西门子6ES7232-0HB22-0XA8详细解读

 SU-6可编程序控制器对GA-333型浆纱机压浆力和伸长率的在线检测和自动控制:

浆纱工序是织造生产流程中的关键工序，为提高浆纱质量，使浆纱机实现机、电、仪、气、夜一体化技术、盐城纺织机械厂生产的GA-333型浆纱机率先应用了华光电子工业有限公司的中规模SU-6型可变程序控制器，作为设备的中央电气控制。对设备的运行状态、工艺参数等进行在线检测和实时控制，为浆纱机本身的浆纱质量和机械性能提供了可靠的技术保证。 1、 压浆力随车速的变化作线性调节是保证上浆质量稳定的关键技术之一、压浆利于车速的关系曲线见图（一）。PLC通过传感器采集车速信号，压浆力信号与设定的车速、压浆力进行比较计算后，通过DA模块进行电流输出，输出的电流信号控制电控调压器输出的压缩空气压力使压浆力与车速的关系符合工艺曲线的要求。

（图一）压浆力与车速关系曲线

为了实现这一功能，PLC系统配置了如下模块。 （1）U-01AD模块，用来采集压浆力的信号，模块安装位置号为PC26. （2）U-01DA模块，用来输出对压浆力的控制信号，本系统输出的控制信号为电流信号I+和I-，主控气动柜气阀调整压力，模块位置号为PC15。 （3）U-01Z高速计数模块，用以采集浆纱机的运行速度信号，模块安装位置号位PC16。 （4）由U-05T输出模块和U-05N输入模块组成参数设定矩阵电路（见图二 点击图片后放大 ）， 根据工艺要求P1、P2值可根据车速V1（低速）、V2（正常工艺车速）预先设定。当车速为0或V1，以低压浆力P1压浆；当车速升高，压浆力随着升高；当车速降低，压浆力P随着减小。这便构成了压浆力随车速变化进行线性调节的控制功能，这一功能的实现是由上述几个特殊模块在软件程序的支持下完成的，其控制精度、稳定性都很好，使上浆率这一重要工艺指标得到保证。     2、 伸长率的在线检测、数字显示及精细调节系统对工艺参数的控制作用，体现su-6优越控制功能的系统之一。 伸长率是浆纱工序重要工艺参数之一，要求纱线的伸长率在保证卷绕的基础上尽可能小，以保持纱线的大伸度，为后部工序的工作提供良好的条件。 对伸长率的在线检测和控制步骤是： （1） 首先对浆纱机拖引辊、上浆辊、引纱辊的线速度进行检测。 （2） 可编程序控制器对采集到的数据进行处理计算。 （3） 将计算的结果输出到显示器进行在线显示。 （4） 同时将计算结果与伸长率的设定值进行比较，用输出模块控制伺服电机自动对伸长率进行精细调节或根据显示的数据进行人工远程调控。 为完成上述显示和控制功能，在PLC系统中使用了如下模块： （1） 使用了U-01NI中断输入模块，采用华光电子工业有限公司的TRD-J200-RZ旋转编码器，KCN-6SR计数器作为传感器，以中断执行方式输入数据。同时使用U-01Z高速计数模块检测的数据。U-01NI模块放入PC00槽内。 （2） 采用U-15T和U-05N模块，使用矩形输入方式对伸长率工艺参数进行设定以及伸长率自控命令和人工远程调控信号输入。 （3） 采用U-20T输出模块，执行伸长率自控和人工远程调控指令。 上述伸长率自控系统的使用保证浆纱伸长率的控制精度，同时简化了挡车工的操作和人为因素的影响。

 GA-333浆纱机使用SU-6可编程序控制器的系统配置情况:

 SU-6输出模块的配制:

 结束语:

1、引言
   
    用PLC做控制系统核心，成本较低，稳定性很高，程序编写调试方便，但PLC在人机对话、故障判断、在线修改等方面有一些不便，需要对编程非常熟悉的人员进行操作。并且，要想直观地了解生产过程和监控信号的动态变化必须选择一个上位机来配合PLC，才能组成较好的自动控制系统。因此，本系统采用触摸屏与PLC通信，共同组成生产监控系统。
   
    在橡塑机械生产制造业，生产现场情况复杂，油污多。普通的工业触摸屏的稳定性很难保证。而选用进口的触摸屏，性能较好，但在复杂环境中，寿命大大减短，其价格昂贵，必然增加生产成本。LEODO人机界面是由32位嵌入式微处理器、WinCE．net操作系统和组态软件构成的新颖的人机界面产品，适用于工业现场环境，安全可靠，可广泛应用于生产过程设备的操作和数据显示，它与传统的人机界面相比又增添了信息处理和网络功能。LEODO人机界面，功耗低，温升小，热稳定性相对较高，并且不怕遇到断电情况。
   
    在工业测控软件中，组态软件能充分利用bbbbbbs的图形编辑功能，方便地构成监控画面，以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口，实时趋势曲线等功能。并可运用PC机丰富的软硬件资源进行二次开发，方便地生成各种报表，为应用程序的开发提供了十分方便的平台，因此它在工业控制中运用越来越广泛。
   
    在本系统中，利用ET组态软件构成监控画面。通过串行口与PLC进行通信，这样可实现对各种信号的监测以及现场数据的采集和处理。
   
    2、系统配置

    本控制系统由14路开关量和62路模拟量组成，人机界面与西门子200系列PLC通过人机界面上的串口COM1口连接实现通信，PLC与工业现场变频器通过PLC智能模块连接实现通信。系统整体配置如图1所示。

图1 系统配置简图

    在ET组态软件中定义了串口类设备S7200PLC，串口号为COM1。设备定义结束后，定义62个I／0实型变量，分别与设备模拟量输入寄存器V连接，实现模拟量的采集。定义l4个I／0离散变量，分别与串口设备的输出寄存器连接，实现开关量的控制。
   
    3、系统特点
   
    本系统具有实时数据采集与监控显示功能。对于来自现场的三辊(上，中，下辊)主机状态，主机电流，主机速度，导开，卷取，冷却，贴合，喂料，摆料状态和速度等信号，进行实时监控，通过数值或图形来实时反映生产现场的信号变化隋况，并通过相应处理可存储于数据库，利用网络开发送到其它站点。本系统具有数据运算、保存及打印等功能。可将结果按照制定的格式保存到ET组态软件的内部数据库中，也可以将数据传送到外部通用数据库中。用户可利用历史曲线形式查询数据，并打印查询结果。
   
    本系统可通过加密、设定用户权限等形式对一些操作进行限制，只要用户定义了记录报警和事件文件，系统将自动记录操作员的操作过程。
   
    另外，在线修改工程流程时也非常容易。
   
    LEODO嵌入式人机界面内置bbbbbbs CE．net操作系统，它是一种紧凑，高效，可伸缩的操作系统，主要面向各种嵌入式系统和产品。bbbbbbs CE．net继承传统bbbbbbs系统的风格，具有多线程，多任务，完全抢占式的特点，专为严格资源限制的硬件系统所设计。其内嵌的ET1．0版嵌入式组态软件可读取PLC监测到的设备运行状态、模拟量采样数据等信息，根据这些实时数据，在屏幕上动态显示整个系统的运行隋况、包括速度，浮辊位置，电流等。一旦发现故障报警信息，系统即显示明显报警画面，并向PLC发出相应动作指令，保存并记}乙故障发生的时间、原因等原始数据。
   
    4、ET软件的设计
   
    ET嵌入版1．0中用“工程”来表示组态软件组态生成的应用系统。创建一个新工程就是创建一个新的用户应用系统。建立工程的一般步骤为：构造数据库(定义变量)，定义设备，设计图形界面，建立动画连接，运行和调试。但是，在进行设计的时候，它们不是独立的，而是交替进行的，需要综合考虑。
   
    首先，创建一个新工程，定义路径和名称，在设备选项中选定一个COM 口，进行PLC连接。ET提供的设备连接向导对话框列出了工业生产常用的一些硬件设备(如PLC、板卡、智能仪表、变频器等)，并且已经根据这些常用设备各自的通信协议制作了相应的通信协议，使应用人员从繁琐的底层驱动程序中解脱出来。选择了西门子公司$7200系列PLC后，选择通信方式，并给定设备名称和地址，还要设置采样时间和通信参数。
   
    然后，进行动画画面的设计和变量的定义。双击数据词典，定义和编写系统所有变量。变量可以设为只读、只写和读写模式。对于既要采集PLC状态，又要实现对PLC的远程控制的变量设置为读写模式，而不需要向PLC发送命令的变量设置为只读，这样可以节省PLC扫描时间，加快系统进程，提高PLC效率。绘制图形画面时，双击画面选项，在弹出的绘图环境下绘制与橡塑三辊压延生产线相对应的监控画面。系统监控的设备较多，为更清楚明了地显示不同设备的各个参数，需要绘制多副画面，既方便显示，又方便现场操作员进行控制。主画面里利用ShowPicture(“画面名”)函数实现对其他画面的调用。绘制完流程画面后，将系统与要监控的参数和画面中的变量一一对应起来。这样HMI组态基本完成。
   
    5、画面功能介绍
   
    在ET组态软件中编制系统的组态界面。根据本系统的特点及实际使用情况，界面设计由系统生产线流程、配方、浮辊指示、主机状态、主机电流、主机速度、急停指示、卷取、导开、贴合、冷却、喂料、摆料及登陆标题栏等13个画面组成。
   
    5.1 生产线流程图
   
    从流程图上可观察生产过程，主要运行参数及输出控制参数。(图略)

    在系统开始运行后，ET组态软件读取PLC监测到的三辊压延生产线的运行状态、控制各电机变频器的信息，根据这些实时数据，在屏幕上动态显示整个三辊生产线的运行情况、包括整个系统的浮辊位置、模拟量示值、实时趋势曲线等，系统以数值及曲线两种方式反映数据的变化，LEODO人机界面内置硬盘，使得触摸屏在画面显示的同时还可以保存历史数据，方便了现场应用，并可以定时、实时打印数据或者整个画面。
   
    生产线流程图下面的三个按钮下隐藏了三个按钮，都是停止按钮，只有当控制电机启动后才有效。启动、停止按钮通过命令语言函数BitSet()实现交替出现。
   
    5.2 主机电流，速度和状态图
   
    由三个画面共同描述，画面中的实时趋势曲线中的坐标并不表示实际值，而是将实际值放大或缩小的比例值，曲线只是描绘了参数的变化趋势，生动地体现主机可能存在的扰动和实际值对设定值的跟随隋况。

图2 主机电流界面

    5.3 配方画面
   
    在监控组态软件中，配方就是一个二维参数表，行表示变量的一组取值，列表示一组配方，即各变量的一种取值可能。可以通过名称访问已经定义好的配方，也可以在线修改，定制新配方，保存下载。对同一个生产过程可以通过改变其配方来生产不同批号的产品。配方变量一般设置为内存变量，保存在触摸屏系统硬件里。
    
    5.4 急停指示
   
    当有报警发生时，会自动弹出报警系统对话框，我们只有触摸复位按钮才能结束报警，以便继续工作。

图3 急停指示画面

    5.5 卷取画面
   
    卷取、导开，贴合，冷却，接取、摆料、喂料等画面设置相同。它们都是由卷径，电流和实际速度实时趋势曲线和离散数值描述的。
   
    每幅画面都有设置用户登陆权限的标题栏，画面随时显示登陆用户名及用户登陆权限， 加强系统的安全性。
   
    6、系统调试及运行情况
   
    连接PC机和HMI，在PC机上运行ET，打开工程浏览器菜单“工具”下拉菜单“远程安装与调试”将组态工程下载到HMI，特别注意下载路径。用专用通信线PPI连接HMI和PLC，实现PLC与HMI通信。根据不同的设备逐一反复调整系统参数的配置使之达到佳工作状态，因为不同的设备对采集速率有不同的要求。重要的控制功能由稳定可靠的PLC去完成，当操作台发生故障时，不会影响控制，进而不会影响生产。制作HMI画面时，一定要符合用户的操作需求和习惯。
   
    一年来的实际应用结果表明，采用LEODO人机界面，简化了控制系统结构，增加了许多功能，通过了用户苛刻的检验。ET组态软件能方便的实现复杂友好图形界面的编制，其本身与I／O设备通讯程序构成一个完整的系统，不需工程人员自行编制设备的通讯程序，这种方式既保证了运行系统的高效率，也方便了工程应用，是一种简便高效的工程应用系统。本监控系统大大提高。

 1、引言

    汽机保护系统是一个汽轮机安全监控及辅机联锁系统，它能在汽机正常工作、启动和停止运行方式下，连续监视汽机的运行参数及状态，并且进行逻辑运算和判断，通过联锁装置使设备按照既定的合理程序完成必要的操作或未遂事故，以保证汽轮机的安全。它在防止运行人员操作事故及系统故障情况下引起的安全事故方面起着非常重要的作用。

    常规的保护是用继电器用硬接线连接，可靠性较低，信号的改动比较麻烦。PLC是采用积木式结构，以及模块化的软件设计，使得系统安装和现场接线简便，并可按积木方式扩充和删减其系统规模。由于它的逻辑、控制功能是通过软件完成的，因此允许设计人员在没有硬件的情况下进行“软设计”工作，从而缩短了整个设计、生产、调试周期。工厂在1#、2#气轮机的大修改造中对气轮机的保护使用了PLC。

    2、系统方案设计指导思想
   
    (1) 高可靠性 系统采用西门子S7系列PLC为核心，硬件集成度和系统可靠性极高。

    (2) 电源冗余化

直流电源 24V DC电源采用双套高频开关型直流电源，其过流等保护功能齐全，允许输入电压波动范围大，输出稳定性好;各单元单独供电，进一步提高供电可靠性，一旦工作电源出现故障，另一路电源立即无间断自动投入运行，不会对系统正常工作产生影响。

交流电源 系统允许输入两路交流电源，一路来自厂用UPS电源，一路来自厂用电(保安段)。

    (3) 冗余化设计 系统采用冗余化设计，用户可以在不更改系统任何配线的情况下增加功能:采用双PLC配置，实现自动切换。

    (4) 系统的基本功能 开关量输入/输出、内部中间继电器、锁存继电器、计时/计数器、移位寄存器、四则运算、比较运算、二进制与十进制转换、跳转和强制I/O等。

    (5) 应用灵活 其标准的积木式结构，以及模块化的软件设计，使得系统安装和现场接线简便，并可按积木方式扩充和删减其系统规模。由于它的逻辑、控制功能是通过软件完成的，因此允许设计人员在没有硬件的情况下进行“软设计”工作，从而缩短了整个设计、生产、调试周期。

    (6) 外围支持设备完善 具有完善的外围支持设备，如编程器、计算机和打印机等。

    (7) 操作方便，维修容易 系统采用电气操作人员习惯的梯形图编程，使用户能够方便的读懂程序，操作人员经过短期培训就可以通过操作面板实现对系统的全部操作。

    (8) 缓冲隔离 系统各种设备的I/O接口均采用光电隔离技术进行缓冲隔离。

    (9) 高开放性 系统可扩展上位机进行事故追忆，逻辑图、模拟图、棒图、趋势图及相关控制参数的显示，键盘、鼠标、触摸屏操作等。

    3、系统结构

附图  控制系统网络结构图

    系统采用管理层—控制层—设备层的递阶控制网络结构，如附图所示。设置有:

    (1) 管理层:工程师站
    (2) 控制层:汽机控制站
    (3) 设备层:汽机仪表检测设备及执行机构。

    管理层是基于bbbbbbs环境下开发的开放式、模块化、可扩展的系统，选用控制主机/服务器，提供管理软、硬件平台，通过接收来自控制层的信息，汇集和检测汽机的各种实时数据，并对它们进行相应计算，实现专家控制策略，发布命令下达到控制层对现场设备进行控制。

    控制层主控设备采用西门子S7系列PLC，实现回路控制，通过I/O模块独立完成包括保护、监测、控制和事故纪录等多项功能，在系统内按要求整理“情报”，实现系统的“上传下达”。

    管理层、控制层以及设备层之间除通讯外，各自独立，无电气上的连接，实现的各种功能独立。因此，即使系统中的某一部分出现故障，也不会影响系统其它部分的工作，从而使整个系统具有高可靠性，真正实现分层分布式优化控制。

    4、系统功能

    以往的继电器连锁方式无法提供形象的信息给操作人员，只能在出现故障后把相关的连锁点都检查一遍，处理时间长，影响生产进程，对隐含故障点无法判断。现采用PLC控制则避免了上述问题，还可同时增加打印功能，完善系统，为经后的系统扩展做好充分的准备。具体功能如下所述:

    (1) 控制保护功能

    a. 当汽轮机转速超过10%时，同时操作面板提示汽机超速，并提醒操作人员进行检查超速原因;当汽轮机转速超过12%时，操作面板再次提示汽机超速，并提示操作人员通知技术人员进行检修维护，技术人员可根据实际情况确定是否停机或超速运行;当转速超过15%时，汽轮机自行逐步减速，同时提示减速原因，1小时后汽轮机停机，同时操作面板上显示汽机超速停机，打印机打印出停机原因:汽机超速停机。

    b. 当汽轮机轴向位移大于Ⅰ值(安全临界值)时，报警并提醒操作人员与同技术人员进行检查超速原因;当汽轮机轴向位移大于Ⅱ值(安全隐患发生临界值)时，1小时后停机。同时操作面板上显示原因，打印机打出停机原因:轴向位移大停机。

    c. 当润滑油压低于Ⅰ值时，报警并提醒操作人员与同技术人员进行检查超速原因;当润滑油压低于Ⅱ值时，启动交流油泵;当润滑油压低于Ⅲ值(危险临界值)时，停机。同时操作面板显示停机原因，打印机打印停机原因:润滑油压低停机。当润滑油压低于Ⅵ值(设备损坏临界值)时，停盘车。

    d. 当轴承油温高于Ⅰ值时，报警并启动油温冷却系统;当轴承油温高于Ⅱ值时，1小时后停机;同时操作面板显示停机原因，打印机打印停机原因:轴承回油温度高停机。

    e. 当轴承轴瓦温度高于Ⅰ值时，报警并启动油温冷却系统;当轴承轴瓦温度高于Ⅱ值时警报连续提示，停机;同时操作面板显示停机原因，打印机打印停机原因:轴承轴瓦温度高停机。

    f. 当电气送来发电机故障信号时，停机;同时操作面板显示停机原因，打印机打印停机原因:发电机故障停机。

    g. 当主汽温度低于Ⅰ值时，报警;当主汽温度低于Ⅱ值时停机，同时操作面板显示停机原因，打印机打印停机原因:主汽温度低停机。

    (2) 记忆功能 在自动主汽门跳闸后，由操作面板显示出导致动作原因，以便于进行事故分析。

    (3) 保护投退功能 在操作盘上设置保护投退开关，以便运行人员和检修人员试验和维修，防止在试验或维修过程中，以及汽轮机启动过程中，由于某个条件不满足而引起的系统误动作。

    (4) 打印功能 系统能够实时打印保护投退开关的投退时间及内容、所有保护动作的时间和内容。