西门子6ES7232-0HD22-0XA0常备现货

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1 前言：
巴基斯坦LUCKY水泥厂C线建设工程是合肥水泥研究设计院在巴基斯坦一次性承建的四条日产3000吨水泥熟料生产线工程项目中的一个，也是巴基斯坦水泥工业发展规划的重点项目。该项工程由巴基斯坦LUCKY集团投资兴建。整个工程从2003年开始分步实施，由合肥水泥研究设计院提供从设计、供货到生产调试达产达标的一揽子服务。全部工程预计2006年6月竣工，届时将使得巴基斯坦LUCKY集团的水泥熟料生产能力达到日产17000吨，并将使得LUCKY集团成为巴基斯坦水泥制造业的。该工程的四条水泥熟料生产线全部采用SIEMENS S7过程控制系统，本文将以C线项目为重点，从技术角度介绍SIEMENS S7过程控制系统在巴基斯坦LUCKY水泥厂的成功应用。
2控制系统配置：
根据水泥生产的工艺要求及现场情况，我们采用 SIEMENS公司先进的 SIMATIC S7 过程控制系统作为全厂的自动化系统硬件平台。整个系统由4个S7-400过程控制站，5个S7-300过程控制子站，6个操作员站和1个工程师站组成。全厂控制系统的主干网络采用Profibus网络，设生料、窑尾、窑头和水泥磨4个Profibus DP主站，以及生料立磨、原煤立磨、熟料库下料阀和两个辊压机共5个Profibus DP从站，从站是分布于全厂的各个大型设备自带的S7-300 PLC专用控制柜，整个控制系统的网络结构如图1所示。各从站与主站之间通过专用的屏蔽双绞线连接, 利用西门子公司Profibus现场总线中的DP技术进行数据通讯，并把现场将要采集的各传感器的控制信号就近接入Profibus DP主从站,这样不但可以大限度的减少现场接线工作,而且因为走线距离短,可以减少信号衰减和各种干扰对信号的影响。
　　作为控制系统的主要组成部分的操作员站和工程师站，它们在物理上也挂接到Profibus网络上,但它们与作为网络主站的过程控制站之间的通讯不再是DP协议,而是S7协议。其中由于水泥磨现场控制站、窑尾现场控制站与中控室操作员站及工程师站之间的距离比较远,为保证通讯速率及可靠性,我们在它们之间增加了两个中继器以确保设计传输速率达1.5M。另在各操作员站和工程师站之间设100M以太网进行通讯，采用工业标准的TCP/IP通讯协议及接口，通过交换机可提供与全厂管理系统的局域网或广域网的安全通讯。

3　控制系统描述：
3．1过程控制站
　　S7-400过程控制站是SIMATIC S7 过程控制系统的基本部件，主机选用CPU412，集成高速的逻辑控制，综合的顺序控制和jingque的连续控制，处理速率高达0.1ms/k，单台主机的模拟量处理能力可达2048点；使用的现场总线技术，支持远程I/O站的应用。它完成的主要控制功能是：顺序控制、模拟控制、逻辑控制、I/O监视。全厂4个S7-400过程控制站分布在生料磨、窑尾、窑头和水泥磨控制室内，接受来自现场的各种测量温度、压力、liuliang、阀位等过程变量传感器的4～20mA的模拟量以及马达开关量信号，所有过程站及Profibus DP从站的过程控制信息由Profibus网送往中控室，在中控室实现对生产过程的模拟控制和逻辑控制。
1）模拟控制，主要是指用来控制各种不同的连续和非连续生产过程，通过过程控制站从现场获取模拟、数字等输入信号，按照给定的算式和控制顺序来完成各种计算和控制，并向现场提供模拟和数字输出信号，同时也可以人为地输入控制策略来监视或改变过程操作。
2）逻辑控制，包括接点、锁存器、顺序器、计时器和计数器等元件。逻辑控制主要完成的功能为：①按一定顺序分组控制设备的启动和停机；②向工作站提供所有数字量信息，使其显示出所有设备的运行状态；③提供设备故障分析及报警。分布在全厂的4个S7-400过程控制站分别完成4个马达控制中心（MCC）的设备开停机和联锁顺序控制。4个MCC分别控制以下区域：①生料配料库、生料磨及生料均化库顶；②生料均化库底、窑尾预热器及废气处理系统；③回转窑、冷却机及熟料库；○4水泥配料、水泥磨及水泥库。
3．2操作员站及工程师站
　　　设在中控室的操作员站及工程师站用来监视和操作整个生产过程，为控制系统提供通讯、显示及报表管理等功能，控制系统中所有的点都可以在工作站上进行显示和控制。作为控制系统的核心，我们选用7台P4 2.6GHz主频、256M内存、80G硬盘以及52倍速光盘驱动器的 DELL计算机并配以21"DELL高性能的液晶显示器作为6个操作员站和1个工程师站，在计算机上除运行bbbbbbs 2000操作系统外，还运行西门子公司的bbbbbbs Control Center组态软件作为人机界面。
l）操作员站的主要功能是：①生产总貌显示；②动态控制流程图；③动态趋势图；④设备起停及控制回路操作、参数修改；⑤动态画面彩色拷贝；⑥实时报警及打印；⑦报表、历史数据记录、显示和打印；○8系统通讯自诊断及报告。它通过计算机屏幕将组态的信息以文本、画面、报警等多种形式呈现给管理人员。操作员可通过键盘和鼠标器作为输入端完成生产线的控制，进行各种组态以及控制参数的设定、画面的调用、设备的启动和停机；
2）根据生产维护的实际需要，整个系统配置一台工程师工作站（兼作操作员站）并配置系统组态及调试诊断软件WinCC和STEP 7。它不但可以与其他6套操作员站互为备用，在线全程监控生产过程，而且还可以在线、离线组态以及调试。通过工程师站完成：①对整个系统进行组态、调试、诊断；②实时监视系统运行；③在线修改程序；④现场诊断及维护。
4　控制系统的软件编程及组态设计：
SIMATIC S7 过程控制系统作为SIEMENS公司先进的自动化系统硬件平台，与其他控制系统相比较，它具有控制功能强大、系统配置灵活、分散控制, 集中监视等主要特点和优势。我们在实际的使用过程中为了实现对生产及设备进行更好的管理，充分利用它的这些特点功能对其软件进行了二次组态开发，具体表现在以下几个方面：
1）在历史数据归档及查询组态设计中，我们运用WinCC的数据归档功能将与生产有关的参数的值做为期半年的存档，并通过连续曲线图的形式，表现于历史查询画面中。为了便于查询，我们还在每个画面中均设计有一个或几个曲线图窗口,窗口包括过程值的数值坐标,时间坐标，在当前时间坐标内的变化曲线，并有趋势图设置菜单条，包括模板调整、时间范围设定、局部放大等功能。这样用户可以随时查阅过去半年与生产有关的参数的值及其变化曲线。
2）在系统故障报警的组态设计中，我们按照生产工艺过程和要求、故障的主次程度，把报警共分为三个等级,把与生产关系紧密的设备故障或重要的过程值超过设定值被列为一级报警。二级、三级报警依次类推。对于一级报警，系统除在报警画面中作出相应提示外，还以警铃与警灯提醒用户报警的严重性。如果发生第二级报警，系统除在报警画面中作出相应提示外，还以警灯提醒用户这是次一级的报警。对于第三级报警，系统只在报警画面中作出相应提示。 在除报警画面以外的所有画面中的上部均有一个报警条，随时刷新出现的报警，报警条中包含报警级别，报警时间,报警设备等信息。操作人员在发现有报警出现后即可对报警设备作出及时的处理。为了便于操作人员区分观察，我们把报警条的显示分为三种型式： ①报警出现：此时报警条的颜色为红色.；②报警消失：此时报警条的颜色为绿色； ③报警确认：此时报警条的颜色为黄色。
3）在生产报表的组态设计中，我们利用WinCC组态软件内置的报表功能，采用可组态的自由格式报表工具，生成各种用户化的报表，对实时和历史数据执行运算和统计。按照生产管理的实际需要，我们设计的主要报表包括：生料及水泥配料配比及总量班报表（平均值/h）；主机设备的转速和电流值班报表（平均值/h）；生料、煤粉、熟料的产（耗）量/h及重要工艺参数值班报表（平均值/h）；4磨1窑产量、运转时间、台时产量、运转率，以及耗煤量的日、月、年报表。此外系统所配置的2台彩色打印机能够将生产过程控制的瞬时数据按照顺序打印出来,也可将某一过程值在某一时间段内的变化曲线打印出来，随时提供各种报表和报警的记录；
4）在系统下位机的程序设计过程中，我们通过对全厂不同设备的控制方式进行分类，利用SIMATIC STEP 7 所自带的编程工具，编制了普通低压电机控制功能块、高压电机控制功能块、正反转电机控制功能块、电动推杆电机控制功能块以及电动执行器控制功能块等不同的标准FB块或FC块（如图2所示）存放于SIMATIC STEP 7软件的标准功能块数据库中。这样，我们在编程时就可以根据不同的生产工艺设备的控制要求，调用相应的控制功能块，然后在控制功能块上再对应的填上相应的控制条件和控制输出标签，即可以完成对该设备的控制编程。通过这种编程方法的使用，我们把对工艺设备的控制编程过程，由原来复杂繁琐的逻辑计算，变成了像完型填空一样简单；把对全厂的不同的工艺设备的连锁控制编程变得像搭积木、串糖葫芦一样容易。这样不但能大大节省系统编程组态的时间，而且使得全厂的控制程序结构变得非常简单易读、一目了然，真正实现了结构化、模块化的程序设计。

5）在系统的数据库的建立过程中，由于SIMATIC S7 过程控制系统在上位机运行的WINCC组态软件和下位机运行的STEP 7软件不能共用同一个数据库，这就需要建立两个数据库再进行数据通讯，使得编程的工作量加大。为了尽可能的减少编程的工作量即减少数据库中的通讯数据标签数量而又不减少系统的通讯信息量，我们就以模拟量的数据传输方式来传输开关量（多32个）数据。在具体的运用过程中，我们根据需要并考虑到运算速度问题，只使用了8个布尔量为一组的方式，即把原来的8个布尔型标签所传输数据量，通过下位机运行的STEP 7软件打包变成由一个字节型的标签来传送，然后再在上位机系统中通过WinCC组态软件把这些布尔量分别提取出来进行处理。这样，我们对应每台工艺设备只要建立一个字节型的数据标签就可以反映出它的8个不同的状态信息，使得数据库不但在结构上得以简洁，而且数据库容量也大大减小。
5结束语：
　　高性能、全开放、规模灵活、成本较低，是SIMATIC S7 过程控制系统的主要特点，它改变了传统意义上PLC的局限性,在快速简捷的顺序控制的基础上,增强了过程控制的能力,并且引入了DCS系统直观的组态方式.加之其将过程控制,顺序控制,传动系统,通讯网络集成在一个统一的平台上, 使系统的开发、应用、维护成本大大降低，非常适合水泥厂熟料生产系统这种过程控制和顺序控制相结合的应用。该过程控制系统已于2005年7月完成安装调试及试运行，现已投入正常运行。随着该系统的稳定运行和不断开发完善，它在生产和管理上起着控制生产设备、保证产品质量、tigao生产效率、加强科学管理和辅助科学决策的作用，对tigao企业竞争能力，获取经济效益将起重要的促进作用。

1.概要
　　 本系统是利用IGS串口以太网 变换功能,接收各地liuliang计的数据,并将数据传送到中央控制室系统。

　　 -适用领域:过程自动化

　　 -产品种类:IGS-100,GLOFA View（HMI S/W）

　　2.系统构成
　　

　　3.主要功能
　　 各地方通过RS-485通讯接收liuliang计数据,并用IGS-100系列连接到Ethernet网,通过上位机的GLOFA View软件收集各地方的liuliang计的数据。

　　 -liuliang计支持RS-485通讯

　　 -通过IGS-100系列把liuliang计的RS-485 通讯连接到Ethernet网。

　　 -GLOFA View和IGS通过Ethernet进行通讯并收集liuliang计的数据。　
　
4.目前的liuliang计只支持RS-485通讯,通过IGS-100系列转换成Ethernet 协议后,在上位机用GLOFA View（HMIS/w）收集各个liuliang计的数据。

电子设备正在迅速发展，尤其是车用显示系统，视频和视频处理正成为汽车应用中增长较快的技术。像车道保持、驾驶监控、夜视以及车载娱乐设备等都是典型的应用需求。

设计车用视频系统时，需要考虑系统结构的几个方面：首先是系统的功能，应确定这个系统是针对安全系统处理视频信息、还是车载娱乐设备处理流动的视频数据，或者是两者的结合而设计。其次是互联的类型和视频系统器件的速度。此外还应考虑其它因素包括有多少视频源、有多少显示输出、系统中不同的设备相隔多远、采用哪种布线方案，以及整个系统的成本。由于可编程器件具有很高集成度和灵活性，以及低功耗和宽的工作温度范围，且价格不断下降，因此该类器件对于从事汽车电子设计的工程师来说越来越具有吸引力。本文将主要介绍如何利用Lattice公司的可编程器件设计车用显示系统。

电子设备的互联

在汽车电子设备中，各种信息源的互联可采用几种拓扑结构，即星型、总线型和环型结构。这些拓扑结构如图1所示。星型结构是一对一的连接系统，外部的设备连接到视频控制器的一个端口。通信信道可以是双向或者单向的。

图1：汽车电子设备互联的几种拓扑结构。

总线型结构是一点对多点，单个设备可以连接到总线。总线上的设备必须有本地控制器，用来协调总线上的设备何时以及如何进行通信。这种类型的系统易于扩展，因为每个设备都有一个唯一的地址。

环型结构中每个设备都有一个唯一的地址，此外还有本地数据控制器和用来连接到环的媒体收发器。当显示设备收发器接收到前一个设备的信息后，在数据包中查看自己的地址，如果地址相匹配的话就处理数据或者命令，如果地址不匹配，就把数据包传送给环中的下一个设备。为使各种设备都能够传送音频和视频包，用于娱乐的汽车环型总线都被设计成很高的带宽，以便观众能实时观看。从图1中可以看出，无论哪种结构都需要采用视频控制器。

图像捕获与显示

有效确保图像的捕获和处理十分重要，以下将介绍几种解决方法。在图2展示的智能图像捕获系统的几个例子中，信息从车辆的多媒体总线传送到视频控制器。通常使用的是MOST和D2B协议的环型或总线结构。

图2：采用不同处理器件的三种智能图像捕获系统。

在这三个例子中，MT9V111/125是适用于汽车应用的图像传感器。例1采用了基于微处理器的系统，在数据发送到显示子系统的接口之前进行控制和视频数据处理。例2采用基于闪存的低成本CPLD处理视频。例3采用了基于SRAM的FPGA器件。在以上所有例子中，均由处理单元对发送的信息进行处理。其中，后两个例子中采用的可编程逻辑器件体现了重构硬件的灵活性。特别是例3在FPGA中使用了Lattice公司的微处理器核LatticeMico8，因而可获得更大的灵活性。

发送所捕获图像的一种方法是将并行视频数据转换成串行流，并采用8b/10b编码在单对双绞线LVDS接口上传送。这个接口将时钟嵌入数据流，减少了传送信号到视频控制器所需的导线数目。在接收端，系统需要对数据进行处理，以便返回原来的形式。图3是4个LCD显示的例子。前三个例子均使用SERDES电路转换信号，其中例3采用具有集成SERDES功能的基于SRAM的FPGA。此例中采用的是LatticeECP/ECP2 FPGA，由于该器件中已嵌入了关键时序参数，因此设计者不必再花大量时间和精力来完成此任务。

图3：LCD显示。

LatticeECP2和LatticeECP2M系列重新定义了低成本FPGA，在更低的成本下拥有更多的FPGA特性。这些器件含有sysDSP块和工程预制的源同步I/O。LatticeECP2M具有高达5.3Mb的RAM块，LatticeECP2具有高达1.1Mb的RAM块。在LatticeECP2M中还具有3.125Gbps嵌入式SERDES，可支持PCI Express、Ethernet(1GbE和SGMII)以及多个其它标准。通过集成以前只有高成本、高性能FPGA才具有的特点和性能，这些系列的产品扩展了低成本FPGA的应用范围。

LatticeMico32是一种针对Lattice FPGA优化的32位RISC软微处理器。如果将LatticeECP2M与开放源代码的LatticeMico32软处理器结合在一起，则LatticeECP2M可以实现完整的视频控制器功能(如图4所示)。内部的外设通过双WISHBONE总线进行通信。定时器、DMA、存储器控制器、通用I/O、串行外围接口和UART均可与LatticeMico32相连。

图4：利用LatticeECP2M和LatticeMico32实现完整的视频控制器功能。

本文小结

由于可编程器件具有可重构的特点，因此特别适合于应对各种变化(例如不断修改的标准和新兴的标准)，并可以快速实现新版标准。此外，可编程器件还具有成本低和生命周期长的优势，能够满足车内电子设备与汽车寿命相匹配的要求，设计者也易于对产品进行升级、维护和更新。

一、改造设备简介：
　　定厚机是石材加工过程中不可缺少的设备，用途是采用铣削方式将石材按工艺要求加工成所需的厚度。主要由床身、皮带滚筒、固定导轨、活动横梁、动力头（铣刀）、电气控制系统等部分组成。铣削方式又可细分为平面铣刀和圆筒滚刀两种。
　　本文介绍的改造设备是采用三个圆筒滚刀，通过粗加工、半精加工、精加工三个加工层次，将板材一次加工成型。该设备的皮带采用气压缸拖动，实施板材水平方向输送；横梁上安装了三个动力头，前后运动；每个动力头上均装有滚刀，实施板材铣削。工作原理如下所述：
　　首先按照工艺要求，调整好三个滚刀的垂直高度；启动三个动力头，开启横梁和皮带；板材在皮带的带动下，作断续运动；皮带移动一次到位后，横梁带动滚刀由后向前铣削，然后快速退回，周而复始，直至板材加工完成。

二、目前设备存在的问题：
　　1、设备的横梁拖动采用液压伺服调速系统，横梁电动机拖动液压泵，通过液压伺服系统，由液压马达实现横梁的无级调速。目前，我国的机械设备极少采用液压伺服系统进行调速，设备出现故障后，国内无法采购到相同的故障元器件。控制系统PLC用的是老式西门子产品，体积大、耗能多且老化严重，故障频发；同样由于国内无法采购此元器件，因此维修费用较高，维修周期较长，给企业的生产带来不便。
　　2、加工方式单调，生产效率低下。其加工过程如下图所示：

　　由上图可看出该设备的自动加工流程仅有：“单向进刀、空刀退回”一种工作方式，造成了加工板材的局限性，效率无法tigao。

三、改造方案：
　　1、经过研究和反复论证，我们决定采用艾默生EV1000-4T0022G的变频器替代液压伺服系统，用艾默生EC20-2012BRA的PLC替代原西门子产品。因艾默生产品的性能优越、质量可靠、价格适中且较易采购，所以我们作为配套产品。
　　2、在设备原工作流程的基础上，增加两种自动加工方式，即后端进刀和前后进刀。在单端进刀方式下，增加高速退刀、中速退刀和慢速退刀三种退刀方式。工作流程如下图所示：

3、改造系统的硬件连线图：

4、改造后的效果：
　　改造完成后的横梁运行平稳，换向无冲击，调速方便。在自动加工方式下，由于增加了：⑴前端进刀，⑵后端进刀，⑶前后进刀三种加工方式选择，tigao了工作效率，尤其是“前后进刀”功能，使工效tigao了两倍。本次改造，大大减少了故障停机率，节约了维修费用。

四、结论：
　　通过此次改造，达到了我们的预期目的，即增加了设备的多种工作方式，大大tigao了工作效率，并且由于艾默生产品具有的多种保护功能，使得维护维修更加方便简捷。目前我国的许多石材加工企业在上世纪90年代引进的国外先进设备都已经老化，维修改造设备成为企业的一项重要任务。此次定厚机改造的成功，是艾默生产品成功应用于石材加工企业的典型案例，也为艾默生产品今后在石材加工领域的应用奠定了良好的基础。