西门子6GK7243-1GX00-0XE0诚信交易
1 前 言
罐区中原油储罐和输油管道所使用的各种控制阀门是石油储运过程中必不可少的现场仪表,其智能化程度的高低、所含信息的多少和对故障的诊断与容错能力直接影响到数据采集与监控系统的可靠性、稳定性和易用性。通常罐区中的控制阀数量众多且分散,普通的控制阀所含信息量少而布线繁多,这在一定程度上使罐区监控系统的设计复杂化。该系统采用英国Rotork 公司的智能电动阀及其主站控制器,大大简化了监控系统的复杂设计,而且借助其丰富的诊断信息和对故障的容错能力,使系统的可靠性得以提高。
2 监控系统的硬件实现
2.1 Rotork 智能阀控制设备
Rotork 智能阀控制设备是一个阀门数据采集、监视与控制系统,它由一台主站控制器和与它相连的现场电动阀组成。主站控制器通过一条两线电流环路可以控制挂于环路上的多达240 个现场控制阀,该电流环路可长达20 km。
现场电动阀的智能化程度较高,其内部含有丰富的数据和诊断信息。但主要的特点是多个智能阀仅通过两线互联成一个环路,终接入主站控制器的只有起始和末端两线,所有阀门信息通过两线通讯进入主站控制器。现场电动阀还具有线路故障屏蔽功能,当环路出现开路、短路或接地故障时,智能阀可以将故障端的线路屏蔽掉,使主站控制器仍能与线路上的所有智能阀通讯而不受影响,同时将故障信息发给主站控制器。其两线屏蔽原理如图2－1所示。 PLC
图2—1 故障屏蔽原理
正常操作情况下,通讯电流信号沿环路的一条线从主站控制器的端口A 流出,经该环路从端口B流回。此时,另一条线路是冗余的。当有一处线路发生故障时,该处故障线路被阀门屏蔽,故障线路两边的智能阀可通过各自的环路与主站控制器通讯;当有两处线路发生故障时,这两处故障之间的智能阀都被屏蔽,两处故障之外的智能阀依然可以通过两“臂状”环路与主站控制器通讯。
主站控制器是由主CPU 卡、环路通讯卡、电源、液晶显示器和16 按钮键盘组成的盘装智能仪表。它内部有两个固定的数据库,一个是现场单元数据库,负责接收并记录从两线环路传来的智能阀的地址、转矩、开度等数据,根据从上位机传来的读写命令控制阀门的运动,该数据库从逻辑上划分为4 个区,每个区记录60 个阀门的数据;另一个数据库为主站控制器状态及自诊断数据库,负责记录通讯协议的有关状态并向智能阀发布命令。通过主站控制器的按键和液晶显示器,可以实现读取智能阀的开度、转矩、地址等数据,控制阀门的开闭,接收报警信号及与PLC 通讯等功能。 PLC资料网
Pakscan IIE Master Station 是Rotork 主站控制器中的一种,它为双重热备结构,在主控制器出现故障时可以自动切换到热备控制器。图2 —2 为PakscanIIE 主站控制器与现场智能阀通过两线环路相连的情况。
图2—2 两线环路连接图
Pakscan IIE Master Sation 有一个RS - 485 通讯口和一个RS - 232 通讯口,它们可通过Modbus 协议与PLC 通讯。其中RS - 232 通讯口可以不通过PLC直接连接打印机,打印报警信号。
2.2 监控系统结构
图2—3 所示为现场智能电动阀监控系统的结构框图。
图2—3 现场智能电动阀监控系统的结构框图
该系统的控制部分采用美国GE Fanuc 公司的HBR 双重热备型PLC 系统,通过PLC 控制140 个智能阀( IQ actuator) 的开停闭。上位监控站可监视各个智能阀的阀位回信状态、阀位值以及报警信号,并可执行开阀、停阀和关阀操作。
Pakscan IIE 主站控制器与PLC 之间采用Modbus协议通讯,以port 1 的RS - 485 接口连接。正常运行情况下,主PLC 和主控制器工作,从PLC 和热备控制器分别与主PLC 和主控制器保持同步。智能阀将数据传送给主控制器,主PLC 通过RS - 485 接口从主控制器中读取数据,并向其发布命令,主控制器再执行命令,驱动智能阀按命令运转。当主PLC 或主控制器出现故障时,系统能分别自动切换到从PLC 或热备控制器。
由于系统中采用的是Modbus通讯协议,一台PLC 可以连接多台Pakscan IIE 主站控制器,因此,若现场智能阀较多,系统可以很方便地扩展而且连线简单。
3 软件设计
3.1 通讯程序设计
PLC选用Modbus RTU 主通讯模块(master ) 。Pakscan IIE 主站控制器是一个远程终端单元,做为Modbus 从设备( slave ) 。PLC 的CPU 通过ModbusRTU 主通讯模块控制Pakscan IIE 主站控制器的读写,被称为Modbus host 。系统采用单Modbus host 两线通讯方式,该方式多可以连接32 个Pakscan IIE主站控制器。
主通讯模块的程序设计有3 部分内容:初始化通讯模块;读写Modbus/ RTU 数据;监测通讯状态。
通讯模块的初始化工作主要是配置3 个初始化控制块的参数: Slave 控制块( SCB) , 信息控制块(MCB) 和通讯要求参数块(COM- REQ) 。SCB 是一个15 个寄存器长的数据块,功能是定义与其通讯的Slave 的型号、个数、状态等参数,每一个Slave 需要定义一个SCB 块。MCB 是一个6 个寄存器长的数据块,功能是定义Master 要求每个Slave 执行的命令信息,包括命令类型、RTU 引用地址偏移、PLC 引用地址偏移、主机号等参数,每一种命令需要定义一个MCB 块。COM- REQ 是一个17 个寄存器长的数据块,功能是定义通讯方式、端口控制字及监测SCB和MCB 的状态参数等, 每一端口需要定义一个COM- REQ 块。所有这些初始化参数在PLC 上电或冷启动初始化的个扫描周期内加载到RTU 主通讯模块,此后RTU 主通讯模块负责与Pakscan IIE主站控制器通讯,而PLC 则与RTU 主通讯模块交换数据。
读写Modbus/ RTU 数据和监测通讯状态的编程相对简单,只要读写初始化时定义的相应的PLC 参数地址即可。
3.2 监控软件设计
上位监控站可以准确的监测和控制储运过程的所有信息和设备。通过编程、组态、连接,形象地反映实际工艺流程、显示动态数据,设置PID 控制参数以及过程参数,并可以查看历史趋势、报警历史报表等。
Rotork 的现场电动阀配置在流程的输油管线上,通过按钮可以人工启动、停止和关闭任一个阀门,并显示任意时刻的阀门状态和阀位值。设计良好的人机界面使操作简便、直观。
4 结束语
Rotork 的智能阀控制设备与PLC 的结合使得罐区储运监控系统布线简洁、控制方便,PLC 的冗余以及Pakscan IIE 主站控制器的双热备保证了系统的高可靠性,也提高了控制系统的自动化程度。该系统已投入工业现场使用,效果良好。
1 引言
随着作为可编程序控制器的控制核心微控器（MCU）技术的发展，可编程序控制器的功能也越来越强大。现在的可编程序控制器不但工作速度快—逻辑指令执行时间为每条零点几个us、应用指令每条为几个或几十个us;而且功能强—强大的逻辑运算功能、丰富的数学计算功能以及可靠的远程通信功能。西门子S7-200PLC就是其中一种具备以上功能的小型PLC。本文主要介绍S7-200PLC在GDX2高速包装机烟包外包装质量缺陷检测中的应用示例。
2 问题提出
现在的卷烟市场竞争十分激烈，各厂家都使出浑身解数来提高自己的产品质量和维护自己品牌的声誉，所以各厂家都想尽办法使自己进入市场的产品为零缺陷。在产品生产过程中厂家对产品质量的把关非常严格，特别是对卷烟的后一道工序-包装工序的包装质量要求更为严格，往往对同一种材料进行多次缺陷检测，以避免次品流入市场。原产意大利的GDX2包装机是世界上目前好的卷烟包装机，也是业内的主力包装机型，它具有包装质量好，有效作业率高，人机安全可靠性高等优点。尽管它检测功能多，但仍然不是十分完善，不能满足厂家的质量要求，有必要增加一些的烟包外包装质量缺陷检测功能。如在烟包的薄膜包装部分增加翻盖完好检测，薄膜包装散开检测，薄膜短搭口不对称检测等。
3 方案选择
尽管GDX2的电控系统是开放式的，采用类似VB的GDLAN语言来编写程序的，但对用户是不开放的，因此要增加外电路来实现新增的检测功能。由于检测电路的功能不复杂，主要功能是将检测器检测到的坏烟包移位到剔除位置，使剔除电磁阀动作，将其剔除。采用逻辑电路，单片机电路，PLC电路3种方案之一都可实现该功能。方案比较如附表所示。
通过比较，显然选择方案3，PLC电路好，尽管成本高些，但其他性能好。
4 方案实施
PLC的输入的点数为4个，其中3个为检测信号，1个为同步信号;输出的点数只需1个，为剔除信号。考虑点数冗余和日后功能增加问题，
选择8个输入点，6个输出点、型号为CPU222的S7-200PLC可满足方案要求。PLC硬件设计如图1，其中PLC的电源220VAC和传感器24VDC取自包装机内，B1为接近开关，B2为高解析度色标光电检测器，B3为轻触微动开关。
5 程序设计
程序分为坏包检测和移位剔除两部分。在坏包检测部分，同步信号高电平有效时使检测信号有效，当检测到坏包时，将要移位的位置1。在移位剔除部分，由于的检测位到剔除位要移位12包烟包，因此采用1个16位的字如VW0来作移位寄存器，并将检测位装载到移位寄存器的对应位上，当V1.3为“1”时接通Q0.0，Q0.0触点接通手动剔除按钮，剔除阀动作剔除坏烟包。
//GDX2-CH小包透明纸包装机外观包装检测器程序//
LD I0.0 file://同步时钟//
A I0.1 file://翻盖检测//
ON V1.0 file://缺翻盖烟包//
LD I0.0 file://同步时钟//
A I0.2 file://薄膜搭口检测//
ON V1.7 file://薄膜搭口不对称烟包//
LD I0.0 file://同步时钟//
A I0.3 file://薄膜散开检测//
ON V0.1 file://薄膜散开烟包//
LD I0.0 file://同步时钟//
SLW VW0,1 file://一个时钟脉冲左
移1位的16位寄存器//
LD V0.3 file://剔除位//
ON Q0.0 file://剔除信号//
END_OB1 file://程序结束//
6 结束语
GDX2-CH小包透明纸包装机外观包装检测器经过一年的使用情况来看，故障率为零，坏烟包剔除准确率为百分之百，好烟包误剔除率也只有万分之一左右。
采用S7-200PLC制作检测器的成本较低，程序编写简单，可靠性高，可维护性好。
1 引言
为了进一步调整产业结构，提高安钢集团公司的经济效益，由武汉设计院设计建造的6流小方坯连铸机2000年6月投产竣工，后又经过两次较大规模的技术改造，该工程自动控制系统技术先进、价格合理，运行性能安全可靠，电仪一体化程度高，运行几年来，运行效果一直很好，2003年产钢达80万吨。
2 PLC自动控制系统功能介绍
根据生产工艺的要求，自动化系统分为一级自动化和二级自动化控制，其中一级自动化为基础自动化级，是一套完整的电/仪一体化控制系统，连铸机每流设置一台德国西门子公司的S7-300系列PLC控制器，公用设备采用一台S7-400 PLC，电磁搅拌系统采用ABB公司的PLC，1～3流，4～6流液面控制系统各有一台S7-300 PLC，另设两个CRT操作站，其配置柜图如附图。
PLC
附图 连铸机自动化系统配置图
一级自动化的主要作用，一是完成各工艺装置的逻辑控制和操作，工艺参数的设置;二是工艺参数、设备状态的显示和报警及工艺流程画面的监控;三是过程控制及计算机的通讯等。该系统的主要特点是:采用电/仪一体化设计，结构严谨，自动化程度高，S7系列PLC数据处理能力和逻辑运算能力非常大，编程灵活，抗干扰能力强，使用维护方便等。
（1） 传动部分
对拉矫机、大包回转台、振动电机等需要调速的设备采用西门子公司的6SE70系列矢量控制变频调速装置，电磁搅拌采用瑞典ABB公司生产的可控硅逆变器柜组。
（2） 铸机公用PLC的功能
大包回转台包盖升降施转控制;中间包车行走、升降控制;风机控制;液压系统控制;连铸机水系统电动阀门控制;推钢机和翻转冷床控制;工艺过程的数据采集;相关设备逻辑关系联锁控制;铸机运行状态信息控制等。
（3） 铸流PLC功能
结晶器振动控制;拉矫机拖动控制;引锭杆传动控制;切割车控制;铸流辊道拖动控制;二冷水控制;故障报警等。
（4） CRT操作站画面
采用西门子产品Wincc组态软件，其主要功能为:生产过程的操作和参数修改;工艺流程画面显示;故障报警画面显示、报表打印和过程值趋势图显示等。
系统控制分为自动控制、手动控制和维修控制三种方式。自动控制分为过程计算机控制和电气自动控制两种。选择过程计算机控制方式后，控制的设定值来自二级计算机。选择电气自动化控制方式后，系统按PLC程序自动完成，系统的操作和设定置来自CRT操作站。选择手动控制方式，借助于CRT操作站和操作台进行操作。此种方式通常控制单体设备。在维修方式下，选择开关打在机旁，主要用于设备的现场调试与维修。
3 系统的完善与改进
在铸机的运行过程中，根据现场情况和工艺要求的变化。我们也实时对某些方面做进一步的完善和改进措施。如一台变频器控制三台拉矫机改为脱坯辊单独采用一套变频调速装置;对24V直流系统进行更为详尽的按类分别供电控制;在Wincc画面上增加部分过程值的显示和趋势图;增加Wincc变量用于报警显示等等，这些改进在运行实践中证明是有益于连铸机的正常运行和方便设备的维修维护。
4 结束语
该铸机PLC控制系统运行至今，铸坯表面及内部质量都完全满足工艺要求，为我厂成功开发品种钢、促进产品结构多元化发挥了重要作用，也取得了十分可观的经济效益。
1. 概述
根据生物全降解餐盘的双面防水胶施胶工艺要求和生产纲领，我们为客户设计开发和制造了生物全降解餐盘双面防水胶自动涂装线。本自动涂装线由餐盘落料、3次喷涂、6道烘烤、翻面转运机械手、下料、自动分拣包装、输送链等组成，均需要全自动控制，且调试方便，全线各工艺设备相对独立，I/O点数较多（共约520 I/O点）且分布较散。
基于以上所述，如采用PLC集中控制，电缆敷设量大，为此我们立足于采用分布控制方式，为实现分布控制，如采用中大型PLC+总线通讯模块与远程I/O模块方式，成本较高，通过对照，施耐德Twido 系列PLC已内置通讯模块，通讯功能较强，能满足控制要求，具有较高的性价比，且施耐德电气能够提供从HMI与PLC、PLC与变频器之间无缝的Modbus串行通讯的低成本成套一体解决方案。
2. 系统硬件配置
本涂装线电气控制系统有两层构成：上层为综合监控层，主要元件为工业触摸屏，通过MODBUS总线与PLC进行通讯，完成全线设备状态的图形显示及参数设定；下层为控制层，由6套Twido PLC组成，6套PLC相对上层触摸屏均为从站，现场6台PLC分别完成餐盘自动上料、三套自动喷胶系统的喷涂、烘干固化设备的温度，餐盘翻转转运机械手、自动下线、分拣包装和输送链的控制，其中1#PLC通过Modbus总线与驱动两台输送机的变频器进行通讯控制，6#PLC通过Modbus总线与本地工业触摸屏通讯，完成本地设备的操作、参数设定与监控。系统结构如图1所示。
1) 工业触摸屏
本机选用施耐德公司带以太网通讯口和单色STN的XBTG系列触摸屏各一台，作为图形显示单元，其中一台内置以太网，为以后系统更新留下接口，同步链接Uni-bbbway、Modbus 和ModbusTCP/IP等通讯功能。XBTG 终端能够使用VijeoDesigner VJDSPUL 软件在bbbbbbs 环境下进行配置和页面设计，通过用Java 语言编写的脚本，在XBT G终端中可处理各种信息。
触摸屏作为全线中控设备用于：协调6台从站PLC所控制设备之间的协调与数据通讯，从而将全线设备组成一个有机相互关联的控制系统；监控显示全线设备工作状态；提供各个设备的动作统计与维修保养提示与报警；通过密码设定各机构的操作权限等。
2)PLC配置
每套PLC均由直流电源、CPU模块、I/O及通讯模块组成。各PLC主要配置如下表：
其中为防止电源波动对PLC运行造成的影响，采用隔离变压器和DC24V作为PLC的供电电源和控制电源。
由于Twido的扩展I/O 驱动较小（16点以上晶体管DO模块驱动能力仅为0.1A），我们选用MosFET管固态继电器板卡（见图2）对PLC的输出放大后再驱动各负载。
6 台PLC之间的数据交换和关联控制通过上层XBTG触摸屏用Java 语言编写的脚本来完成。全线设有多处紧急停止按钮和安全继电器保护回路，确保操作人员和设备安全。
3) 传动变频器配置
使用施耐德变频器ATV58，进行输送机速度的给定， ATV58变频器内置Modbus通讯接口，1#PLC采用Modibus总线对两台变频器通讯，完成两台输送机的速度同步、运行控制、状态监测。两台输送机的是否完全同步，是本自动喷涂线连续运行的关键，由于机械制造和误差，必须进行速度同步控制，两台输送机的速度和位置通过编码器反馈至1#PLC，由PLC通过PID运算后对两台输送机速度进行微调使之达到完全同步运行。
3. 结束语
本线电控系统具有以下优点：
(1) 通过Modbus串行通信完成复杂大型自动涂装线的控制，有效降低成本
(2) 全线运行平稳，生产效率高，自动化控制程度高，具有完善的保护和报警功能等特点。
(3) 人机界面XBTG 和Twido PLC支持Modbus TCP/IP 及CANopen等通信，为以后系统更新留下接口。
(4) 完善的故障检测和报警功能，保证设备运行可靠。
