西门子6ES7216-2BD23-0XB8参数图片
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一、前言
我公司是甜菜制糖企业，在生产、加工设备中，有一台日处理3000吨甜菜的Dds渗出器，此设备是上世纪80年代丹麦制造的。经过多年的使用，加之生产环境湿度大，使控制系统的部分电子元器件呈现老化状态，造成控制系统故障率高，影响生产的正常进行。为解决这一问题，公司选用了集成化程度高、逻辑功能及抗干扰能力强的可编程控制器PLC，代替原有的控制系统。
二、Dds渗出器结构及传动原理
如图1、图2所示： Dds渗出器是一种与地平面呈 8度角的斜槽式连续渗出器，槽体内设有两条平行的螺旋输送器。甜菜丝进入后，双螺旋输送器通过渗出器首尾两端的传动装置均衡地将甜菜丝由头端推向尾端，甜菜废丝由尾端的废粕轮排出。
此设备是以油压泵输出的一次油压为源动力，经油压马达—变速器以1100：1的速率带动搅拢进行传动的。在一次油压输出的总管上安装了一个油量调节门，通过伺服电机调节油门的开度，达到调速的目的。
三、PLC控制简述
在不改变原控制原理的前提下，利用PLC对渗出器的控制必须满足以下几点控制要求：
（1）转速的测量
在高一次油压下，油压马达的高转速为900转/分钟，经计算知：1转/66毫秒，远大于本控制程序的6个扫描周期。因此我们将油压马达输出轴分为6等份，在不相邻的3个等份上按装3个金属块。在马达转速小于900转/分钟的任一转速下，油压马达每转动一周，传感器就可为PLC提供3个开关量测量信号，达到转速计量的目的。
（2）累计超差、瞬间超差的问题
由于四个油压马达轴在传动时，其转速不可能的相等，相互间必然存在累计转速差和瞬间转速差的问题。
当油压马达间累计转速差大于550转，即两搅拢转差大于0.5转时，两搅拢就会打架（相撞）。为解决这一问题，控制程序利用PLC内部CNT00计数器、CNTR01、CNTR02可逆计数器实现累计转速差的计量及超差故障的输出。
在渗出器正常运行时，如果某一传感器在同一时间段内，比其它传感器连续少计量3个信号，说明此传感器所对应轴少转一周，出现了瞬间转速超差。为避免出现瞬间转速超差后，对变速器内各齿轮的损坏，程序设计中利用PLC内部计数器CNT03在消除机械误差后，将CNT04、CNT05、CNT06、 CNT07四个计数器投入，用于判断瞬间转速是否超差，并在超差时做出相应的故障输出。
（3）油门及一、二次油压的作用
油门开度大位的作用，在空载时防止飞车，在重载时同一次高油压一样防止因过载损坏机械传动设备。
油门开度小位，并非是指将一次油路关死。其作用是当油门开度在小位时，才能停止及起动油压泵。油泵起动后，待油路充满低二次油压到时，才能通过伺服电机进行调速。
（4）先起动废丝电机，再起动油压电机，停止时则相反。并且根据不同的输入信号做出相应的输出。
另外， 在操作时，为避免传动机械因冲击力过大带来的损坏以及瞬间油压分配不均造成转速超差；程序中使用TIM11、TIM12两个时间继电器，将每次连续加速、减速的时间控制在2秒，确保双螺旋输送器能够均衡的转动。
四、可编程器I/O端口分配
五、梯形图及程序表
（1）梯形图
五、结束语
此系统的投入，杜绝了原控制系统在正常情况下误动作，非正常情况下不动作的现象，确保了生产的均衡。提高了劳动生产率，取得一定的经济效益。1前言
在工业应用领域，大部分机械设备都采用先进、实用的控制产品对生产过程进行控制，以提高设备运行的可靠性和生产效率。但是，在农业应用领域，由于农机设备运行环境恶劣、操作人员技术水平偏低，绝大部分机械设备没有采用先进的控制产品，而是采用传统的手工操作和继电器控制。
中国是个农业大国，农机设备遍布大江南北。把性能稳定、质量可靠、功能强大的控制产品应用到市场巨大的农机设备中，对提高我国农业的自动化水平和农机企业的市场竞争力将会产生十分积极的影响。
本文介绍了和利时公司新一代小型一体化PLC在农用液压打包机上的应用，该应用在提高农机设备自动化方面取得了很好效果，具有很好的推广价值。
2系统概述
山东某液压机械制造有限公司是国内液压打包机械的企业，其生产的液压打包机行销海内外，得到用户的普遍好评。液压打包机广泛应用于棉纤维、亚麻、羊毛、纸边、服装、布匹、毛巾、麦草等松散物资的打包，为农用物质的仓储和运输提供了极大的方便。由于液压打包机一般应用在环境恶劣的室外或污染严重的生产现场，故对控制产品提出了较高要求。以前曾有自动化公司采用某国外品牌PLC对液压打包机的电气控制部分进行改造，但应用效果欠佳。我们对机器运行环境进行了现场考察和反复研究，充分考虑到了现场环境的恶劣性，在可靠性、稳定性等方面做了大量工作，提出了基于HOLLiAS-LEC G3小型一体化PLC的控制系统。实际运行效果表明，该控制方案达到了预期效果，大大提高了设备的自动化水平。
液压打包机控制系统由核心控制单元PLC和用于操作的人机界面组成，核心控制单元应用和利时公司的G3系列小型一体化PLC，人机界面采用深圳人机电子有限公司的新一代文本显示器MD204L。PLC包括1块24点CPU模块LM3107和1块8路继电器输出模块LM3222，输入、输出信号详见表1。
表1 I/O地址分配表
3系统功能
采用PLC控制的液压打包机可以实现自动脱包、自动提箱、自动转体、自动踩棉等功能，并能对生产过程进行实时监控，完成自动诊断、自动报警和数据上传等功能。为提高电气控制系统的可靠性，根据客户的实际需求，将经常出现故障的所有可以替换的开关按钮全部转移到人机界面上，包括油泵的启动/停止、踩箱的启动/停止、油缸的上升/下降/停止、提箱、开门、关门等操作按钮。另外，时间继电器的时间也在人机界面上设定，包括油泵电机启动延时继电器、踩箱电机避起延时继电器、踩箱电机断电延时继电器和油缸上升缓冲延时继电器。
液压打包机的控制部分包括油泵电机控制回路、踩箱电机控制回路、升降控制回路、提箱控制回路、预缷控制回路和开关门控制回路等，下面对各控制回路分别进行介绍。
油泵电机控制回路：通过文本显示器控制键盘的按键操作，按下“泵起”油泵电机的启动按钮，主接触器C1和Y接触器C2接通，同时油泵电机启动延时继电器，通过读取文本显示器上的时间值，并开始计时。时间到则Y接触器C2断开，同时△接触器C3接通，PLC的C2与C3两点互锁。按下“泵停”油泵电机的停止按钮，油泵电机正常停机。当电机发生过载或是有堵转情况发生时，主油泵热保护继电器RJ开关闭合，通过PLC程序控制主接触器C1立即断开，处于保护状态。故障排除后，重新启动、重新开机。当油缸超过上限或下限时，HC1和HC2都要在PLC程序控制中加以保护。通过设定油泵电机启动延时继电器的值可以任意改变Y—Δ启动转换的时间，保证佳转换状态。加上多重互锁和自锁，完成油泵电机的正常启动和运转，同时有指示灯显示电机的运转状态。
踩箱电机控制回路：通过文本显示器控制键盘的按键操作，按下“踩起”踩箱电机的启动按钮，踩箱过程开始，踩箱指示灯点亮，踩箱电机接触器C4接通，同时踩箱电机避起延时继电器读取文本显示器上的时间值，并开始计时。时间到，触发PLC内部中间继电器，踩箱结束，蜂鸣器H接通告知，同时踩箱电机断电延时继电器读取文本显示器上的时间值，并开始计时。时间到，循环结束，踩箱电机与蜂鸣器H停止复位。按下“踩停”踩箱电机的停止按钮，所有的时间继电器及中间继电器均复位，踩箱电机停止。我们可以对精度高达1ms的踩箱电机避起延时继电器和踩箱电机断电延时继电器任意调整，根据不同的工作状况选取不同值，极大地方便了用户操作，显著提高了生产效率。
上升、下降控制回路：上升与下降是两个相反的控制过程，由程序设计为互锁，以保证动作统一、安全。通过文本显示器控制键盘的按键操作，按下“上升”或“下降”按钮，箱体按程序动作，开始上升或下降，达到工艺要求。
提箱控制回路：系统提箱的控制必须保证在上升结束后进行，通过文本显示器控制键盘的按键操作，按下“提箱”按钮，提箱开始，当达到箱体上限位时，即为提箱结束。
预卸控制回路：按照工艺要求，预卸控制必须是在上升或提箱时间段以前进行。预卸全过程完全由PLC程序自动进行，油缸上升时即为预卸工序开始。读取文本显示器上的油缸上升缓冲延时继电器的时间设定值，同时开始计时，时间到预卸结束。
开门、关门控制回路：开门和关门是两个相反的控制过程，分别由文本显示器上的“开门”和“关门”操作按钮控制，内部中间继电器ZJ6和ZJ7互锁，分别完成开门和关门动作。
系统流程图如图1所示。
图1 系统流程图
人机界面上的主操作画面和时间设定画面如图2和图3所示。
图2 液压打包机操作画面
图3 液压打包机设定画面
4结束语
该控制系统已经成功应用在农用液压打包机上，降低了操作人员的工作强度，提高了设备运行效率和安全性，降低了能源消耗，提高了产品质量。从液压打包机在现场的运行情况来看，和利时的小型一体化PLC质量可靠、运行稳定、运行效果良好，能适应农机现场的恶劣环境，在提高农机设备自动化方面取得了很好效果，具有很好的推广价值。
S7-200在CPU单元上设有硬件电路（芯片等）处理高速数字量I/O，如高速计数器（输入）、高速脉冲输出。这些硬件电路在用户程序的控制下工作，可以达到很高的频率；但点数受到硬件资源的限制。
S7-200 CPU按照以下机制循环工作：
读取输入点的状态到输入映像区
执行用户程序，进行逻辑运算，得到输出信号的新状态
将输出信号写入到输出映像区
只要CPU处于运行状态，上述步骤就周而复始地执行。在第二步中，CPU也执行通讯、自检等工作。
上述三个步骤是S7-200 CPU的软件处理过程，可以认为就是程序扫描时间。
实际上，S7-200对数字量的处理速度受到以下几个因素的限制：
输入硬件延时（从输入信号状态改变的那一刻开始，到CPU刷新输入映像区时能够识别其改变的时间）
CPU的内部处理时间，包括：
读取输入点的状态到输入映像区
执行用户程序，进行逻辑运算，得到输出信号的新状态
将输出信号写入到输出映像区
输出硬件延时（从输出缓冲区状态改变到输出点真实电平改变的时间）
上述A,B,C三段时间，就是限制PLC处理数字量响应速度的主要因素。
一个实际的系统可能还需要考虑输入、输出器件的延时，如输出点外接的中间继电器动作时间等 。
CPU上的部分输入点延时（滤波）时间可以在编程软件Micro/WIN的“系统块”中设置，其缺省的滤波时间是6.4ms。
如果把容易受到干扰的信号接到CPU上可改变滤波时间的DI点上，调整滤波时间可能改善信号检测的质量。
支持高速计数器功能的输入点在相应功能开通时不受此滤波时间约束。滤波设置对输入映像区的刷新、开关量输入中断、脉冲捕捉功能同样有效。
有些输出点要比其他点更快些，是因为它们可以用于高速输出功能，在硬件上有特殊设计。没有专门使用硬件高速输出功能时，它们只是和普通点一样处理
继电器输出开关频率为1Hz。
一、 现状分析
随着社会数字信息化进程的加快, 计算机中心机房的设备和规模也日趋扩大, 一旦机房环境和设备出现故障，就会影响计算机系统的安全运行，造成数据传输或存储故障，严重时会造成机房内计算机设备损坏，甚至使网络系统瘫痪，后果不堪设想。因此，为了保证计算机系统安全可靠工作，对机房里面环境和设备进行自动监控，进行现代化管理尤显得十分重要。
机房环境及动力设备监控系统主要是对机房设备（如供配电系统、UPS电源、空调系统、消防系统、排风系统等）的运行状态、温度、湿度、空气质量、供电的电压、电流、频率、配电系统的开关状态、测漏系统等进行实时监控并记录历史数据及记录发送故障报警信息，为机房高效的管理和安全运营提供有力的保证。
目前监控系统的技术的发展已经比较成熟，上有许多自主品牌的机房专用监控系统，很多成功案例广泛应用于电力机房、电信机房、公安机房、银行机房、广电机房、证券机房、移动基站等领域。瑞士思博公司SAIA PCD 系列控制器有着强大的通信能力和良好的开放性，CPU的快速处理能力、易于使用的编程工具，优越的通用性，在机器设备制造工业、楼宇自控、基础设施建设（能源、交通运输、水处理）以及其他需要自动控制的工业领域，以其高超的电子技术，计算机技术，控制技术，网络及通信技术和卓越的品质赢得市场的认可和广大用户的信赖。
二、系统实现
北京IBM亦庄数据中心,我们选用了SAIA PCD2.M480控制器,监测、控制现场设备及末端传感器等。I/O点共73个，同时与6台精密空调、2台UPS、2台柴油发电机组、2台主电源配电柜、6台列头柜通过RS485接口,采用现场总线协议进行通信，另外通过RS232接口与手机短信报警器通信，后通过以太网进入计算机管理系统。我们选配了6块I/O模块，1块以太网通信模块，2块RS232/485通信模块，采用bbbbbbS 2000/XP操作系统，MCGS组态软件。
附:SAIA PCD2.M480控制器使用了新的CPU技术,嵌入了新一代COLDFIRE CF5407微控制器,集成了1MB RAM用户存储空间,可选1MB FLASH 卡用户备份存储器,同时集成USB,MPI,PGU通信接口,具有高速的处理运算能力,可扩展大1024 I/O点和8个通信接口,支持ETHERNET TCP/IP, PROFIBUS,S-BUS,MODBUS,
MPI,HTTP, FTP等多种通信协议,它是目前SAIA强大的一款控制器,主要用于对时间要求非常严格,需要采用多处理器技术的应用系统中.
1、系统特点：
本系统可以实现供配电、UPS、柴油发电机、精密空调、消防、漏水、新风系统、温湿度检测等子系统的统一监控，并在这些子系统发生故障的时候向管理员报警。
（1）．监视所有设备的运行状态；
（2）．记录所有设备的运行参数；
（3）．设备参数异常时，及时报警并提供处理支持画面。报警方式包括：工作站 声报警、手机短信息报警。
（4）．系统参数和报警信息全部记入数据库，可供查询和事故追忆。
（5）．分类用户权限配置，用户权限分为999级；
（6）．报表及数据报表、报警报表、操作记录报表。
（7）．方便扩充。在机房增加、减少设备时，系统只作少量修改即可；
该系统具有保护、测量、计量和监视功能，由现场控制系统和上位工作站两部分组成。
2、控制原理：
由SAIA PCD构成的现场控制系统实现了对各智能设备或子系统的实时运行参数的采集与处理，主要包括：配电系统、UPS系统、柴油发电机系统、新风、空调系统、精密空调监控、机房温湿度监测、漏水系统、办公区照明控制、环境监控、排风系统及消防联动。
随着计算机技术的发展，相当一部分厂商的设备均为智能设备，可通过现场总线通信与其连接，读取数据，大大节约成本及调试时间。本系统中配电系统、UPS系统、柴油发电机系统、精密空调系统均由RS485现场总线协议通信实现数据采集。各系统说明如下：
（1）．配电系统
通过Modbus现场总线，对2台施耐得断路器和6台施耐得电力参数测量仪的工作状态进行监测。
检测配电柜断路器和多功能电表的电压、电流、频率、功率、功率因数等参数，并检测配电开关状态，故障及断开时发送手机报警短信。
（2）．UPS系统
通过Modbus现场总线，对2台梅兰日兰UPS的工作状态进行监测。
监测UPS输入、输出电压、电流、频率等参数
监测UPS逆变器、整流器、等运行状态监测。
（3）．柴油发电机
通过Modbus现场总线，对 2台梅兰日兰柴油发电机的工作状态进行监测。
监测柴油发电机的运行状态和故障报警。
监测其电压，电流、频率，功率等参数。
（4）．新风、空调系统
新风机组、空调机组运行状态
新风机组、空调机组开关机控制
（5）．精密空调系统
通过Modbus现场总线，对 6台梅兰日兰精密空调的工作状态进行监测。
监测精密空调温度、湿度、设置设定温度、设定湿度等参数
精密空调运行状态，故障报警状态
精密空调开关机控制
（6）．机房温湿度
机房高温、低湿、高湿度监测，报警。
（7）．漏水系统
监测机房内精密空调和水管接头处的漏水状态和进行漏水报警。
（8）．办公区照明控制
对办公区的照明进行自动控制。如在下班后，节假日可自动关灯。
(9)．环境监控
系统报警信号可直接发送到相关人员的手机上 。
(10)．排风系统
排风机可以通过时间表控制（定时排风），也可手动强制控制。
(11).消防联动
系统与消防系统联动，通过手机短信(SMS)发送消防预警信号，当火灾发生时，关闭新风、空调、排风系统。喷发结束后，可通过相应排风开关手动排风。
三、组态软件介绍
本监控软件使用MCGS组态软件，同过给上位操作站安装SAIA PCD的OPC SEVER 软件.采用ETHERNET /TCP/IP与上位操作站完成通信。
由MCGS构成的中央工作站实现了现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户展示了系统状态。
用模拟画面动态实时地显示系统的工作情况。
设定和修改设备的工作程序。
直接操作设备的启停。
收集和分析各种数据，并可以图形、表格形式显示。
管理系统内报警信息，处理操作者信息。
产生和打印工作报表。
产生和维护数据库，供建筑物管理系统使用。
四、结束语
我们的产品采用先进、成熟、实用的技术，达到国际先进水平，在使用上简便实用；我们的系统具有集中统一的管理能力，为系统管理大大提供方便，并实施科学合理的管理，使监控技术发挥高的效用；我们的系统具有很强的开放性，能灵活的与各种网络传输方式机融合成一个整体，能随时适应对系统的扩容要求，有很强的兼容性和灵活性，能适应产品的升级换代。十分适合各企事业单位机房使用
