿井采用竖井、阶段石门、集中大巷开拓方式, 综合机械化采煤，采掘机械化程度。
投产以来，钱矿公司以建设高产高效矿井为主线，大力实施科技兴矿战略，投资6亿多元先后完成了主井自动化改 造、电液控自移支架等新型设备，实施了岩巷中深中孔光爆、煤巷全锚网支护、皮带集控等21项新工艺、新技术, 基本形成了生产系统现代化、关键部位自动化、安全监测网络化的格局，使矿井产量、劳动效率和经济效益同步大幅度tisheng。1998年建成了行业级“双高”矿井，2000年建成行业特级“双高”矿井。随着企业发展，钱矿公司先后荣获现代化矿井、特级质量标准化矿井、省级标兵企业、煤 炭企业现场管理先进单位、省级重合同守信用单位、省级 园林式单位和全国文明煤矿、全国“双”煤矿等称号, 获得国家、省市级以上科技成果多项，全国QC一等奖2项。
多年来，公司以高质量、多品种为手段，大力开发煤炭市场，形成了精煤和动力煤两大系列8个品种的多元化产品结构，并通过了ISO9001质量体系认证，增强了市场竞争力，产品东北、华北、江浙、上海、广州等地，并实现了精煤出口。
选煤厂集控系统组成
选煤厂集控系统工程分为计算机信息管理系统、全厂设备 集中控制系统、单机自动化/闭环控制系统、检测/计量设备4部分。
全厂总体网络设计为3层网络结构，如下图所示。
上层为公司网络，作为信息层，选煤厂计算机信息管理系 统定位为钱家营矿业分公司管理信息系统的一个组成部分。中间层是控制层，由全厂生产集中控制系统和工艺参数闭环控制系统组成。
作为全厂生产集中控制系统和工艺参数闭环控制系统人机界面的监控计算机，采用了工业等级的计算机并通过百兆 以太网上联全厂信息管理系统。底层通过10兆以太网下 连PLC，与密度自动控制、浮选自动加药、原煤、主洗、浮 选、上仓、装车、及其它辅助生产系统的PLC站构成车间设备层网络；该层采用了当今国际上应用为广泛的PROFIBUS总线技术。
全厂监控系统
全厂监控系统全部由德国SIEMENS公司的S7系列PLC主 机组成。
钱家营矿选煤厂集控系统总的规模大（全部建成后PLC总的I/O点数约7000～8000点），且属于系统项目，要保证生产的正常进行，需分步实施系统。为降低系统风险，确保在 不影响正常生产的情况下实施分步系统，该项目采用分散 型控制系统结构构建了钱家营矿选煤监控系统。PLC监控 系统的网络结构见下图。
全厂集控（含闭环）系统设置下列PLC站：
· 原煤系统PLC站：主机设在1RS，在2RS、74V及仓上配 电室设I/O站
· I系统PLC站：设在3RS3
· II系统PLC站：设在3RS2
· 浮选系统PLC站：设在3RS1
· 主、再洗重介密度控制系统PLC站
· 浮选调节系统PLC站
· 压滤（含浓缩、事故沉淀池、清水泵房、油库）系统PLC站：设在5RS。
· 精、中煤仓（含矸石仓、装车站）PLC站。
上述PLC站、上位监控系统的2台计算机监控管理站、数 据采集站都通过环型光纤以太网通信，构成控制层网络。该层网络共配置9台交换机，为tigao系统的性能及可靠性, 控制层网络采用环型光纤以太网。现场层则采用PROFI- BUS总线。该总线系统由传输技术（RS485、RS485-IS、光纤、MBP, MBP-IS、MBP-LP等）、通讯技术协议、通用 行规和专用行规组成。由于PROFIBUS拥有统一的通信协议，并在此基础上发展了不同的通用应用行规和专用应用行规,使得PROFIBUS可以广泛地应用煤矿业各个工艺段 的现场设备层。
－I系统PLC站
I系统PLC站设在3RS3配电室，负责对3RS3所辖的参控 设备的监控及相关信号的监测。PLC主机选用S7-300系 列的CPU 315-2DP。本PLC站共配置5面PLC控制柜。
－II系统PLC站
II系统PLC站设在3RS2配电室，负责对3RS2所辖的参控设备的监控及相关信号的监测。PLC主机选用S7-400系列的CPU414-2。本PLC站共配置8面PLC控制柜。
－浮选系统PLC站
浮选系统PLC站设在3RS1配电室，负责对3RS1所辖的参控设备的监控及相关信号的监测。PLC主机选用S7-300系列的CPU 315-2DP。本PLC站配置4面PLC控制柜。
－压滤（含事故沉淀池、清水泵房、油库）系统PLC站
压滤系统PLC主机（CPU）站设在5RS配电室，负责对压滤、浓缩、事故沉淀池、清水泵房及油库系统参控设备的监控及相关信号的监测，在各相关系统配电室设置I/O 控制柜。PLC主机选用S7-300系列的CPU 315-2DP。压 滤系统PLC站共配置7面PLC控制柜。
－精、中煤仓（含矸石仓、装车站）系统PLC站
本站的PLC主机（CPU）站设在78RS配电室，负责对精中 煤仓、矸石仓及装车站系统参控设备的监控及相关信号的监测，在各相关系统配电室设置I/O控制柜。PLC主机选用S7-300系列的CPU315-2DP。本PLC站配置5面PLC 控制柜。
密度自动控制系统
原密度自动控制系统自成一个独立的子系统（S7-400系列, 其PLC主机配置一块以太网通讯模块），该子系统接入控制层环网。
浮选药剂自控系统
浮选系统采用西门子S7400PLC构成药剂自控系统，本工程提供一块S7400以太网通讯模块、一台以太网交换机,将药剂自控系统作为子系统接入控制层环网。联网后，可通过集控室的上位机对浮选药剂自控系统进行参量设定和 系统控制。
检测对象和控制对象
包括过滤机液位；精、中矿箱液位；主轴转速（变频器输 出）；给料阀门的开度；过滤机真空度等和过滤机给料阀 门开度；过滤机电机（变频器）速度等。
压滤机单机自控系统
新增的4台压滤机系统实行单机自控，系统的3台压滤机单机自控，其运行状况接入压滤系统PLC站，实现对压滤机 的监控。
检测/计量设备
液位计：连续测量液位计选用西门子公司的The Probe,2W，NIS型一体化超声波液位计，测量范围0～5米，共 配置14台。
高低液位测量选用西门子公司的ULS200，24V超声波液位开关，可输出2个继电器接点指示高低液位，动作调节范围0～5米，共配置20台。
仓位计：仓位测量选用西门子公司的AiRanger系列超声波料位计，具体配置如下：精煤仓、中煤仓各配置2点仪表AiRanger DPL Plus一台、XPS30P探头2只（每个煤仓1只）,大量程为30米；矸石仓配置单点仪表AiRanger SPL Plus一台，大量程为30米。
油liuliang计：油liuliang计选用西门子公司7ME3001-1ED03型超声波管道liuliang计，共配置2台。
其它：皮带秤、测灰仪、拉绳开关、皮带欠速开关、跑偏 开关、堵塞开关、压滤机负压传感器、电流变换器、速度 变换器、电量变送器等、电机综合保护器、温度传感器等
采用西门子自动化系统所带来的好处：
该系统通过PLC及通讯网络不仅可方便地采集现场设备的开/停、故障状态、变频器输出频率、电机电流、煤仓煤 位、液位、liuliang、介质密度等实时数据，统计主要设备运行时间和故障状态，同时显示在工控机大屏幕上，还可以利用这些实时数据参与系统控制，通过网络将这些数据发往更管理层作为安排设备检修以及有关生产任务的参考。
由于全部采用西门子公司的控制系统部件及统一的编程组态软件，块煤重介质密度自动调节系统及旋流器密度自动控制系统纳入全厂集控网络后，不但可在集控室实现对该子系统的监视，还可使用同一套软件实现对该子系统的编 程、调试和控制任务，不但降低了购买备品备件的费用, 而且在人员培训、工程调试、设备运行和维护上大大降低了相关费用。
本文介绍了采用基于CO-TRUST运动控制CPU226H和Copanel系列触摸屏的捻线机自动控制系统。通过CO-TRUST运动控制CPU226H完成了捻线机系统中横动电机，卷绕电机和锭子电机的转速控制，并通过Copanel系列触摸屏可以完成各项数据和参数的设置，快速完成纱线产品的生成工艺的变换。
一、倍捻机工艺介绍
捻线机是通过对横动电机，锭子电机和卷绕电机的转速控制将多股细纱捻成一股的纺织机械设备。作用是将纱或并合后股纱制品加工成线型制品、供织造和针织用线。
捻线机适用于：棉纱、棉、化纤纤维、绣花线、锦纶、涤纶、人造丝、缝纫线、真丝、玻璃纤维等加捻、合股工程。
二、配置方案
控制系统示意图
捻线机的控制系统主要由CO-TRUST运动控制CPU226H、Copanel系列触摸屏、变频器，伺服电机驱动器、伺服电机、霍尔开关等构成。
控制系统图：
PLC程序设计
CPU226H是一款高性能的运动控制模块，可以采用Siemens公司的STEP7-MicroWIN软件或者CO-TURST公司的MagicWorks –PLC软件编写程序和调试。
本系统中，CPU226H主要完成以下功能：
1）通过发送高速脉冲给伺服驱动器驱动横动电机；
2）通过MODBUS通信控制卷绕电机和锭子电机的转速；
3）完成对霍尔速度传感器的高速脉冲采集并转换为实际转速；
使用CO-TRUST公司提供的各类功能库，可以使得编程变得十分简单。
开机画面
参数设置画面
运行监控画面
三 、总结
1、采用CO-TRUST 运动控制CPU226H自动控制系统方案的捻线机应用与羊绒生产线上，运行稳定，具有较高的可靠性和抗干扰能力。
2、本系统特有的高速性能，大大tigao了生产效率：在羊绒生产线上，纱线运行在40米/分左右运行（为了防止纱线速度过快导致断线）；在棉纱生产线线上，纱线速度可以达到80米/分。
3、本系统还能实现捻度的精密控制，误差控制在5%以内，保证了纱线的成纱质量。
4、在各项性能均有所tigao的基础上，本系统的硬件成本也有所降低，使得本系统在竞争激烈的纺织机械中更有竞争力。
