西门子6ES7214-2AD23-0XB8使用说明

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  0 前言

   某制鞋有限公司为美国耐克公司定点加工厂，现有职工10000余人，日产废水约1000m3。该废水主要由两部分组成，一部分为生活污水，约占总水量的70%，另一部分为车间污水，包括车间地面及机器冲洗水和少量冷却水，约占总水量的30%。废水具有liuliang波动大、悬浮物浓度高、可生化性较好等特点。

   1 工程概况

   废水处理站位于厂区东南角，废水分东、中、西三路经排水沟进入污水处理站，其中东侧排水沟主要为生活污水，悬浮物浓度较高；中、西侧排水沟来水主要为车间污水，水中矿物油浓度较高，经隔油池除油后与生活污水混合进入污水处理站。

   2 污水水质、水量

   Q=1000m3/d； CODcr=450mg/L； BOD5 =250mg/L；SS= ；pH=

   3 排放标准

   执行GB8978-1996《污水综合排放标准》中二级排放标准，即

   pH=6~9，色度≤80倍，SS≤150mg/L，COD≤150mg/L，BOD≤30mg/L。

   4 污水处理工艺（见图一） 

  

图1 污水处理工艺流程

   5 构筑物设计参数及特点

   5.1 初沉池

   （1）工艺参数

    总变化系数：KZ=2；表面负荷：q’=1.5m3/m2.h；平均liuliang：Q=42m3/h；大时liuliang：Qmax=84m3/h；沉淀时间：t=2h

   （2）特点

   采用竖流式沉淀池两座，与厌氧调节池合建，全地下式钢混结构，上铺混凝土板覆盖。污水经导流筒自流进入沉淀池，出水经集水堰收集后流入厌氧调节池。沉淀污泥经潜污泵排至污泥浓缩池。

   5.2 厌氧调节池

   （1）工艺参数

   有效容积：V=420m3；水力停留时间：t=10h（按平均时liuliang计）；搅拌功率：10w/m3污水

   （2）特点

   采用全地下式钢混结构，上铺钢筋混凝土板覆盖，保温性能好。调节池内安装水下搅拌机，有利于均化水质。由于水力停留时间较长，污水中部分有机物发生水解反应，将水解反应控制在第二阶段—酸化阶段。在厌氧细菌的作用下，能够分解部分有机污染物，同时将水中大分子有机物水解为小分子有机物， 减轻后续好氧处理的负担。

   5.3 SBR反应池

   （1） 工艺参数

   曝气期污泥负荷：NS=0.15kgBOD5/kgMLSS·d；运行周期：8h；有效水深：4.5m；充放比：λ=40%。

   （2）特点

   SBR反应池为本工程核心构筑物，采用圆柱形SBR反应池2座，交替运行。每座池直径11m，池总高5m。SBR反应池内设置水下鼓风机、微孔曝气器、潜污泵（排除剩余污泥）、滗水器、溶解氧在线测定仪、液位计等设备设施。SBR反应池采用限定性曝气方式，每天运行3个周期，每周期运行时间8h，其中：进水1h，曝气4h，沉淀1.5h，排放1h，闲置0.5h。SBR反应池具有工艺流程短、处理效果稳定，抗冲击负荷能力强，兼有脱氮除磷功能等优点。

   6 实际运行效果及分析

   本工程经2个月的调试后正式投入运行，系统正常运行半个月后，委托当地取样监测，结果如下：进水CODcr为

   7 设计特点分析

   7.1工艺流程选用得当，各构筑物功能明确

   由于受场地限制，工艺流程不宜太长，因而选用SBR反应池作为核心构筑物，车间污水中矿物油由隔油池去除；粗格栅、格栅除污机、初沉池能够去除大部分的悬浮物，厌氧调节池兼有调节水质水量和水解酸化的作用，能降解部分有机物。

   7.2采用先进技术，降低工程造价

   7.2.1 采用水下罗茨鼓风机，省去了鼓风机房，因而降低了工程造价，并具有噪音小的特点。

   7.2.2 SBR反应池采用利浦制罐技术加工。该技术是德国发明家萨瓦.利浦先生的专利技术，它应用金属塑性加工中的加工硬化原理和薄壳结构原理，通过专用技术和设备将2~4mm厚的镀锌钢板（或不锈钢复合板），按“螺旋、双折边、咬合”工艺建造成利浦罐（池）。罐基础底板为钢筋混凝土结构。与传统钢混结构相比，该技术具有施工周期短、池体重量轻、防水性能好、造价相对较低、占地少等优点。

   7.3 竖向布置合理，厂区环境优美

   将气味较大的两座构筑物--初沉池与厌氧调节池采用全地下式结构，上铺草皮，种植树木，大大降低了原污水的气味。整个厂区空气清新，环境优美，令人心旷神怡。

   7.4 自动化程度高，劳动强度低

   污水处理站水处理部分全部由PLC控制运行，因而大大降低了工人劳动强度。同时，鼓风机采用变频调速技术，由PLC根据SBR反应池中溶解氧浓度控制鼓风机的转速，进而调节风量，具有显著的节能效果

21：智能模块的地址是如何分配的？
　　
　　 S7-200系统中除了数字量和模拟量I/O扩展模块占用输入/输出地址外，一些智能模块（特殊功能模块）也需要在地址范围中占用地址。这些数据地址被模块用来进行功能控制，一般不直接连接到外部信号。
　　 CP243-2（AS-Interface模块）除了使用IB/QB作为状态和控制字节外，AI和AQ用于AS-Interface从站的地址映射。
　　

　　
　　22:Step7 - Micro/WIN 的兼容性如何？
　　
　　 目前常见的Micro/WIN版本有V4.0和V3.2。再老的版本，如V2.1，除了用于转化老项目文件，已经没有继续应用的价值。
　　 不同版本的Micro/WIN生成的项目文件不同。高版本的Micro/WIN能够向下兼容低版本软件生成的项目文件；低版本的软件不能打开高版本保存的项目文件。建议用户总是使用新的版本，目前新的版本是Step7 - Micro/WIN V4.0 SP1。
　　
　　23：通讯口参数如何设置？
　　
　　 缺省情况下，S7-200 CPU的通讯口处于PPI从站模式，地址为2，通讯速率为9.6K。
　　 要更改通讯口的地址或通讯速率，必须在系统块中的Communicaiton Ports（通讯端口）选项卡中设置，然后将系统块下载到CPU中，新的设置才能起作用。
　　
　　24：如何设置通讯口参数才能tigao网络的运行性能？
　　
　　 假设一个网络中有2号站和10号站作为主站，（10号站的）高地址设置为15。则对于2号站来说，所谓地址间隙就是3到9的范围；对于10号站来说，地址间隙就是11到高站址15的范围，同时还包括0号和1号站。
　　 网络通讯中的主站之间会传递令牌，分时单独控制整个网络上的通讯活动。网络上的所有主站不会同时加入到令牌传递环内，因此必须由某个持有令牌的主站定时查看比自己高的站址是否有新的主站加入。刷新因数指的就是在第几次获得令牌后检查一次高站址。
　　 如果为2号站设置了地址间隙因数3，则在2号站第三次拿到令牌时会检查地址间隙中的一个地址，看是否有新的主站加入。
　　 设置比较大的因数会tigao网络的性能（因为无谓的站址检查少了），但会影响新的主站加入的速度。如下设置会使网络的运行性能tigao：
　　 1）设置接近实际高站址的高地址
　　 2）使所有主站地址连续排列，这样就不会再进行地址间隙中的新主站检测。
　　
　　25：如何设置数据保持功能？
　　
　　 数据保持设置定义CPU如何处理各数据区的数据保持任务。在数据保持设置区中选中的就是要“保持”其数据内容的数据区。所谓“保持”就是在CPU断电后再上电，数据区域的内容是否保持断电前的状态。在这里设置的数据保持功能靠如下几种方式实现：
　　 在这里设置的数据保持功能靠CPU内置的超级电容实现，超级电容放电完毕后，如果安装了外插电池（或CPU221/222用的时钟/电池）卡，则电池卡会继续数据保持的电源供电，直到放电完毕数据在断电前被自动写入相应的EEPROM数据区中（如果设置MB0 - MB13为保持）
　　
　　26：数据保持设置与EEPROM有什么关系？
　　
　　 如果将MB0 - MB13共14个字节范围中的存储单元设置为“保持”，则CPU在断电时会自动将其内容写入到EEPROM的相应区域中，在重新上电后用EEPROM的内容覆盖这些存储区
　　如果将其他数据区的范围设置为“不保持”，CPU会在重新上电后将EEPROM中数值复制到相应的地址
　　 如果将数据区范围设置为“保持”，如果内置超级电容（＋电池卡）未能成功保持数据，则会将EEPROM的内容覆盖相应的数据区，反之则不覆盖
　　
　　27：设置的密码分哪几种？
　　
　　 在系统块中设置CPU密码以限制用户对CPU的访问。可以分等级设置密码，给其他人员开放不同等级的权限。
　　

　　28：设置了CPU密码后，为何看不出密码已经生效？
　　 在系统块中设置了CPU密码并下载后，因为你仍然保持了Micro/WIN与CPU的通讯连接，所以CPU不会对设置密码的Micro/WIN做保护。
　　要检验密码是否生效，可以：
　　 1）停止Micro/WIN与CPU的通讯一分钟以上
　　 2）关闭Micro/WIN程序，再打开
　　 3）停止CPU的供电，再送电
　　
　　29：数字量/模拟量有冻结功能吗？
　　
　　 数字量/模拟量输出表规定的是当CPU处于停机（STOP）状态时，数字量输出点或者模拟量输出通道如何操作。
　　 此功能对于一些必须保持动作、运转的设备非常重要。如抱闸，或者一些关键的阀门等，不允许在调试PLC时停止动作，就必须在系统块的输出表中进行设置。
　　
　　 数字量：在选中“Freeze output in last state”后，冻结后的状态，则在CPU进入STOP状态时数字量输出点保持停机前的状态（是1仍然是1，是0保持为0），同时下面的b.表不起作用 如果未选中，那么选中的输出点会保持ON（1）的状态，未选中的为0。
　　
　　 模拟量：在选中“Freeze output in last state”后，冻结后的状态，则在CPU进入STOP状态时模拟量输出通道保持停机前的状态，同时下面的表不起作用，未选中时.在下面表中各个规定模拟量输出通道在CPU进入STOP状态时的输出值。
　　
　　30：数字量输入滤波器是什么作用，该如何设置？
　　
　　 可以为CPU上的数字量输入点选择不同的输入滤波时间。如果输入信号有干扰、噪音，可调整输入滤波时间，滤除干扰，以免误动作。滤波时间可在0.20 ~ 12.8ms的范围中选择几档 。如果滤波时间设定为6.40ms，数字量输入信号的有效电平（高或低）持续时间小于6.4ms时，CPU会忽略它；只有持续时间长于6.4ms时，才有可能识别。
　　 另外：支持高速计数器功能的输入点在相应功能开通时不受此滤波时间约束。滤波设置对输入映像区的刷新、开关量输入中断、脉冲捕捉功能都有效。

一．商业背景：
　　在工业控制领域，控制器越来越要求强大的控制功能、可扩展性强、操作灵活、稳定可靠以及故障率低。它们往往被要求jingque控制多种工艺参数如：温度、搅拌速度、压力、PH值、溶氧、进气liuliang、等等；同时要求有复杂的逻辑运算，程序顺控等等。实现这些控制比较流行的做法是采用PLC，PC机，或仪表，这些方案要么价格大高，要么就是难以进行复杂逻辑运算，要么是稳定性较差，或者是保密性较差。为顺应需求，上海弥纶推出了性价比较高的控制器RTU-6600。
　　
　　二．控制方式的比较：
　　1．基于PC插卡式的控制方案
　　 PC机的诞生给工业控制带来了新的解决方案，由于PC机的灵活性，使得基于PC的应用在各个领域广泛展开。该系统采用ISA/PCI采集控制卡，控制方式灵活，可以利用强大的bbbbbbs系统的支持软件。但是PC机运行的bbbbbbs系统原本不是应用到工业控制行业，其稳定性和可靠性不能满足工控行业的需要。如果PC死机会给整个控制带来不可预期的危害。而且这种插卡式的控制方式控制集中，给现场布线带来很大的障碍。
　　2．基于通讯模块式的控制方案
　　 分布式控制技术的出现，引来了大量通讯测控模块的问世。分布式通讯模块给现场部署带来极大的方便性，模块分布在现场的各个控制采集点，通过RS-485总线和PC机通讯。但这种方式仍然摆脱不了PC机，控制系统的稳定和可靠问题依然存在，同时RS-485通讯成了控制实时性大的瓶颈。
　　3．基于PLC的控制方案
　　 PLC是工业控制的基石，到目前为止PLC在工业控制行业还稳居老大的位置。其可靠性是众多解决方案无法比拟的。一般的控制系统目前大都采用PLC控制的方式，通过专用的总线和专用的屏通讯，实现采集、控制、设置和浏览的一体化解决方案。另外也可以将监测数据传送到PC机，实现PC的监测。PLC编程简单，但使用的是专用设备和专用的软件以及专用的协议，成本极高。随着通讯技术和控制技术的发展，PLC的不灵活性日益暴露出来，这种传统控制行业广泛使用的控制器，在新兴的行业已不能满足要求。因其对控制和通讯的要求苛刻，故有专家预言：PLC将会退出历史的舞台。
　　下图展示了各控制方式递进过程。
　　

　　4．嵌入式控制方案
　　 嵌入式系统顺应历史的趋势，其灵活性，强大的控制和通讯能力，低廉的成本，给工业应用带来巨大的变革。嵌入式控制方案把嵌入式控制器作为控制和采集的本体，数据通过以太网传送到PC机实现监测的功能，PC如果死机，嵌入式系统仍然正常的工作，使得系统可靠性大大tigao。该系统由于具有以太网接入功能，也可实现远程WEB的监控。所使用的协议均为标准的协议，给系统的兼容性带来很大的方便。
　　三．RTU-6600的特点
　　可编程，支持以太网接入I/O资源丰富，多达48路数字量和24路模拟量。
　　更多的描述：
　　

　　四．嵌入式系统典型方案配置
　　方案一 ，RTU-6600 + HMI-1041
　　 方案一采用10.4”人机界面，在人机界面运行组态软件
　　

　　方案二 ，RTU-6600 + HMI-5702/HMI-3802
　　 方案二采用5.7”或3.8”人机界面，在人机界面上进行简单的设置和数据的监测。
　　

　　对于方案一，更多的描述：
　　1．RTU-6600作为控制核心，完成多个回路的PID控制、模糊控制任务；同时与10.4”人机界面通讯，实现与嵌入式组态软件的无缝结合。
　　
　　2．10.4”人机界面，内置WinCE.NET操作系统和嵌入式组态软件，完成与RTU-6600的通讯、上位显示、设置、报警、报表输出以及历史数据存储等功能。
　　

　　3．通讯方式
　　1）Modbus/TCP，通过RTU-6600以太网与人机界面通讯，这种通讯方式通过以太网进行，使用标准的Modbus/TCP协议。
　　2）Modbus/RTU(485)，通过RTU-6600的RS-485与人机界面通讯，这种通讯方式通过RS-485进行，使用标准的Modbus/RTU协议。
　　4．由于嵌入式控制器内置HTTP协议，所以可以开发出基于WEB的远程监控，用户可以方便的通过IE浏览数据和设置参数。
　　

在实现高精度、高质量、高效率的零部件加工中，测量技术起着非常重要的作用。在工件的磨削加工中，由于砂轮会产生磨损，因此依靠磨床本身来控制工件的加工精度是很难实现的。采用主动量仪对磨削过程进行主动实时测量，是磨床加工过程中的重要环节。

    随着电子技术和自动化技术的发展，测量技术的应用越来越广泛。以微处理器为基础，以大规模集成电路为标志的测量设备，已在大量引进和推广应用，它们给机械制造业的发展创造了条件，并带来很大的效益。但同时，由于它们的先进性、复杂性和智能化高的特点，在维修理论、技术和手段上也提出了更高的要求。

    一汽—大众汽车有限公司发动机传动器厂对于主动测量技术的应用较为广泛，由于我厂的主要设备和生产线是从德国引进的，因此大部分在线测量设备也随生产线同时引进，且基本上实现了全自动化。例如，曲轴生产线引进的MARPOSSP7测量仪不仅具有在线测量、砂轮平衡、砂轮修整、噪音检测等多种功能，而且还具有砂轮消空程、防碰撞功能。该设备性能稳定、测量精度高、抗干扰能力强，所采用的UNIMAR测头结构设计独特、坚固耐用，因此P7在加工精度要求较高的磨床中得以广泛应用。另外，我厂应用的主动量仪还有中原精密量仪、德国KOMEG量仪、MARPOSSE3C、E3U、E40、E5N等。

    主动量仪的测量原理

    主动量仪采用的是比较式的测量监控方法，即在机械加工过程中，测量装置始终监测着工件的尺寸变化，并实时将数据传递给量仪，量仪根据已设定好的参数（粗磨、精磨、光磨、到尺寸等）发出信号给机床PLC控制系统，机床随即进行相应的动作，如改变砂轮的转速和进给速度等，从而形成完整的闭环控制（图1）。当然，在该闭环回路工作前，必须对工件进行零位校准，而且，还要对磨削加工完的工件抽取样件进行测量，得出实际值和理论值的差别，并在量仪上给予参数补偿。

    影响主动测量的因素

    1、主轴摆差

    主轴摆差决定所加工零件的尺寸精度，因为主动量仪所采集数据一般外径采集小值，内径采集大值，主轴摆差过大会使工件外形产生不规则变化，量仪所测得的数据也会发生变化，因此要求主轴摆差越小越好。

    2、砂轮平衡

    砂轮平衡对加工精度有着重要的影响。一般质量大的砂轮在安装之前需要做静平衡，对精度要求较高的工艺加工需要对砂轮做动平衡，我厂曲轴磨床采用意大利MARPOSS公司生产的新产品P7来实现砂轮动平衡。

    3、测头触点

    测头触点一般采用金刚石或硬质合金材料制造，在生产中触点会逐渐磨损，当磨损到一定程度（由球形变为扁平状）时，需要及时更换。另外，有时合金头也会脱落，这在维修中也是应考虑到的因素。

    4、工件定位

    主动测量对于被加工工件的定位精度有着很好的要求，如果定位出现偏差，将会对主动量仪的校准产生影响。

    5、传感器重复性

    这是影响测量精度的重要因素，因为主动测量反馈给CNC数据，CNC根据反馈数据进行砂轮修整或者自动补偿，例如曲轴主轴径和曲拐径磨床即根据量仪反馈数据实现砂轮修整；凸轮轴轴径磨床MARPOSS产品E3C采用加工后测量，测量数据反馈给NC实现自动补偿。

    6、倍率

    传感器倍率也是影响测量精度的重要因素，倍率必须符合1:1关系，即尺寸实际变化量与量仪测得变化量的比值必须等于1，否则测得的数据将不能反映工件的实际尺寸。

    7、其他因素

    除了上述几种主要影响因素外，机床的振动、乳化液喷嘴位置、乳化液liuliang、测量装置驱动缸、传感器测力的大小等也都是影响主动测量的因素。

    典型应用

    以曲轴生产线MARPOSSP7测量仪为例，简要介绍一下P7测量仪的平衡功能、砂轮消空程和防碰撞功能以及测量功能。

    1、平衡功能

    图2所示，砂轮主轴内安装有平衡电机，主轴箱附近安装有振动传感器，在加工过程中P7量仪采集振动传感器测得的振动量，再通过与量仪内部设定参数进行对比发出指令给平衡电机，平衡电机接收来自P7指令进行不同方向旋转，使砂轮达到动态平衡。

    2、砂轮消空程和防碰撞功能

    图3所示，砂轮端安装声纳传感器，其功能是采集砂轮噪声信号。在加工过程中，砂轮快速运行到工件附近，声纳传感器采集噪声信号输入给P7量仪，此信号与P7内设定参数（GAP和CRASH）进行比较，若信号幅度大于GAP参数设定值，则P7输出消空程信号给PLC，PLC接收此信号控制进给轴由快速转为慢速，即由快进转为工进。此功能降低生产节拍，tigao工作效率。若信号幅度大于CRASH参数设定值，则P7输出一碰撞信号给PLC，PLC接收此信号控制进给轴暂停进给或退回，同时PLC给出报警信息告知砂轮发生碰撞。

    3、测量功能

    图4所示，磨削过程中，传感器采集工件尺寸数据输入给P7量仪，此数据实时与设定参数进行比较，通常P7设定4个信号，即粗磨、精磨、光磨、到尺寸信号，采集到的数据通过与这4个设定值进行比较，当达到某一信号设置点时，P7输出相应控制信号给PLC，PLC接收此信号控制进给速度或砂轮转速等，以保证产品质量。

    常见问题及处理办法

    主动测量所采用的量仪种类不同，在实际应用中所出现的问题也不尽相同。本文仅就我厂使用的几种量仪所出现的问题加以分析解决。

    1、加工前测量

    曲轴止推面加工中采用MARPOSSE3U量仪进行测量，曾出现测头无收张动作的问题。此时，应首先考虑测头内部收张线圈是否断路、测力是否过大、测头内部弹性体是否折断，如这些部位均未出现异常，再检查控制测头收缩的驱动板上保险是否断路，必要时更换此驱动板。

    2、加工中测量

    曲轴主轴径磨削加工采用MARPOSSE40量仪，此量仪使用5个测头分别对各个直径尺寸进行实时测量，经常会出现测量不准确的问题，从而导致控制系统砂轮修整频繁，加工尺寸不稳定。解决这个问题应首先考虑每个测头的测力（即触点与工件接触力）大小，一般测力过小会导致测量不准，而测力过大会对零件表面产生划痕，然后要考虑触点是否圆滑，触点不宜过平，一般为半圆型。另外，对于传感器倍率的检查，应先将测头搭到样件上，用塞尺塞到触点下，观察量仪传感器数值变化，若变化量与塞尺值一致，证明此传感器倍率准确，否则需要调整传感器BUFFER中电位器，使其达到倍率要求，若无法达到，就需要更换传感器。

    3、加工后测量

    凸轮轴轴径磨削采用MARPOSSE3C量仪，经常会出现E07、E08、E09报警等问题：E07报警说明校准故障，可以对测头机械调零，然后电气校零，该故障会消除；E08、E09报警说明编程错误，可以进入编程模式对参数检查看是否有错误之处，有时电池电量低就会出现此故障，因此保护ROM程序的电池需要定期更换。