6ES7214-1BD23-0XB8库存现货

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1 前言

冶金行业中大量使用西门子公司的控制产品。我公司在冶金项目中，逐步引进了和西门子产品完全兼容、高性价比的德国VIPA公司的产品，取得了很好的效果，也提高了我公司在承接项目中的竞争力。

2 系统构成

在某不锈钢连续退火机组项目中，我们使用了德国VIPA 公司300V系列的控制系统，其主要配置为：

1） 1个VIPA PLC 315-2DP01作为中央处理器；
2） 4个VIPA的200V作为远程站，其中一个远程站还插了一块VIPA RS485通讯接口模块CP240-2，和四块RKC温控表通讯；
3） 16台意大利EEI公司的直流传动装置用Profibus DP通讯；
4） 2台变频器用Profibus DP通讯；
5） 1台触摸屏做操作员站；
6） 1台工控机做工程师站。

系统结构方框图如图1所示。

该系统在现场经过不到半个月的调试，就已进入正常生产阶段。整个控制系统从控制器到远程站都使用了VIPA公司的产品。

2.1 主控站：

选用了VIPA 315-2DP01作控制器，另外挂接了VIPA 300系列的开关量输入模块VIPA 321-1BL00两块、输出模块VIPA 322-1BL00三块、模拟量输入模块VIPA 331-7KB01一块。其排列如图2所示。

2.2 四个远程站：

选用VIPA 253-1DP01 作为接口模块，分别选用了相应的VIPA 200V系列的I/O模块插在不同的站上。每个站多可插32个VIPA 200V的I/O模块。组态示意图如图3所示。

其用法和西门子ET200M类似，但要安装VIPA公司提供的专用GSD文件用于Profibus组态，每个远程站多可组32个模块，原则上功能模块在前，开关量模块在后。

2.3 16台意大利EEI公司的直流传动装置：

16台由我公司和意大利EEI合资公司生产的直流调速器83B（585X版）通过其选配的Profibus DP通讯板R123挂在VIPA 315-2DP01自带的DP总线接口上，实现对各电机的通讯控制。

2.4 2台西门子MM440变频器：

2台西门子MM440变频器和EEI的直流调速器一起挂在同一DP总线上，可通过通讯设定参数和读取变频数据。

2.5 1台触摸屏做操作员站：

1台台湾EVIEW公司生产的彩色触摸屏MT510T作为操作员界面，通过MPI电缆与VIPA 315-2DP01通讯，可在现场控制柜就地监控系统的状态，并能设定部分控制参数。

2.6 1台工控机做工程师站：

1台研华工控机做为工程师站，安装西门子组态软件WINCC作为人机界面，通过MPI电缆与VIPA 315-2DP01通讯，全面监控整个机组的运行情况，并能及时做出修正。

3 应用经验

在整个项目的调试过程中，感觉和以前用西门子控制器几乎没多少差别。使用VIPA公司的PLC，其编程平台使用西门子的STEP7 V5.2以上版本，和西门子PLC的编程方法完全一致。对VIPA公司的远程模块挂DP总线，要安装VIPA公司提供的GSD文件，其用法和西门子的远程站类似。每个远程接口多能插32个VIPA 200V的模块。因此，其扩展能力很强，性价比较高。VIPA PLC带有一个MP2I接口，其大的好处是用绿电缆(RS232线缆)就可编程，不要用MPI适配器。这就给调试维护带来很大的方便。

VIPA PLC内部集成了工作存储器，无需外加MMC卡即可运行，但其也带有标准MMC卡接口，可用于保存程序和数据。这样就带来了使用上的方便性和灵活性

1. 引言

清梳联是纺纱工艺的道工序，完成棉包的开松、除杂、混合、输送和梳理等任务，制成合格的棉条（称作“生条”）供精梳和并条工序。清梳联的除杂效率可达99%，是纺出品质优良的棉纱、化纤纱或混纺纱的基础。

清梳联系统由一组开清棉机联合机（抓棉机、混棉机、除杂机等）和6～12台梳棉机组合而成，以抓棉喂入为尾端、棉条输出为始端对原棉进行循序加工。在加工过程中，首先必须实现各机组之间的联锁控制，保证后方机台对前方机台喂棉不脱节、不跑空，提高单机的运转效率，制出合格的棉条；其次各机组需要配备用于操作和运行状态显示的人机界面，以实现安全防范、故障报警和处理等联锁控制，保证生产的正确性和可靠性。因此，从系统控制角度看，需要将整个清梳联系统当作一个整体，即采用一个PLC对整个系统进行控制，而各单元机可通过现场总线以远程I/O的方式进行控制。

2. 控制系统方案

系统由一个主PLC（Premium）和若干个从PLC（Micro）加Magelis XBTG触摸屏组成，通过FIPIO现场总线实现远程I/O方式控制。主PLC带FIPIO通讯接口（联接各单元机）和以太网接口（联接工厂自动化系统），所有控制程序均在主PLC上编写；从PLC仅执行对主PLC的I/O映像和人机界面功能，无控制程序。

3. 控制系统简介

Premium PLC是施耐德电气公司推出的先进的中型可编程控制器，采用模板式结构，具有高可靠性、大存储容量、以及强大的系统扩充能力，开关量I/O大容量可达2048点 （本系统大为1024点） ，模拟量I/O大容量可达256路（本系统大为80路）；中央处理器部分采用先进的多处理器技术，具有高效的数据处理能力和处理速度（每条布尔指令0.12s）；同时，集成了伺服控制、PID闭环控制、称重系统、“透明工厂”等先进控制技术，是面向未来的理想的自动化平台。本系统采用嵌装Ethernet 和FIPIO接口的TSXP572823M CPU。

Premium PLC的FIPIO接口可连接多达127个从站，传输速率为1Mbps，采用屏蔽双绞线以菊花链方式与各从PLC相联；通过功能强大的PL7 Pro编程软件进行简单配置，即可实现Micro PLC （TSX3721/22 CPU模块加TSXFPP10 FIPIO扩展卡）中64个字（32个输入字和32个输出字，见下图）在Premium PLC内存中的I/O映像，这64个字的数据交换是周期性高速自动执行的，无需编写任何通讯程序。因此，主PLC对从PLC的远程I/O的控制可以当作对自身内存的读写操作，实现对清梳联系统的整体控制。

Magelis XBT-G触摸屏是施耐德电气公司新推出的高可靠性人机界面产品，有多种屏幕尺寸（5.7”～12.1”）和色彩（黑白、彩色），采用先进的100MHz RISC CPU技术，通过bbbbbbs环境下的VijeoDesigner VJD SPUL软件配置用户界面，可提供丰富的功能和大量数据的处理、以及与PLC的高速同步链接。本系统采用5.7”蓝屏触摸屏（XBT G2110），通过Uni-bbbway总线与Micro PLC编程端口相联。

Premium PLC的以太网接口集成了施耐德电气公司先进的内置WEB Server的“透明工厂”技术，通过与工厂自动化系统网络的连接，以浏览网站的方式方便地访问系统的数据，实现“管控一体化”；更可以通过英特网等公共网络的远程访问监控系统的运行状况，降低系统维护成本

 引言

钟罩式气体计量器是标定气体流量仪表的标准装置，是以钟罩内有效容积作为标准体积，当钟罩下降时，排出钟罩内的气体经测试管道通往被检表，比较钟罩内排出的气体与被检表指示的气体体积，求取仪表的精度。钟罩式气体计量检定系统主要有三种工作形式：（1）手动检测、直读式;（2）半自动检测（配有流量积算仪）;（3）全自动检测（计算机控制）完成对整个检测过程的自动控制。详细介绍全自动过程的实现方法。它采用计算机和PLC技术进行检测，脉冲数据采集选用高精度、高可靠性的光电双向编码器，来实现用气体计量器进行气体流量仪表的自动测量、记录、检定。

2 系统组成及工作原理

2.1系统组成

钟罩式气体计量装置自动控制系统有：标准装置、计算机、PLC可编程控制器、静音空气压缩机、光电双向编码器、电磁阀等组成。

2.2系统工作原理

该系统是利用钟罩式气体计量器，提供一个压力稳定的标准体积气源，采用光电双向编码器为钟罩量筒的位置传感元件、电磁阀为控制元件，通过程序设定来实现定量排气，并完成检测过程的自动控制，使之成为校验气体仪表的自动标准装置。

2.3 实现方法

（1）根据下表1输入理论仪表系数

（2）根据钟罩式气体计量器检定证书的实际高度所对应的标准容积值，测出提升脉冲数。

（3）实际测量仪表系数K

仪表系数K=（（H12-H11）＊Q1）/（（H2-H1）＊|F1-F2|（单位：升/个脉冲））

（H1、H2、H11、H12、F1、F2—、二次上升、下降高度及所对应的频率。Q1—钟罩标称容积。）

重复上述过程计算出10个仪表系数后取平均值，就是实际仪表系数K。

后根据公式：Q=K＊f （Q—标准容积;K—实际仪表系数;f——标准容积所对应的脉冲数）得出所需要的标准容积。

系统原理框图如图1。

图1 系统原理框图

基于PLC、组态王设计气体计量检定系统
2008-10-24 9:19:00周 兵 缴瑞山 佟海军 马英庆供稿 收藏
摘 要: 介绍了在标准装置的基础上增设传动装置，双向编码器，微机构成的装置，形成了可自动计量，检定的钟罩式气体计量检定装置。微机对双向编码器和PLC采集的数据进行处理，对现场进行实时监控，计量出充入，排出钟罩的气体体积，自动计算对比分析检测结果。并自动打印出检定结果。

1 引言

钟罩式气体计量器是标定气体流量仪表的标准装置，是以钟罩内有效容积作为标准体积，当钟罩下降时，排出钟罩内的气体经测试管道通往被检表，比较钟罩内排出的气体与被检表指示的气体体积，求取仪表的精度。钟罩式气体计量检定系统主要有三种工作形式：（1）手动检测、直读式;（2）半自动检测（配有流量积算仪）;（3）全自动检测（计算机控制）完成对整个检测过程的自动控制。详细介绍全自动过程的实现方法。它采用计算机和PLC技术进行检测，脉冲数据采集选用高精度、高可靠性的光电双向编码器，来实现用气体计量器进行气体流量仪表的自动测量、记录、检定。

2 系统组成及工作原理

2.1系统组成

钟罩式气体计量装置自动控制系统有：标准装置、计算机、PLC可编程控制器、静音空气压缩机、光电双向编码器、电磁阀等组成。

2.2系统工作原理

该系统是利用钟罩式气体计量器，提供一个压力稳定的标准体积气源，采用光电双向编码器为钟罩量筒的位置传感元件、电磁阀为控制元件，通过程序设定来实现定量排气，并完成检测过程的自动控制，使之成为校验气体仪表的自动标准装置。

2.3 实现方法

（1）根据下表1输入理论仪表系数

表 1




（2）根据钟罩式气体计量器检定证书的实际高度所对应的标准容积值，测出提升脉冲数。

（3）实际测量仪表系数K

仪表系数K=（（H12-H11）＊Q1）/（（H2-H1）＊|F1-F2|（单位：升/个脉冲））

（H1、H2、H11、H12、F1、F2—、二次上升、下降高度及所对应的频率。Q1—钟罩标称容积。）

重复上述过程计算出10个仪表系数后取平均值，就是实际仪表系数K。

后根据公式：Q=K＊f （Q—标准容积;K—实际仪表系数;f——标准容积所对应的脉冲数）得出所需要的标准容积。

系统原理框图如图1。



图1 系统原理框图

3 硬件配置

3.1 光电双向编码器

光电双向编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成电脉冲信号的传感器。其原理框图如图2。为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90º的两路脉冲信号和零位信号。三个通道输出信号A、B、Z。顺时针旋转时，通道A输出波形超前通道B波形90°;逆时针旋转时，通道A输出波形迟通道B波形90°;光电双向编码器每旋转一圈，输出一个基准脉冲，基准脉冲的波形中心对准通道A输出的波形。

图2 光电双向编码器原理图

3.2 PLC可编程控制器

下位机PLC可编控制器选用日本欧姆龙CJ1M-CPU22系列机，该系列机为单元连接器连接，由电源模块、CPU模块、存储单元等组成。CJIM-CPU22大I/O点数为320点，多可连接单元数为10个，程序容量10K步，数据存储器容量为32K字，LD指令处理速度为100ns，内置I/O：10个输入，6个输出，输入：4个中断输入（脉冲扑捉）;2个高速计数器输入（差相：50KHz;单相100 KHz）。

3.2.1 内置CPU单元输入、输出分配

字CIO2960的位03、06、08接高速计数器0的Z、A、B。字CIO2961的位00、01接钟罩的上升和下降启动开关。

4 PLC与上位机通信

上位机使用的是工控机和组态王软件，也就是PLC与组态王软件的通讯问题。

4.1 带有RS232接口的PLC连接，通信设置值如下

波特率：9600;数据位长度：7;停止位长度：2;奇偶校验位：偶校验。OMRON公司提供了网络通信类型是SYSMAC WAY（bcd data），数据传输格式是基于bcd码，HOSTbbbb协议就是基于这种网络类型。 在进行PLC网络设置时，其中的主链接单元号要与组态王中定义设备时的设备地址相一致，PLC在组态王中的设置地址范围为0-31。

5 软件设计

软件设计包括两部分：上位机用组态王软件编写，它的主要功能是：监控下位机来得数据，管理实时和历史数据，实时画面，检定证书打印;下位机用PLC可编程控制器编程。它主要实现，数据采集，运算和自动控制。

5.1 PLC可编程控制器编程

CJ1M-CPU22可编程控制器采集由光电双向编码器来得脉冲信号，进行累积流量，瞬时流量计算，自动控制各个检定点。基本运算公式如下：

（1） Q=K＊f 其中：Q——累积流量,单位：升;K——仪表系数,单位：升/个脉冲;f——脉冲数,单位：Hz。

（2）Q1 =Q/t 其中：Q1——-瞬时流量,单位：m3/h; Q——-累积流量,单位：升; t——-时间,单位：小时。

5.1.1存储单元分配

存储单元分配如表

5.1.2 PLC可编程控制器程序框图

程序框图如图5

图5 程序框图

6.1 程序清单（略）

6.2 上位机组态王软件编程

它的主要功能是：监控实时生产过程和下位机来得数据，管理实时和历史数据，实时画面，检定证书打印。

6.2.1 在组态王数据字典里定义I/O变量

使PLC可编程控制器里的内存单元与组态王的I/O变量相对应，从而使两者建立起通信联系。

所有变量的变量类型都是：I/O整型;

连接设备是：CJ1M;连接设备是：CJ1M;读写属性都是：读写;采集频率：1ms。

6.2.2 模拟工作过程，实现数据记录，检定证书打印

根据上述工作原理在组态王里作出工作画面、进行动画连接和数据管理。这里所有的“按钮”和“指示灯”用Bit函数、BitSet函数和弹起时、填充属性连接来实现。

所有“数字”都用模拟值输入和输出连接实现要求功能。

6.2.2.1 实现数据记录与查询

这里主要是数据的记录和查询，即对钟罩式气体计量器所检定的数据进行记录,根据需要对数据进行查询。

1．在SQL Server建立数据库报表格式如表

2.利用组态王里的数据库建立、断开、查询函数实现表5功能

（1）连接组态王和数据库函数：SQLConnect（DeviceID,”dsn=;uid=;pwd=”）
（2）从使用的数据库中断开连接函数：SQLDisconnect（DeviceID）
（3）利用综合条件查询方法查询所需要的数据 程序如下：

bbbbbb where=”日期=‘“+日期查询+”’and a=”+StrFromInt（b,10）;//定义查询条件

SQLSelect（DeviceID,“数据”，“查询数据”，where，“”）//得到一个特定的选择集

记录个数=SQLNumRows（DeviceID）;//指定选择集中包括多少行

6.2.2.2实现检定证书打印

先根据被检表的要求画出检定证书的格式，再利用下面的函数进行打印。

（1）功能：Printbbbbbb（）————打印指定窗口
（2）格式：Printbbbbbb（“bbbbbb”,xScale,yScale,option,xStart,yStare）

7、结束语

本文作者的创新点是：①利用PLC可编程序控制器实现了流量、仪表系数、频率三者的运算关系，②用组态王软件实现实时监控数据管理。通过在实际工业检定中使用，有效地提高了检定精度和准确性，为企业的信息集成打下了坚实基础。