七台河西门子S7-300代理商

七台河西门子S7-300代理商

在轻纺行业中加弹机是把POY丝（预取向丝）加工成DTY丝（拉伸变形丝）的设备，早期加弹机的边缘控制系统（丝饼的成形）是由继电器回路组成的，已不能满足当今社会对产品质量的要求，有必要对原设备的边缘控制系统进行改造。由于可编控制器PLC具有可取代大量常规电器元件、功能强大、运行可靠、操作方便等诸多优点，因此该系统使用PLC和变频器技术来达到以前由继电器回路组成的边缘控制，把原有的一级动程改成现在的四级动程，通过上机使用效果良好，使丝饼的成形大有改变。
 

　　
　　1、边缘控制的电气原理和原系统存在的问题

　　边缘控制的原理是以动程杆的起点为原点，通过动程杆离原点位移量的不同，后使丝饼的成型发生变化。其机械工作过程如下：链轮转动通过动程杆转动并使动程杆发生位移去推动摆杆来改变限位开关的状态，其中限位开关断开的位置就是动程杆的原点，链轮的转动是由边缘控制电机通过链子来传动的，以上的机械动作是通过时间继电器、中间继电器、交流接触器和限位开关等器件来完成的。原来的边缘控制是一级动程其控制过程如下：若边缘控制回路启动，这时动程杆在原点位置，限位开关断开，电机开始正转，此时动程杆开始离开摆杆，限位开关也有断开状态变成闭合状态，随着电机正转时间的增加，动程杆离原点的位移量也在增加，电机正转结束动程杆的位移变化量也结束。接着电机开始反转，电机反转时间的长短是由动程杆离开原点移位量的多少来决定的，电机一开始反转动程杆便向原点靠近，后动程杆顶到限位开关使限位开关断开，这时动程杆回到原点，电机反转也停止了。边缘控制电机的正转、反转、停止一次称为一级动程。边缘控制电机正转时间的长短，反映在动程杆上是位移量的大小，调节时间继电器设定时间的长短，也就改变了边缘电机正转时间的长短。从上分析由于在电气控制上采用了继电器、限位开关这些jingque度不高的器件，在机械上由于采用了动程杆不仅没有把反映动程时间的位移量放大，相反把它缩小了，根据机械和电气控制存在的一些问题，边缘控制系统在使用中主要存在以下问题，其一是边缘控制的精度不高，不能满足短的动程时间，其二是利用接触器频繁进行正反转不仅使用寿命短而且故障率也高使工作不够可靠，调试困难。

　　2.、改进方案

    根据以上问题的提出，针对问题，在原来的控制系统中寻找原因所在，经分析原因是动程杆、摆杆和限位开关使用的不合理而引起。因为链轮转一圈，动程杆移动的位移量是毫米级，且动程杆、摆杆和限位开关间隙较大。这样就形成了在较短的时间内，边缘控制系统不能正常运行的原因。为了解决能在较小的动程时间内，边缘控制系统能正常运行。决定在原边缘控制中去掉动程杆、摆杆和限位开关，直接用链子和接近开关传感器来取代原来的动程原点（链子的长度足以满足电机正转时间的需要），具体解决的方法是：接近开关作为定点，固定不动，在链子上装感应铁片。这样当链子通过链轮作上下移动时感应铁片也作上下移动，设定某一点感应铁片与接近开关重合，这点来取代原来的动程原点。对于原系统中第二个问题利用接触器频繁进行正反转，决定去掉接触器，用变频器来实现电机的正、反转功能，为了预防电机在很短的时间从正转到反转所以在变频器上加装制动电阻。这样，由接近开关传感器，通过PLC软件处理后的开关信号作为控制变频器的输入信号，后驱动交流电机。为了使操作简单，把不同的产品所要的正转、停止时间放入不同的存储器内，通过选择开关选取不同的输入点，就能改变不同动程所需要的时间。

　　3、控制系统的实现

　　3.1主要硬件及 I/O端口的定义

　　对设备的改造首先要考虑到改造后设备的稳定运行，其次也考虑到设备改造的成本和今后改动的余量，根据以上二点我们选用的PLC是西门子S7—200系列的可编程控制器 （CPU224），输入14个点，输出点10个点。该产品抗干扰能力强。在该PLC输入的14个点中现用9个；还有5个作新产品的输入和其它备用，在输出的10个点中现用4个点其它也作备用。本系统在器材的选择上采用抗干扰较强的产品外，还在PLC的电源上加隔离变压器，来加强系统的抗干扰能力。

　　根据控制对象和PLC的I/O点数进行分配如表(1)。表中外部输入端I，外部输出端Q，用来控制各指示灯和变频器。

　　3.2软件系统

　　软件设计是整个电气控制部分的关键，软件的设计应根据设备要求，确定正确的控制方法，确保动作的顺利完成。在正确无误完成动作的同时还必须做到必要的保护和连锁。根据设备现场的需要，确定所有的控制参数，按输入、输出进行分类；每一类型设备按顺序分配输入、输出地址，列出PLC的I/O地址分配表，每一个输入信号占用一个输入地址，每一个输出地址驱动一个外部负载；然后再根据上述规划来绘制系统的程序流程图，本系统的程序流程图如图（1）。

　　控制系统工作程序借助计算机辅助设计而成，所采用的是专为SIMATIC S7-200可编程控制器PLC设计的STEP7-Micro/编程软件包。通过使用该编程软件，可简化编制应用程序的过程，本程序用梯形图编制。

　　4、新方案工作可靠性能稳定

　　本设计的方案是选取用了S7-200系列可编程控制器（CPU224）及丹佛斯VLT2800型0.75KW变频器和接近开关，取代了传统的机械式继电器控制回路，本系统自2004年7月使用至今，工作可靠、性能稳定、故障率低，同时由于在设置上采用了选择开关，使不同的产品可以通过选择开关选择，使系统操作简单方便，丝饼的成形明显好转。

一、概述
　　 此项目共有38组盘管空调和三通阀门，采用自动控制，要求各组空调出口处温度与设定温度误差范围在1℃以内。所选设备以技术的先进性和产品的可靠性；操作、显示功能完善简便，满足长期运转的条件；系统具备随时扩展升级的可行性。
　　二、自控结构和原理
　　1，中央控制室，
　　 中央控制室设置内设工业控制计算机（已有上位IFIX系统），通过现场控制站的PLC的Modbus接口把现场数据传给它。
　　2，现场控制站分为2个控制站
　　 1#控制站(LCS1)
　　 控制20个阀门，和1个触摸屏嵌入安装。
　　 2#控制站(LCS2)
　　 控制18个阀门，和1个触摸屏嵌入安装。
　　 1#控制站、2#控制站即使与中控室计算机失去通讯，也能保证自己独立正常的运行。
　　3，通讯方式
　　 1#现场控制站、2#现场控制站均采用VIPA200V系列 PLC.。每个PLC现场站可以独立运行和控制相应的设备。在PLC的上有一个MPI接口，PLC现场站通过MPI接口经过MPI电缆和设在控制站的VIPA触摸屏通讯。 VIPA触摸屏负责显示本地控制站的实时数据的显示和控制。中控室上位工控机应带有工业485接口，中控室上位工控机带的485接口通过Modbus总线与每个PLC现场站通讯，保持上位监控画面与设备实时状态的同步。
　　
　　4、系统结构图
　　

　　三、控制方式
　　 通过传感器检测的温度和设定温度自动调节相应的阀门，采用PID方式。PID程序在PLC中运行，采用西门子的STEP7编程软件编程。当现场温度高于设定温度时，PID的输出加大冷却水liuliang阀门开度，反之当现场温度低于设定温度时就减小冷却水阀门开度。这样使现场温度终能稳定在设定值附件。
　　各阀门都有1个PLC-AO控制阀门角行程执行器，并通过1个PLC-AI实时监视阀门的角行程执行器的执行状态。
　　 每个空调出口有一个温度传感器，把温度信号接入PLC。
　　VIPA触摸屏实时反映阀门和温度的实时状态，并且可以上位手动控制，VIPA触摸屏可选择是由上位监控软件主控还是由VIPA触摸屏本地主控。VIPA触摸屏操作系统为WINCE,组态软件为MOVICON。
　　
　　四、结束语
　　 整个系统从设计、调试、交付用户只用了短短三个月时间，现在为止已正常运行，用户反映良好。
　　
　　【附】VIPA PLC简介
　　 德国VIPA 是自动化元器件及系统的制造商，国际 Profibus组织成员。200V系统为中小型控制系统，相当于SIEMENS S7-300,是基于现场总线的主/从站模块化控制系统，单个摸块的尺寸仅为76 X 25.4 X76mm,直接安装在标准35mm导轨上，模块间的电器联结通过嵌入导轨的背板实现。各种模块的灵活组合，可准确构成用户所需的系统。每排可连接多至32个模块，也可通过基本接口模块和扩展接口模块组合成并排安装。CPU的MP2I接口不仅支持MPI通讯，也可不使用MPI适配器，用VIPA绿电缆（RS-232 COM）实现PC和CPU之间的点到点通讯。
　　 200V系统具有多种形式的CPU，内部集成2M FlashROM,外部存储MMC卡可达64M，I/O地址容量为1024 bit.可分别采用Win PLC7或SIEMENS 的Step 5,Step7编程。CPU可集成Profibus主站或从站，CANopen主站，以太网TCP/IP接口。通过Profibus,Interbus,CANopen, DeviceNet和Ethernet等接口模块构成主、从站系统。

   20世纪60年代末，为了改变由成千上万个继电器经硬线连接构成的传统装置，美国数字设备公司（DEC）于1969年研制成功一台可编程序控制器（以下简称PLC）。经过20多年的不断发展，现在已形成了完整的工业控制产品系列，其功能从初仅有计时、计数及逻辑运算等简单功能发展到目前的具有接近计算机的强有力的软硬件数据处理功能和联网通信功能，在I/O点数、内存容量、系列化、通信化、通用化方面都有了明显的进步，特别引人注目的是新推出的PLC产品都大大增强了通信功能，采用了网络技术，使多台PLC并网工作，tigao了整体性能。

    从控制功能上看，PLC可替代继电器控制电路的一切功能，具有浮点运算、数据传送和比较、文件传送、诊断、逻辑判断、中断控制、通信、人机对话等功能，在使用方便性和系统可靠性方面则具有继电器电路无与伦比的优越性。目前，PLC产品已成为控制领域中常见、重要的装置之一。它代表了当前电子程控技术的发展潮流，其应用已渗透到国民经济的各个领域，发挥了日益明显的作用，因而受到越来越高的重视。据调查结果表明，约80%的工业单位可采用PLC作为控制装置，可见其在工业各个领域中的应用前景之广泛。

    金隆铜业有限公司是率先在国内铜冶炼企业采用可编程序控制器用于主体生产工艺过程控制的企业，其成果和经验随后也得到了国内其他冶铜企业的肯定和效仿，该项目也因此获得了当时的国家有色工业局授予的科技进步一等奖。金隆铜业有限公司采用的是在国际市场占有率较高，度也较高的美国Rockwell公司生产的PLC-5系列大型可编程序控制器。全套系统的成套和软件的编制调试则由上海自动化仪表研究所、南昌有色金属设计研究院、铜陵有色设计院和金隆铜业有限公司自动化室共同承担，这几家单位都有着雄厚的技术力量和多年从事自动化项目设计、成套的经验，因而系统自投用以来在生产和管理中都收到了显著的成效。

    一、系统概述

    1. 系统配置

    金隆的可编程序控制器系统主要包括：三台转炉、转炉公用设备及铸渣机PLC控制系统；两台阳极精炼炉PLC控制系统以及电解车间及电解液净化部分的PLC控制系统。

    以上三个系统共分为九个PLC控制站，这九个PLC控制站全部选用PLC-5/40可编程序控制器作为主机。

    2. PLC-5/40介绍

    PLC-5/40是Rockwell公司PLC家族中应用广、功能强、性能价格比理想的机种之一。它具有速度快、内存大、指令系统丰富等特点，并可配置成主机和网络冗余的控制系统。

    3. 软件介绍

    软件包括通信软件WinLinx、监控软件WinView和编程WinLogic5。

    ● WinLinx是以bbbbbbs为基础的、用于与PLC进行通信的软件。WinLinx既是一个驱动程序又是一个DDE服务程序。驱动程序是与PLC之间的通信接口，而DDE服务则提供了与bbbbbbs其他应用程序的数据交换手段。

    ● WinView是一个用于数据采集、监控和信息管理的工业监控软件包，是个人微机上的实时、多任务、多窗口的、功能强大的、模块化的、彩色图形组态软件。它可以根据现场数据的变化而形成动态画面。

    ● WinLogic5是用于对可编程序控制器进行编程和文本处理、功能强大的软件包。它提供了对ROCKWELL公司的PLC-5可编程序控制器进行在线和离线编程、I/O组态、报告、诊断、注射和监控、强制等功能。它具有非常友善的人机界面，全部功能均可以用鼠标进行简单的操作。

    二、具体应用

    1. 在阳极精炼炉的应用

    金隆公司共有两台阳极精炼炉，其操作控制水平的好坏直接关系到阳极铜的质量乃至影响到电解铜的质量，阳极精炼炉共用了四个PLC-5/40处理器，两主两从，互为热备，分别控制两台阳极精炼炉的倾转系统、附属设备和所有的调节回路。另外，还担负着接受行车无线传输称重数据的任务。

    此外，两台行车上的行车秤的称重实时数据也是由阳极精炼炉PLC进行接受并进行数据转换处理和显示的。大部分实时信号的累计值、历史趋势和报警画面也都由PLC完成。由于在阳极精炼炉使用了PLC，使得大量的继电器控制柜和二次仪表得以取消，不仅节省了空间，也使得故障率大为减少，tigao了系统的可靠性，并且回路修改极为方便，减少了二次投资。

    2. 在转炉的应用

    转炉工段包括三台转炉本体、三套残极加料系统、一套溶剂运输系统、环境集烟以及电收尘四大部分。有八个PLC组成四套热备控制系统进行控制，每台转炉本体和对应的残极加料系统由一套PLC进行控制，溶剂运输、环境集烟以及电收尘由一套PLC进行控制。

    投产以后，根据生产情况和工艺要求，我们对转炉的事故倾转回路进行了改造，将事故倾转由直流倾转改为交流倾转，仅当交流失压时才由直流倾转，增加了系统的可靠性。还增设了富氧调节回路和纯水槽自动补水调节回路。此外，由有色机械总厂生产的铸渣机也是用PLC进行控制的。由于采用了PLC进行控制，使转炉的劳动强度大为减轻，监控更为方便，维护更为简单。

    3. 在电解、净液的应用

    电解、净液共用了三台PLC，一台用于对电解工段的电器设备以及过程工艺参数进行检测和控制，一台用于对净液工段的电器设备以及过程工艺参数进行检测和控制，一台用作与上位一台以太网的网络通信接口。

    PLC主要对一些给液泵、循环泵、泥浆泵等一些泵的启、停进行联锁控制和监视，对风机的运行情况进行监控，对短路器进行监控。

    由于采用了PLC，取消了大量的二次仪表，所有的仪表指示值都可以在监控站的屏幕上显示，统计报表、历史趋势曲线都可以很方便地打印出来。参数的修改和设备的操作都可以用鼠标在屏幕上完成。

    三、网络化方案及其实现

    PLC-5处理器不仅具有非常强的控制功能，还具有非常强的通信能力。因此，它不但适用于各种控制应用环境中，特别适用于计算机集成生产系统（CIMS）的生产方式，与计算机等来形成一个高度全面化的分布式多级控制系统。生产的过程十分复杂，因此实现生产过程的全面高度自动化比较困难，同时，由于市场需求和技术发展的更新速度日益加快，以往传统的、相对稳定的生产过程也变得越来越不适应要求，这就对自动化生产的方式提出了一个动态的开放要求。因此，管理和控制一体化成为现代化企业越来越迫切的需要，而在此过程中，网络化的实现又成为一个关键的环节。

金隆公司的生产管理网络就是这样一个集控制和管理于一体的厂级分布式控制系统，网络构成如下图所示。

    1. PLC与管理网的联接

    由网络图可以看出，全厂的PLC共构成两条数据高速通道（DH+）链，一条是电解、净液的PLC通过ROCKWELL公司的以太网接口模块5/20E与以太网相连，一条是阳极精炼炉、转炉的PLC通过DCS与上位以太网相连。采用这种联结方案主要是受各PLC物理位置的限制。PLC的实时数据传到以太网后，由美国DEC公司的阿尔法小型计算机接受并转换成个人电脑可以识别的数据信号后，再发往各管理终端。这样，各管理终端通过相应的软件就可以随时调出工艺流程画面和实时工艺参数，管理者就可以随时了解到现场工艺情况和各类数据报表，从而为管理带来极大的便利。

    2. DH+网

    DH+是一个公共总线形成的对等的工业局域网，其网上的每个节点无主次之分，网络的存取方式为令牌传递方式，传输介质为屏蔽双绞线，大传输距离为3044m，通信波特率为57.6K（57.6K位/s=1字节/0.14ms）,大节点数为64个。

    屏蔽双绞线相对比较便宜，并有比较好的抗噪性，能保证传输信号不失真，不失为一种理想的传输介质。令牌传递方式可以消除那些试图获得网络访问权的PLC站点之间的竞争，哪个站点得到令牌，它就成为主站，从而有权向其他站点发送信息，用完相应的时间片后，即将令牌传递到下一个站点，这样可以避免因某个站点故障而影响到整个网络。每个PLC-5/40处理器有四个通信口，可用软件设置成远程I/O通信链与输入输出机架相连或设置成DH+网络通信口。在转炉调试时，由于各站点之间需要传递的数据量太大，引起监控站屏幕频繁出现网络超时报警信息，我们就用处理器空闲的通信口，专门设置了一条DH+通信链，专门用于处理器之间的数据传递，解决了网络拥挤的问题。

    由于DH+网络优越的网络性能，使得数据在站点之间传递变得极为便利，行车称重数据本来发往阳极精炼炉，可是因为有了DH+网络，在转炉也可以看到这些数据。转炉的作业方式是交替作业，加上很多设备是三台转炉共用，因而需要相互传递的信息量非常大，因为有了DH+网络，一切问题迎刃而解。

    四、调试中遇到的难点及解决办法

    投产前，网络安装测试好之后，开始进行系统的总调试，发现由于三台转炉的很多辅助设备是共用的，因而各PLC之间需通过网络交换的数据量特别大，引起网络繁忙，网络超时报警频频出现，影响调试和正常操作。起初试图通过增大监控站的内存、扩大缓冲区、精简操作画面等方法解决这个问题，但效果均不理想。后来想到利用处理器的其他空闲的通信口，专门开设一条网络转炉的四个PLC之间传递数据用，结果十分令人满意，很好地解决了这个问题。

    五、投产后的增设及改进项目

    由于工艺状况和设备状况的要求，投产后在转炉进行了一系列的改造和增设项目，主要包括以下几个方面。

    1. 转炉事故倾转的改造

    在原设计中，转炉的事故倾转是蓄电池带动直流电机驱动的，由于蓄电池只能供电10min，而充电时间需10多个小时，且有倾转速度慢、性能欠可靠等缺点，容易引起堵风眼事故。针对这种情况，我们在软件上进行了修改，使得只有交流失压时，才由直流电机驱动转炉移动， 在其他条件下，均由交流电机带动炉子做事故倾转，大大减少了事故的发生，具有很好的效果。

    2. 增设富氧改造调节回路

    投产一段时间后，为了增加固破和冷铜的处理量，根据工艺要求，我们在转炉增加了富氧锤炼自动调节回路。回路投用后，操作人员只要在操作画面上设定所需的用氧浓度，调节回炉即可根据送风liuliang和设定氧浓自动调节氧气的liuliang，操作十分方便。至今，使用效果一直很好。

    3. 增加纯水槽自动补水回路

    纯水槽的水是用于转炉冷却水套的，一旦断水，就会对设备造成损坏。未改造之前转炉纯水槽补水需用电话与纯水站联系，这就要求操作人员经常监视纯水槽的水位，很不方便，改造之后，低水位自动补水，高水位自动停水，且有高、低水位报警，既方便又安全，得到操作人员的好评。

    4. 增加报警点和历史趋势记录

    转炉投产后，我们在转炉增加了PLC系统不间断电源（UPS）掉电报警、烟罩断流报警、纯水槽水位报警等，tigao了生产的安全性。增加了排风机转速和输出给定值的历史趋势记录，给设备监护和故障判断分析提供了依据。

    可编程序控制器因其可靠的性能、卓越的控制功能和强大的通信功能在金隆公司的生产和管理中发挥了很大的作用，创造了一定的经济效益。随着其性能价格比的tigao，相信会在工业企业中得到更加广泛的应用。