西门子6ES136-6PA00-0BC0型号介绍

西门子6ES136-6PA00-0BC0型号介绍

　目前国内大型注塑机大部分采用PLC 或者基于单片机芯片的控制系统。虽然上述2种方法可以完成注塑机的正常运行，但是该种控制系统存在以下不足：控制精度不高，开发周期长，保养维修升级困难。另外，注塑机正朝着高速、高效、低能耗和高自动化的方向发展，这就要求注塑机具有完善的自动化控制与调节系统，以确保对注射成型过程的工艺参数实行高重复度、高灵敏度的可靠性。运用B&R PCC 对意大利一品牌20 世纪80 年代后期产1 350t 大型注塑机的控制系统进行升级改造，取得良好效果，并具备了常规注塑机控制系统难以实现的功能。

1  注塑机控制硬件系统组成

　　控制系统硬件由上、下位机组成。上位机包括工控机、面板及键盘；下位机包括PCC 控制器及扩展模块。上位机采用带486DX2CPU 的IPC2001 安装了B&R Automation Runime V2.60操作系统，26.4cm (10.4 时）TFT 真彩屏，中英文操作界面，面板附带注塑机专用30 键小键盘；下位机采用高性能可编程计算机控制器B&R PCC 一2003 系列CP476 ，该PCC 除了带CPU 外还带有独立的TPU , 用于处理高速输人／输出（I／O）信号，扩展模块DM465，DO435 ，旋人式模块位移采集AI294 、压力采集AI351、温度采集AT664 和高速计数模块AIl38 。上、下位机之间的通讯采用CAN 总线或者RS232 总线。该控制系统在人机界面上可对全线集中监控，必要时可以外接moderm 实现远程监控；具备I / 0 口、加热和压力状态显示；自动故障报警与随机帮助功能。

　　系统硬件组成框图如图1 。

图1 系统硬件组成框图

　　系统硬件结构紧凑，无论是旋人式还是扩展模块都采用标准尺寸，利于控制柜设计和安装。系统抗干扰性好，输人／输出模块均带有光偶隔离。输入模块可以将输入的电流信号（0～20mA）和电压信号( 0～l0V ）直接转换为0～32767 数字量信号。DO 模块电流可以达到2A ，由于该执行机构电磁阀驱动电流高于2.5A ，所以DO 信号通过扩流驱动板放大驱动执行机构电磁阀。

驶　PCC CP476 内带TPU ，实现高速信号I / ( ) ，能有效实现射胶7 段压力和速度快速切换控制。为了激活TPU ，在系统软件设计时需要初始化和设置LTX ( ）函数给TPU 分配通道。

2   软件控制系统

　　2.1  B&R AS 开发环境

　　bbbbbbs 下编程环境Automaton Studio 支持标准C 、Basic 、梯形图、指令表、顺序结构图等6 种标准的开发语言。根据需要可以在同一个项目中采用多种语言进行编程。同时，编程环境中除了包含丰富的常规函数库和功能块外，还包括注塑机专用函数库plastliba ，利用该函数库可以实现下文所述系统特性。

　　B&R 的PCC 控制器采用分时多任务操作系统，具备大型计算机的分析能力。从注塑机控制要求出发，将锁模、温控等过程对实时要求不同的任务设置在循环时间不同的任务等级中（如表1）。

表1 任务设置

2.2 系统软件组织结构

　　控制系统软件由下位机系统、上位机系统和界面三部分组成，软件采用C 语言编写。

　　注塑工艺流程（见图2）中熔胶和开模同时进行，因此软件结构上包含顺序结构和并行结构。程序中插入挂起和唤醒功能函数，实现程序的顺序和并行动作。组织结构采用金字塔形由上至下4 个层次（见图3) ，将流程图各过程任务定义为执行层并分布在不同标准任务层。按功能分为通讯、互锁操作、数据操作、温控、报警等。功能上除了可以满足常规顺序动作、多路并行动作之外，还可以实现普通控制系统难以达到的几个特性，可以显著提高注塑机性能，更好地保护液压系统。

图2    注塑工艺流程

图3 主程序功能框图

　　上位机程序组织结构和下位机相同，功能上分为通讯，数据保存和读写，曲线的绘制，参数输人和输出等。上、下位通讯以上位机为主动，下位机为被动，上位机定时读写下位机的相应变量值。上位机界面设计可以在AS 下快速方便实现。

2.3 系统脱机模拟调试

　　为了实现脱机调试，在程序中添加模拟程序，主要是针对注塑工艺流程各动作的位移和行程开关闭合状态的模拟。从而在脱机状态就几乎可以仿真注塑机动作，大大方便控制系统的调试，是一般注塑机控制系统开发不具有的。

3   系统功能特点

3.1 运动控制特性

　　如何实现大型注塑机液压系统的平顺运行和保护是控制系统的关键问题。本系统从软件设计上充分优化液压系统的控制，实现低过冲、高精度。

　　活塞运动加减速段采用RAMP( ）函数斜坡化控制或者用RAMP _ Ql( ）函数实现二次曲线控制，每次运动减速位置点实时计算和补偿，如油缸活塞行程末端缓冲减速采用RAMP _ Ql( ）函数实现二次曲线处理。液压系统电磁阀开闭进行延时补偿，在人机面板上可以设定延时时长。

3.2 机铰机构线性化

　　该注塑机的合模机构机铰结构为5 点肘杆式，动模板行程长达2m 。动模板运动状态的测量是通过测量合模油缸的活塞杆来获取，从而大大提高测量的精度和可靠性。

　　将机铰结构参数输人到B&R togclac 软件计算出活塞与动模板移动位置一一对应的关系，数据保存并导入到工程生成数据模块，再使用DA _ read( ) 函数可以从数据模块中读取活塞和动模板位置的关系。

3.3 温度控制系统特性

　　采用B&R 智能温度PIDxh 和PIDXHOPT 功能块可以计算出PID 参数，使温度控制**到士1 ℃ 。PIDXHOPT 功能块可以优化加热程序。

3.4 熔胶背压闭环优化控制

　　该系统熔胶背压采用闭环控制。背压反馈值经DI351 模块输人到CP476 的TPU 处理，比较设定值后再经过PIDX( ）函数优化。

3.5 过程参数监控

　　系统具备丰富的曲线辅助监控和分析功能。面板可以显示开合模等阶段的速度、压力、位置等曲线，还可以根据需要对各段温控区和压力进行实时曲线监控，还可以选择射胶、螺杆转动、开锁模和注射等单元的加工过程进行速度／时间、压力／时间、速度／位置和压力／位置的过程监控。

3.6 系统通用扩展性

　　系统采用C 语言编写，结构完整清晰。软件设计大量采用结构变量体系，采用结构变量描述各个部件的状态和动作过程等。如顶出动作结构变量包括了进和退过程的顶出行程，顶出各行程阶段的速度和压力；顶出动作延时、报警标志等变量。

　　该系统软件通用性强，可以适合同系列不同吨位的注塑机。在日常维护更换零部件时，只需要在面板稍加修改参数而不需要繁琐的调试，如更换顶出油路电磁换向阀时，倏改方向阀打开延时和关断延时时长即可。

3.7 人机界面友好

　　人机界面图文并茂，可以方便设置各结构变量参数，如液压电磁阀的开启闭合延时；还可以设定动作的各方面参数，包括并行动作、抽芯组合和速度压力设置。

近年来，在市政管理中路灯耗电量一直排在公共设施耗电量之首；由于采用时控方式，路灯的开关时间限制比较死，每当有重要活动或遇到阴天，视线差，不能提前或延迟路灯的开关时间；很多时候，路灯的故障不能及时发现，影响了维护。
通过采用“路灯远程监控系统”系统，管理人员可以在监控中心遥控路灯的开关；自动计算亮灯率，及时发现故障，更好的调节路灯系统进而实现系统的优化运行和节能的目的。

系统结构
本系统由监控中心、通信网络、监控设备、路灯开关设备四部分组成。
1、在监控制中心的电脑上，可以打开和关闭任何一个路灯，并及时掌握其开关状态；
2、任何一个路灯损坏，监控制中心的电脑上立刻显示损坏路灯的编号和位置；
3、控制中心通过GPRS/Internet管理多个现场监控设备，从而实现数以万计的路灯或照明设备的监控和管理；
4、现场控制器可同时连结一个或多个时控路灯开关，通过GPRS网络与监控中心保持通讯，进行路灯控制；

系统特点
1、 监控中心：数据库和通讯服务器、GPRS输入输出模块、软件系统组成。
软件系统通过电子地图方式在地图上显示路灯当前运行状态及报警信息，具备主动问询、数据显示、数据存储、数据查询、报警显示、生成曲线报表等多项功能。
2、通信网络： 采用GPRS网络平台，进行远程设备监控。网络保密性、可靠性 高。
3、监控设备：
ARAK现场控制器具有1个CAN总线接口，1个RS232串口，1个485接口，支持MODBUS协议和GPRS以及数字量、模拟量输入输出模块。
CAN总线可进行现场输入输出模块扩展。
RS232、485接口用于连接路灯系统（提供协议）和GPRS模块，将路灯运行情况及是传输至监控中心并接受监控中心所下发的命令。
系统功能：
⑴、监控中心可以主动问询每路路灯的开关状态、电流电压、电量等数据。
⑵、监控中心可以随意开关任何一路路灯。
⑶、按季节变化，现场自动调节路灯开关时间，并按时开关路灯。
⑷、通信中断、亮灯率过低、未按时开关等情况出现时，监控中心有报警显示。
⑸、电子地图上显示每路路灯的开关状态及其它重要信息。
⑹、现场监控设备和服务器上的数据库中存储历史记录。
⑺、监控中心可以查询任意时间段每路路灯数据信息。
⑻、可以生成电流、电压、电能、亮灯率、开关时间的分析曲线和报表
⑼、监控设备中的采集和通信模块具备远程参数设置和维护功能。
⑽、系统可自由增减监控设备的数量。监控设备可以扩展其它功能。

背景
随着我国对环境保护的不断重视，市政污水处理厂建设工程纷纷上马，逐渐成为市政建设中非常重要的一部分。同时，随着自动化技术的迅猛发展，使摆脱原先全部靠人工手动来管理和运行整个污水处理过程，改由**的自动化控制系统进行生产管理成为可能。
有些污水处理厂的控制系统在未改造之前，系统中的受控设备基本能按照原设计思想运行。随着自动化技术的快速发展，从的角度来看，其自动化程度相对较低。主要表现在作为一个SCADA系统，功能不够完善，只实现了监视，未能实现对整个生产过程的干预和控制。

SCADA系统
SCADA系统，即监视控制和数据采集系统，这个系统包含3个部分，即上位监视层、控制设备层和执行设备层。它的功能是监视整个生产过程，第二是可以控制和干预整个生产过程，第三是可以对从现场得到的数据信息作记录、分析。
它和早随生产线一同引进的控制器不同，早引进的控制器我们称之为黑盒子（blackbox），除了寓意为内部的控制程序为出厂时就已经封装好的不能够做改动之外，还有一层意思是我们无法直观地看到或得到控制器内部的数据。这种控制系统的结构由控制器和执行设备组成，仅实现对生产过程的控制。
随着人们对生产自动化程度要求的不断提高，在自动化生产的同时也希望能够了解和掌控自动化生产的整个过程，需要及时正确地干预和管理自动化生产过程。这样一个以计算机作为监视和控制现场生产过程的可视化窗口，以各种支持远程通讯的现场控制设备实现本地的控制的结构就是SCADA控制系统。

污水处理的特点
污水处理厂的SCADA系统有着区别于其他工业场合的特点：
1）一般污水处理厂的占地较大，设备分散。通常需要借助于远程通讯将数据传至中心控制室。
2）因为设备分布距离远，而且分散，有些现场的操作环境相对恶劣，所以参与程控的设备除了按既定的逻辑程序工作运行外，根据工艺状况，有时候需要在控制室内对设备进行点对点的远程控制。即中控室可以远程地直接控制远端的设备。
3）由于污水处理的持续不断性，所以设备工作时间相对都比较长，同时设备的工作环境又相对恶劣，所以了解设备的工作时间和状况就显得尤其重要。因此在报表内容里至少需要有设备历史上一段时间的运行时间、累计运行时间、起停次数等参数的历史记录。
4）污水处理的过程，特别是生化反应过程是一个较为复杂且时间较长的过程，同时与其相关的参数也比较多，通常在调试过程中，季节转换时和外部水源发生较大变化时，参数的设定都需要作较大的调整，这一点和其他工艺过程相对稳定的系统不一样，程序编制时需要给工艺人员较大的调整余地和更多的可以干预生产过程的切入口。
5）在污水处理的成本中，电耗是一大项，要有效地控制成本，如何节约电能是一个重要环节。

硕人时代SCADA系统

监控中心的由软件和硬件组成。其中硬件常用通用的服务器或服务器集群组成，是通用商用设备。软件则多采用专用的SCADA系统软件。硕人时代的监控中心软件HOMS5.0具有与一般SCADA系统不同的特点：
1. 支持手机作为操作终端
直接支持手机作为操作终端。这使得SCADA的使用范围从监控室扩大到任何手机网络可以到达的区域。
2. 视频与工业数据一体化
大很多情况下，视频监控和工业数据监控是一起上的，或服务于同一应用的。将视频与SCADA系统集成在一起的要求越来越普遍。这两在行业的软件产品正在相互融合，但能完全集成在一起的来不多。HOMS5将视频监控画面集成到工业数据监控画面中的产品。
3. B/S结构
B/S结构即浏览器/服务器结构的软件。软件本身类似于一个大型服务网站。有不少软件有B/S的版本，但完全B/S结构的SCADA中心软件不多。HOMS5.0是完全B/S结构的软件。
4. 大地域，大视图，海量数据
常见的工业组态软件实用上限都定位于几千点以内。当系统的I/O点数超过一万时，性能等可用性方面会出现问题。而实际高端应用往往达到数十万点，的历史数据就可达到几个G到十几个G的容量。这种情况下只有少数的SCADA平台的满足要求。
5. 在线组态及组态与显示一体化技术
组态环境与运行环境一体化，大大简化了系统实施和维护的难度。目前有少数软件支持这一特性。
6. 远程组态和维护技术
如果SCADA系统的组态环境也是B/S结构的，就可以提供很强的远程维护支持。大大降低项目实施和维护的成本，同时也降低终用户的维护成本。
7. 复杂的权限管理
过去SCADA系统的操作员是限定在很少的几个人，现在SCADA系统由一个的，使用面狭窄的软件，向面向全企业不同层面，不同部门的人员提供服务的网站发展，这就要求SCADA软件内置复杂的权限支持。

随着手机网络和互联网的发展，用于SCADA的通讯网络也由原来的无线射频、电话网络为主转向GPRS，CDMA、ADSL、宽带、光纤等为主。硕人时代的SCADA系统有大量的这些通讯方式的实际应用案例。

这些新兴的**的通讯方式对现场控制器和RTU提出了更高的要求。PAC在这样的应用要求中体现出非常高的应用适应性的高的性价比。硕人时代的STEC系列PAC控制器具有以下特点：
1． 通讯能力强，支持以太网、GRPS、ADSL、光纤、电话拨号等多种通讯方式。
2． 基于嵌入式LINUX。突出的功能可扩展性。
3． 功能强，模块化，配置灵活。
4． 开放源码。根据客户的不同情况，开放源码，保护客户增值。

下图是硕人时代SCADA系统模式中的一种:支持ADSL通讯的SCADA系统: