西门子模块6ES7315-2FJ14-0AB0详细说明

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一、引言

工控产品在大型自动化控制系统中的应用向来讲究的是功能强大、性能稳定、故障率低。而作为主控设备和上位机的PLC和HMI在其中更是起着举足轻重的作用，分担着整个控制系统中大部分的执行和监控任务。在电力监控系统中，主控设备须根据系统中的电压、电流、频率等信号值对整个电力系统中执行机构的动作进行准确控制、并由上位机对这些信号数据进行实时监控。

二、系统构架：

1， 整个监控系统分成两个监控柜:A柜和B柜，具体的电控配置如下表

2， 监控系统工作原理示意图

三、控制系统说明：

1. 如图1所示，在A屏和B屏上，PLC通过DI和AI模块读取众多故障报警信号（开关量）和铁路系统中的电流、电压或频率信号（模拟量A/D转换）。例如下表

告警信号：

电力参数信号：

2. HMI通过COM1和COM2两个RS232端口分别监控A柜和B柜上的PLC，对系统中的电力信号进行实时的监控，同时根据开关量信号输入、利用宏指令实现对系统运行状况的各类告警提示,并记录历史告警信息。如下图:

3. 电力系统现场监控与操作是通过HMI来实现的，但同时系统中的这一系列参数也都必须传输到PC机上，实现数据采集、分类统计和显示的功能。PC机端的数据采集软件已经由用户开发好，无法更改，如下图.

4. 该软件的数据采集原则为“只收不发”，且仅接收符合一定协议的数据（参数格式必须为浮点数，以ASCII码格式传输），其他格式的数据均无法采集和显示。例如：

5. 这样，在PLC这端就必须满足几点：浮点数、ASCII数据转换、数据只发不收。同时根据数据采集软件的数据格式定义，A柜和B柜中的参数必须进行一定规则的组合分类；将重组后的数据发送到PC上，才算有效。否则要么造成PC端软件采集不到正确数据，无法正常显示；要么PLC端程序出现通讯错误。

6. 根据上述的特点，决定采取以下方式进行数据采集：

如图1所示，A柜PLC先通过RS485端口以MODBUS协议通讯方式读取B柜PLC内的相关参数。

在A柜PLC中，将A柜和B柜中的相关电力参数转换为浮点数并进行重新组合。

浮点数转换：

高低字节交换：

将组合整理后的数据转换城ASCII码格式，并根据采集软件所支持的协议格式加上“头码”、“命令字”、“校验和”、“尾码”等。

如图1所示，A柜PLC通过RS485端口，使用RS指令将数据发送给PC，同时将接收数据长度设为0，实现数据“只发不收”；由于数据长度非常长，而RS指令一次多只能发送255字节；故需要分多次RS指令进行发送。

后如图2所示，只要PC端接收的数据符合自身的协议格式，数据采集软件就会自动在空白区域显示出所接收到的数据，并在如“系统输入模拟量数据”、“告警状态”等数据区块显示出相应电力参数值。

7. PLC中不断重复上述数据采集动作，就可以在PC机上实时显示系统当前的电力参数了。达到电力系统参数及时监控和收集的效果。

四、小结

该系统经过数周的调试和完善后得到客户的满意验收。总的来说，该系统数据量大，HMI上的监控页面达到80多页；为了保证HMI于PLC的通讯速度，一般单页面上放的监控装置不宜太多。大的难点在于将电力参数由PLC发给PC端采集软件；由于数据量大，且协议格式复杂，所以在PLC程序中必须仔细编写协议数据并严格安排每笔通讯数据的时序关系，防止数据错位或混乱

1 引言

　　石英晶体元器件主要生产国集中在亚洲，其中中国在产值和技术水平方面占有很大优势。近年来，伴随我国经济快速发展，我国晶体产业也有了较大的发展，日本主要晶体厂商基本将其成熟产品迁到我国生产，使我国成为世界上主要的晶体生产国之一。目前，就数量而言，我国已经成为生产大国，包括外资企业在内，年产量约有几十亿只左右。

　　随着中国加入WTO及作为世界工厂地位的确立，晶体产量的提高，晶体切割设备需求也越来越多。以前的晶体切割设备都是从日本进口。进口设备势必成本高，晶体切割设备国产化的需求越来越大。台州某公司生产的石英晶体切割设备的研发成功，为国人提供更多选择机会，可以降低生产成本，提高生产质量。

2 晶体切割设备工艺描述

　　石英晶体切割过程是拉丝加切割两者的复合动作的过程。拉丝动作跟拉丝机或者薄膜收放卷的动作完全一样。工作过程基本上可以划分成放线、拉丝、收线等3部份工艺过程。但是控制精度和稳定性比较高，需选择高端切割丝线（铜丝）。不同精度规则的产品，不同晶振频率，需选择不同规格的拉丝线径。切割过程是切割线材在收放卷运动过程中，放置石英晶体的工作台以很慢的速度（约5毫米每分钟）速度向切割线材方向运动达到切割的目的。工作台的速度要慢，运转平稳，定位精度高。

3 台达伺服系统应用设计

　　3.1方案设计

　　切割设备的收放卷部分是整个系统难控制的部分；也是决定设备生产效率的部分。为了调高生产效率和调高产品的品质。选择机械特性非常好的台达伺服系统收放卷来实现同步控制与恒张力控制。系统中的触摸屏用于人机交互操作（设置参数/状态状态等）；PLC主要作为伺服定长控制和恒张力控制；伺服系统用于定长控制；变频器用于排线控制。

　　为了提高切割设备的效率，系统要求伺服能频繁启停，且保证高速启停以及加减速过程中要保证收放线都很平稳。经调整参数台达B系列伺服系统完全满足要求。

　　为保证工作台能以5毫米每分钟的低速平稳运转及调高切割精度，推荐客户配置精密减速机。

3.2控制系统的组成

　　（1）伺服：台达B系列0.4－2KW共5个伺服的变频器：VFD022B43A两个；
　　（2）PLC:台达DVP28SV+DVP-01PU；
　　（3）HMI:台达DOP-A75BSTD。

3.3设备调试

　　整个系统在启动、加速、减速、停车过程中要求收放线能很快达到平衡。

　　启动时要求主拉具有较高的启动转矩，且速度不能下降。伺服低速百分之三百的过负载能力保证了启动时高转矩。为调高工作效率，要求控制系统能快速相应速度变化，对浮动杆的变化响应也要快。伺服加减速时间需要比较短。好能够收放卷的伺服加减速时间比拉丝加减速时间长一点。为保证启动，加速，减速，停止过程中收放卷系统平稳，收卷和放卷系的PID参数中位置和速度增益要调大一点；积分增益设置稍微大点，积分周期也要长点，这样能保证速度快速相应和浮动杠的平衡。另外，在使用时PLC程序比较长，扫描时间比较长，对恒张力的收放卷反应速度影响很大。好尽量少使用FROM/TO指令和简化PLC程序。

4 结束语

　　用台达的工控系统完成的石英晶体切割设备功能完全能满足客户的要求，晶体切割精度与效率得到提高，达到了预期设计的效果。系统启动、加速、减速、停止的动态过程，浮动杆稳定在平衡位置很小的一个范围内轻微的摆动