6ES7223-1HF22-0XA8质量保障
：本文介绍一个贝加莱控制系统在自动停车系统的应用案例。方案由X20系统、ACOPOSinverter系列变频器及工业PC等构成。AutomationStudio软件可以将控制器、驱动器、通信和显示集成于同一个开发环境中，实现更短的编程时间和更快的开发周期。
［摘要］：流动的城市离不开汽车，它们每天运送着人及各种物品穿梭于大街小巷，这也使汽车行业成为了世界上重要的工业领域之一。除了支撑起庞大的就业率之外，该行业在宏观经济数据指标中也扮演着极其重要的角色。
［关键词］：贝加莱 X20系统 ACOPOSinverter系列变频器 自动停车系统
前言
流动的城市离不开汽车，它们每天运送着人及各种物品穿梭于大街小巷，这也使汽车行业成为了世界上重要的工业领域之一。除了支撑起庞大的就业率之外，该行业在宏观经济数据指标中也扮演着极其重要的角色。
大规模生产以及众多制造商共同努力刺激汽车销售使汽车价格大幅下降，其结果就是，汽车的数量随着城市人口的膨胀而日益增加，这一问题在大城市尤其突出。随着机动车数量的不断上升，城市的可用空间却几乎依然未变，这就造成了停车紧张这一情况的出现，它不仅对车流（运动的车辆）对停车位（停止的车辆）管理都产生了影响。
Taranis InvestLtd.位于捷克布拉格（Prague），是自动停车系统方面的专家，并在汽车远程信息处理（bbbematics）领域提供广泛的服务-如采集、处理和评估交通数据信息-有效地处理交通问题需要大量的Know-how。这家捷克公司生产的先进的自动停车系统确保在城市中停泊的车辆能够高效地利用有限的空间，从而缓解城市停车紧张的状况。这家公司已经在捷克本国广受称赞，现在他们的高科技解决方案也为自己赢得了来自海外的名声。
自动泊车节省空间
自动停车系统的一个主要优点是设计灵活，它们能够满足不同的空间条件和要求，可以设计为平行、直线、垂直、水平、地下、地上或者组合应用。
这些现代化停车系统的基本原理基于可大承受4000kg车重的移动载车板，它会将存取点的车辆送入停车库并按要求取回。系统可以通过IC卡或呼叫器轻松实现操作。驾驶员使用IC卡打开库门，把车驶上载车板，熄火并确保车辆停止，将卡放在读卡器上以指示系统操作，于是停车系统就会自动将车辆送入泊位。由于系统在运送车辆过程中不会涉及汽车发动机和驾驶人员，整个设施不需要斜坡、过道、通风、照明、司机逃生通道等，它是一个真正的节能解决方案。该设施中的空间可以被大限度地利用。
ACOPOSinverter系列变频器确保自动停车系统平稳运行
整个停车系统是由一台工业PC控制的，电机和伺服驱动器确保载车板的**移动，传感器会提供系统状态方面的持续操作数据，便于系统控制和监测。
高功能智能停车系统
除了出色的可靠性与操作安全性之外，客户还希望停车系统更加高效。尽可能好地满足这些要求高性能控制技术的需求，以确保得到短的响应时间，并进行高精度的运动控制。当贝加莱利用一个完美定制化的控制解决方案快速成功地完成了一个针对96辆汽车的自动停车系统试点项目后，Taranis公司很快就被这家自动化厂商提供的技术所征服。
贝加莱X20系统大大超越了以往的控制系统，它更快速、更高效且更灵活。在他们初次合作期间，Taranis公司仔细评估了编程工具AutomationStudio。通过将控制器、驱动器、通信和显示集成于同一个开发环境中，公司显著受益于更短的编程时间和更快的开发周期。“贝加莱使我们实现了优化设计的解决方案，这是我们以前的供应商们根本不可能做到的，”Taranis公司总说道
噪音，灰尘，泥土，热量，高强度的震动和冲击这些所有的情况都是在采矿和隧道工程中常见的工作环境。在如此恶劣的工况下，具备隔音效果并安装空调的支臂式掘进机——AlpineMiner ATM105-IC内的驾驶室似乎是一个非常舒适的环境。凭借贝加莱的控制系统，Sandvik采矿工程公司开发的机器在效率方面取得了飞越式的进步。
在支臂式掘进机的自动化控制系统改造前，司机必须使用控制杆和开关手动控制液压气缸、发动机和伺服电机。由于灰尘浓度大，司机只能观察有限的工作区域。，司机可以在舒适的驾驶舱内通过实时显示挖掘图像使用操纵杆进行挖掘。图画上突出的颜色帮助司机定位挖掘方向，使得通路更为合理。为隧道预编的程序可以由控制器自动监视，从而保证开凿横截面的大化，这对于**隧道挖掘效率来说是个相当重要的因素，因为挖掘量减少了。比挖掘量更重要的是生产更多在结构分析上使用的钢筋混凝土。
除自动化驱动和运动过程之外，的机械还包括完整的方向指引和导向系统。数据存档使得程序再生和采集研发专项技术成为可能。在需要的时候，机器操作员可以在驾驶室内访问电子手册和获得连线技术专家提供的技术支持。在特殊的工作环境下，机器可以进行远程操作，而无须在驾驶室内。
抵抗震动和坑气爆炸
**自动化等级为用户带来价值的增长，自动化部主任AlfredMarek说道，和贝加莱成功合作的感受可以用一句话来无论在什么情况下，那都是一个标准的电气系统，那就是贝加莱。
Sandvik采矿建筑公司制造的几乎所有机器都特别适合行业性的工作需求，除采矿业的机器外，公司有450名员工制造60台适用于软硬石质的隧道掘进机。软石质的项目要求机器能够抗坑气爆炸。Sandvik将久经验证功能丰富的贝加莱硬件集成到防爆的挖掘机中。
贝加莱自动化解决方案在隧道建设中充分发挥其完善的功能
在Erzberg的Styrian城镇测试隧道内，做过一项非常严格的测试，测试结果表明贝加莱的控制系统性能远远超过其他竞争者的产品，抗震是一个非常重要的评估指标。自动控制部分接受连续几天的严格震动测试，如贝加莱工控机－APC620（带大容量存储内存CF），在超过6毫秒的时间和25g的冲压下都无法被震坏。其他竞争对手的产品都无法承受高冲击的压力和过度的高压带来的高温环境。
支臂式掘进机——Alpine Miner ATM105-IC极大地**隧道挖掘的经济效益
从澳大利亚到智利，南非到斯瓦尔巴群岛
工业PC和PLC是抗压机柜内自动化系统的核心部分，根据机器的类型，PLC附件可带旋入式模块，比如总线控制器，模拟量模块，数字量输入输出模块，温度输入模块等，扩展的部分如X67模块，都可以在安装前进行预接线，读取传感器信号或控制电磁阀，所有的数据通讯采用POWERbbbb通信技术，集成POWERbbbb安全功能模块来确保机器的安全。
AlfredMarek指出一系列实际的标准：完善的，紧凑的，有组织的系统架构和模块话设计等的动化概念已经被所有OEM厂商所接受和采用。从研发阶段到项目实施阶段，贝加莱的专家级技术人员提供全程支持。Zeltweg公司的机械已经在全世界得到广泛应用，“从澳大利亚到智利，南非到斯瓦尔巴群岛”，作为一个合作伙伴，贝加莱提供全球的技术支持和服务。
“我们已经拥有许多采用贝加莱自动化技术的设备，在全球可靠运行多年，在过去的这些年中，我们不仅体会到贝加莱产品的技术优点，也感受到贝加莱产品长期的可靠性。”
1引言
随着我国经济的发展，人们对电子设备的需求越来越大、对电子设备的质量要求也越来越高。在电子设备制造中，波峰焊机是一种很重要的焊接设备。其控制系统的设计优劣直接影响着焊接的质量。早期的电脑回流焊、波峰焊采用了“工业控制电脑（工控机）+板卡”的控制模式，在当时环境下给人以“高科技”的感觉。但人们在长期的设备使用生产实践中，人们发现此种控制模式的致命缺点是电脑故障和板卡级联失效引起的整机控制系统瘫痪，给广大客户造成难以估量的损失。能否找到一种新的电脑控制模式，既有电脑控制的友好界面和高度自动化，又有极高的使用可靠性和低的设备故障率，这成为电子设备制造的突出课题。终，一种新的控制模式诞生了。这就是“PLC+电脑+温控模块”的控制方式。因为可编程控制器(PLC)的可靠性高、抗干扰能力强、性能稳定、容易扩展、便于维护和升级。联诚选用的是市场占有率高，性价比好的西门子S7-200系列PLC作为主控制器来实现对波峰焊机的有效控制。下面就具体介绍该系统的设计方案。
2基本方案
控制系统结构复杂的波峰焊机主要包括控制器部分和电气部分。控制系统的核心部分包括上位机和PLC控制、变频器控制、输送链控制、温度控制等等。其系统结构图如图1所示。
图1波峰焊机控制系统基本结构图
2.1上位机监控
利用工控机(华北工控)或PC机（国内品牌机/组装机）作为上位机。上位机与PLC下位机分别独立运行，电脑死机或重新启动对生产无影响。由它运行监控软件。它操作简单、思路清晰、界面友好。上位机软件主要包括以下几个模块：
(1)数据采集、存储模块
上位机每隔一段时间（采集周期由用户设定）向可编程控制器发送读温度命令，接收控制器返回的温度数据，经过错误校验以后进行存储并显示。
(2)数据查询模块
上位机存储的历史数据可以按照不同的规则进行查询以供分析，系统的设置参数也可以进行查询。
(3)PID参数整定模块
PID算法大部分是在下位机完成，上位机也可以根据需要调整参数kp、ki、kd的初始值。可以设置温度设定值等。
(4) 通讯模块
主要负责与PLC的数据交换及数据格式的转换。
2.2温度控制
温度控制是波峰焊机控制系统的核心。本方案采用市场占有率高的西门子S7-200PLC+EM231-TC温度模块进行温度控制。西门子的PLC具有通讯简单，模拟量模块价格便宜，整体的性价比相当高的特点。模拟量采集模块EM231-TC单个模块能提供多路温度信号采集，使用很少的模块就能采集多路温度信号，大大降低了温控成本。现在已经进入了无铅波峰焊时代，对波峰焊的温度精度控制提出了新的要求。很多工业控制过程中一般都采用PID控制，特别是对于纯滞后、大惯性的温度控制。PID控制是按照实际温度和设定温度偏差的比例、积分、微分产生控制作用，实际运行效果和理论分析表明，这种控制规律可以得到比较满意的结果。如果使用PID+模拟量调压的控制方法，可减少温度的冲击，达到较高的温控精度。
西门子PLCS7-200
2.3步进电机控制
在波峰焊机控制系统中有三种步进电机：链幅调节步进电机、**控制步进电机和喷嘴移动步进电机。步进电机是将电脉冲信号变换成角位移的一种机电式数模转换器。它受脉冲信号控制，角位移与输入脉冲个数构成严格的正比例关系，每输入一个脉冲，步进电机就转动一定的角度。它具有定位精度高、惯性小、无积累误差、启动性能好等特点。它广泛应用于要求精密定位的旋转或线性运动的控制系统。PLC输出的脉冲信号通过步进电机驱动器达到控制步进电机的目的。
2.4网络通讯
上位机监控软件和S7-200可编程控制器之间以及PLC和变频器之间均可用RS-485连接。为了大化的节省成本，上位机通常采用VB等编程语言编程。
上位机和PLC连接可以采用两种方式：PCAccess OPC通讯和Modbus通讯。
对于PCAccess软件，是西门子推出的专用于西门子S7-200PLC和上位机通讯的接口软件，该软件采用OPC的方式进行通讯，集成了西门子的PC/PPI的协议，使用该软件稳定可靠。
可以采用公开的协议Modbus，Modbus协议是MODICON公司为其生产PLC设计的一种通讯协议。此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构。它描述了控制器请求访问其它设备的过程，回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录，制定了消息域结构和内容的公共格式。上位机和PLC的通信使用主－从结构，采用请求－响应方式，主站发出带有从站地址的请求报文，具有该地址的从站收到后发出响应报文进行应答。
Modbus协议有ASCII和RTU两种报文传输模式，在设置每个站的串口通信参数时，Modbus网络上所有的站都必须选择相同的传输模式和串口参数。本系统中我们采用RTU模式进行传输。如图2所示RTU通信帧的基本结构。
图2RTU通信帧的基本结构
在下位机S7-200PLC中使用Modbus从站协议进行设计，西门子PLC有标准的Modbus子程序，不用专门编程。在用户程序中调用Modbus从站指令。如图3所示，MBUS_INIT指令用来设置或改变Modbus通信参数。该指令应只在一个扫描周期内执行，一般用在扫描时工作一个扫描周期的SM0.1的常开触点来驱动它。程序中只能使用一条MBUS_SLAVE指令，每次扫描都应调用该指令，以响应接收到的通信请求。
图3Modbus从站协议指令
对于变频器，联诚推荐的是高性价比的西门子MM4或者G110变频器。既可以采用模拟量的控制方式，也可以采用通讯的方式。PLC与西门子的变频器之间的通信可以使用西门子的USS协议，如果对于第三方的变频器，也可以使用基于自由口通讯的Modbus协议和自定义协议。这样本方案可以选用其他变频器，如东元变频器和电机，有利于控制成本。USS是西门子公司为变频器开发的通信协议，可以支持变频器同PC或PLC之间建立通信连接，常适合于规模较小的自动化系统。它以主从方式构成工业监控网站，在网络内有一个主站，1～31个从站，各站点有唯一的标识码识别。
这种结构的特点是：用单一的、完全集成的系统来解决自动化问题。所有的西门子变频器都可以采用USS协议作为通信链路。数字化的信息传递，**了系统的自动化水平及运行的可靠性，解决了模拟信号传输所引起的干扰及漂移问题。通信介质采用RS-485屏蔽双绞线，远可达1000m，可有效地减少电缆的数量，从而可以大大减少开发和工程费用，并极大地降低客户的启动和维护成本；通信效率较高，可达187.5kbit/s。对于有10个调速器，每个调速器有6个过程数据需刷新的系统，PLC的典型扫描周期为几百毫秒，采用与PROFIBUS相似的操作模式，总线结构为单位站、主从存取方式，报文结构具有参数数据与过程数据，前者用于改变调速器的参数，后者用于快速刷新调速器的过程数据，如启动停止、速度给定、力矩给定等。具有极高的快速性和可靠性。利用西门子变频器的主机上提供的USS接口，仅在终端机中插入一RS-485通信板，就可实现变频器的全部远程控制。
3软件设计
波峰焊机控制系统采用模块化的设计方法。整个系统分为监控子系统和温控子系统。其中监控子系统主要完成对各个输入点的监视，若有异常情况发生，迅速做出处理，并对输出进行控制，并且根据系统的状态进行故障处理和报警。同样，温控子系统主要完成的功能有：定时选通A/D转换器对温度信号进行采样、滤波、标度变换、存储；定时对处理好的采样值进行PID计算，输出控制脉冲；接受中断请求，处理上位机发送的命令、状态，上传温度值等等。