6ES7212-1BB23-0XB8质量保障

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 2.4变频驱动

    变频驱动选用台达2台VFD-M055变频器，一台变频VFD-M驱动传送带运行，另一台变频VFD-M调节传送带平衡，速度均衡等功能。

    基于台达机电平台的螺旋速冻机控制系统配置框架如图1所示。 

图1螺旋速冻机控制系统配置框架

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    图1控制系统配置

    3 主要功能设计

    3.1自动/手动控制模式选择

    通过触摸屏选择自动或手动控制模式，如图2所示。     

图2控制模式选择

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    自动运行可以通过选择与之相对应的组号参数进行自动控制运行，设置好“冷冻温度”一项里，与之相对应的“速度”就会显示在“达温网带速度”一项里。将“未达温网速度”和“进料温度”设定好后即按“启动”启动设备，如图3所示。    

图3自动运行模式

言：我们大多数人可能对植物萃取技术比较陌生，认为是与我们生活无关的话题，其实不然。植物萃取技术几乎和我们每个人都有关系，我们日常饮用的茶饮料，用于保健医疗的中成药，还有女士常用的化妆品，当然还有好多其他用品都离不开植物萃取技术。植物萃取技术就是从植物中提取所需要的精华，加工成产品原料，是一项与生活密切相关的科学技术。

1 植物萃取设备组态软件需求
　　植物萃取的方式方法有很多种，但是无论是哪一种萃取方案，只要是想投入生产，形成规模，都必须对其生产过程进行控制、跟踪并要求工艺可以追溯，历史数据可以查询。随着网络在全世界的风靡，我们每个人都很难离开网络，生产过程也一样。
自从网络交互成为一种趋势，几乎所有大型的生产过程都被实时监控，并且在许多的项目当中，所有的监控过程都要求发布到Internet
　　 具体要求：
　　 a.现场控制采用西门子S7-200条例PLC进行控制。
　　 b.现场配备监视控制人机界面 (工业HMI)。
　　 c.车间机房配备监控中心。
　　 d.办公室可以通过WEB浏览器看到监控中心画面和数据。
　　 e.监控中心可以和公司内ERP软件通过数据库服务器进行交互。
　　 f.所有监控数据可生成曲线、可追溯历史、可以统计成报表、可以做工艺分析。
　　 g.设备维护管理。
　　 h.INTERNET远程浏览。

图1 某种植物萃取工艺简图

2 具体方案
　　概述：本系统针对植物萃取工程要求进行设计，本方案主要介绍系统总体结构和监控中心主要功能和实现方式。

2.1系统总图

图2 系统总图

　　本系统主要由6部分组成：
　　a)现场执行部分：由4台西门子S7-200系列PLC组成。
　　b)现场显示部分：由3台触摸屏组成。
　　c)传输层：PPI总线。
　　d)监控总机：工控机(IPC)和WEB版世纪星组成总监控系统。
　　e)局域网浏览：通过WEB页浏览器，观察由监控总机发布的监控画面。
　　f)数据库服务器。

2.2监控中心
　　监控中心主要由以下几部分组成：

图3 监控中心

a) 实时数据采集
　　监控中心计算机通过PPI总线连接到现场设备。所有的现场开关量状态和模拟量值(温度、**) 都通过PPI总线传输到监控中心计算机，可调整所有数据的采集频率以满足监控需求。
b) 历史数据记录
　　历史数据记录系统负责保存所有需要记录分析的数据，根据需要可调整数据记录的频率和记录方式(文件、数据库)，历史数据记录系统由世纪星自动完成，不需要编写代码。
c) 趋势曲线
　　趋势曲线分实时趋势曲线和历史趋势曲线两种。实时趋势曲线显示所选变量的实时变化情况。历史曲线用于查询历史数据并生成曲线，历史曲线可以缩小放大以便于观察曲线的变化细节。
d) 报警系统
　　世纪星对每个变量都提供了报警功能，报警种类分为极限报警、偏差报警、变化率报警，当然如有特殊需要还可以编写用于实现特定种类报警的程序。
　　世纪星提供了实时报警画面和历史报警画面。实时报警画面显示当前所有未应答的报警信息，可以使用报警过滤功能显示需要查看的报警种类。历史报警窗口用于查询历史报警信息，历史报警窗口对所有历史报警时间、报警值、报警恢复时间做详细记录，同样可以采用过滤功能查询特定条件的历史报警信息。
e) 历史数据报表
　　所有历史数据可以以报表的形式显示和打印。
　　通过查询设定具体的时间生成班报表、日报表、月报表、年报表。
　　报表可以保存成EXCEL文件也可以输出到打印机进行打印。
f) 数据库
　　世纪星可以和局域网或internet网络上的数据库服务器进行连接把特定的数据信息写到数据库服务器上或从数据库服务器上获得数据信息，这样实现和ERP或OA的交互。世纪星是通过ODBC连接到数据库的，所以在通过ODBC连接测试成功的数据库世纪星都能访问。
g) WEB服务
　　监控中心为局域网计算机提供WEB浏览服务。可通过不同的WEB组来区分不同的工位和站点画面。WEB发布启动后，所有配置了WEB发布的变量都可已在WEB浏览器端实时显示。
h) 用户管理
　　世纪星为每个用户提供了不同权限，可根据要求分为设备厂商、管理员、操作员、一般浏览人员。
　　1) 局域网查看
　　本系统采用局域网的B/S结构，即浏览器/服务器结构。局域网的计算机通过WEB浏览器登录到WEB站点后，下载世纪星WEB组插件，安装插件后可以浏览监控中心的画面。通过WEB页即可以实现对现场的监视又可以实现实时控制，世纪星通过区分WEB的用户权限来控制WEB用户是否可以控制现场。普通用户只具备查看权力，用户具有查看和控制权力。
　　2) 系统特点
　　a) 本系统采用西门子S7-200PLC为主控单元，运行可靠，避免了用工控机控制死机、系统崩溃的问题。
　　b) 配置现场显示单元(HMI)，方便用户操作，使操作方式图形化、集中化。
　　c) PPI总线通讯方式抗干扰能力较好，组网方式简单，传输距离较远，信号中继设计为系统信号传输提供了保障。
　　d) 配置监控中心计算机，增加了系统管理功能。
　　包括数据存储和查询、报警存储合查询、数据分析(报表)、操作追溯、数据库交互、WEB服务、用户集中管理、设备管理(事件提醒)等功能，并具有直观的动态图形化界面。
　　e) B/S结构。远程浏览不需要安装客户端软件，只要有因特网的地方就可以看到现场情况，并且根据需要进行远程干预。

利用plc自身的输入点和输出点扩展plc实际的输入点数目无需增加额外的硬件，**了系统的性价比。对于上面提到的2种扩展plc输入点数的方法，在实验室中进行了验证，运行可靠，简便易懂，应用价值颇为可观。 

　　1 引言

　　PLC具有体积小、、功耗低、抗干扰能力强、编程使用方便等优点被广泛地应用于工业控制领域。但在实际应用过程中，被控对象的输出点少于输入点现象较为频繁，实现控制任务需要检测的点较多，或者操作按钮比较多，这样在选型时plc的输出点数目可以很容易的满足要求，而对于输入点来说有可能不易满足，针对上述情况通常可以采取如下措施: (1)选择输出点数目满足要求的plc，通过配置专用的输入模块来增加输入点数目，使输入点数目满足控制系统的要求，这种方法增加了控制系统的成本，降低了系统的性价比。(2)选取输入点数目比较多的plc，这样在满足了控制系统对输入点数目的要求同时，增加了输出点数目，使输出点产生冗余而闲置，造成了资源浪费。(3)仍然是选择输出点数目满足要求的plc，但在扩展时增加部分外围电路，这部分电路主要由译码器构成，这样可以大大降低系统的初期投资。(4)采用plc的软件编程实现，其优点是在plc输出点数目满足系统要求的前提下，选择输入点数目较少的plc，不增加额外的硬件，利用这plc自身固有的资源，通过编码方法实现输入点数目的扩展。本文通过对plc输入、输出点的组合，介绍了两种基于软件编程方法的输入点扩充方法。

　　2 基于软件编程方法的输入点扩充方法

　　plc的一个重要的特点就是各组输入、输出点的独立性较强，这一点主要表现在输入、输出点的公共端上。一方面，单独的输入、输出点可以有自己的公共端另一方面，多个输入、输出点可以共用一个公共端，这样输入、输出点相互间的组合就比较容易。通过这些组合，我们可以借用矩阵键盘扫描原理和输入节点组合矩阵的 原理来增加输入点数目。

　　2.1 利用矩阵键盘扫描原理扩展plc输入点数目

　　取plc的m个输入点作为输入节点矩阵的行回扫线输入端，取plc的n个输出点作为输入节点矩阵的列选择线输出端，同时将所用输入端的公共端com和输出 端的公共端com相连，通过内部程序控制n条列选择线的状态，从而实现输入节点矩阵列扫描;通过检测m个输入点的状态，完成输入节点矩阵的行扫描;这样就 可以唯一确定输入节点矩阵中某一接点的闭合状态。利用节点矩阵，可以很方便地由m个输入点和n个输出点扩展成m×n个输入点。

　　图1为采用矩阵键盘扫描原理扩展4×2个输入点的原理图。当plc的输入、输出动作时必须构成一个闭合回路。下面以输入节点s0和s1说明系统的工作过程:

　　(1) 当plc输出点y0、y1断开时，输入点i0的回路不通，此时即使输入节点s1、s2闭合，plc也无法检测到节点的闭合。

　　(2) 当plc输出点y0闭合，y1断开时，若输入节点s0闭合，可使plc输入点i0有效;同时，因为y1断开，s1闭合无效。

　　(3) 当plc的输出点y1闭合，y0断开时，若输入节点s1闭合，可使plc输入点i0有效;同时，因为y0断开，s2闭合无效。

　　通过上述分析，可以知道分时控制输出点y0、y1的状态，就可以唯一确定输入节点s1、s2的闭合状态，同理也可以将推广到输入节点s2、s3、s4、 s5、s6、s7。在使用这种方法时必须确定键盘的扫描时间，而扫描时间的长短取决于plc的输出点形式。对于晶体管、晶闸管以及固态继电器输出的 plc，在满足控制要求的前提下，可将扫描时间取的短一些;对于继电器输出的plc，考虑到触点的寿命，扫描时间应适当延长。

　　2.2 利用输入点组合矩阵方法扩展plc输入点数目

　　利用矩阵键盘扫描原理扩展plc输入点数目的前提是plc必须有剩余的输出点。如果没有，这种方案必然不可行，这时必须借助于输入点，下面介绍一种基于输入点组合矩阵的输入点扩展方法。

　　取plc的m个输入点构成m个输入节点组，取plc的n个输入点构成n个输入节点状态检测端，即每个输入节点组包含有n个节点，这样就可以实现m×n个输 入点的扩展。当某一接点闭合时，对应的输入节点组和输入节点检测端都有信号送入plc，通过输入节点的判断就可以唯一确定输入节点状态。

　　图2是利用输入节点组合矩阵扩展3×4个输入点的原理图。图2中包含有3个输入节点组，4个输入状态检测端，即每组包含4个输入节点。图2中二极管的作用 是防止节点闭合时相互间的干扰。下面以输入节点s0说明系统的工作过程。

　　(1) 当输入节点s0断开时，对应的输入节点组输入端x0和输入状态检测端x6均无输入，表明s0断开。

　　(2) 当输入节点s0闭合时，对应的输入节点组输入端x0和输入状态检测端x6均有信号进入plc，表明s0闭合。

　　通过上述分析，可以得到如下结论:由输入点x0和输入点x6组合的唯一性就可以唯一确定输入节点s0的状态，从而达到扩展输入点数的目的，这一结论可以从 附表的真值表得出。附表1中，“1”表示plc输入点内部触点闭合，“0”表示断开。

　　这种方法可方便的扩展plc输入点数目，与前一种方法相比，对plc的适用性较强，扫描时间的选择取决于应用程序的扫描时间。

　　3 结束语

　　利用plc自身的输入点和输出点扩展plc实际的输入点数目无需增加额外的硬件，**了系统的性价比。对于上面提到的2种扩展plc输入点数的方法，在实验室中进行了验证，运行可靠，简便易懂，应用价值颇为可观。