西门子6ES7253-1AA22-0XA0产品规格

西门子6ES7253-1AA22-0XA0产品规格

　1、引言

　　在以往各生产线的设备中大多是采用进口的配套DCS控制系统，其维护和改进都较困难，并且造价很高。在聚乙烯塑料生产工艺中，挤压造粒设备是一类工艺较复杂的机械设备，其控制系统是保障设备正常运行和产品质量的关键。我们在近期新建国产挤压造粒设备中，采用了PLC控制系统，其性能稳定且造价低廉。

　　在改造前的生产运行中，由于进料的不稳定性及产品牌号改变的经常性，使得手动操作不仅很难使产品达到较理想的水平，而且经常出 现堵料、防爆膜由于压力过高损坏及其它机械故障等，从而生产开工率不高，达不到设备标称产量。采用PLC控制系统控制后，大大改善了设备运行的可靠性及连 续稳定性，使产品质量达到较高的水平。

　　2设备工艺特点及控制要求

　　2.1设备工艺特点

　　图1为塑料生产线工艺流程简图， 其主要包括混炼机、喂料机、融熔泵和切粒机四个大部分。

　　混炼机功能是将不同原料成分进行混合，并塑炼成一种稠状流体——熔体塑料;喂料机用于吸纳从混炼机流出的熔体塑料，并将其均匀地传送到融熔泵入口进行迅速地升压挤出。经过塑炼处理过的熔体塑料，在高压下被挤过模板成条丝状;在切粒机中被均匀地切割，后形成标准的颗粒产 品，通过颗粒水的冷却并输送到后系统工序。

　　挤压机的自动控制流程如图2所示：

　　图中：FT-2425为混炼机入料liuliang，量程为0～15T/h;

　　PT-2426为喂料机出口压力，量程为0～10MPa;

　　PT-2427为熔融泵出口压力，量程为0～50MPa;

　　2.2控制要求

　　2.2.1主要回路控制

　　根 据设备工艺要求，挤压机主要需要三个控制环节：喂料机控制回路、融熔泵控制回路和切粒机控制回路。此外还有熔融泵润滑油储油罐温度控制回路和熔融泵润滑油出口温度控制回路等。

　　①喂料机控制回路——在混炼机的入口设有一电子秤，可检测入料动态liuliang，其变化用于控制喂养机的吃料速度。

　　②融熔泵控制回路——该回路采用串级控制，即融熔泵的工作速度由喂料机的转速和喂料机的出口压力共同来控制。其中喂料机的转速作为辅助控制参数，喂料机出口压力的PID输出作为主要控制参数，即通过对融熔泵转速的调节，控制喂料机出口压力稳定在5mp。

　　③切粒机控制回路——该回路也采用串级控 制，即切粒机的工作速度由融熔泵的转速和融熔泵的出口压力共同来控制。其中融熔泵的转速作为辅助控制参数，融熔泵出口压力的PID输出作为主要控制参数， 即通过对切粒机转速的控制调节，以保证产品颗粒尺寸均匀，外观合格。

　　2.2.2联锁控制

　　在设备控制中还需要一些报警联锁控制，主 要报警联锁控制有：

　　①喂料机润滑油压力报警联锁

　　②熔融泵润滑油压力报警联锁

　　③喂料机、熔融泵和切粒机电机轴承温度报 警联锁

　　④熔融泵网前、后爆破膜状态联锁

　　⑤切粒机切粒室视窗开关联锁

　　⑥切粒机颗粒水liuliang低联锁

　　⑦喂料机、 熔融泵及切粒机转速低联锁

　　2.2.3手/自动切换控制

　　由于设备在启动时，运行状态及工作参数较复杂，一般需要操作人员进行手动控 制，当设备系统运行较稳定一段时间后，才能切换到自动控制系统。所以在喂料机控制回路、融熔泵控制回路和切粒机控制回路的控制必须实现无扰动平稳切换。

　　3系统构成

　　该自动控制系统如图2所示，其采用上、下位机的体系结构。在控制室内由二台工控计算机作为人机接口操作站，在下位的PLC采用 OMRON公司的SYSMAC CS1系统;CS1系统是具有高速、高效、高可靠、紧凑型CPU的PLC系统，其CPU选用CS1- CPU65H型号。

　　在计算机与PLC之间采用Controller bbbb网络，该网采用双绞通讯电缆，其大通讯速率为 2M，大距离达1km。

　　3.1硬件配置

　　3.1.1操作站

　　在控制室内设有两台工控计算机作为人机接口操作站，其中一台可做为系统程序管理员站。 工控机主要配置为：PⅢ 1.3 CPU、256MB内存、40G硬盘及19”纯平CRT，在工控机插有一块 Controller bbbb网卡——3G8F5-CLK21，用于和PLC通讯。打印机用于主要工艺参数报表的定时打印。

　　3.1.2PLC模块配置

　　在PLC中配备的I/O单元如下：

　　模拟量输入单元——C200H-AD003(8通道、4～20mA输 入)

　　热电阻输入模块——C200H-TS102(4通道、热电阻信号输入)

　　热电偶输入模块——C200H-TS002(4通道、热电偶信号输入)

　　模拟量输入单元——C200H-DA004(8通道、4～20mA输入)

　　开关量输入单元——C200H- ID212(16点、直流输入)

　　开关量输出单元——C200H-OC225(16点、继电器输出)

　　3.1.3变频器

　　混炼机、喂料机、融熔泵和切粒机分别由四台变频器控制，其中融熔泵变频器为高压变频器。

　　3.2软件构成

　　系统软件构成如图3所 示。在bbbbbbsNT操作系统下，装配有如下介绍的各个软件。

　　3.2.1操作系统

　　上涣教üた鼗诘牟僮飨低尘猈indows NT40中文版操作系统。bbbbbbs NT 系统既具有bbbbbbs友好且易于使用的界面，又具有系统的可靠性和数据的安全性。

　　3.2.2监控软件

　　系统监 控软件采用美国罗克韦尔软件公司开发的RSView 32(中文版)工业组态软件，是一种集成式的、组件化的人机接口软件，它运行于 bbbbbbs95/98/2000/NT等操作系统下，可实现监视和控制自动化设备和过程。其可以很方便地完成工艺监控画面的形成、数据实时采集、趋势记录分析、报警报表打印等任务。该组态软件还具有很强的网络浏览器集成功能、嵌入标准的编程语言(VB)、在线帮助、支持实时视频图像和嵌入字处理、电子表格和ActiveX文本等功能。

　　系统监控软件主要完成对设备的主要工艺参数和运行状态分别以工艺画面和表格的形式进行监视、在画面设置并监视主要控制回路的调节参数及过程、对主要仪表数据进行趋势记录、报警记录及联锁值的设定。

　　3.2.3OPC软件

　　OPC(用于过程控制的OLE)是一 个工业标准，基于微软的OLE(现在的Active X)、COM(部件对象模型)和DCOM(分布式部件对象模型)技术。OPC包括一整 套接口、属性和方法的标准集，用于过程控制和制造业自动化系统。Active X/COM技术定义各种不同的软件部件如何交互使用和分享数据。不论过程中采用什么软件或设备，OPC为多种多样的过程控制设备之间进行通讯提供了公用的接口。

　　SYSMAC OPC Server 是专用于OMRON系列PLC等设备的OPC软件，在该系统用于组态软件RSView32的数据接口，实现与PLC的数据交换。

　　3.2.4通 讯工具软件

　　FinsGateWay是OMRON系列PLC的通讯接口工具软件，主要用于计算机与PLC各种通讯网络之间的管理，并提供建立通讯的数据接口。在该系统中，其主要用于计算机和PLC Controllerbbbb网的之间的通讯控制和数据管理，在其软件中可以对 Controllerbbbb网卡——3G8F5-CLK21进行设定和服务启停控制。

　　3.2.5编程软件

　　CX- Programmer是OMRON公司PLC的软件编程、调试工具程序，其运行在bbbbbbs98\NT操作系统下，具有丰富、简捷的操作环境和强大的 编程、调试功能。OMRON的SYSMAC CS1系列PLC具有较丰富的指令系统，其包括继电器指令、定时器和计数器指令、计算指令(包括三角函数、指数、幂运算等)、数据转换、诊断、位移寄存器、比较、数据传送、程序控制和PID控制等指令。利用这些指令即可完成挤压机设备参数的数据采集和处理;顺序和逻辑联锁控制设备电机的启停;各个主要回路的PID调节控制等。

　　4结束语

　　该系统于2002年6月投入运行，经过 数月的观察及控制参数的不断摸索后，设备运行稳定可靠，且在达到设备高产量时，也能够满足多种牌号产品的质量要求，大大tigao了生产效率，得到了良好的效果

1．s7-pdiag软件简单介绍

诊断消息用于指示操作人员系统当前的运行状态和故障的位置及原因。通常情况下取中的一个位信号作为触发信号，在中设置相应的报警文本，当信号为1时，表示有故障，弹出设置的报警文本，当信号为0时，故障消除，报警文本显示故障消除并归档，这样的报警消息由hmi扫描plc中故障位的状态，占用大量的通信负荷，同样通过符号表产生的消息同样由cpu扫描消息触发位信号，如图1所示，消息的类型为“scan”，扫描的间隔可以设定。

图1 由符号表产生的消息

采用与程序块调用等相关的报警消息由plc触发（例如调用sfb34、35或sfc17、18、107、108等发送消息，s7-400 cpu支持sfb的调用）只有当故障触发时才发送报警消息，由于plc与hmi集成在一个项目下，plc中定义文本消息存储于hmi中，故障触发时只发送位状态而不发送整个文本消息，减少通信负荷，消息的类型为“alarm_x”(x:为s、8、8p等不同的子类型)，如图2所示：

图2 块调用产生的消息

s7-pdiag软件通过内部调用系统函数sfc17、18、107、108完成消息的传送（sfc107、108替代sfc17、18,与之相比带有通信资源管理功能）。

2．s7-pdiag软件诊断功能的种类

s7-pdiag包含三种诊断功能，分别是地址监控（address monitoring）、全局监控（bbbbbb monitoring或general monitoring）和运动监控（motion monitoring），下面分别介绍这三种诊断功能。

2.1 地址监控

地址监控功能监控一个位信号的状态变化，可以设定一个沿信号和电平信号，设置界面如图3所示：

图3 地址监控功能设置界面

在“initial diagnostic address”设置监控的地址，如m1.1,然后选择监控的信号，如沿信号和电平信号，如果激活“delay”功能，则需要设定相应的延迟时间，表示如果监控信号变化，将延迟设定的时间后触发，s7-pdiag在程序内部调用sfc64，时间格式为iec标准，例如t#1h19m12s100ms 表示的时间值为1小时19分12秒100毫秒，配置的延时定时器的个数没有限制。在“meassage”栏中设定信号触发的消息和优先级，配置完成后点击“ok”键确认。

2.2 全局监控

全局地址监控功能监控一个表达式，如果表达式结果为1则触发消息，设置界面如图4所示：

图4 全局监控功能设置界面

在“initial diagnostic address”设置监控的初始地址，如m1.1,在“monitoring definition”中定义事件触发的条件，触发条件必须使用s7-pdiag语言编写，s7-pdiag语言包含下列基本指令：

and 与操作，例如表达式为 m1.1 and m1.2，如果m1.1与m1.2为1，表达式结果为1；

ondt 执行信号on延时，例如表达式为ondt（m1.1,t#2s），如果m1.1为1并延时2秒后表达式结果为1；

en 存入下降沿结果，例如表达式为en（m1.1），m1.1产生下降沿时表达式结果为1，m1.1再次为1时，表达式结果为0；

ep存入上升沿结果，与en相反；

not 取反，例如表达式为not m1.1, 如果m1.1为0时表达式结果为1；

or 或操作，例如表达式为 m1.1 or m1.2，如果m1.1与m1.2其中一个为1，表达式结果为1；

srt置位复位延时，例如表达式为srt(m1.1,m1.2 t#2s),如果m1.1为1（沿信号）2秒后，表达式结果为1，如果如果m1.1再次为1，表达式结果为0，2秒后表达式结果为1，如果m1.2为1（沿信号），表达式结果为0。

xor异或，例如表达式为m1.1 xor m1.2，当m1.1与m1.2不相同时表达式结果为1。

如果在一个表达式中使用多个指令，指令的优先级参考表1

表1： s7-pdiag 指令优先级

在“meassage”栏中设定信号触发的消息和优先级，配置完成后点击“ok”键确认。

2.3 运动监控

运动监控对用户编写的定位过程进行监控，运动监控有下列几种监控方式：

1）执行监控（bbbbbb monitoring）

当启动命令执行后，在设定的时间内没有到达定位的位置（限位信号），触发消息的生成。执行监控的设置界面如图5所示：

图5 运动监控－执行监控功能设置界面

执行监控界面中使用s7-diag语言预先设定触发条件并不可以修改，如图5中，如果m1.2为1（执行），20秒后m1.1（限位开关）没有到达，触发报警消息。

2）启动监控（startup monitoring）

如果启动命令发出后，在设定的时间内没有动作，则触发消息，这与用户生成的启动失败的报警过程相同，启动监控的设置界面如图6所示：

图6 运动监控－启动监控功能设置界面

启动监控界面中使用s7-diag语言预先设定触发条件并不可以修改，如图6中，如果m1.2为1（执行），1秒后m1.1（限位开关）为1（物体没有移动），触发报警消息。

3）定位监控（rebbbbbb monitoring）

当定位任务完成后但是并没有达到要求的位置，在设定的时间延时后触发报警消息，满足定位范围需要附加的限位开关，定位监控的设置界面如图7所示：

图7 运动监控－定位监控功能设置界面

定位监控界面中使用s7-diag语言预先设定触发条件并不可以修改，如图7中，如果m1.2为1（定位完成），m1.1（限位开关）不为1（辅助限位开关），1秒后触发报警消息。

4）连锁监控（interlock monitoring）

检测控制命令触发后连锁条件是否满足，连锁监控的设置界面如图8所示：

图8 运动监控－连锁监控功能设置界面

连锁监控界面中使用s7-diag语言预先设定触发条件并不可以修改，如图8中，如果m1.2为1（命令触发）1秒后，m1.1（连锁条件）不满足（为0），触发报警消息。

注意：

运动监控只适合用户编写的简单位置控制，所有监视通过行程开关、接近开关等来实现，西门子所有定位模块都包含上述故障监控，不需要使用s7-diag软件实现。

3．替代功能

使用替代功能可以在消息文本中插入故障触发时某一个过程值或在编译时生成替代文本。

3.1 插入过程值

在消息文本中可以插入一个故障触发时的过程值，如图8所示，在“record associated value”定义一个过程值，如md12，在文本中使用@1x%显示格式@替代md12，显示格式可以参考s7_daig手册，例如6d表示以十进制显示，数值大为6位，u表示无符号十进制数，没有位数限制。例如输入的消息文本为“bbbbbb failure,pressure value = @1x%6d@”，如果md12为123，在hmi显示的文本为“bbbbbb failure,pressure value =123”。

3.2 文本替代值

如果监控一个fb块的形参，这个fb块又在其它的fb块中作为形参多次调用，这样在初始的fb块定义的消息文本只能作为一个模板，无法表示其它多次嵌套调用该fb而生成的消息文本，在消息文本模板中使用$$替代符号$$，例如“u2”表示在编译时使用作为形参的fb名称替代u,2表示fb被调用2次（两个单元），详细替代符号参考s7_daig手册。

4．配置一个消息

下面以例子的方式介绍消息的生成。

1）首先在lad/stl/fbd程序编辑器，点击需要监控的地址，按鼠标右键，选择“special bbbbbb properties”->;“monitoring”进入消息配置界面，如图9所示：

图9 监控设置界面

在“template”中选择监控的类型，点击“new”键进入消息配置界面（参考图3～图8），按照模板提供的选择配置消息，配置完成后点击“ok”键确认。按上述的方法配置所需的消息。

2）选择block文件夹，点击“options”->; “configure process diagnostics”命令进入过程诊断配置界面如图10所示：

图10 过程诊断配置界面

点击菜单“options”->;“customize”设置编译选项，如图11所示：

图11 过程诊断编译设定界面

选择“using auxiliary networks”配置附加程序段选项后，如触发故障，可以在hmi中显示引起故障的程序和原因，如果故障原因带有m和q将会被输入替代，参考如下程序：

a m1.1

a i1.1

= m1.2 //监控点

a i1.2

= m1.1

如果m1.2为1触发报警消息，在hmi显示故障程序为：

a i1.2

a i1.1

= m1.2

如果没有选择该选项，则在hmi显示故障程序为：

a m1.1

a i1.1

= m1.2

在“default settings”栏中设定故障检测和初始状态检测需要调用的功能块和相应的报警数据块，如图12所示：

图12 缺省设置界面

设置完成后点击确认键推出。

3）点击“options”->;“ exclusion addresses”或termination addresses配置排除地址（exclusion addresses）和终止地址（termination addresses）。

排除地址和终止地址都是作用于附加程序段（auxiliary networks）的，如果在排除地址设置中选择某个地址，例如i1.1,如果故障触发时，在hmi显示故障程序中将不在显示i1.1。

选择生成附加程序段后，所有的故障程序在hmi中将直接显示输入地址，如果在某段程序中不需要显示附加程序段，则可以使用终止地址，例如选择m1.1，当m1.1为1时，同时故障触发，在hmi显示的故障程序为。

a m1.1

a i1.1

= m1.2

4）编译过程诊断，选择菜单命令“process diagnostics”->;“compile complebbby”，生成相应的诊断程序。

5）在ob1中调用fb44(按照缺省设置)，fb44内部自动调用fb45，fb44的调用示例如下：

call fb 44 , db44

pdiagzyklus:=#ob1_scan_1 //ob1的开始信息。

5．显示一个消息

在相同的项目中插入simatic op站 双击该站，打开protool项目。选择面板类型后，点击“ok”键完成项目的创建，然后在protool中的“controllers”中建立面板和plc的通讯连接。

点击菜单命令“system”->;“proagent”将配置的诊断信息添加到hmi系统中，如图13所示：（在protool中需要安装proagent软件，否则在菜单“system”下没有“proagent”项。proagent软件可在 protool/pro 欧洲版的cd中 找到）

图13 hmi proagent设置界面

配置完成后点击“ok”键确认。

在画面中加入消息显示窗口，如果触发故障事件，用户配置的消息文本将显示在消息窗口中。

如果需要可以插入“detail view”窗口，在该窗口中可以显示故障的触发时间（故障程序）；“unit view”显示s7-pdiag提供的udt_unit和 udt_s_unit信息；“motion view”显示s7-pdiag提供的udt _motion的信息，udt的数据格式不能修改，画面的功能这里不再详细介绍。