西门子6ES7223-1BL22-0XA8常备现货
就技术方面而言，铁路信号系统已经由机械联锁、电气联锁（继电联锁）二个阶段，发展到了计算机连锁系统。在计算机连锁系统中的不可靠因素比较多，所以起所选用的设备必须具有很高的可靠性，特别是网络系统要具有容错，抗干扰能力。那么什么样的网络设计能够满足信号系统的需要呢？
系统描述：
在天津地铁一号线的信号采集以及连锁装置采用的是世界的英国西屋公司的全套装置，该设备的稳定性和可靠性一直为行业所称道。在全部的21个车站中有八个车站装备了WOC信号采集装置，每个车站2台，其中4个车站还装备了信号连锁装置，每个车站装备2台。 WOC用于采集轨道的信号，连锁装置用于现场的联动控制。
然而,在高可靠性的前端信号连锁装置必须通过一个具有同样安全性，和可靠性的网络连接起来才能够实现整个系统连锁与联动。
另外，该系统在进行全系统调度的时，需要采集全系统的WOC装备信号，为了实现较高的实时性所选用的网络设备一定要具有高带宽的通讯效能。
具有冗余环网功能的MOXA EDS-508-SS-SC工业以太网专题">工业以太网交换机的MTBF达到26000H，和148800 pps转发和过滤速率完全能够满足该系统的高指针要求。
大的复杂测试系统。
（3）LXI模块可与老的平台集成在一起，安装在标准机架上。
（4）LXI规模可大可小，小到一个模块，大到分布在世界各地，十分灵活。
（5）可以利用网络界面精心操作，无需编程和其它虚拟面板。
（6）LXI平台提供对等连接。
（7）测试项目改变时，LXI在LAN上的连接不必改变，从而缩短了测试系统的组建时间。
（8）连在LAN上的LXI模块可采取分时方式工作，同时服务于不同的测试项目。
（9）LXI模块的通风散热、电磁兼容等方面的设计比较简单。
测试总线历经了70年代的GPIB总线，80年代的VXI总线，90年代的PXI总线，总线技术在工业、军事、航空航天的测试领域中的作用越来越重要，被应用的范围也越来越广，因此对总线技术的研究与发展从来没有间断过，2004年发布的新一代总线标准LXI标志着总线发展上了一个新台阶。
近十年，测量和控制领域产生了几种发展趋势：
（1）日益增长的系统复杂性和更多的系统协调需求
（2）越来越多的采用分布式系统结构
（3）网络通信技术的应用
（4）成本限制
随着信息技术的发展，近十年来被测对象发生了很大的改变，总的来说，现在的测试对象有如下几个共同点：测试对象具有不同等级的分布式特性，大到分布在几百上千公里的范围内，小到分布在几十米的范围内；测试对象越来越复杂，测试数据量大，为了完成测试任务，需要大量的测试设备，如对3G通信网络的测试需要成百上千个测试设备；对于某些测试任务，要求某些测试设备具有协同操作的特性，如某些工业自动化的动作控制部分要求100ns的时钟同步性能；某些测试对象需要远程测试和控制。
自动测试总线包括传统的GPIB、VXI、PXI总线，用这些总线构建自动化测试系统时测试节点数受限，且成本较高，这些总线自身不能构建分布式测试系统。因此传统的测试总线由于自身的缺陷不能满足分布式和复杂系统的测试需求，向分布式体系结构的转变被看作是解决问题的必然选择。
国际LXI联盟曾经在众多系统集成商和工程师中作过调查，所得到的是几乎一致的结论：
首先要降低系统的成本和集成的复杂性，采用容易使用的人机界面。其次在保证系统紧凑的同时要保证仪器的性能和兼容性，减少复杂的连线。希望有多种高速的触发方式，高速的I/O，减少机架和机箱的空间的浪费，还要非常容易的发现系统的故障。在编程的时候希望使用自己熟悉的软件。利用通用的PC接口和总线，而不是昂贵的测试测量专用接口总线。
LXI测试总线技术是信息化、网络化发展的必然趋势。在短短的3年间，LXI总线已经得到了国内外几十个厂家的支持，其中包括美国国防部，北京航天测控技术开发公司也加入了LXI总线联盟。从标准推出至今，一些大的仪器厂商陆续推出了100多种LXI总线仪器，LXI总线技术的诸多优势必然要在工业、军事、航空航天等众多领域中发挥不可估量的作用，下图分别给出了LXI总线在汽车生产、火箭、飞机测试中的应用。
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图1 LXI测试总线技术在火箭测试中的应用
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图2 LXI测试总线技术在汽车自动化测试生产线中的应用
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图3 LXI测试总线技术在飞机电子设备测试中的应用
2 SIMATIC NET工业以太网专题">工业以太网概述
SIMATIC NET是一个开放、高效的工业通讯网络体系。主要由3部分组成: Industrial Ethernet工业以太网专题">工业以太网；Profibus现场总线；A-S Interface前端总线。通过上面3部分网络体系组合，SIMATIC NET就几乎可以应用于所有的工业自动化领域，实现将现场分散的仪表、控制器、计算机的全系统集成。
SIMATIC NET工业以使用屏蔽双绞线及光纤传输作为通信介质。网络拓扑结构有总线型、环型等结构。网络连接元件有OSM（光学交换机模板）和ESM（电气交换机模板）待系列交换机。其中组建以太网关键的设备是CP系列的通信处理器。通过CP系列模板用户可以很方便的将S7系列PLC通过以太网进行连接，并且支持使用STEP7软件。同时可以同PC上的OPC Server进行通信。
SIMATIC NET工业以太网专题">工业以太网软件包括SIMATIC NET V6.0和OPC（OLE for Process Control）标准，其中SIMATIC NET软件提供了统一的bbbbbbs画面，通过它提供了APC（Advanced PC Configuration）PC配置工具，PC机可以作为整个系统控制系统的一个站点同其他PLC站进行通信，SIMATIC NET OPC是服务器/客户端结构，客户端访问服务器的程序。采用OPC技术大大提高了控制系统的互操作性和适应性。
3 济钢第三炼钢厂连铸机控制系统网络配置
济钢三炼钢板坯连铸机基础自动化控制系统就是采用德国SIEMENS公司的SIMATIC NET技术构建的仪控合一的基础工业控制网络。整个基础自动化控制系统分为二级，一级是由L1服务器、L1客户端、智能专家系统计算机（ASTC、Mold Expert）和各主PLC组成工业以太网专题">工业以太网络，网络通信介质使用的是屏蔽双绞线以及光纤，通信速率为10Mb/s，采用环形拓扑结构，进行信息的交换，使操作人员可以实时监控现场设备运行状态，根据生产情况在HMI上进行远程控制，并可将设备运行情况通过曲线或文字的形式记录下来，以备后期研发。第二级是为了满足各PLC与各单体设备之间数据快速响应要求，采用SIMATIC NET通讯系统中的Profibus网络作为单元级数据传输网络，完成主体PLC与远程I/O系统、分布I/O系统和变频器通讯，以满足生产的要求。PLC主要采用S7-300、 S7-400及C7系列作为主站，远程I/O、变频器等智能单元作为从站，主站与从站通过现场总线PROFIBUS_DP进行通讯。在这套控制系统所有的电气设备包括PLC、数字传动装置等全部采用德国SIEMENS公司产品。整个网络的布局如图1所示。
图1 连铸机控制系统网络配置
由该连铸机控制系统由18套PLC、4台计算机操作站、1台计算机服务器以及远程I/O组成。其中四台主PLC包括PLC-C、PLC-S、PLC-I、PLC-R直接挂在工业以太网专题">工业以太网上，其余PLC及智能设备通过Profibus-DP与各自的主PLC通信。PLC-C用于公用系统的检测和控制，PLC-S用于铸流系统的检测和控制， PLC-I用于仪表系统的检测和控制。PLC-R用于辊道系统的检测和控制，其余各PLC有1台PLC用于结晶器调宽系统的检测和控制，1台PLC用于结晶器振动系统的检测和控制，2台用于结晶器液位系统的检测和控制3台用于液压系统的检测和控制，2台用于润滑系统的检测和控制，2台用于一次、二次火焰切割机的检测和控制， 1台用于铸坯打号机的检测和控制、1台用于去毛刺的机检测和控制。设置了4台计算机操作站用于智能人机接口，分别放在主操作室和出坯操作室，对连铸机进行动态监视和操作，并打印报警事件。核心设备服务器放置于微机室中。
4 系统软件及数据通信
济钢三炼钢连铸机控制系统的PLC编程工具采用Siemens公司的Step7.0软件，该软件可能通过以太网对S7系列PLC进行远程组态，编程和诊断。上位数据采集、监视和控制画面系统即SCADA（Supervisory ControI And Data AcquiSition System），开发软件采用的UGS公司Factorybbbb7.5，该软件是基于Server/Client模式的软件，一个Server可以连接上数个百个Client组成庞大的系统，并可以进行网络中的远程组态，组态方便，功能强大。Factorybbbb7.5该软件利用OPC技术与SIMATIC NET OPC服务器通信，将现场信号按照统一的标准与服务器端连接起来，实现动态数据交换，整个系统的数据流程如图2所示。
图2 系统数据流程
通过上图我们可以看出系统的4台客户端计算机直接与L1服务器进行通信，从服务器中读取现场数据，而L1服务器作为SIMATIC NET的OPC客户端与SIMATIC NET的OPC服务器通信，SIMATIC NET的OPC服务器才直接与下位PLC进行通讯的，实现对PLC内存单元的直接进行读写访问，从而达到通过PLC来控制铸机生产过程。
5 结束语
济钢三炼钢连铸机自动化网络控制系统采用了自动化的先进技术，尤其是SIMATIC NET及为OPC技术的应用，不仅使系统维护，还便于扩展，系统投用至今对于提高产品质量，改善操作条件，提高劳动效率都起到了积极的作用。
1引言
生产饮料筒、油漆筒(桶)、机油筒(桶)等薄板类金属容器的道工序就是把厚为0.2～0.5mm、宽为320～1200mm的卷板按所生产容器的不同剪成不同长度的板料，然后送到下面的工序，如套色印花、焊接、胀型、封口(底)等终成型。由于后面的工序，特别是套色印花工序对长度偏差的要求甚高，为±0.25mm/1000mm(对角线偏差为±0.4mm/1000mm)，单位时间的剪切数量较高,一般不少于50/min，普通的剪切设备达不到上述要求。有经济实力的大型企业从国外进口生产线，这种生产线从板料的开卷、校平、定尺剪切到终成型，由工控计算机作上位机，控制多台PLC，既由计算机根据动作需要向PLC写入或读出数据，达到控制整条生产线的目的。这种生产线结构复杂，价格昂贵。对于中小企业，我们研制了一种仅需1台PLC控制的、结构简单、造价低廉、剪切精度和剪切产量达到和超过上述要求的高精度定尺剪切系统。
图1 剪切系统结构示意图2 硬件构成
剪切系统的结构示意如图1所示。由图1可见，系统的机械部分由夹送机构和剪切机构两部分组成:夹送机
构由交流伺服电机驱动旋转，上下夹送辊的加紧力调至刚好压紧板料，使板料在两辊中按设定的速度无滑动滚动;剪切机构与一般剪床同，只是剪切的驱动力来自高压气体。
系统的电气控制部分采用日本光洋的SU系列可编程序控制器;包括SU-5M(CPU模块)，U-01SP单轴伺服定位控制摸块;U-05N16点DC12/24V输入模块;U-01T8点AC220V继电器输出模块等;人机界面为CL-02DS液晶汉字显示设定单元。伺服系统采用日本安川的交流伺服电机SGMGH-20ADA61和SGDM-20AD数字交流伺服驱动器。
3 定尺剪切控制
3.1 控制原理
在手动状态(板料安装)时，夹送辊可作正反2个方向转动。在自动工作情况下，夹送辊的转动方向如图1所示。若确定单位脉冲的移动量和编码器每转一圈的脉冲数，当夹送辊的直径一定时，夹送辊每转一定的角度或圈数，板料的移动长度也就确定了。当PLC检测到伺服电机反馈的脉冲数达到所设定的目标值(既长度)时，PLC发出信号，交流伺服电机停止转动，同时，方向控制阀的电磁铁通电，气缸执行剪切动作。剪切机构的每一次剪切使接近开关获得1个脉冲，此脉冲即可计算剪切数量，又能作为下1个循环的开始信号。
3.2 参数设置
(1) 一般参数的设置
a) 主轴转速(自动运转时，下同)的确定:确定主轴的转速要兼顾2个方面，一是生产能力，二是转动惯性。转速不是越快越好，太快，转动惯性大，达不到jingque停止的要求，剪切长度精度不高;当然，慢了，达不到生产力的要求。
b) 脉冲当量的确定:在本例中，之所以能进行高精度定尺剪切，实际上就是jingque的控制夹送辊每个脉冲转动的角度(脉冲当量)。当夹送辊直径一定时，它转过一定的角度，就对应转过一定的弧长，既为板料移动的长度。从理论上说，脉冲当量越小，剪切长度精度越高，但对控制系统的要求也越高，不经济。一般情况下，脉冲当量比加工精度高一个数量级即可。
c) 脉冲编码器反馈的每转脉冲数(分周比)的确定:脉冲当量确定以后，这个参数就好确定了。设计时，夹送辊的直径已定，则其周长也已确定。只要用主动辊的周长除以脉冲当量，即为脉冲编码器反馈的每转脉冲数。该数应为整数，当得数为小数时，与脉冲当量一同作一些调整即可。应注意的是确定的脉冲编码器反馈的每转脉冲数必须在所选的脉冲编码器大的每转脉冲数范围之内。
d) 伺服驱动器工作模式:速度控制模式。
(2) 智能模块的参数选择
U-01SP智能模块的参数共有21个，主要参数有:
a) 设定的主轴转速时智能模块发出的脉冲频率FBF:U-01SP智能模块与数字式交流伺服驱动器配合使用，可以在交流伺服电机额定的转速内任意设定，这个设定值就是FBF:
FBF(kHz)=主轴转速(RPS)×脉冲编码器反馈的每转脉冲数(PPR)
该参数必须在智能模块的大FBF范围之内。
b) 主轴手动速度的确定:根据手动安装板料的需要，一般设定为主轴转速的10%~20%。
c) 加、减速时间，即主轴从0转速到额定转速(或反之)所需要的时间:主要根据剪切的板长确定，剪切的板长较短时，该时间可短些，反之，可长些。对于本例，可选500~1000ms。
d) 紧急停止时间，在自动运转时，从额定转速到停止转动的时间:当系统发生意
外时，控制系统需急停，以减少对系统和机器的损伤。该时间可少些，一般选500ms以内。
其余参数可用该模块出厂时的原设定值或根据需要设定。
3.3 程序设计
这里使用的SU-5M型PLC与大多数型号的中型PLC在程序设计上并无大的差异，由于采用了语言编程，更接近计算机的流程图设计思路。特别需要指出的是U-01SP单轴伺服定位控制模块采用类似数控CNC系统的G语言，编程方便、功能强大。
举例:G00 X(位置值) F(速度值);代表一个典型的阶梯形定位指令。
单轴伺服定位控制模块U-01SP的控制信号通过模块所占I/O定义号对应，程序设计思路如图2所示。
(1) PLC上电后，首先进行初始化处理:把为系统建立的参数表从CPU写入智能模块U-01SP、检查系统有无错误、数据有无错误、语法有无错误，检查结果判断为正常时，系统进入伺服准备状态，这其中包括进入到动作方式(手动、自动)选择、数据监控状态(伺服数据读出)、伺服异常(数据出错、系统出错、语法出错)处理完毕状态。
(2) 在手动状态下，按下主轴正、反转按钮，主轴
图2 剪切系统程序框图
可驱动板料前进、后退;按下手动剪切按钮，剪去板头。此状态一般在新安装板料时使用，手动剪切不计数。
(3) 在自动状态下，料批(剪切长度、
剪切张数)在人机对话装置CL-02DS液晶设定显示单元上设定完毕后(实际上料批可在PLC上电后任意动作方式下设定)，CL-02DS将料批数(十进制数)转换成BCD数，存入到CPU的指定寄存器中，程序根据已确定的脉冲当量进行计算，转换成脉冲数，再将脉冲数变换成BIN数，存入到U-01SP内的指定目标寄存器而成为目标值。然后，人机对话装置CL-02DS进入监控状态。按下自动剪切按钮，主轴开始转动，每次转动的周长就是目标值的脉冲数与脉冲当量的乘积。到了目标值后主轴停止，气缸执行剪切动作，剪刀回位的同时，计量剪切 张数，然后重复上次操作。直至达到剪切张数的目标值后停止。
由于圆周率的存在和转动惯性，主轴每次转过的实际周长与应该转过的周长还会有一点差异，虽然很小，在1mm以内，但对于±0.25mm的长度精度还有影响，这样，在程序中按需要设定几个尺寸段进行一定数量的脉冲补偿(分段补偿)，终完全达到了剪切长度精度要求。
4 结束语
适当改变脉冲当量、夹送辊直径和脉冲编码器反馈的每转脉冲数，剪切精度可提高一个数量级;剪切动作换成液压缸执行，能剪厚板，可用于机械、汽车等其它行业。该系统已在济南、深圳等地投入使用，经过近一年的运行，剪切长度精度、剪切速度完全达到设计要求和用户要求，系统运行情况良好。该产品填补了我省空白，现已通过技术鉴定，正批量生产
韩国南洋乳业公司全新的自动化工厂顺利地达到了95%的设计产量。通过采用罗克韦尔自动化控制产品，南洋乳业公司提高了近10%的产量，减少了15%的维护费用。
南洋乳业始终坚持为消费者提供高质量的新鲜产品，这正是他们取得成功的关键。为了实现这一目标，必须在整个加工过程中严格遵守质量标准，采用先进的生产设备，尽量减少生产线的停机时间。如果在产品加工过程中出现停机故障或者延误生产，由于乳制品的特殊性，这批产品将不能再被使用，必须废弃。因此，为了避免这种巨额损失，必须尽量缩短停机时间。
韩国南洋乳业（Namyang Dairy）公司成立于1964年，在该国有多家饲养奶牛的农场。同时，他们还对农场工作人员进行培训，确保农场能够为他们提供价格合理，高质量的原奶。
目前，南洋乳业已经成为韩国的乳制品加工企业，生产牛奶、酸奶酪、干酪以及奶粉等产品。2001年，该公司的年收入高达6200万美元。
为了减少损失，提高产量，为消费者提供高质量的新鲜乳制品，南洋乳业决定新建一座工厂。该举措是南洋乳业成立35年来的次。同时，他们还希望在新工厂中使用一套自动化的控制系统，实现连续生产，以便让产品保持新鲜。
南洋乳业生产线的设计和施工由韩国Haisung电子公司负责，并通过系统集成商——三星电子提供设备、零部件和客户支持服务。根据用户的要求，三星电子所提供的解决方案不仅需要提高生产线产量，而且还要使其操作效率更高。为此，三星电子决定寻求罗克韦尔自动化的帮助。
挑战
在设计这套电子化制造系统时，三星电子需要解决两个主要的问题：系统维护和网络通讯。
由于原来的自动化设备供应商既不能提供本地支持，又不能及时处理故障，这使得系统维护问题变得越来越糟糕。因此，南洋乳业要求设备供应商必须能够提供本地维护支持，协助他们减少生产线的停机时间，降低维护费用。
同时，在现有的通讯系统中，采用了大量的硬接线，使它变得更加难于维护。复杂的接线需要工程师花费更多的时间才能查明故障原因并解决问题。这样一来，由于维护人员和维护时间的增加，使得系统维护成本居高不下。
另外，南洋乳业经常遇到网络数据过载的情况。这是由于现有网络只能采用点对点的方式进行通讯。这种传统的通讯方式要求控制系统必须逐一地向现场设备发送数据，从而导致网络数据过载。
如果需要在网络上添加或者摘除设备，必须重新启动通讯网络。这种短时间的生产线停机也会使乳制品的生产原料处于危险的境地。为此，新系统需要避免出现类似的停机情况。
由于南洋乳业以前一直采用其它厂商的设备，所以他们对罗克韦尔自动化的产品和服务不太了解。但是三星电子工程部却对罗克韦尔自动化充满了信心，因为他们作为系统集成商和自动化系统供应商，已经成功地为亚洲其它乳制品厂商提供了一系列的解决方案。相信用不了多长时间，罗克韦尔自动化同样会赢得南洋乳业的信任。
解决方案
罗克韦尔自动化提供的集成架构解决方案采用了开放的通讯网络——DeviceNet和ControlNet。DeviceNet网络具有较强的价格竞争力，帮助南洋乳业将不同的设备连接到网络中，避免了使用硬接线所需的费用和时间。通过采用DeviceNet网络，不仅提高了控制系统与现场设备的直接通讯能力，而且还可以获得相关设备的诊断信息，这是普通硬接线I/O设备很难实现的功能。南洋乳业很快发现，DeviceNet网络响应迅速、性能可靠，而且结构灵活。
ControlNet也是一种开放的网络，它采用生产者/消费者通讯模式，允许所有的网络节点同时从一个节点接收数据。ControlNet网络具备充裕的通讯带宽，可用于I/O数据、实时互锁、点对点报文和编程信息的传输，所有这些功能都可以在同一网络中实现，极大地提高了工作效率。
集成架构解决方案的核心是Allen-Bradley ControlLogix控制平台——一种模块化，可扩展的高性能控制系统，能够完成乳制品生产所需的多种控制任务。同时，紧凑的模块化Flex I/O以及SLC 500可编程控制器增强了系统配置的灵活性，PanelView操作员界面可以利用多种通讯协议获取加工过程中的各种数据。在整个系统的解决方案中，还采用了交流变频器，它可以有效地提高电机运行性能，减少停机时间。
通过罗克韦尔自动化韩国分公司、销售商以及解决方案提供商，为实现南洋乳业所需的本地化技术支持服务提供了保障。
效果
通过采用罗克韦尔自动化控制产品和服务，南洋乳业的生产线获得了良好的可维护性和当地技术支持服务，帮助他们减少了15%的维护费用和30%的故障处理时间。
通过缩短停机时间和加工延迟，罗克韦尔自动化控制系统帮助南洋乳业减少了10%的生产成本。
自从新工厂投产以来，公司更希望它的产量能够得到大幅提高。南洋乳业原有的工厂通常只能达到87%的设计产量。然而，由于新通讯系统的采用，南洋乳业的新工厂很快就实现了95%设计产量，提高了近10个百分点。
虽然新工厂刚刚投产，但是南洋乳业已经看到了新控制系统和通讯网络为他们带来的好处。“我们已经对这样的初步成效感到非常满意，”南洋乳业电气维护部主管工程师Young Gee Kim先生称赞道，“我们将在今后的扩建项目中继续使用罗克韦尔自动化的产品和服务。”
罗克韦尔自动化的企业信息集成架构如下图所示。棕色虚线区域表示本文所涉及的自动化控制系统，其余部分表示罗克韦尔自动化目前能够提供的解决方案，帮助您实现车间现场与企业信息系统的集成。
