西门子6ES7510-1DJ01-0AB0详细说明

西门子6ES7510-1DJ01-0AB0详细说明

一、引言
　　目前，我公司已有一水厂、五水厂两个水厂和长大集团第八水厂的 DCS系统相继实施竣工，使水厂生产和管理的自动化水平大大**，本文就构成系统的一个子站——送水泵站，谈一谈可编程控制器监控系统在该站点的建立。送水泵站是水处理工艺的后一道工序，清水经过它升压后直接输送给用户，所以，怎样应用现代科学控制技术，改善和**送水泵站的自动化水平，研制出**的可编程控制器监控系统，保障城市供水是我们的主要任务。
　　二、系统组成
　　送水泵站的主要控制设备为高压电机和出水阀门及改进后安装的排气电磁阀。可编程控制器通过对微机保护系统柜、高压柜、阀门控制台等设备和相关仪表输出的各种信号、参数 (如：电流、电压、出厂水**、余氯、浊度、水压、水位等)进行实时采集、分析、处理，再输出给控制对象，利用PC机，通过WINCC组态软件，做成一个非常友好、生动鲜明的界面，方便地监视本站点的生产工况并对设备进行控制。现场总线PRO-FIBUS把本站点的PLC和PC电脑与其他站点、中控室、厂长室等连接起来构成一个工控网络。
　　三、系统功能
通过计算机对生产设备进行操作，对工艺过程进行监控，具备手动、单控、联控、全自动控制功能；
能够实时地远程采集生产设备的状况信息， ( 如手动、自动、运行、故障等 ) ，以及水处理工艺参数 ( 如**、压力、余氯、浊度、水位等 ) ；
对多种信息、参数进行计算、分析、处理，设置超限报警，上传等，并形成随时间变化的曲线；
各功能模块的点数留有 10% 的余量供备用，必要时可方便地进行系统扩展；
具有网络功能的监控计算机、可编程控制器与各个子站之间，采用 PROFIBUS 工业现场总线联网通讯，可进行有限的子站画面相互切换。
能与微机继电保护系统通讯，取得各种电运行参数供系统使用。
　　四、硬件设计
　　1.PLC模块选取 根据监控要求，该站选用了西门子SI-MATICS7—300PLC，其模板配置如图：

　　A ：电源模块 PS307　B ：中央处理器模块 CPU315-2DP　C ：通讯模块 CP343-5D ：数字量输入模块 SM321　E ：数字量输出模块 SM322　F ：模拟量模块 SM331
　　2. 本站点控制柜 (PLC 柜 ) 设计
　　考虑到泵站的具体工作环境和控制应用对象的重要性等因素，对电源回路加装了电源净化器件，由于 PLC本身电源容量小，只有几十毫安至几百毫安，故外加了一个开关电源，以满足中间继电器、电磁阀、仪表的电容量需求，对PLC采集的每个数字量信号，在电路上尽可能不与现场生产设备发生直接关系，采取隔离措施构成单一回路，既保证了本系统的安全，也保障了现场生产设备的安全 。
　　五、系统软件设计
　　系统应用软件有三套需自行编制开发，他们分别是：
　　1.监控应用软件
　　它是用 SIMATICWINCC组态软件进行编制的，它的设计思想是视窗控制中心，建立在标准个人计算机硬件及bbbbbbs98或bbbbbbs NT操作系统下，编制了一个充满了吸引力的适合于生产工艺过程的流程画面。
　　2.下位机软件
　　采用 SIMA~CSTEP7工具软件进行编程，它可运行在个人计算机bbbbbbs环境下，界面友好，并提供了强劲的编程、调试、诊断等功能。使用结构化功能块编程方法，编程语言采用了梯形图(LadderDiagram)和语言表(STL)两种语言相结合的方法，将各种功能进行模块化，这样使程序结构层次清晰，且有部分程序可通用化、标准化以利修改调试。
　　3.本系统计算机与微机继电保护计算机的通讯软件
　　考虑到本系统的监控设计与要求，必须与微机继电保护系统进行数据交换，以确保系统功能的完善及正常运行，该软件采用 bbbbbbs操作系统下的Ⅷ进行编程。
　　六、结束语
　　实践证明，水厂送水泵房可编程控制监控系统的建立，使管理者可以方便地掌握生产现场的实时信息，历史数据，机泵的多项运行参数，为各级领导指挥决策、优化调度和水厂运行管理，设备维护提供服务，有效地**了水泵机组的自保护功能，严格规范了设备操作堆积，杜绝了误操作事故，确保设备在安全、经济的状态下运行，得到了用户的好评。

分析原松下的工作过程，可以将端子图做如下化简：

也就是说在正转时，要与均布、中脱、高脱同时进行。洗涤时才有正转、反转动作。工作于14HZ数字给定（F0.02）。

二、基本参数设置
洗涤频率：14HZ
均布频率：25HZ
中脱频率：100HZ
高脱频率：200HZ

　　洗涤频率设置为F0.02的数字设定，均布、中脱、高脱由Xi端子设定。由电脑控制各段速的工作时间，X端子的命令由洗衣机控制器发出。
基本参数设置如下：

三、**力矩的方法
　　如上参数设置保证了原机器的所有功能，并在力矩特性上有所**，主要表现在V/F曲线的设置上。
如图所示：
　　可见在低频上要保证足够的力矩，才能保证正常的洗涤与均布，但此时电流达到26A，但使用三年来变频器并没有出现任何故障，只是在调试阶段，中脱或高脱曾出现E002，是由于负载惯性较大所致，将减速时间设为210s（并不影响正常使用）问题就解决了。而且洗涤效果大为**。
四、对**力矩几个参数的研究与探讨
　　1．对F0.08必须设为1，即工作于P型，这是与原机不同的点。只有工作于P型，才能兼顾洗涤与高脱均工作于平稳状态。
　　2．F2.05也曾用自动加减速状态工作，但效果不好，运行若干次后会出现一次报E001或E002，后确定必须设为0，即直线加减速方式才是佳选择。
　　3．关于停机方式，由于机器惯性大，有时表现为势能负载，而且本机未装制动单元与制动电阻，因此，设为自由停车方式理想。
　　4．AVR功能，由于洗衣机长时工作于大电流，低电压、低频状态，所以选择AVR功能一直动作（设为1）较为合适，充分运用EV2000的自适应控制的优势性，使直流母线电压的动态调整与这种动态负载（功能与势能的结合，质量变化较大），的配合关系达到完美的程度。即不需选更大容量的变频器，又不至于产生故障报警，又使洗涤效率大大**。
　　5．关于电机参数
　　此电机调谐后的参数如上已叙述。着重指出的是FH.04定子电阻，调谐的结果为2。19欧，但使用起来电机发热较快，而且有振动现象，后来采用用万用表实测电阻0.93Ω置入FH.04即消除了振动与发热，又使得力矩特性大为改善。
五、结语
　　这次替代改造的成功，是对艾默生变频器应用的经验结果，对电机发热问题的解决方法，是其它几种品牌变频器无可比拟的。（用户认可）对此类负载特性的试验，达到比较成熟的地步。 

 系统介绍
1、热收缩膜包装机的原理
　　热收缩膜包装机主要共有七台伺服电机，通过七台伺服电机彼此之间的配合把流水线上的啤酒，从热收缩膜包装机出来以后形成九瓶一组或十二瓶一组的以塑料膜封装的产品。

2、热收缩膜包装机的工作流程
　　热收缩膜包装机由进瓶系统、容器分列机构、送纸板机构、送切膜机构、裹膜机构、热收缩隧道以及纸板平台构成的（见附图一）。其流程如下：
　　由贴标机出来的瓶子，由输送到热收缩膜包装机的进瓶带上，当瓶子积累到一定数量时，容器分列机构开始动作，把瓶子分成n 瓶一组一组的，然后送纸机构同步送上纸板，再通过送切膜机构和裹膜机构把每一组瓶子裹包好，送进热收缩隧道，如此周而复始不断的循环，直至操作者发出停机命令为止。

3、系统控制对象
　　该系统中模拟量输入2 点，数字量输入/输出信号共有30 多点，控制对象主要有伺服电机、变频器、电磁阀、电动机等。

三、 控制系统的构成
根据用户的需求，机械系统的要求，设计了此机构的电气控制系统。
见下图:

1、驱动要求
　　从上述过程可以看出，包装过程须七台电机准确同步，随时按用户要求改变运转速度。而且进瓶系统可采用多种产品排列组合，更换瓶型和改变排列组合调整方便，可方便调节薄膜的长度。

2、包装过程控制
　　包装过程的位置控制是整个机器的控制核心，它的位置控制的好坏直接影响包装的连续性。在45 包/分钟的情况下，一个动作周期只有1.33 秒时间，容器分列、送纸板、送切膜、裹膜要求**控制同步，数据量交换大，时间短，动作要求准确，所以我采用了德国Sew 公司的伺服控制器，伺服电机及德国的Siemens 的将PC 控制、数据处理、通讯、可视化等技术集成于一体的PC670+WINAC，使得控制与监控相集成。**的西门子PC670 控制系统，具有奔腾PIII500 至1.3G 处理器适用于与苛刻的工业环境采用Profibus 总线结构，可高达12M 的通讯速率，高速运行准确定位，开放式的通讯，有调试方便，不需要另外的编程器即可调试。面板或PC670 属SIMATIC 面板或PC 系列，具有所有的工业PC 的功能。它的面板有10`` 和12``两种类型 ，触摸屏和薄膜键盘两种规格。整体的PC 设计对抗震动、抗冲击的高防护等级。例如特殊的吸收振动的悬浮式硬盘提供的安全操作，即使在受到高强度的机械撞击的情况下。采用ET200 分布式远程I/O，控制程序与STEP7-300 兼容。而且支持OPC、ACTIVE 及C++编程，预留与办公室网络及MICROSOFE OFFICE、EXCEL 数据接口。

四、 控制系统的实现
　　由于整个过程的动作比较多，数据量比较大，我采用了分块编程的处理方法。整个程序共有功能块（FC）25 个，数据块10 个，每个程序块、功能块完成相应的功能。在本系统中下载不同品种数据和位置同步比如容器分列已及送切膜的程序比较复杂，其他的功能的编程比较普遍。
1、以下载不同品种数据的程序为例，由于每一个品种，每一台伺服都需要变更500
多个数据，故采用了指针方式来变位寻址。具体程序如下：
编一个数据上载保存子程序FC24，调用它时只需输入3 个参数值。
CALL FC24
PIW-ADDR：W#16#1 伺服号码
DB-N0：30 DB 块号
PQW-SUM：W#16#5E00 数据指针的起始地址
再编一个下载数据的子程序调用它时输入3 个参数值：
CALL FC25
PIW-ADDR：W#16#1 伺服号码
DB-N0：31 DB 块号
PQW-SUM ：W#16#5E00 数据指针的起始地址
2、容器分列机构由于是采用两台伺服电机 控制把紧密排列的啤酒瓶分列成n 瓶一组的，两组之间有一定间隙的排列组合。因此要求两台电机通过高低速交错配合要非常准确。在这里我采用了Sew 伺服控制器的曲线功能跟WINAC 配合解决了这难点。
3、送切膜伺服电机的运动过程对于膜的裹包效果以及膜的长短来说是至关重要的。我用WINAC 的快速特征和Sew 的伺服特性解决这个问题。

2．2．控制系统特点
代表自动化发展新趋势的新一代ControlLogix控制系统，从传统单纯的PLC和DCS控制转为PLC和DCS融合发展的方式，是罗克韦尔自动化顺应这种发展潮流推出的新一代的控制平台，Logix控制器平台是将高速离散控制、过程控制、协调传动控制、运动控制、批次控制和安全控制融于一体的一个控制平台。允许混合使用多个处理器、多种网络和I/O。系统灵活性强、易于集成、模块化设计、开放式结构，特有的升级固件，使得系统在应用**能强大、安全可靠，而且极大地节省培训费用和工程实施费用。

ControlLogix在宣钢转炉过程控制中应用的技术，具有下述特点：

1. 控制器：每台Logix5555控制器大寻址量128000点DI/O，4000点AI/O及回路。ControlLogix平台通过背板提供了高速数据传输。各控制器能产生(广播)和使用(接收)系统标签，这种技术使得多个控制器共享输入信息和输出状态，非常实用。可选用户内存(1.5Mb)。


2. 1756系列智能I/O模块：I/O模块种类繁多，可拆卸端子，具有带电拔插、分变则报(COS)、自诊断、时间标记、模块标识、闪存升级、电子保险、单独隔离等功能。模块广播数据的速率可设定。1756-HSC高速计数模块(4通道)每2ms就能更新数据，效率高。


3. 网络设置：网络分层、分工明确、安全可靠。控制网ControlNet冗余、开放、高速、实时、对等传送数据信息，ControlNet能够可靠预测数据何时发送，具有高度的确定性。设备网DevicelNet，是一种开放式的底层通用网络，基于标准的CAN技术，具有互操作性。成本及维护费用低。


4. 罗克韦尔软件：是罗克韦尔自动化公司自行开发推出的产品，具有世界工业界的水平。RSLogix5000梯形图编程软件包，有灵活易用的编辑功能、通用的操作画面、诊断和纠错工具。RSView32是高度集成、基于组件的人机界面，发挥微软技术优势的监控软件，其开放性与第三方程序有高度兼容性。RSLinx为现场设备连接罗克韦尔自动化产品的通讯软件，界面友好、功能强大，支持不同网络上的设备通讯。

2．3．控制系统主要功能及效果
控制系统完成1#/2#转炉本体、散状加料、汽化冷却、烟气净化及公用部分、煤气鼓风机房、煤气回收输配等工艺的生产参数的在线检测、数据处理运算、显示、存储、管理、控制输出、报表打印、记录操作过程等功能。程序全自动时，设备由计算机控制，操作人员可通过人机对话修改设定值、可直接控制设备运行。

转炉顶吹氧枪及介质控制、转炉低吹数模控制、转炉散状加料控制、二文喉口开度调节、汽包液位调节等全自动控制等在任何转炉生产车间都是较难控制的工艺对象，而宣钢转炉控制系统，加以独特的程序处理，这些工艺对象控制得非常理想，其中转炉顶/底吹气体压力或**可以控制在设定值的3%以内，转炉喉口差压可以控制在6Pa以内，这些数据与兄弟单位相比，处于地位。

三、应用推广
**的控制系统是一个现代化工厂的标志，对于企业有着深远的社会效益和经济效益。ControlLogix系统在宣钢转炉及整个炼钢车间的成功使用，不论生产测控，还是厂级生产调度管理，都达到的水平。为宣钢节约了能源、降低了成本、减少了操作人员，**了生产的安全性，**了产品的合格率、生产率。炼钢车间自2002年5月18日投产后，一个星期即达产。半年的生产时间，使宣钢创下了前所未有的历史产量及经济效益。经与甲方领导交流，估计由控制系统良好使用带来的效益每月至少增加200万元(人民币)。

“尽管许多自动化公司都声称能够向客户提供自动化设备及解决方案，但我们认为只有罗克韦尔自动化公司和及其代理商雄越公司做得好！”宣钢炼钢厂自动化车间樊主任说：“他们有**的产品技术、雄厚的技术力量、良好的售后服务，我们与他们合作是佳的选择，在未来的项目中我们将继续采用他们的产品技术。”

宣钢80吨转炉的投产，尤其是控制系统，成为了兄弟单位参观学习的样例工程。山东青岛钢厂(80t转炉)、珠海粤裕丰钢厂(2x65t转炉)、承德钢厂(3x100t转炉)等单位在考查完宣钢80吨转炉项目后，已确定炼钢车间控制系统全部采用ControlLogix，项目正在实施中，在不久的明年我们又可以看到更多的ControlLogix系统在炼钢车间的成功应用。