西门子6ES7214-2BD23-0XB8物优价廉
科学技术的飞跃发展给当前工业自动化带来了革命性的变革，传统的依靠继电器和分离的电子线路来实现的系统控制方法已经远远不能满足控制要求。因此，PLC控制技术应运而生，这使得全世界的工业控制技术得到质的飞跃。然而，其单纯的逻辑顺序控制功能以及控制过程中的不透明性在某些领域还存在缺陷。为此，本文提出了以B&R为下位机的控制系统和上位机采用组态王进行组态的新的人工模拟降雨系统设计思路，这大大tigao了控制过程中的稳定性、监控性和有效性，很好地解决了问题。
1 人工降雨器简介
本标准径流场人工模拟降雨系统建在自然坡面上，高约10m,96个X型下喷式喷头均匀分布在20m×5m的范围内，其喷头由四组不同喷嘴孔径组合而成，分为24组，分别由24个电磁阀控制其开闭；供水管道上设置一台电动liuliang调节阀和一块压力表，通过调节liuliang调节阀的开度控制管道liuliang并显示当前管道压力。
通过对人工降雨供水管道liuliang以及对人工降雨喷头的控制，实现不同强度、分布和历时的人工降雨模拟过程；并由该系统提供实时准确而有效的原始数据，对不同降雨强度、不同降雨历时和不同时期土壤含水量对土壤下渗的影响及降雨时土壤水分运动规律等进行模拟研究，这一系统的实施必将有助于径流研究的发展。
2 系统硬件构成
2.1可编程计算机控制器（PCC）介绍。可编程计算机控制器（ProgrammableComputerController简称PCC）是奥地利贝加莱（B&R）自动化公司于1994年在工控界提出的。它将工业控制计算机（IPC）与常规可编程控制器（PLC）的特点结合起来。无论是从内部的硬件功能，还是从外部的编程、开发环境的简便而言，它都比常规可编程控制器PLC有较大进步。PCC的硬件和软件具有如下特点：
2.1.1CPU模块采用多处理器结构。
2.1.2定性的分时多任务操作系统。
2.1.3模块式结构，系统配置灵活，便于安装。
2.1.4较大的程序存储空间。
2.1.5编程语言化。
2.2系统的组成和功能。根据人工模拟降雨控制系统的特点，该控制系统采用研华工控计算机作为上位机，B&RPCC-2003系列模块作为下位机。上位机采用IPC2000安装了B&RAutomationStudioV2.40操作系统；下位机采用高性能的可编程计算机控制器B&RPCC-2003系列的CPU474，模拟量输入模块AI774，模拟量输出模块AO352，数字量混合模块DM465等；上（下）位机的通讯采用CAN总线或RS232总线。
系统硬件构成如图1所示：
图1系统硬件构成
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图1系统硬件构成
整个系统采用二级分布式上、下位机结构，上位机系统的人机界面可全线监控，具备压力状态显示、动画模拟降雨，管道泵、电磁阀、liuliang调节阀开度控制及显示等功能。下位机由B&R2003系列可编程计算机控制器构成，CPU模块与上位机进行通讯并监控现场设备；模拟量输入模块AI774与压力表和liuliang调节阀相接来显示压力和调节阀开度；模拟量输出模块AO352与liuliang调节阀相接来控制调节阀的开度；数字量混合模块DM465的输出功能用来控制管道泵和电磁阀的开启。
3 系统软件设计
根据控制系统的要求，我们编制了系统控制软件，它主要由上位机组态软件和下位机控制软件构成。
3.1上位机组态软件设计。上位机组态软件的开发平台选用北京亚控公司的组态王6.0（Kingview6.0）软件,组态王软件是随着对工业自动化的要求越来越高,以及大量控制设备和过程监控装置之间的通讯的需要,为实现监控和数据采集系统而开发,运行在bbbbbbs9X/2000/NT上的一种组态软件。
组态王6.0软件具有完备的工业图形库，如阀门、管道、模拟传统显示仪表等，使操作画面更贴切用户，装置工艺流程、设备运行状态一目了然，tigao用户操作的安全性和可靠性。
系统的监控界面主要包括：操作界面、模拟降雨大厅界面、调节阀调节界面、组合方式设定界面、电磁阀组合界面等。操作界面用来在手动方式下监控管道泵和电磁阀的开启、调节阀的开度和管道的压力；模拟降雨大厅界面用来模拟降雨并具有监视现场设备工作运行情况的功能；调节阀调节界面具有调节其开度并显示的功能；组合方式界面和电磁阀组合界面用于组合方式下，其中组合方式界面用来设定降雨时间和调节阀开度以及时间段的选择；电磁阀组合界面用来控制电磁阀的开启。
3.2下位机控制软件设计。下位机控制软件利用贝加莱工业自动化公司的AutomationStudio（AS）编程软件，AutomationStudio支持梯形图、指令表、结构文本、顺序功能图、AutomationBasic、标准C语言等6种的标准的开发语言；用户根据需要可以在同一个项目中选择一种或多种语言进行编程。同时，编程环境中包含丰富的函数库及功能块，根据需要可直接调用，大大减轻了开发人员的工作量。
下位机控制机软件设计主要包括上、下位机通讯，手动方式和组合方式等任务模块，其中手动方式和组合方式流程图分别如图2、图3所示。
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4 结语
本文研究的以PCC为核心的人工模拟降雨控制系统于2004年10月成功地用于黄河水土保持西峰治理监督局南小河沟流域湫沟试验区，运行情况表明，系统的可靠性高，运行组态灵活，具有高度的适应性和扩展性。
被检测的产品被整齐放在一个4000*2500mm的检测平台上。每个产品的尺寸大约是60*30mm，整个平台被均分成50行和50列的矩阵式2500个小格，每个格的尺寸是80*50mm。每个格中心处放一个产品，但其位置有大约2mm的误差。但误差仅是在X和Y方向上，而产品的方向是足够准确的。机器手要把测量用插头准确插入产品信号端子上，测量仪器发出几种检测信号，来检验该产品的各个功能是否正常工作。测量仪器接收产品的输出信号，并以此为依据来判断产品是否合格。测量仪器要给出不合格产品的位置。在上面的工作过程中，机器人必需知道每个产品的准确位置，误差要小于0.1mm, 这样机器人才能把测量用插头准确插入产品信号端子上。
所选用的机器人
根据工作平台的有效面积是4000*2500mm，这里要选择一个有效行程为4000*2500*200mm的三维机器人。为了测量每个产品的准确位置，我们在机器人的Z轴上装上CCD相机，由机器人按事先定好的位置运动到被测产品的上面，CCD镜头与被测产品的高表面的高度是100mm，保证视场是40*40 mm。
由于CCD相机及所配电缆的总重量大约500克，测量用插头及所配电缆的总重量大约1000克，向上拔测量用插头的力量大约1000克，Z轴总负载大约为2500克，所以Z轴负载为5公斤的抓取式导轨。考虑到可能有几种不同高度的产品要检测，Z轴的行程选为200mm。Z轴自重加上所有负载和驱动电机为11.6公斤，Y轴选择有效行程为2500mm， Y轴自重加上所有负载（Z轴）和驱动电机为42.3公斤。根据Y轴，Z轴重量及所有负载和驱动电机的总重量X轴有效行程为4000mm。
四 控制结构和CCD相机
该机器人的控制系统采用德国运动技术公司（Movtec）的三轴运动控制卡DEC4DT和运动控制软件Editasc。DEC4T3运动控制卡是基于PC机，专用控制3台步进电机和数字伺服电机的运动控制卡。EdiTasc不仅是MOVTEC公司各种控制卡配套的通用数控软件，它也是一个高度开放的开发平台，可以直接控制各种工业自动化设备，或方便的开发用户专用页面及控制系统。DEC4T3自带36路数字输入输出口，来作为限位开关，控制CCD和起动检测仪器。
CCD相机选用德国Vision Components GmbH公司智能摄像机VC2028。其配置如下：CCD芯片是Sony 1/2” 640*480点，每秒25桢图像，存储器配置是16 MB SDRAM, 2 MB Flash Eprom, 8 bit overlay, CPU是TMS320C62XX，速度是1200MIPS （每秒1200百万指令）。VC2028通过自带RS232口 可以把位置数据传给PC机。VC2028还自带4路数字输入口和4路数字输出口。视场范围是40mm×40mm。
五 工作过程：
整个工作台上有50×50个产品，X轴方向有50行，Y轴方向上有50列，每个产品占80*50mm的工作台面。先对行的个产品进行检测，然后是行的第二个产品，如此依次到然后是行的第五十个产品。完成对行所有产品的检测后，再对第二行上从列上的产品到第五十列上的产品依次逐个进行检测。如此依次逐行逐列对所有产品进行检测。
利用EdiTasc通用数控软件的Mtasc语言可以很方便简单地完成上面的定位运动。 程序结构大体如下：
I = -1; /* 行位置变量 */
J = -1; /* 列位置变量 */
For 50 { /* 逐行检测产品 */
I = I + 1;
For 50 { /* 逐列检测产品 */
J = J + 1;
If (bbbbb1 == 1) { /* 输入口1，一个产品检测完信号，可以运动到下个产品上面 */
Xposi = I * 80 + 40; /* 下个产品的行位置 */
Yposi = J * 50 + 25; /* 下个产品的列位置 */
X Xposi Y Yposi MF ; /* Z轴快速运动到该产品上方 */
Wait 0.0; /* 等待0.0秒，目的是保证Z轴已运动到该产品上方*/
}
Out Output1 /*输出口1给CCD像机信号，Z轴已到产品的上面，CCD可以工作*/
}
从机器人把Z轴和上面CCD相机运动到产品上面后，CCD相机检测到开始新的位置检测工作信号后，摄取一副图象。图象处理软件的功能大体如下：1）步是先对图象二值化处理，由于采用近似平行光从侧面照明，产品的两个几乎相互垂直的外边可以很清楚地被检测出来。2）第二步是对两个几乎相互垂直的外边的位置进行推算，为得当更准的位置，利用像素间差补。3）把得到的位置数据传给EdiTasc软件。EdiTasc通用数控软件得到新的位置数据后，根据所得位置的差来移动X轴和Y轴到产品上面。实际中0.1mm的位置差用百格拉的机器人很轻松得到保证。
到达产品的正上方后机器手把测量用插头迅速准确插入产品信号端子上，先给产品通电，然后测量仪器按一定时序发出检测信号，并接收该产品对应各个功能时的输出信号，并以此为依据来判断产品是否合格。
六：结论
采用直角坐标机器人后使上面的产品质量检测速度大为tigao，而且没有忘检测现象出现。省去打量人力，大量降低成人工成本。该机器人运行一年后就收回所投入的成本。该机器人在正常维护下至少运行十年。实际中下面的领域是几个典型的直角坐标机器人的应用：1）从面包包装，鸡蛋喷码，BOURJOIS公司和LAUDER化妆品公司口红的装配和包装，很多药品的包装；2）精密工件到电子产品的装配，检测和包装：如西门子和诺基亚的手机生产中，菲利浦和Suntec的电子元件生产线；3）其它一些大批量产品的生产过程中的检测和装配。4）大众和奔驰公司的汽车的生产线，博世公司厂内自动化生产线，海德堡印刷机生产线上。 随着大批量全自动化生产的迅猛发展及很多产品要在许多生产环节被检测，这类直角坐标机器人将具有更加广范的市场前景和发展潜力！
浆纱工序是织造生产流程中的关键工序，为tigao浆纱质量，使浆纱机实现机、电、仪、气、夜一体化技术、盐城纺织机械厂生产的GA-333型浆纱机率先应用了华光电子工业有限公司的中规模SU-6型可变程序控制器，作为设备的中央电气控制。对设备的运行状态、工艺参数等进行在线检测和实时控制，为浆纱机本身的浆纱质量和机械性能提供了可靠的技术保证。
1、 压浆力随车速的变化作线性调节是保证上浆质量稳定的关键技术之一、压浆利于车速的关系曲线见图（一）。PLC通过传感器采集车速信号，压浆力信号与设定的车速、压浆力进行比较计算后，通过DA模块进行电流输出，输出的电流信号控制电控调压器输出的压缩空气压力使压浆力与车速的关系符合工艺曲线的要求。
（图一）压浆力与车速关系曲线
为了实现这一功能，PLC系统配置了如下模块。
（1）U-01AD模块，用来采集压浆力的信号，模块安装位置号为PC26.
（2）U-01DA模块，用来输出对压浆力的控制信号，本系统输出的控制信号为电流信号I+和I-，主控气动柜气阀调整压力，模块位置号为PC15。
（3）U-01Z高速计数模块，用以采集浆纱机的运行速度信号，模块安装位置号位PC16。
（4）由U-05T输出模块和U-05N输入模块组成参数设定矩阵电路（见图二），根据工艺要求P1、P2值可根据车速V1（低速）、V2（正常工艺车速）预先设定。当车速为0或V1，以低压浆力P1压浆；当车速升高，压浆力随着升高；当车速降低，压浆力P随着减小。这便构成了压浆力随车速变化进行线性调节的控制功能，这一功能的实现是由上述几个特殊模块在软件程序的支持下完成的，其控制精度、稳定性都很好，使上浆率这一重要工艺指标得到保证。
2、 伸长率的在线检测、数字显示及精细调节系统对工艺参数的控制作用，体现su-6优越控制功能的系统之一。
伸长率是浆纱工序重要工艺参数之一，要求纱线的伸长率在保证卷绕的基础上尽可能小，以保持纱线的大伸度，为后部工序的工作提供良好的条件。
对伸长率的在线检测和控制步骤是：
（1） 首先对浆纱机拖引辊、上浆辊、引纱辊的线速度进行检测。
（2） 可编程序控制器对采集到的数据进行处理计算。
（3） 将计算的结果输出到显示器进行在线显示。
（4） 同时将计算结果与伸长率的设定值进行比较，用输出模块控制伺服电机自动对伸长率进行精细调节或根据显示的数据进行人工远程调控。
为完成上述显示和控制功能，在PLC系统中使用了如下模块：
（1） 使用了U-01NI中断输入模块，采用华光电子工业有限公司的TRD-J200-RZ旋转编码器，KCN-6SR计数器作为传感器，以中断执行方式输入数据。同时使用U-01Z高速计数模块检测的数据。U-01NI模块放入PC00槽内。
（2） 采用U-15T和U-05N模块，使用矩形输入方式对伸长率工艺参数进行设定以及伸长率自控命令和人工远程调控信号输入。
（3） 采用U-20T输出模块，执行伸长率自控和人工远程调控指令。
上述伸长率自控系统的使用保证浆纱伸长率的控制精度，同时简化了挡车工的操作和人为因素的影响。
GA-333浆纱机使用SU-6可编程序控制器的系统配置情况：
系统配置
SU-6PLC系统中共配置了U-01AD、U-01DA、U-01Z、U-01NI四块特殊模块季其它输入输出模块15块，共计19块模块，其实际使用I/O点数为67/140点，对浆纱机如下工艺参数进行自动控制。
1、 经轴的退绕张力。 2、浆液、烘筒的温度自控。 3、压浆力随车速度变化作线性调节。 4、伸长率在线检测数字显示及精细调节。 5、浆液液面自控。 6、浆纱匹长、匹数的自动记录。 7、浆纱车速、压浆力、伸长率、回潮率、匹长、匹数的显示。 8、对全机近70个点的机械动作进行控制。
SU-6输出模块的配制
PC12(U-05T) PC21(U-05T)浆槽（前浆槽）
CA CA
0-退绕张力自控贮气阀YA 0-引线压辊上下电磁阀YA
1-退绕张力自控刹车阀YA 1-前浸没辊侧压电磁阀YA
2-压纱辊（车头侧面压纱）
2-后浸没辊侧压电磁阀YA
3-空 3-前压浆辊升降电磁阀YA
4-织轴正传电磁阀YA
4-前压浆辊高低压切换电磁阀YA
5-织轴反转电磁阀YA 6-后压浆辊高低压切换电磁阀YA
6-织轴离合器合YA 7-补浆电磁阀YA
7-织轴离合器分YA CB
CB 0-边轴离合器电磁阀YA
0-计时 1-前压浆辊自动加压电磁阀YA
1-电铃中间继电器KA9 2-前浸没辊升降电机接触器（升）KM12
2-I浆槽电磁离合器的中间继电器KA10 3-前浸没辊升降电机接触器（降）KM13
3-II浆槽电磁离合器的中间继电器KA11 4-后浸没辊升降电机接触器（升）KM14
4-警报器高 5-后浸没辊升降电机接触器（降）KM15
5-警报器低 6-I浆泵电机接触器KM16
6-空 7-I浆槽湿分线接触器KM17
7-空 PC22(U-05T)II浆槽（后浆槽）
PC20(U-05T) CA
CA 0-引纱压辊上下电磁阀YA
0-寸行电机接触器KM11 1-前浸没辊测压电磁阀YA
1-寸行电磁离合器的中间继电器KA2 2-后浸没辊测压电磁阀YA
2-织轴电磁离合器的中间继电器KA3 3-边轴离合器电磁阀YA
3-打印中间继电器KA8 4-补浆电磁阀YA
4-左拍分电机接触器（拍）KM7 5-后压浆辊升降电磁阀YA
5-左拍分电机接触器（分）KM8 6-后压浆辊高低压切换电磁阀YA
6-右拍分电机接触器（拍）KM9 7-前压浆辊高低压切换电磁阀YA
7-右拍分电机接触器（分）KM10 CB
CB 0-前压浆辊升降电磁阀YA
0-油泵电机接触器-KM2 1-前压浆辊自动加压电磁阀YA
1-伸缩箱电磁阀YA 2-前浸没辊（电机升）接触器KM18
2-导纱辊电磁阀YA 3-前浸没辊（电机降）接触器KM19
3-测长辊电磁阀YA 4-后浸没辊（电机升）接触器KM20
4-上落轴电磁阀YA 5-后浸没辊（电机降）接触器KM21
5-排风电机（I）接触器KM5 6-浆泵接触器KM22
6-排风电机（II）接触器KM6 7-湿分绞接触器KM23
7-空
SU-6可编程序控制器的使用大大简化了电器控线路，是继电器、接触器逻辑控制电路无法比拟的，并且各模块均有LED状态指示和故障显示，可对故障的分析处理带来极大的方便，压缩故障停机时间，tigao工作效率。
结束语
中规模的SU-6可编程序控制器是一种结构紧凑、功能丰富，适用于分散控制的系统的理想设备，而且其性能极为稳定。SU-6在GA-333浆纱机上已运行了2年多了，从未发生故障，既满足了设备的工艺要求，又tigao了浆纱机的档次，作为用户，我们对华光的PLC系列产品表示十分满意。
