6ES7223-1BH22-0XA8技术介绍
的威斯特伐利亚地区为基地，在美国也有生产。Quarder是技术的公司，尤其是在2-孔浇铸和嵌入技术领域。
整个过程开始于把颗粒状的塑料材料通过抖动喂料器传送到具有螺旋柱面筒的浇铸模具中。在筒中通过摩擦和加热使得原材料具有可用性，并在受到巨大的压力下被压入模具内部。按照过程的复杂性，从所给的材料量中可以获取1—16个塑料器件。等模具打开后注口就转向分拣桶，生产工序重新开始。注口是分类的，成品会被传送到部件容器中。
在机器修正过程中，Quarder决定修正某些生产线的控制系统。主要的目的是tisheng机器的运作能力、简化生产过程，从而减少停工期。原先由一台老式的计算机、一个键盘、6”的显示器和DOS应用系统组成的控制系统，被更换为Pro-face的图形逻辑控制器Logi Touch系列的LT-A。这款图形逻辑控制器拥有6”的触摸屏，集运作与控制功能于一体。其具备的16点输入和16点输出的功能替代了一般的小型PLC。
Jurgen Reich，电气工程师，是这样解说他的方案的：新型的Pro-face终端相当大地简化了机器的监控功能。操作者可以为所有的参数设定相应轨道。同时，较以前的键盘输入相比，图形逻辑控制器的输入更清晰。32点I/O就足够处理机器的各功能参数。输出口控制了产品向右或向左传送，就像一个控制灯一样。设置者可以把模具开、关的状态输入进去。步，操作者输入要生产的部件的数量以及每次供料的量。“这个控制系统的独特之处在于它能自动控制整个流程的时间”，Jurgen Reich解释。
生产线启动后，整个到成品出来的流程取决于前3-5次的供料时间，通常是15至30秒间。一旦确定下来，这些数据就会被保存到屏中。接下来的工作，Logi Touch就会智能地加以识别控制，并显示出错环节。如果浇铸过程中温度上出现偏差或是没料了，整个流程的时间就会延长，一旦出现这种情况的话，Logi Touch就会识别出，信号控制灯也会变亮。同时，成品出口方向就会改变，坏的部件被挑出来。操作者排除故障，流程就能重新开始了。
另外，如果供料箱中材料量出现像先前所说的情况，控制灯也会亮，系统就停止传送机工作并显示成品量，这时，模型浇铸机还照常运行。如果指令不能全部执行，操作者可以预备另外的供料箱。通过Logi Touch，操作者可以确认整个流程，传送机恢复工作，生产的部件量也会显示在屏上。同时，所有的部件生产都会得以监控和记数。
浇铸进程中，各部件的生产、分流传送和包装进程的互不干扰确保了整个生产线的持续运作。
就Logi Touch的画面编辑而言，Quarder的工程师们得益于Pro-face多年来在触摸屏技术领域的经验。逻辑编程工具为创建一个简而易懂的显示提供了一个简单操作的平台。它里面包含有1800多种预定义的部件，比如按钮、灯、棒和趋势图等编程所需的基本元素。而且，它可以创建原先的各元素并可保存在图像库中，以便以后使用。有了这些字开关、位开关、功能开关，切换画面按钮、各种信号灯和变量等，任何操作环境都可以鼠标点击完成创建。运用这些数据资源，用户只要拖拉逻辑编程图标到LT逻辑编程器上，它就会自动创建相应的部分，比如一个灯或一个按钮。一份完整的相对应于IEC611313的47阶梯说明标记将会很有用。
除了具有数字I/O的触摸终端LT-H之外，为了满足用户的需求，Pro-face还研发了其他的型号，如：远程I/O网络、数字和模拟I/O以及温度输入等。
经过四个星期的试用，系统没有任何问题，操作者在使用上也没有任何问题。通过触摸输入数据比键盘输入更清晰，更灵敏。现在好几台机器都安装了LT系列，Jurgen Reich说：“这个控制系统几乎不需要维护！在屏幕上进行编辑，使我们能完全享受操作的灵活性。此方案的另一个优势是大大节省了空间。Pro-face的这种控制终端Logi Touch正是我们的理想选择。同时我们已在另一个项目接插件的测试中安装由Logi Touch控制的机器手。”
本文介绍了Quantum PLC在烧结机自动控制系统中的应用，及自动控制系统的组成、特点和功能。
1 前言
烧结矿作为高炉冶炼的主要原料，其质量直接影响高炉生产。安钢360m2烧结机于2005年6月投产以来，运行一直很平稳，该系统主要向安钢2200m3高炉提供优质烧结矿。该系统自动化控制系统采用先进的网络结构和PLC软硬件设备，并应用先进的烧结工艺优化控制软件技术，实现烧结生产过程自动控制、监控及管理，为安钢烧结生产走向大型化迈出了一大步。
2 自动控制系统构成
自动控制系统实现对整个烧结机生产设备的联锁控制，实时数据的采集与分析，过程与设备状态的监控与报警，过程趋势数据的采集与处理，报表打印，画面显示。完成了生产设备的基础自动化及过程计算机控制。各个PLC站、上位监控机、工程师站之间采用双环路光纤配置的TCP/IP工业以太网连接，构成了烧结生产的综合监控网络。
根据烧结工艺对自动化系统的要求，360m2烧结机计算机自动控制系统采用施耐德Quantum 140 系列PLC（CPU模板：140 CPU 53414A；通讯模板：140 CRP 93200，140 CRA 93200，140 NOE77101；输入模板：140 DAI75300，140 ATI03000，140 ARI03010，140 ACI03000；输出模板：140 DRA84000，140 ACO02000）可实现配混系统、烧冷系统、成品整粒系统、主抽风系统、主粉尘系统及电除尘卸灰系统的逻辑顺序控制，对主抽风机、点火炉等生产工艺的数据采集处理及回路控制。系统网络配置简图如图1。
系统由5台PLC、3个工程师站和10个监控站组成。基础控制层采用Quantum 140 系列PLC，PLC主站与分站之间采用远程I/O方式扩展。各PLC站通过网络通讯模板、交换机、TCP/IP工业以太网与工程师站或监控站可进行通讯，传输速率为100M pbs，传送介质为超五类屏蔽双绞线。系统具强大的数字量、模拟量及回路处理功能，具备模板化、体系结构可扩展的特点，包括CPU、I/O模板、I/O接口、通讯模板、电源和底板等。监控系统（HMI）采用Inbbblution公司的iFIX3.5监控软件，实现生产过程工艺流程及各参数的采集显示、报警、回路控制画面，历史数据存储及趋势图，报表等监控功能。操作系统为bbbbbbs 2000，编程软件采用Concept2.6，它支持5种IEC标准语言，系统提供了派生功能块（DFB），并可在Concept2.6应用程序中反复调用，如果一些特定的算法或逻辑控制需要改变，只需修改DFB功能块即可。
3 系统功能
3．1电气控制
根据工艺要求和现场实际情况，系统从整体上分为机旁操作和计算机联锁运行。机旁操作是指操作人员在现场操作箱上进行设备的启动、停止及设备运转速度设定。当一台设备于机旁操作状态时，不再参与系统的其它联锁。计算机联锁运行是指处于自动运行的所有设备每一时刻都参入各自联锁条件，如运行安全联锁、工艺参数联锁、启动或停止顺序联锁等，有效地防止因下游设备故障而引起上游皮带堆料。以配混系统为例，阐述控制原理。如简图2。
图2
在圆盘配料系统中，给料量主要由圆盘的转速决定，并且与圆盘的转速成线性比例关系。处于机旁手动操作方式时，操作工可手动调节操作箱上电位器来控制变频器频率，从而控制圆盘给料机的转速。处于自动运行方式时，中控室操作工可从上位监控机设定liuliang给PLC，同时电子皮带秤测出一个实际liuliang信号反馈回PLC参加PID运算，后，得到一控制量，通过MB+网控制变频器，从而控制圆盘给料机的转速。达到控制物料liuliang的目的。配1、配2、混1等皮带机自动控制程序上做了严格的连锁控制，避免了下游设备故障停机引起上游皮带堆料问题。
3．2仪表控制
（1） 信号的采集与处理
利用Concept 2.6软件特有功能，针对不同的模拟量输入信号和不同参数需要，分别编制了工程量转换、偏差、上下限报警等各种信号处理的DFB，在控制程序中可直接调用这些功能块。实现了混合料矿槽料位测量及上下限料位报警，煤气liuliang、空气liuliang的累计及瞬时显示，煤气与空气压力测量，低压煤气切断，负压测量与显示，烧结料层厚度检测。实现了主抽风机入口liuliang检测，进口废气负压、温度测量，高压电动机的轴承、定子温度测量及风机轴承、温度、振动的测量及超限报警和停车等。
（2） 点火炉温度控制
点火炉燃烧控制是烧结工艺的重要环节，该系统可分为点火liuliang控制和点火温度控制两种方式。liuliang控制为操作员在上位监控机设定量值，给PID调节器的SP端，反馈信号给PID调节器的PV端，然后经PID运算后输出一开度信号来确定调节阀的开度。点火温度控制为操作员在上位监控机设定一温度值，经PID调节程序输出一煤气liuliang值，终达到调整煤气liuliang的目的。
4 系统特点
（1） 故障报警及自动生成报表。当出现故障时，监控画面将以警示色提醒用户，以便操作工及时处理。系统能实时地将历史数据记录在上位机中，对数据的查询、统计和打印很方便。
（2） PLC电源模板冗余，并采用UPS供电，保证了系统的安全性和稳定性，有效地减少故障停机时间。
（3） 上位机进行系统的监控和管理，并提供良好的人机界面，实现分布处理与集中管理一体化，而且系统故障率低，可靠性高，操作简便，控制功能和精度满足生产工艺要求。
5 结束语
该系统自2005年6月投产以来，运行一直很平稳，没有出现过事故故障，故障率低，可靠性高，完全满足了大型烧结机的自动化生产要求。
系统功能图如图2所示。
上位机功能是开票、提单管理等;PLC功能是提单的存储、验证、交易记录的产生、数据采集、过程控制等。操作器主要功能是提单的输入、操作器参数的设置和数据显示等。现场启停按钮、防静电溢油装置等一次仪表与PLC连锁，达到安全控制的目的。
3 可编程控制器（PLC）控制系统
本系统的可编程控制器（PLC）选用德国西门子公司的S7-300系列PLC
软件采用STEP 7梯形图软件。其组态如图3所示:
PLC完成的主要的功能有:与上位机数据交换、数据验证，人机界面，过程控制，掉电保护。
3.1 与上位机数据交换
PLC与PC之间通过RS485转RS232通讯方式联机，通讯模块我们选用的是CP341，接收功能块为FB7，对应背景数据块为DB7，FB7的"P_RCV_RK_DB".EN_R一直处于接收状态。发送功能模块为FB8,对应背景数据块为DB8，"P_SND_RK_DB".REQ只要在正确发送完成以后才能为1。
通讯协议采用半双工的RS485连接，格式如下:
（1） 通讯参数
9600，8，1，n．
（2） 帧格式:
同步码ffH，ccH（2字节）＋地址码（1字节）＋回路号（1字节）+长度码（1字节）+命令码（1字节）+数据＋效验码（1字节）。
长度码:命令码字节数＋数据的字节数
效验码:从地址码到数据后字节之和。
（3） 通讯方式
采用问答方式进行数据交换，应答过程如表1数据交换过程:
表1 数据交换过程
PC机 PLC
1 循检 －><－ 上传状态
2 循检 －> <－ 上传数据
3 下传数据 －> <－ 应答（68H）
3.2 数据验证
CPU把接收到的提单数据与提单数据缓冲区的内容进行比较，如果有相同的信息就通过验证同时清楚缓冲区数据，没有则返回提单错信息。数据比较的采用指针的方式。
L 0
T #count
L #db_no
T #No
OPN DB [#No>
//提单数据缓冲区
LAR1 P#DBX 0.0 //起始地址
L #dbb_no
L 8
＊I
TAR1
+I
LAR1
main: OPN DB [#No>
L DBD [AR1,P#0.0>
L #cop_addr //提单号
==D
JC en_r
+AR1 P#30.0
//缓冲区提单信息数据大小
L #count
INC 1
T #count
L #loop_num //缓冲区提单数量
L #count
>I
JC main
BE
en_r: OPN "提单"
L DBB [AR1,P#4.0>
T #com_addres
3.3 人机界面
操作器为我公司开发的人机界面控制器，提供标准的RS485接口。PLC与操作器之间通过RS485通讯方式联机，CP341为主动循检方式。由于CP341与操作器之间的通讯是一对多的（实际应用中为16个），为了tigao通讯速度，我们采用了功能分时的方法:对工作中的操作器每周期循检，对空闲的操作器统一循检工作标志。协议如下:
（1） 物理连结
物理连结为一对双绞线的RS485连结
通讯参数 9600, 8,N,1
（1） 信息幀结构
采用MODBUS协议
l 一幀数据由地址，功能码,数据,校验码组成如表2所示:
表2 信息帧结构
地址 功能码 数据区 CRC
（8位） （8位） N＊8 （16位）
注: 地址:是信息幀 的字节,从0～255, 每一个从机只有一个地址,只有
符合地址的从机才回信息 0 代表广播地址,从机不回信息
功能码:主机告诉从机执行什么任务
数据区:是跟任务有关的数据
CRC:计算从地址一直到数据结束
3.4 掉电保护
西门子的S7-300系列PLC的DB数据区为记录存储区，CPU掉电时数据仍保持在数据区内，这样我们可以把重要的数据和标志放在DB区，PLC重新启动时，CPU自动回复到断电时状态，当然在OB100里要做判断，记录数据不能被初始化。在实际的工程中通过反复的测试，完全达到预期的目的，同时节约了UPS的费用。
3.5 过程控制
逻辑控制是PLC的基本强大的功能，所以控制过程根据工艺要求编写就可以顺利达到控制目的。控制的要求很简单就是控制发油的精度小于等于0.3％、质量计算、消除水击现象和故障保护，其控制过程示意图如图3所示，控制流程框图如图4所示。
