6ES7231-0HC22-0XA8质量保障
：以SIEMENSS7200控制系统的纺机为例，介绍纺机联网方案。通过数据采集模块，将各个纺机的运行状况，生产情况等现场数据传送到中央监控中心；中央监控中心的计算机实现对所有纺机设备运行状况的实时监视，对生产情况进行记录、统计，统一控制换班，统一管理生产工艺，自动报表打印，并与上层管理网络ERP的数据交换。
［关键词］：纺机联网 西门子 S7200 以太网
一．引言
当前工厂制造设备的自动化程度不断提高，单机台的自动控制和方便的人机对话界面使得生产更加稳定可靠，操作也变得简单。但生产管理的日益复杂使得许多厂家迫切需要实现全自动化的生产管理。
[某棉纺厂细纱车间现场]
二．系统要求
通过数据采集模块，将各个纺机的运行状况，生产情况等现场数据传送到中央监控中心；中央监控中心的计算机实现对所有纺机设备运行状况的实时监视，对生产情况进行记录、统计，统一控制换班，统一管理生产工艺，自动报表打印，并与上层管理网络ERP的数据交换。以达到及时设备维护，合理利用资源，提高生产效率，把握生产进度，降低生产成本等目标。
三．方案介绍
现众多纺机采用SIEMENSS7200控制系统，具备现场总线联网的条件，以下就以SIEMENSS7200控制系统的纺机为例，介绍纺机联网方案。
系统主要，分为两个部分：一是硬件部分，主要解决怎样采集现场纺机数据，并送到中央监控中心的计算机；二是软件部分，主要解决怎样将收到的现场数据进行显示，记录，分析处理等。
传统解决方案：硬件部分，如采用Profibus网络，则每台S7200PLC需要增加一个EM277（PROFIBUS通讯模块），监控中心计算机加装CP5611（PROFIBUS通讯卡）组成PROFIBUS网络；如采用以太网10M/100M网络，则每台S7200PLC需要增加一个CP243-1（以太网通讯模块），监控中心计算机加装普通网卡组成以太网网络。软件部分，如果中央计算机仅需设备监视，则需要安装WINCC（西门子监控软件），STEP7（西门子PLC编程软件），WINLC（西门子软PLC）及SIMATICNET软件。如需要实现生产管理系统，则需要专门的软件开发平台，如MSVisualStudio2008和SQLServer2008。
新解决方案：硬件部分，每台S7200PLC上增加一个BCNet-PPI（北辰以太网通讯模块），计算机上需要普通网卡，组成以太网网络；软件部分，计算机上安装BCNetOPCServer（OPC服务器软件）以及WINCC，组态王，MCGS等组态监控软件或纺机联网专用软件。
方案比较：
1、 网络性能比较：以太网适合远距离通讯，可以直接利用企业局域网，布线难度低，综合成本低，网络故障容易定位，易于将来扩展；Profibus网络不适合远距离通讯，抗干扰弱，大量设备的联网需要专用通讯电缆，布线难度大，不易扩展，维护困难；
2、 成本比较：传统方案需要增加更多的硬件和软件，成本较高；
3、 软件操作比较：
传统方案，增加PROFIBUS通讯模块，需要断电停下设备，需要在PLC中增加通讯程序；组PROFIBUS网络，需要在计算机上进行网络组态，并编写相关通讯程序；如采用CP243以太网模块，还需要SIMATICNET软件，限制较多。
新方案，即插即用，不影响生产，不需要修改PLC程序；通讯部分设置在BCNetOPC软件里进行设定，软件系统无任何限制，完全免费。
四．系统构成
（一）硬件部分：
每台S7200 PLC上增加一个BCNet-PPI以太网通讯模块，将各纺机和中央监控计算机联成以太网网络。
[BCNet-PPI在控制柜内的安装]
1、 BCNet-S7（PPI）介绍
功能：BCNet-S7（PPI），为以太网通讯模块，将西门子PPI协议转成以太网协议。此模块可以通过BCNetOPCServer与上位机组态软件通讯，也可以对S7200PLC进行编程下载。
端口：模块的PPI端口（接口形式为D9M）连接到PLC的PPI通讯端口；模块的以太网端口（接口形式为RJ45母）连接到计算机网卡或交换机；模块通过24VDC供电。
参数：根据现场相关设备信息，设定模块的相关参数（S7地址、波特率、IP地址等）。
[BCNet-PPI参数设定]
2、 通讯网络组成
如下图所示，每台纺机控制器（S7200PLC），配一个BCNet-PPI以太网通讯模块；各通讯模块配置唯一的IP地址，通过车间区域网和中央监控计算机组成以太网网络。BCNet-PPI以太网通讯模块的连接数量没有限制，应用于大数量的设备联网；不会影响当前设备的现场操作平台（TD200，触摸屏，计算机）。
（二）软件部分
计算机上安装BCNetOPCServer软件，将现场数据采集到OPC服务器中，再与上位机软件进行数据交换；上位机安装纺机联网专用监控软件。
1、 BCNetOPCServer软件介绍
BCNetS7OPC支持与无限制个BCNet-S7通讯，也就是说对于外部西门子S7系列PLC控制系统设备的数量是没有限制的，用户只需要为每个S7系列PLC控制系统配置一个BCNet-S7即可。对于每一个控制系统其通讯变量数目也没有任何限制，用户可以自由定义任意数目的变量。
BCNetS7OPC支持的功能如下：
1）支持与西门子S7系列PLC的PPI/MPI通讯，读写的变量区域包括：M、I、Q、DB（V）块，支持的数据类型包括：位、有（无）符号8位字节、有（无）符号16位整数、有（无）符号32位整数、32位浮点数（实数）；
2）可以通过Excel2000软件实现组态数据的导入导出功能，方便用户实现大量标签的快速定义；
3）提供一个BCNetS7Test工具，安装后在开始菜单中选择。BCNetS7Test可以测试与任意个BCNet-S7的数据通讯，用户在进行联网时可以通过它来预先确定网络通讯是否正常；
2、 纺机联网软件介绍
纺机联网软件，是针对纺机联网需要开发的监控和数据统计分析系统。主要包括，数据库和运行监控软件的结构和界面。
本软件在结构上主要由以下部分组成：
1）监控界面部分：现场所有设备的运行状态的更新显示
2）生产报表部分：显示、统计和打印报表
3）数据分析部分：出示一些反映生产的综合指标的分析结果
4）人员信息部分：管理所有人员的信息
5）生产设定部分：负责对设备、人员、生产计划的设定
6）工艺配方部分：执行工艺参数的上载下载和工艺储存
7）用户查询部分：实现对生产状况的即时动态查询
8）工具箱部分：提供对数据库的数据修复、压缩、和备份等功能
9）系统报警部分：根据设备状态数据发出报警
10）系统提示部分：根据用户的操作发出提示信息
[74台细纱机监控演示]
五．结束语
此解决方案也在多处实际应用，系统运行良好、稳定，达到用户预期的要求，用户可以更清楚的了解纺机的运行状况，更准确的把握生产进度，更合理的安排生产班次，更高效的利用资源。
方案实施简单易操作，实施时间少，能快速的投入生产应用。BCNet以太网通讯模块使用方便，即插即用，不影响正常生产；BCNetOPCServer软件操作简单，运行可靠。
系统结构简单清晰，操作简单，维护方便，扩展升级灵活。此系统将会在纺机、包装等单机设备集中的工厂，得到广泛的应用。
：介绍了西门子全集成自动化解决方案在汕头远东轻化装备有限公司复合涂布机组的应用。控制系统由西门子SIMATICS7-1200控制器、KTP1000人机界面及G120变频器构成，充分体现了成本低、性能稳定、操作简便的优势，并充分满足了复合涂布机高精度快速控制的要求。
［关键词］：复合涂布机组 S7-1200 KTP1000 PROFINET
前言
近年来我国的轻工业在国家政策的有力扶持下高速发展，规模不断扩大，已经建立起了比较完整的工业体系，迈入世界轻工业生产大国行列。在全国各地纷纷建立了轻工商品的国际制造中心和采购中心，并已成为重要的国际贸易集散地和供应地。
对于我国的轻工装备而言，技术整体水平不高，能源、资源消耗过多等问题也日益凸显。问题主要在于轻工业是以中小企业和传统产业为主体的制造业群体，就轻工行业的整体情况看，企业发展水平参差不齐，企业自动化、信息化发展也不够平衡，迫切需要用先进的自动化技术与信息技术改造和提升传统设备水平。
汕头远东公司简介
轻工装备制造业是汕头市的传统产业和出口重点行业之一。改革开放以来，汕头市较早吸收、引进了国内外先进设备和技术，并在其基础上进行创新，使轻工装备制造业发展到了相当规模，形成了以包装印刷、塑料机械和专用设备制造为主导、多业并举的发展格局。
据汕头市远东轻化装备有限公司董事长、总经理熊鸿先生介绍，远东公司是粤东地区较具规模的研发设计、制造大型成套塑料、包装机械设备的企业。公司始建于1985年，经过二十多年的努力拼搏和不断发展，现已建成一座占地10万平方米、固定资产两亿元、集科研、生产一体化的园林式高新技术产业基地——远东工业园，并拥有一支由近百位科研人员和三百多位技术工人组成的员工队伍。公司是国家、省高新技术企业、省装备制造业典型企业、市装备制造业重点企业，通过ISO9001国际质量标准认证。重点产品除复合涂布机组外还包括塑料挤出淋膜复合机组、三层共挤双向拉伸（BOPP、BOPET）薄膜生产线成套设备、塑料扁丝拉丝机组等。
远东工业园大门
复合涂布机组工艺及对控制系统的需求
目前我国正在大力发展低碳经济，对香烟、食品、酒类等包装材料提出了“绿色包装”的要求并已形成不可阻挡的发展趋势。包装材料市场正处于平稳过渡阶段，镀铝卡纸与铝箔复合卡、PET覆膜卡并存。FTB系列多功能复合涂布机组正是以其独特的兼容性——多功能赢得广大用户的青睐。该机组既可以生产高品质的镀铝转移卡、纸，也能生产市场上尚存的铝箔复合卡、PET高-光复膜卡，还能对镀铝纸的底层、面层直接涂布。目前，对镀铝转移卡、纸的生产，国内流行两种不同的工艺：前上色工艺和后上色2艺，该机组都适用。运用前上色法生产，国内外曾采用膜面向下、纸面向上的工艺路线，在烘干100g／m2以下的薄纸时，会因受热过高、过快而发生鱼鳞状凹凸变形，但采用FTB系列多功能复合涂布机组的工艺路线可以避免该缺陷的发生。
FTB系列多功能复合涂布机组外观
复合涂布机组由基材放送机架、背涂涂布头、冷却牵引部、上胶湿式复合部、辅放送机、涂布头机构、组合式烘道、第二冷却牵引部、纸卷取机等部分构成，需要由控制系统完成对整机放卷、除湿、上胶、复合、上色、干燥、回湿定型、冷却、收卷等的速度和多段张力实现动态同步自动控制及在线检测。
FTB系列多功能复合涂布机组工艺流程图
针对复合涂布机组控制系统的工艺流程及设备特点，远东公司电气部经理陈伟龙先生指出，包括PLC、变频器、人机界面等产品在内的自动控制系统必须满足以下要求：
（1） 系统运行稳定、可靠性高；
复合涂布机组对于连续生产有较高要求，一旦因故障停机将导致巨额损失，必须选用符合****的控制系统。
（2） 保证整机控制精度；
复合涂布机组的张力控制精度、烘道控温精度、涂布精度和收卷精度等是衡量整机性能的关键指标，对相应的控制产品提出了很高的要求。
（3） 满足高速生产需求。
为提升包装材料的生产效率，世界上先进的复合涂布机组的生产速度不断提高，能否实现高速生产将是对控制系统的大考验。
2009年8月，通过与西门子公司反复沟通论证，远东公司终选择了西门子全集成自动化解决方案。对于此次合作，远东公司熊总给予了很高期望，“我们在多年以前就已和西门子公司有过成功的合作经验，包括分切机、吹膜机等在内的多种机组已从西门子公司提供的解决方案充分受益，”熊总确信，“此次合作，我们看重的是西门子公司一贯秉承的认真务实的工作作风和过硬的产品质量及完善的服务保障体系，西门子是我们的佳选择！”
控制系统硬件设计
（1） 可编程控制器（PLC）选用1台西门子公司专为制造行业设计的创新型模块化控制器SIMATIC S7-1200。该控制器具有模块化、结构紧凑、功能全面等特点，适用于多种应用，能够保障现有投资的长期安全。该控制器具有可扩展的灵活设计，符合工业通讯高标准的PROFINET通讯接口，以及全面的集成工艺功能等特点。PLC作为控制系统的核心，用来连接现场操作按钮、接近开关和张力传感器等信号，通过PROFINET网络连接人机界面及串行通讯方式与变频器进行数据交换。
（2） 矢量电机驱动控制选用9台西门子SINAMICSG120变频器，G120是西门子新推出的变频器产品，其优点为：模块化设计，备件简单方便，使用更加灵活；能够将再生能量回馈电网，降低了用户的使用成本，更加节能；散热方式改进，延长了使用寿命，在恶劣环境下使用更加可靠。
（3） 每套机组配备一台具有PROFINET接口的SIMATICHMI 产品—KTP1000主要用于基本的操作员控制和监视任务。除了触摸屏操作以外，KTP1000 还具有 8个可组态的、具有触摸反馈功能的按钮，提升了应用性能和操作的简便性。
卓越的性能带来显著效益和良好口碑
在远东公司全面采用了西门子提供的控制系统解决方案以后，整条生产线各分部之间的速度同步、张力控制都收到了完美的控制效果，使机组的涂布速度达180米/分，调速精度达万分之一；可靠的闭环控制保证了稳定的收、放卷张力和涂布均匀；烘道热风均匀地达到±2．5℃的准确度，既保证烘干质量又提高了生产速度，节能省电，整机控制系统的可靠运行保障了制品的高质量、次。
东莞某激光全息产品制造厂经过半年多时间的生产应用，认为FTB型电脑自动多功能复合涂布机组是生产镭射膜的理想设备。通过生产过程的实际应用来看，由于控制系统的运行稳定、精度高，使设备涂布均匀、涂布量恒定并达到收卷平整的效果。制品完全达到烟标印刷领域高端产品的标准。
汕头市某彩印公司从远东公司购进FTB型多功能复合涂布机组后，主要用于镀铝转移金银卡的生产。投产近三个月以来，机组各项技术指标均能达到公司生产工艺的要求，优势表现在上胶均匀，涂胶量调节方便，贴合牢固平整，网纹上色均匀，各段张力控制稳定、精度高。烘道加温控制**，热风均匀，干燥效率高。由于该机应用了西门子全集成解决方案，使得机电一体化程度高，操作十分方便、生产的产品质量稳定、不弯曲变形、上色均匀、光亮度高、收卷整齐，成品率高达95%以上。
步步为营 赢在未来
汕头市远东轻化装备有限公司董事长、总经理熊鸿先生
在经历了与西门子多次愉快合作之后，远东公司熊总对西门子产品、服务意识和技术能力都表示了肯定。熊总认为：“我们现在的产品在整体上与国外先进水平还存在着一定的差距，但这种差距更多的是体现在机组的基础材料、装配精度等方面，有了西门子的保驾护航，我们的设备已经达到国际的数字化控制水准，将一步一个脚印地稳步提升产品质量，先保证质量，再追求数量，也希望西门子可以针对我国工业现场的特点，继续提高系统的抗干扰性能，让更多的用户从中受益。”
“踏踏实实做事，实实在在做人”是熊总个人一直以来信奉的原则，也是远东公司自始至终都在追求的企业文化。远东公司和西门子的合作还将继续深入下去，“高质量的产品、良好的服务和不断开拓创新”的企业精神也将继续引领远东公司满怀信心地走向国际，开创未来