西门子模块6ES7232-0HB22-0XA8大量库存

一 引言

　　检品机是一种具有高精度、高灵敏度的复卷、检品设备。适用于卷筒状的印刷薄膜、复合薄膜及卷筒纸制品的印刷、涂布、复合后的全自动品质检验，也可用于上述材料的复卷，是印刷、涂布、复合等工序必不可少的检验设备。

二 系统选型设计

2.1　触摸屏选型设计

　　本系统选用的是艾默生EZ600-TT06P型 5.7 寸触摸屏， 显示色彩为64K色，解析度为 320×240像素。 按键包括 1 个清单键和 5 个使用者定义的功能键。 此外还有三个 RS232、RS422 和 RS485 的通讯接口， 以及 2个 USB连接口。 內建的 CF 卡插槽可以让您扩充历史记录和配方，以及进行数据备份。 前盖为 IP65 等级，这样对于任何方向的低压水流沖洗，它都能提供保护效果。

2.2　PLC选型设计

　　系统选用了艾默生EC20-1614BRA可编程控制器，作为主控单元，主要用于实现的逻辑控制功能；外加一个EC20-4DA模拟量输出模块作为扩展模块，主要用于实现系统的线速度设定和张力给定功能。

　　EC20是艾默生推出的高性能小型PLC，具有极快的运算速度，和12K步的大程序容量，并且自带两个通信口，一个通信口用于与触摸屏通信，实现系统的参数设定与状态显示功能，另一个通信口用于与变频器通信，实现变频器运行状态的读取，以及参数设定功能，这样大大降低了用户成本。

2.3　变频器选型设计

　　系统选用了艾默生EV6000变频器，用于系统的驱动及张力控制功能。

　　EV6000是艾默生新推出的一款创新型平台产品，集自主研发的无速度传感器矢量控制的核心算法技术、伺服定位控制技术、EMC技术和可靠性技术的优势与一身，使之在性能上有了质的飞跃。

　　EV6000高性能矢量控制变频器拥有超大功率范围，可以从0.4到250kW之间进行选择，而它的高输出频率也可高达1000Hz。EV6000可以实现无PG矢量控制和有PG矢量控制驱动永磁同步电机，而且在无PG矢量控制时，能在0.25Hz下可以满足200%额定负载突变时转矩能快速地响应和稳定运行，能满足众多低速大转矩应用要求，在变频低频脉动技术难题上迈出了一大步，处于国际水平。

三 系统介绍

3.1　系统原理介绍

图一 系统原理图

　　(1)触摸屏：通过触摸屏，用户可以对工作速度、运行张力、料卷直径等参数进行设置；并且，通过触摸屏，可以显示设备的当前运行状态，并对当前的故障信息进行显示，以便用户作进一步处理。

　　(2)EC20控制器：该控制器是艾默生公司的高性能控制器，它是整个系统的控制中心，协调外围设备的动作，并按用户设定的工艺控制设备的运作。通过EC20-4DA模块对变频器作张力给定和频率设定。

　　(3)变频器：本系统采用EV6000变频器做收放卷控制，通过该变频器可保证检品机械的张力恒定、速度稳定，是整套系统的控制核心部分。

3.2　控制流程图

3.2.1　系统正常启停流程：

图二 系统正常启停流程图

　　正常启停流程主要是用于用户查找产品缺陷，当发现缺陷时，用户通过按钮记录当前位置，以备查找；难点主要是在于加减速，以及零频时张力的控制。

3.2.2　检查点启停流程：

图三 检查点启停流程图

　　检查点流程主要是用于缺陷的查找，这也是该设备的重要的功能之一，本系统是通过硬件中断的方法记录缺陷的位置的，所以，可以比较准确的发现缺陷的位置。由于本过程涉及到多次启停，而且在任何速度下都要保持张力稳定，所以对变频的张力控制性能要求很高。

3.3　电气原理图

图四 张力控制示意图

　　图四是整个系统的张力控制示意图，EV6000作为主驱动，控制整个系统的运行，EV6000张力控制用变频，驱动收/放卷电机，通过张力传感器反馈回来的张力的大小，做闭环控制，以保证整个系统的张力恒定、速度稳定。利用编码器与变频器作闭环控制，使变频器可以在高速度精度和恒张力下运行，同时PG3把信号送给EC20，由PLC计算当前的运行速度、距离等数据。

　　PLC实现传动点的协调控制，逻辑控制处理。PLC实现线速度，运行命令传递到变频器，并收集变频器的运行状态。同时传递变频器参数修改信息。

　　选用EV6000张力控制专用变频器实现放卷和收卷控制，选用EV6000高性能矢量控制变频器实现主牵引控制。变频器以闭环矢量控制运行，安装脉冲编码器（PG），编码器信号类型：集电极开路输出型；

　　收、放卷变频器工作于张力闭环速度模式，EV6000自带卷径计算功能和断带检测功能。

　　为了保证系统的快速起停要求，尤其是急停的技术指标。变频器都需外接制动电阻。

3.4　电气配线图

3.4.1 主驱动变频器接线图

图五 主牵引变频器接线图

　　变频器通过端子进行起停运行控制，运行方向设定，运行速度设定，故障停机和复位处理。

3.4.2　收、放卷变频器接线图

图六 收、放卷变频接线图

　　变频器通过端子进行起停运行控制，运行方向设定，张力给定设置，张力方向设定，运行线速度设定，收、放卷模式设定，初始卷径复位，故障停机和复位处理。

四 参数设置

1　牵引变频器参数设置

　　牵引电机选用的是艾默生高性能变频器EV6000-4T0220G，以下是该变频的主要功能码设置。

2　收、放卷变频器参数设置

　　收放卷电机选用的是艾默生高性能张力专用型变频器EV6000-T-4T0370G，以下是该变频的主要功能码设置。

五 调试步骤及注意事项

查电气接线；
脱开负载，进行电机参数调谐；
某一确定速度下，用测速器对电机和卷取辊进行速度测试，根据测试结果计算各传动点的传动比并设置；
设置基本参数，试运转，观察电机运行方向，调整到正确的方向；
穿料，带料调试，根据效果合理调整各参数设置，直到符合控制要求；
在机台规格所规定的线速度范围内，从低线速度到高线速度进行试车运行，观察控制效果，根据需要调整参数；
在空芯卷径和大卷径之间试车运行，观察控制效果，根据需要调整参数；
参数备份，上传到操作面板，并记录

六 结束语

　　检品机控制系统是一种对张力要求较为严格的电气控制系统，无论是在零频，还是在高速运行状态下，EV6000张力专用变频器均表现出极为优良的张力控制性能，小张力可以控制到1.0kg，而保持张力的恒定，该方案对其它类似的张力控制系统具要重要的参考价值

针对锅炉传统水力除渣方式的诸多不足之处，依据正-负压气力联合除渣方式的特点，提出了应用InTouch软件设计锅炉灰渣处理PLC控制系统的方法，即运用InTouch设计监控系统去监控现场的PLC控制单元。本文详细介绍了如何利用InTouch来创建上位机的操作界面、如何实现对系统的监控功能以及如何实现与下位机PLC之间的数据通信。

　　目前国内大多数电站锅炉都是采取传统单一的水力除渣方式，这种除渣方式会导致每年有大量的锅炉冲渣水排放入灰场继而作为废水排入长江，这样就造成了大量的能源浪费同时还导致了环境污染，而且水力除渣还会降低灰渣的活性从而影响灰渣的综合利用效益。而新近发展起来的正-负压气力联合除渣方式则能很好的解决这些问题，它不仅节约水资源、减少环境污染、提高灰渣的综合利用价值，还能节约为冲渣水设置灰场所占用的宝贵的土地资源。不难看出，这种新兴的灰渣处理方式满足了当今对环保的高要求，有良好的现实意义，而且还能从根本上降低电厂的生产成本，提供经济效益，因此推广前景非常广阔。

1、锅炉灰渣控制系统简介

　　正-负压气力联合除渣系统是先利用负压系统将各灰斗中的灰渣收集起来，即将管道抽成真空将灰渣抽吸出来并集中到中转灰库，再利用仓泵等设备将灰渣正压压送到厂外灰库进行综合利用。这种联合除渣系统虽然能很好的节约水资源、土地资源，减少环境污染，并大大提高灰渣的综合利用价值，但也对系统控制提出了更高的要求，以往传统的继电器控制显然无法满足这种联合处理方式的要求，所以我们决定采用可编程控制器（PLC）技术。所以我们决定采用可编程控制器（PLC）技术。下面我们就以某电厂为例介绍一下正－负压气力联合除渣PLC控制系统。

　　该电厂共有三台机组，每台锅炉的灰渣都各自采取负压除渣系统进行收集，但为了节省管道和相关设备，我们将三台机组收集到的所有灰渣集中在一起再共用同一输送系统输送至煤粉公司处理后综合利用。针对现场情况，我们决定除了每台机组设置一个单元机组PLC外，还设置一个公用PLC以负责三台机组灰渣压送的管道切换。除此之外，我们还需设置一台PC机作为上位机，并利用InTouch设计操作界面以监控PLC。整个系统的结构示意图见图1。

图1 锅炉灰渣控制系统结构示意图

2、InTouch软件介绍

　　InTouch软件是Wonderware的FactorySuite工业集成套装软件的一个核心组件，能简单快捷的在Microsoft bbbbbbs 2000/NT操作系统上创建人机界面。

　　InTouch包含三个主要程序：InTouch应用程序管理器 用于创建新程序和管理已有的应用程序;bbbbbbMaker 一种开发环境，在其中可以使用面向对象的图形来创建富于动感的触控式显示窗口;bbbbbbViewer 一种运行时环境，用于显示在bbbbbbMaker中创建的图形窗口。

　　除此之外，InTouch还提供标记名字典和Quickbbbbbb脚本功能。设计InTouch程序通常需要创建许多不同类型的变量，标记名字典就是用来输入变量相关详细信息的机制。Quickbbbbbb脚本功能则是供用户自己编写新的脚本函数或调用已有的脚本函数，在满足指定条件的情况下执行特定的命令或逻辑运算，例如，键被按下、窗口被打开、值发生改变等。

　　InTouch具有的MMI（人机界面）和面向对象的图形开发环境，能高效、快捷地配置用户的应用程序。同时，它在报警和历史趋势方面的功能也极大地方便了对系统的监控。除此之外，它还具有强大的网络功能，通过传统的DDE和扩展的NetDDE的方式，可与本机和其它计算机中的应用程序实时交换数据。更重要的是，它提供了广泛的通讯协议转换接口——I/O Server，能方便地连接到各种控制设备，包括：Siemens、Modicon、Opto 22、square D等，甚至还可以利用第三方Server。在性能上，InTouch对核心代码进行了优化，运行效率比较高。同时，它还经过了严格的测试，并拥有大量的客户，应该说具有相当高的可靠性和稳定性。正是由于这些优势，InTouch已经广泛应用于包含食品加工、半导体、石油、汽车、电力、化工、制药、纸浆和造纸、交通等在内的全球众多纵向市场。

3、InTouch监控系统设计

　　3.1 创建窗口并设置动画链接

　　InTouch应用程序通常是由一系列窗口组成，所以，我们首先要在bbbbbbMaker中创建所需要的窗口。bbbbbbMaker程序本身提供了许多图形符号供我们选择，简单的有线条、按钮，复杂的有趋势图、组合符号等，除此之外，我们还可以自定义一些图形符号。用这些图形符号形象的表示泵、阀门等设备并按逻辑关系连接摆放从而形象的表示出整个系统。

　　创建好系统图形，我们还需要通过动画链接来赋予图形“生命”。InTouch支持两种类型的链接：触动链接和显示链接。触动链接是供操作员向系统执行输入。显示链接则是给操作员显示输出结果。双击图形中的任个对象或符号，都会出现一个窗口，见图2（链接窗口）。

图2 链接窗口

　　在链接窗口中，我们选择需要的链接方式，将图形符号与相应的表达式链接起来，从而使图形符号的外观、位置等属性能随着表达式值的变化而改变。例如，我们可以让一个泵符号关闭时显示为红色，打开时为绿色;也可以把这个泵符号做成一个触动按钮，通过单击它来打开或关闭泵。

　　3.2 系统监控

　　上位机操作界面主要的功能就是对系统进行监控。InTouch是利用标记名字典为每个数据定义它的报警信息：对于离散型变量，我们可以设置报警状态是对应于变量的TRUE或FALSE状态以及相关的报警优先级，报警优先级是表示报警的严重程度，范围从1到999，其中1表示为严重;对于模拟型变量，我们可以从数值、偏差和变化率三个方面来定义变量的正常操作范围。

　　在运行过程中，当变量的值发生变化时，InTouch内部的子程序报警逻辑就会被激活。它通过检查报警类型、比较新值与给定的极限，来确定变量是否在报警状态下。一旦确定是在报警状态，程序就会立即发出警报通知操作人员。除了利用InTouch程序本身提供的这套通知系统外，我们还可以自己编写一些条件脚本或动作脚本来处理相关的报警信息，如弹出报警窗口或声音提示。。例如，监控管道真空度时，我们可以定义一个条件脚本vacuum.status，并在On True脚本框中写上：

　　Show vacuum _alarm_bbbbbb; （弹出报警窗口）

　　PlaySound（ e:\alarmsound\管道真空报警.wav ）; （声音报警）

　　3.3 数据通信

　　在InTouch中，数据主要分为内存型和I/O型。内存型数据为InTouch程序内部定义的变量，在程序内部就可直接进行访问;I/O型变量的值则一般来自其它计算机结点或本机运行的其它程序，这类数据通常是由InTouch以DDE（动态数据交换，Dynamic Data Exchange）或NetDDE的协议方式访问而得。

　　在控制系统中，上位机需要采集下位机中来自现场的数据，经过处理后再将控制命令传给下位机，以此监控运行过程。然而，通常InTouch程序无法直接从下位机中取得数据，这时需要一个通讯接口——I/O Server。由于本控制系统上、下位机是通过基于Modbus通信协议的以太网进行连接，所以我们选用Modicon MODBUS Ethernet型号的I/O Server。

　　InTouch是使用三个部分组成的命名惯例来识别I/O Server程序中的数据元素，这三个部分分别是：

　　Application Name（应用程序名）是指InTouch直接访问的程序或服务器（如I/O Server）;

　　Topic Name（主题名）是指InTouch通过I/O Server要访问的设备或程序在I/O Server的Topic Definition中定义的主题名;

　　Item Name（项目名）是指InTouch要访问的那个数据的识别符号，可以是名称，也可以是存储地址。

　　确定I/O Server类型后，要想建立InTouch与下位机PLC之间的数据通信，还需要进行两方面的设置工作。首先，我们要在I/O Server中Topic Definition中定义下位机PLC。假设上位机、下位机（如#1 PLC）和运行I/O Server的计算机在整个以太网中的IP地址分别为192.168.10.01、192.168.10.10、192.168.10.04，则I/O Server中Topic Definition我们应该设置：

　　Topic Name——PLC1（可以任意定义）;

　　IP Adrress——192.168.10.10（PLC1的地址）。

　　这样，I/O Server就可以从下位机PLC1中取得数据了。

　　另外，要让InTouch从I/O Server中取到正确的数据，还必须在标记名字典中为每个I/O变量定义Access Name（访问名）和Item Name（项目名）。

　　Access Name可任意定义，如IOStatue，它实际包括了Application Name 和Topic Name，其相关定义参数为：

　　Node Name（节点名）——192.168.10.04（I/O Server所在结点的IP地址）;

　　Application Name——mbenet（Modicon MODBUS Ethernet I/O Server的程序名）;

　　Topic Name——PLC1（I/O Server中定义的Topic Name）。

　　Item Name，我们在这里使用的是存储地址。在PLC的组态Concept程序中，变量的地址是State RAM地址，而PLC与所有的输入和输出都是与State RAM相连接的，所以InTouch程序可以通过I/O Server直接访问这个地址单元，从而对变量进行读写。

　　一旦这两方面的设置工作完成，上位机的InTouch监控系统就可以与下位机PLC相互进行数据通讯了。

　　3.4 系统安全

　　系统安全是我们在设计操作界面时需重点考虑的一个问题，它直接关联着系统是否能安全顺利的运行。InTouch可以通过帐号管理机制，即给每个操作员配置用户名（Operator）、口令（Password）及访问级别（Accesslevel），来限制不同人员的访问权限以实现系统安全。

图3登录与注销界面

　　在本系统中，系统登录的画面如图3所示。当操作员按下登录热键（如Ctrl+Shift），将弹出此窗口。 登录之后的操作员拥有自己的访问级别，当他访问应用程序中任何受保护的功能时，系统均会根据链接到该功能的内部安全性变量指定的值去验证操作员的访问级别，以确定是否授予访问权。比如，某些重要设备（如电机）的开关按钮只能让工程师以上级别的人（$AccessLevel>5000）操作，则可在按钮动画链接的Disable（on）属性的条件表达式中写上$AccessLevel<5000，这样没有登录或访问级别不够的人就无法触发此按钮了。又比如，在显示控制面板窗口的动作链接时，我们可以使用由IF语句进行限定的Quickbbbbbb（脚本）：

　　IF $Operator ==“DayShift” THEN

　　Show “Control Panel bbbbbb”;

　　｛以及仅给“日班”操作员执行的其它代码行｝

　　ENDIF;

　　这样就可以防止“日班”以外的操作人员看到控制面板窗口或执行一些其它相关的命令。

4、方案总结

　　以上是锅炉灰渣控制系统中上位机监控系统设计的基本流程。应用InTouch程序，我们不仅能简单方便的设计出操作界面，还能实现监控、数据通信以及系统安全等多方面的功能，同时还具有较高的可靠性和稳定性，并且对软件的维护和升级也比较方便。目前，该套系统已被应用于某电厂锅炉灰渣控制系统的运行中，并且工作稳定可靠。