西门子模块6ES7231-0HF22-0XA0使用方式

  设备PLC控制系统主要控制挤出机、主机、收袋电机，三台电机的频率通过PLC的模拟输出模块输出的0~10V电压控制。

频率的设定方式：同步基准速度设定D0,由电位器给定；主机、挤出机的同步速比设定D1 : D2， D1,D2用户自行设定；三台电机另外都有一个微调频率的设定，在触摸屏上对应的用【+】, 【－】调整，且显示微调频率的值，电机的输出速度为同步速度与微调频率之和。

收袋机的同步频率低为13.00Hz。主机线速度 < 55m/min时，收袋机的同步频率等于13.00Hz；主机线速度 >= 55m/min时，收袋机的线速度等于主机线速度的1.3倍，同步频率在控制器中自动按计算。收袋机微调频率的范围为－5.00~5.00Hz。收袋机的输出频率等于同步频率与微调频率之和。

设备切袋可选择【手动】、【自动】两种不同的动作方式。在定长切割和人工手动伺服追切时，选择手动工作方式；编织袋有色标,且用色标检测自动追切时，选择自动工作方式。

一．   触摸屏的操作

设备通电后，触摸屏上显示开机欢迎界面，如下图所示：

        触摸相应的【中文】、【English】按钮，进入中文或者英文参数设定界面。

1．          触摸【中文】按钮，进入中文参数设定界面，如下图所示：

       触摸【English】按钮，进入英文参数设定界面，如下图所示：

           参数设定画面显示说明：

（1）主频设定（GHz SET）主频为主机、挤出机的同步基准频率。调整方式由控制面板上的电位器修改频率。调整范围是0.00 Hz ~50.00Hz。停机后，需要将主频调整到0.00 Hz。

（2）同步速度比例设置（SYNC FACTOR SCALE SET）：2个参数用于设置主机频率、挤出机频率和基准主频的比例关系。设定范围是0.01~1.00。

（3）标准袋长设定（BAG LENGTH SET）：标准袋长指的是设备生产当前规格的标准长度。设定范围是0.1mm~9999.9mm。

（4）检测位置设定（DETECT bbbbbbbb）：

检测位置指的是检测线到达色标传感器，色标传感器有信号输出时，切缝离切刀的垂直位置的距离。为了有效的防止彩色编织袋对色标检测的误信号输入，切割不同种类的编织袋时，需要对色标检测开关的位置进行调整。色标检测开关的位置必须满足下列要求：1）切刀垂直切断当前色标时，色标检测开关和切刀之间没有检测线；2）色标检测开关和下一个检测线之间没有彩色干扰；3）色标检测开关的光点必须在有效检测线的中心位置附近。设定范围是300.0mm~1200.0mm。

注：1）在自动切割过程中，如果正常切割的切缝前置，则应增大检测位置的值，增大量等于前置量；如果切缝后置，则应减小检测位置的值，减小量等于后置量。（设备运行方向为前）

   2）由于制袋机制袋过程中会产生拉伸的左右偏移，为了使色标传感器能有效的检测到色标条，色标条大小的参数要求是：

30mm×5mm(长×宽)，±1mm

           3）如果在色标检测水平线上有与色标颜色相近或一样的干扰信号，干扰信号与色标的的距离小于1/3标准袋长时，色标传感器的佳安装点是在干扰信号和色标的中心点上；如果没有干扰信号或者干扰信号和色标的距离大于1/3标准袋长，色标传感器的佳安装位置为距离切刀垂直位置的3/4~4/5标准袋长之间。

           4）色标印刷颜色的要求：为使检测传感器能更好的识别色标，色标的颜色要与同一直线上的其他颜色有明显的区别，避免相近的颜色造成误动作。

（5）预置个数设定（PRESET  NUMBER）：设备生产中，控制系统自动计数，当计数值等于预置个数是，设备输出报警信号，蜂鸣器响1.5S。设定范围是1~9999。

（6）伺服速度（SERVO SPEED）：设定追踪伺服电机的运转速度。自动――指的是色标检测自动追踪时的伺服速度；手动――指的是人工手动追踪时的伺服速度。设定范围是1Hz~37000Hz。注：色标的追踪是瞬间完成的动作，所以伺服的速度一般设为大而不需要修改。

（7）屏幕的下方显示的时当前的时间。

（8）在画面的左右两侧又两个翻页按钮。

2.  在中文界面触摸【返回】，显示回到开机画面；触摸【监控】，显示如下所示的监控画面。

       在英文界面触摸【RETURN】，显示回到开机画面；触摸【MONITOR】，显示如下所示的监控画面。

    （1）监控画面中显示主机、挤出机、收袋机的工作是的输出频率。输出频率＝同步频率＋微调频率。微调频率的调整方式可以触摸数据显示框，在弹出的数据输入键盘上直接输入数值；也可以通过触摸后面的【＋】、【－】按钮来修改频率。触摸【＋】、【－】修改频率的变化速度＝0.1Hz / 0.1S。主机和挤出机的微调频率范围是－50.00 Hz ~50.00Hz，收袋机微调频率的范围为－5.00~5.00Hz。

（2）监控画面中显示主机、挤出机、收袋机的工作状态，工作或者停止，正常或者故障。故障时，相应的电机停止工作。

（3）监控画面显示主机牵引的线速度、挤出机螺杆转速、收袋电机的线速度。

（4）伺服系统故障或未送电时，如图所示，在显示屏的左下方将显示伺服异常的字样。如果设备处于自动追踪切断状态，伺服异常时，设备将停止运行。伺服异常后，伺服驱动器将显示相应的故障信息，根据信息内容处理异常后，伺服需要重新上电才能继续使能工作。

（5）在中文监控画面左下方显示两个翻页按钮，触摸【参数】，显示回到参数设定画面，触摸【产量】，将在显示屏中央弹出产量计数窗口，如下图所示：

        在英文监控画面左下方显示两个翻页按钮，触摸【bbbbb】，显示回到参数设定画面，触摸【OUTPUT】，将在显示屏中央弹出产量计数窗口，如下图所示：

产量监控画面显示班产量和总产量，后面跟有相应的产量清零按钮，触摸相应的【清零】（【RESET】）按钮，产量计数将被清零。

在产量计数画面的下方有【时间设定】（【Set Time and Date】）按钮，触摸此按钮将弹出系统时间修改画面。如下图所示：

 3. 参数修改操作，触摸参数数值框，将弹出数值输入键盘，如下图所示：   

输入所需数据后，按【ENT】按键即可确认退出。

   触摸屏20分钟无操作，将进入屏保画面，触摸下面按钮，可回到前一画面。如图所示：

4．          色标传感器检测颜色的设定。

    按下色标传感器的【－】键，保持2秒后，色标指示灯开始循环闪烁后松开，将检测光点对准检测色标，按一次【－】键，然后将色标移开，光点照在另一种颜色上，做为基本底色，再按一次【－】键，即确认了检测色标的颜色。（详细说明可参阅色标传感器的英文说明书）

   注：（1）色标传感器上的【＋】键用于出厂参数设置，参阅说明书方可操作。

（2）色标传感器检测的佳距离为10mm。

（3）生产过程中，在不需要使用伺服电机追踪色标的情况下，应断开伺服驱动器的电源，这样能更好的保养伺服系统。

（4）面板上的伺服报警指示，在伺服故障或未送电时，如果追踪方式选择自动，报警指示输出，蜂鸣器工作；如果选择手动，在不操作手动正反追按钮的情况下，报警指示不输出，操作按钮便输出。

（5）液晶显示触摸屏的环境温度不能低于－10°C 。

通过屏幕上的上下移动按键和加减按键可以修改系统时间，修改后触摸【Set&Exit】按键退出

1引言
DCS分散控制系统(又称集散控制、分布式控制系统)，是在单回路微机控制系统基础上发展起来的，其综合了计算机技术、通讯技术、CRT显示技术和过程控制技术，采用分层分级的结构形式和分散控制、集中操作、分级管理、分而自治的设计原则，解决了过去计算机控制危险集中、常规模拟仪表功能单一、过于分散和人机联系不方便的缺点。DCS的安全可靠性、通用灵活性、优良的控制和综合管理能力，使其在工业控制领域中得以广泛应用。
瓦楞纸板作为目前使用普遍的包装材料，广泛用于电器产品、日常用品等包装。在现代大规模工业自动化水平相对落后和工业、经济建设高速发展的我国，横切机和堆叠机等机组组成连续生产工艺过程。目前国内瓦楞纸板生产化处于相对落后状态。
本监控系统采用以可编程控制器PLC为基础的集散控制系统，将PLC作为现场采集控制站，利用Ethernet和Profitbus进行数据通信，完成了对广东肇庆嘉隆瓦楞纸板生产线的工况显示、生产操作、订单管理和出货管理，终实现了企业管理—控制一体化。
2系统总体结构及通信网络
2．1系统总体结构
嘉隆瓦楞纸板生产线监控系统采用如图1所示的分布式计算机监控系统。它分为3级结构：现场级、控制级和管理级。

级为现场级。由安装在现场的3个PLC子站辅与其它测量控制设备(如编码器、红外测量仪、变频器等)进行各种数据采集、生产线的现场控制。为现场采集控制器完成现场信号的输入输出，根据给定的工作程序进行数据处理、控制输出，并且将处理结果送操作站。PLC站采用德国VIPA公司的产品，包括一个CPU站和两个I／0站，其配备如下：
V200CPU站：主要包括CPU 288L、FM250、SM221和SM222等模块。主要用于粘合机和横切机各种状态信号的采集和控制信号的输出。
V200站1：主要包括SM221、SM222、SM232和FM250等模块；主要用于过胶机和1号瓦楞机状态信号的采集和控制信号的输出。
V200站2：主要包括SM222、SM232和FM250等模块；主要用于2、3号瓦楞机状态信号的采集和控制信号的输出。
第二级为控制级，配备5台工业PC机。其中包括1台主操作站，1台过胶机操作站和3台瓦楞机操作站。主操作站设置在车间控制室内，其它各操作站设置在生产线的相应部分，完成现场级检测、控制、保护功能的管理。由一台HUB将各操作站组成局域网。各操作站功能独立，又能互为备用。它对级现场采集的所有数据进行处理、分析、存储，完成所有控制指令的收集和发布，以各种方式(如流程图、趋势图等)表达整个生产线的运行状态。对系统功能的组态、流程图的制作、保护值整定、控制模型修改等工作也是在这一级的操作站上完成的。
第三级为管理级，配备了多台普通PC机、打印机，以及一台数据库服务器。其中PC机作为管理终端设置在相应的管理部门，打印机负责定期打印生产情况报表备档，数据库服务器负责接收、存储从监督控制级送来的各种实时数据、历史数据。各部门的管理人员可以随时通过管理终端机观察生产线的运行状态和定单执行等情况。管理级同时可接受管理部门管理数据的输入，完成订单管理，出货管理等功能。
2．2通信网络
由于在分散控制系统中广泛采用了多处理机的结构，所以处理机之间的数据通信变得极其重要。
现场总线技术作为自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它适应了工业控制系统向分散化、网络化、智能化的发展方向。Profitbus是唯一的全集成H1(过程)和H2(工厂自动化)现场总线解决方案，是一种不依赖于厂家的开发式现场总线标准，它可广泛应用于制造加工、过程和建筑自动化领域。在该监控系统中，现场级3个PLC站之间利用Profitbus进行数据通信，实现了纸板生产线状态数据的采集和控制信号的传递。
Ethernet以太网初是由Xeroex在20世纪70年代开发的—种连网传输方法，后来由Xeroex、数字设备公司(DEC)和Inbbb改进。这种灵活的技术可以运行在各种网络介质上，并在合理的开销下提供很好的容量。到目前为止，以太网是用于局域网的流行的逻辑拓扑结构。在该监控系统中，控制级操作站之间和管理级终端机之间采用Ethernet进行数据通信。实现了各操作站间的相互冗余备用以及管理数据的存取。
DCS各级之间的通信一直以来是工程技术人员关注的技术热点之一。该系统采用VIPA公司PC-CPU 288L自带的Ethernet端口很好的解决了现场级到控制级之间的通信问题。实现了现场实时数据向上输送和控制级信号的向下传递。由于控制级和管理级同时采用Ethernet，因此它们之间直接用集线器(HUB)相连，进行相互通信。
该监控系统中，将以太网(Ethernet)与现场总线相结合实现了PLC站之间、操作站之间、管理终端之间以及现场级、控制级、管理级之间的数据通信。
3软件设计
系统软件采用CONTROL LAB软件包，其层次结构如图2。

现场级V200 CPU站采用了快速可预测实时内核，其周期性工作的时间稳定性(Jitter-Time)可达2微秒(300MHZ CPU)。PLC和硬件模块及现场总线的数据交换均在实时任务中进行，保证了这类数据交换在操作系统中的延时不超过几个微秒。控制任务作为实时任务执行，其短工作周期可达0．01毫秒。
PLC监控程序采用图形化组态工具ControlChart编制，该工具是一种基于IEC1131-3流程图形语言的开发式控制软件，符合工业标准。工程师在控制级操作站上即可利用现成模块进行自由组合、在线观察和调试，极大地缩短了控制系统的调试时间。瓦楞纸板流水线的控制任务主要进行线上各机组运行速度协调。速度调节中粘合机作为主机，过胶机、修边机、横切机和堆叠机与主机同步运行。该监控系统速度控制流程图如图3所示。
ZJL、DJL、DDCL和SJCL分别对应纸浆量(瓦楞机)、堆积量、订单产量和实际产量，根据以上量的测量数值对粘合机和瓦楞机速度进行相应的调节。
在控制级和管理级软件基于bbbbbbS NT平台，采用易学易用的Visual Basic6．0进行编程，其中采用ActiveX、OPC、TCP／IP等国际通用技术和标准，用户可以极方便的与其他软件系统进行自由通讯和进行功能扩展。控制级操作站检测画面主要有总操作图、瓦楞机监测图、粘合机检测图、过胶机监测图、修边机监测图和横切机监测图。管理级终端包括订单管理画面和出货管理画面等。
4系统功能
在软硬件基础上实现的瓦楞纸板生产线监控系统功能如图3所示。监控系统功能分为监控和管理功能。监控主要是工况显示和生产操作，管理主要是订单管理和出货管理。

4．1工况显示
在控制级的操作站以及管理级的终端机中显示现场采集来的生产线状态数据，主要包括：生产中的纸板品种，尺寸规格；现时各机组生产速度、电机电流；瓦楞机原纸堆积量；粘合机出纸量、各段温度；现时的实切张数，订单的总张数，还欠实际张数；成品，不良产品的数量(不良品人工输入)原纸剩余长度等。显示方式包括数字、柱状图和趋势图等。在此基础上进行速度、电流、温度、堆积量等过限报警。

4．2生产操作

4．2生产操作
根据现场采集的信号，监控软件可以自动对生产线进行相应的控制，主要有：
(1)正常情况下，以粘合机作为主机进行全线单一速度的控制，其它机组能根据自身的工艺要求适应性的同步加速或同步减速。
(2)自动侦测瓦楞机纸板堆积量并能自动调节相应机组的生产速度，当堆积量超过上限时，自动增大粘合机以及其它相关机组的速度。在紧急情况下，可以对生产线进行紧急减速。
(3)根据管理人员输入的产品规格，在订单执行初期自动调节修边机、横切截的刀线，并能够在生产过程中自动调整。
(4)由订单的总张数和尺寸，自动运算出所需生产的总米数，各主要机台便能因自身的实际机组距离，生产出相应长度的楞纸。
同时监控软件设置了自动和手动两种控制方式，工作人员可以在手动方式下根据情况对生产线进行相应的控制。
4．3订单管理
订单管理是在生产操作功能的基础上实现，其主要功能有：
(1)管理人员可以在办公室终端机输入当日之订单，包括接单日期，订单号，客户类别，纸质，纸宽，交货日期等数据。根据纸质，纸宽打印各月份接单统计表。
(2)根据订单所要求的纸质，交货日期以及生产线状态，监控程序可以自动执行新订单。同时工作人员也可以根据情况，手动让系统执行新订单。
(3)实时记录订单的完成情况，根据订单完成情况，定期打印订单生产情况报表。
同时在数据库服务器中设置了用户权限，因此可保证定单数据的安全。
4．4出货管理
出货管理主要将已安排生产的订单以挑选方式排出作为出货定单。管理人员输入出货单之运费价格、车号、装车时间、装货规格品种、数量等，并列出当日或当日货运明细表。同时包括退货单的输入、更正和删除等。
5结束语
嘉隆瓦楞纸板生产线DCS采用3级结构，采用Ethernet与现场总线相结合的方式进行数据通信，大量采用冗余技术，实践表明，该系统开放性和容错能力高，系统重新定义容易，可扩展性和可维护性好。采用以实时内核为基础的系统软件，进行系统的功能定义和采集控制算法程序的编写，系统的稳定性相对较好。