西门子6ES7221-1EF22-0XA0选型说明

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西门子6ES7221-1EF22-0XA0选型说明系统功能图如图2所示。上位机功能是开票、提单管理等;PLC功能是提单的存储、验证、交易记录的产生、数据采集、过程控制等。操作器主要功能是提单的输入、操作器参数的设置和数据显示等。现场启停按钮、防静电溢油装置等一次仪表与PLC连锁，达到安全控制的目的。3 可编程控制器（PLC）控制系统本系统的可编程控制器（PLC）选用德国西门子公司的S7-300系列PLC软件采用STEP 7梯形图软件。其组态如图3所示:PLC完成的主要的功能有:与上位机数据交换、数据验证，人机界面，过程控制，掉电保护。3.1 与上位机数据交换PLC与PC之间通过RS485转RS232通讯方式联机，通讯模块我们选用的是CP341，接收功能块为FB7，对应背景数据块为DB7，FB7的"P_RCV_RK_DB".EN_R一直处于接收状态。发送功能模块为FB8,对应背景数据块为DB8，"P_SND_RK_DB".REQ只要在正确发送完成以后才能为1。通讯协议采用半双工的RS485连接，格式如下:（1） 通讯参数9600，8，1，n．（2） 帧格式:同步码ffH，ccH（2字节）＋地址码（1字节）＋回路号（1字节）+长度码（1字节）+命令码（1字节）+数据＋效验码（1字节）。长度码:命令码字节数＋数据的字节数效验码:从地址码到数据后字节之和。（3） 通讯方式采用问答方式进行数据交换，应答过程如表1数据交换过程:表1 数据交换过程PC机 PLC1 循检 －> IJC mainBEen_r: OPN "提单"L DBB [AR1,P#4.0]T #com_addres3.3 人机界面操作器为我公司开发的人机界面控制器，提供标准的RS485接口。PLC与操作器之间通过RS485通讯方式联机，CP341为主动循检方式。由于CP341与操作器之间的通讯是一对多的（实际应用中为16个），为了tigao通讯速度，我们采用了功能分时的方法:对工作中的操作器每周期循检，对空闲的操作器统一循检工作标志。协议如下:（1） 物理连结物理连结为一对双绞线的RS485连结通讯参数 9600, 8,N,1（1） 信息幀结构采用MODBUS协议l 一幀数据由地址，功能码,数据,校验码组成如表2所示:表2 信息帧结构地址 功能码 数据区 CRC（8位） （8位） N＊8 （16位）注: 地址:是信息幀 的字节,从0～255, 每一个从机只有一个地址,只有符合地址的从机才回信息 0 代表广播地址,从机不回信息功能码:主机告诉从机执行什么任务数据区:是跟任务有关的数据CRC:计算从地址一直到数据结束3.4 掉电保护西门子的S7-300系列PLC的DB数据区为记录存储区，CPU掉电时数据仍保持在数据区内，这样我们可以把重要的数据和标志放在DB区，PLC重新启动时，CPU自动回复到断电时状态，当然在OB100里要做判断，记录数据不能被初始化。在实际的工程中通过反复的测试，完全达到预期的目的，同时节约了UPS的费用。3.5 过程控制逻辑控制是PLC的基本强大的功能，所以控制过程根据工艺要求编写就可以顺利达到控制目的。控制的要求很简单就是控制发油的精度小于等于0.3％、质量计算、消除水击现象和故障保护，其控制过程示意图如图3所示，控制流程框图如图4所示。4 结束语将PLC应用到油库定量发油系统后，可以使得油库的自动化程度大大tigao，同时改变了分散式发油系统受到现场环境温度，湿度和防爆要求等多方面的限制而在我国有的地区无法正常使用的情况。这套PLC定量发油系统在常州五星桥油库投入运行以来，系统稳定可靠、运行控制良好、发油精度准确。1 引言近年来由于PLC技术迅速发展，在吸塑机上的应用日益普遍，自动高速吸塑机应用于将各类胶片吸塑成不同形状胶罩。如：玩具、五金、食品、电子、医药，以透明胶片覆封在纸板上，形成封闭包装。本文介绍基于和利时公司LM系列PLC 在自动高速吸塑机中的应用实例。2 系统设计自动高速吸塑机由控制系统、机械装置、发热系统组成。其中发热系统包括发热砖和可控硅调温系统组成；机械装置包括设备的气动装置和传动装置组成；控制部分采用了可编程控制器、旋转编码器、行程开关、变频器、触摸屏等技术。设备图如图1所示：图1 设备图自动高速吸塑机以前采用旋转编码器配套计米器进行定位控制。这样系统操作起来不方便，实现起来精度低，维护起来成本高。而且由于计米器的可靠性和抗干扰能力较差，在现场恶劣的环境下，该控制系统经常出现故障。我们对运行环境进行了现场考察和反复研究，在可靠性、稳定性、方便性等方面做了大量工作，采用先进、实用、可靠的PLC做控制，提出了基于和利时公司HOLLiAS LM小型一体化PLC的方案。系统首先由PLC获得用户的参数设置、限位开关的状态，然后根据控制工艺要求，按照用户操作对设备进行控制，实现吸塑机自动控制。 表1 系统I/O分配表 本系统配置1个CPU模块LM3107和1个16路继电器输出模块LM3223。 CPU模块：LM3107，本体集成14 DI / 10 继电器DO，其输出有3个公共端，其中AC220V 输出占用2个公共端，DC24V的输出占用1个公共端，另外，还可以通过RS-232通讯口与触摸屏进行通讯 开关量输入模块：LM3223，16路继电器输出，输出电压为AC220V。3 工艺流程控制自动高速吸塑机通过发热系统对塑片进行加热，加热完成后通过传动装置jingque把塑片拉到成型模上，成型完后进行冷却和切割。系统以热极限和加热时间作为拉片定位的条件，控制变频器和气动装置的启停以达到对塑片的定位成型。用户设定好运行参数后，按下“自动启动”按钮后，流程如下：1) 系统首先判断加热时间和热行程开关两个条件。2) 条件都满足后进行拉片定位。3) 拉片完成后进行抽真空。4) 抽真空完成后进行冷风。5) 成型完成后自动切片。图3是PLC控制逻辑框图：图3 控制逻辑框图自动高速吸塑机的参数设置在触摸屏中设置。                         图4 触摸屏画面4 PLC控制系统的优点自动高速吸塑机选用和利时公司的小型一体化PLC取代了原系统中的继电器和计米器控制电路，较大程度地tigao了系统的配置，增加了系统的灵活性，能够更好地满足用户的需求。本系统有以下优点。 可靠性高本系统的控制核心是和利时公司HOLLiAS LM小型一体化PLC，能够在恶劣的环境中长期、可靠、无故障地运行，接线简单，维护方便，隔离性好，抗腐蚀能力强，能够适应较宽的温度变化范围，平均无故障时间间隔（MTBF）大于15年。 功能强大和利时公司HOLLiAS LM小型一体化PLC的编程语言遵从IEC61131-3标准，易学、易懂、易用。除了具有传统的指令表、梯形图和功能块图等编程功能外，还具有结构化语言和顺序功能图等编程功能。和利时公司的PLC系统提供了多种应用功能模块，包括各种通讯功能模块、可以具体到年月日和时刻的多种定时器和超长时间继电器等，方便了各种功能的实现，有利于缩短开发周期和节省程序容量。5 结束语智能化塑料机械的发展，将会明显tigao塑料机械的运行稳定性和可靠性，切实tigao塑料机械高质量、高效率、低损耗的生产能力，并为实现无人车间、无人工厂提供坚实的技术基础。引言：　　随着舞阳钢铁公司新的100万吨生产线的建设，作为新生产线炼钢部分的配套工程，在原来两座石灰竖窑的基础上，新建两座单窑生产能力150T/D的石灰竖窑。石灰是炼铁、炼钢生产中必不可少的原料之一。石灰品质的好坏直接影响着钢铁的质量，因此，采用先进的自动控制系统，对于tigao炼铁炼钢的产量和质量，有十分重要的意义。　　一、 自控系统设计要求：　　石灰窑生产的原料主要是石子（石灰石），成品是生石灰。在竖窑的加料口加入石灰石，经过煤气燃烧，煅烧成生石灰，输出到成品料仓。控制系统主要包括石灰石筛选、上料系统，煅烧系统，冷却空气循环系统，助燃空气循环系统，废气除尘循环系统，成品出窑、运输系统以及配套的煤气加压泵站、液压站。新建石灰窑工艺设计先进，自动化程度高，所有设备具备机旁手动、半自动、全自动三种控制模式，并具备设备故障诊断报警功能。　　根据用户和工艺设计的要求，石灰窑的控制系统分为三级监控系统。分别为车间生产管理级、窑前生产操作级 、现场控制级。　　1、 车间生产管理级　　面向生产管理人员，使用微软的SQL 2000作为数据服务器，对生产中的各种数据进行存储、管理、产生各种生产报表。　　2、 窑前生产操作级　　面向生产操作人员，由两套工业控制计算机作为HMI,在HMI的监控画面上显示各种设备的工况参数，并通过HMI来对生产过程进行控制调节。根据生产情况可选择半自动、全自动工作模式。当生产中出现异常时，在HMI上显示报警信息。正常情况下，两台HMI分别监控两座竖窑的情况，在一个HMI出现问题时，可互为冗余，确保生产的正常进行。3、现场控制级　　面向生产过程，由过程控制器以及现场智能I/O处理器、各种模板构成，为基础测控级。完成生产现场大量压力、温度、liuliang的采集和处理，对生产过程进行控制。自动控制系统通过对由振动给料筛、板链式tisheng机、电子秤量斗、单斗tisheng机，拖板出料机、卸料闸板、振动给料机构成的竖窑筛选、加料、卸料系统的自动控制，实现原料的筛选、加料、卸料的自动化。在出料过程中为保证石灰竖窑的密闭型，必须确保上下卸料闸板只有一个同时处于开启状态。煤气加压机、助燃风机、冷却风机是变频器控制下的罗茨风机，通过对煤气压力、助燃空气压力、冷却空气压力的PID调节，达到恒压控制的要求。控制系统不间断的对煤气压力进行监视，当出现煤气压力过低，危及到生产的安全进行时，立即自动切断煤气截止阀。按照工艺要求窑顶废气压力必须控制在-0.2Kpa到+0.2Kpa的允许范围内，控制系统通过对引风机入口阀开口度的PID调节，达到设计要求。控制系统还包括除尘、液压站、带式输送机、刮板机、以及各种电动阀门的控制。　　二、系统硬件选型及特点　　为了满足以上的设计要求，在本项目中我们选择了美国OPTO22公司推出的基于以态网的过程自动化控制器SNAP-PAC-S1。　　SNAP-PAC-S1过程控制器CPU为主频266MHz、32位、带浮点协处理器，内存为32M的RAM、8M电池后备RAM、16M的Flash EEPROM,提供强大的处理能力和运算功能。PAC控制器可以同时运行32个任务，现场智能I/O单元完成PID功能，适应实时工业控制、远程监控、数据采集的要求。能够处理多种自动控制任务，包括开关量、模拟量、串行数据处理、PID调节。PAC控制器有支持多种通讯协议，带有2个RS-232接口、1个RS-485接口。　　PAC-S1控制器带有两个独立的10/100M自适应Ethernet网络接口，通过软件配置及可以实现控制器、智能I/O处理器的冗余，也可以通过网络分段的办法把控制网络和生产管理网络可靠隔离。　　由于本项目使用的开关量I/O点比较多，开关量选择的是32通道输入模块SNAP-IDC32和32通道输出模块SNAP-ODC32，以及配套的信号转接板SNAP-IDC-HDB和SANP-ODC-HDB。根据工艺的需要智能I/O处理器选择了带PID调节的SNAP-B3000-ENET。　　本系统选用的硬件产品及系统网络配置图如下所示：　　控制系统共有输入、输出信号近800点，其中包括开关量输入/输出信号、4-20mA输入/输出信号热电偶、热电阻信号。　　1.控制器 　　　　　　　SNAP PAC-S1 　　　　　　　 1块　　2.智能I/O处理器　　　 SNAP B3000-ENET 　　　　　　2块　　　　　　　　　　　　　SNAP ENET-S64　　　　　　　 4块　　3.底板　　　　　　　　SNAP B16M　　　　　　　　　2块　　　　　　　　　　　　　SNAP M64　　　　　　　　　　4块　　4.开关量模块　　　　　SNAP IDC32 　　　　　　　　14块　　　　　　　　　　　　　SNAP ODC32　　　　　　　　　6块　　5.热电偶模块　　　　　SNAP AITM 　　　　　　　　　11块　　　　　　　　　　　　　SNAP AITM-2　　　　　　　　　9块　　6.模拟量输入　　　　　SNAP AIMA-4　　　　　　　　　11块　　7.模拟量输出　　　　　SNAP AOA-23　　　　　　　　　6块　　8.热电阻模块　　　　　SNAP AIRTD　　　　　　　　　20块　　三、软件开发及系统功能　　本项目使用得工业组态软件是OPTO22公司的SNAP PAC控制器软件开发包ioProject Professional。ioProject Proessional是一套功能齐全的控制器和HMI开发软件包，快速、高效的OPC SERVER和硬件配置诊断工具包，使用该软件包可以完成控制项目的全部功能。其中包括控制策略开发软件ioControl,HMI开发软件ioDisply，硬件配置诊断软件，同时提供的OPC Server为第三方软件提供数据接口。　　1、ioControl是OPTO22的可视化编程、调试工具，是一种基于流程图的语言，它使开发控制程序变得容易而且直观。同时还提供完整、强大的命令集以及Optobbbbbb编程语言用于复杂的工业控制应用。使用ioControl用户很方便对硬件进行组态、编程、下载、在线跟踪调试。　　在本系统中不仅要对竖窑生产过程中的各种工况监视，还要对各种设备进行控制。这里对主要的加料出料系统的工艺及控制流程图加以说明。　　竖窑加料设备和工艺　　竖窑的上料设备包括原料振动给料筛、电子称量斗及控制箱、单斗tisheng机。原料通过给料筛---〉电子称量斗---〉单斗tisheng机---〉竖窑的工艺流程，完成石灰竖窑原料的筛选、称量、加料过程。　　在生产过程中，当系统通过窑顶料位计监测到窑顶料位低于设定值时，通过控制振动给料筛把合适的原料加入电子称量斗，在加料过程中通过电子称量斗控制箱上的称重二次仪表对加料量进行监测。当加料量预计达到窑顶料位设定值时停止加料。具体的窑顶料位设定值、一次大加料量可根据实际情况在一定的范围内进行调节。由于tisheng机料斗的容 ，一次加料量不能超过1.5吨。竖窑卸料设备和工艺　　竖窑系统的出料设备主要包括托盘式出料机、上部卸料闸板、下部卸料闸板、振动卸料机。因为上部储料斗的容量为1.5吨，决定了每次单板出灰机出料量不能超过1.5吨。为了保证上部、下部出料闸板的可靠动作，每次出料保证1 吨左右。在托盘速度一定的情况下，每次换向出料70公斤左右。根据上面的数据以每座竖窑每天产量150吨，每小时出6吨白灰计算，每10 分钟出1吨料比较合适。出料的时间和频率可根据产量进行适当的调整。由于本出料系统的特点，在出料过 程中严禁上部、下部卸料闸板同时开启。通过上、下闸板的连锁动作，确保竖窑内部和竖窑外部的隔离。　　当系统需要出料时出料系统动作顺序如下：　　　　托盘出料机换向14次左右出料1吨到上部储料斗。　　　　首先确认托盘出料机已停，然后关闭下部卸料闸板。确认下部卸料闸板已正常关闭到位后，开启上部卸料闸板。　　　　确认上部卸料闸板已正常开启到位后延时20秒，保证上部储料斗的石灰全部倒入下部储料斗。　　　　关闭上部卸料闸板　　　　确认上部卸料闸板关闭到位后，开启下部卸料闸板，同时打开振动卸料机，通过带式输送机把成品送入后部料仓。　　2、ioDisplay是OPTO22在bbbbbbs操作系统下的人机接口、报警、趋势软件开发工具，与Opto22运行在SNAP系列控制器上的ioControl控制策略共同工作。让你很容易的创建图形化操作界面，去监视、操作、管理运行在Opto22工业控制器上的应用程序。能够及时显示控制器上的实时信息，通过设置报警点去监视关键量的变化，使用趋势图来反应相应量的变化趋势。ioDisplay共享ioControl的变量数据库，在ioControl定义的内部、外部变量可以直接使用。可以根据不同的用户设定不同的权限，可以很方便进行管理。　　在本项目的 HMI中包括如下的功能：　　　　竖窑加料出料监控画面　　　　竖窑煅烧监控画面　　　　竖窑除尘系统监控画面　　　　原料、成品输送监控画面　　　　报警、趋势图画面　　四、总结　　通过SNAP PAC控制器在石灰窑自动控制系统应用，加深了对PAC系统的理解。tigao了生产的自动化水平，在减轻劳动强度的基础上，大大tigao了生产效率。