6ES7223-1BH22-0XA8支持验货
工控产品是实现自动化系统的物理基础，但由产品堆积起来的系统未必就是性能优异的系统，其关键在于整体解决方案。本文结合工程实践，简要介绍基于台达工控产品并整体配套的自动化系统成功解决方案。
工业自动化系统正朝着集成化、网络化、平台化、综合管理等方向发展,构建工业控制系统时，不仅要硬件配套，更重要的是要考虑功能完善，将软、硬件系统功能完美地整合，给用户提供稳定可靠，可操作性、可维护性和可扩展性好及功能齐全、性能优异的自动化工控系统。随着时光的流逝工控系统需要升级换代，系统仍然具有很好的兼容性，使用户投资受到良好的保护。新一代的台达工控产品提供了各种整体配套的自动化系统解决方案，限于篇幅，以下列举部分行业应用的成功案例供参考，这些案例经过现场长期运行考核，运行稳定可靠，给企业带来了显著的社会经济效益，受到用户好评，并充分地考虑了集成化、网络化、平台化、综合管理等前瞻性要求，在软件系统支持下，其数据点数、处理能力以及可伸缩性或扩展性等方面都有明显的提高，提供的整体配套解决方案会随时间推移而增值和延长项目的生命周期，从整体上提高了系统建设的投资回报率。以下是部分成功应用案例。
1基于台达工控产品的织机自动化系统
1） 张力控制变频收卷系统
纺织机械如：浆纱机、浆染联合机、并轴机等设备都会有收卷的环节。传统的收卷都采用机械传动，同轴传动部分的机械平均寿命基本上是一年左右，难于维护维护费用高。基于台达工控产品的张力控制变频收卷系统可取代传统的机械传动系统，保证整个收卷过程稳定，该系统借助台达公司的变频器，采用闭环矢量控制方案实现恒张力控制。为了保证恒张力，在小卷启动的瞬间、加速、减速、停车和大卷启动时，对不同卷经进行不同的转矩补偿，保证整个收卷过程中避免小卷时张力过大，大卷启动时松纱的现象，图1是单台张力控制变频收卷系统的结构框图。
该系统的优点在于：张力在人机界面上设定，人性化的操作；采用长远卷径递归、空心卷径激活时张力线性递加、张力锥度计算和转矩补偿动态调整等先进控制算法；卷径实时计算**度高，保证了收卷电机输出转矩平滑性能好，可自己纠正卷径值；操作人员进行加速、减速、停车、再激活时极易造成爆纱、松纱现象，但实施变频收卷改造后系统收卷稳定，张力始终恒定；克服了机械磨损，延长了机械的使用寿命，设备维护使用方便。该系统用工控机极易实现**，进而有利于实现管控一体化的系统集成。
2) 帘子布织机电控系统
帘子布织机是剑杆织机的一个特类，除具有一般织机性能外有其特殊性。采用以台达ES型PLC、DOP-A型HIM、B/M型变频器构建的新颖电控系统，如图2所示。其创新主要体现于：主机采用台达B型矢量型变频器控制，摆脱了传统的离合器控制模式，可实现主机电气无极调速功能；送经电机、卷曲电机、大卷装均采用台达M型变频器控制；运用台达MODBUS通讯协议构建主机、送经电机、卷曲电机、大卷装控制系统；摆脱了传统的模拟量控制；信号采集、处理采用台达ES型PLC作为CPU处理中心；显示采用台达人机界面，摆脱了传统的LCD模式。上述优点是传统织机控制系统无法比拟的：机械结构大大简单化；可高达450转/分，这是同类机种高不可攀的车速；主机采用变频控制，使织机车速可实现变频调速控制。
图2 帘子布之机电控箱内示图
该系统已在江苏泰州化纤厂投入使用，具有结构简单、操作方便、界面简洁、稳定可靠，成本低廉等特征，是传统控制系统的佳替代产品。
3）毛巾织机天经电气控制系统
毛巾织机是剑杆织机一种，它和普通剑杆织机的主要区别在于毛巾织机比普通剑杆织机多了一个经轴，即天经。该系统的特殊性在于在整个运行过程中存在三个张力段、三个纬密，这和地经（普通织机的经轴）有着明显的区别。其控制系统硬件均采用台达自动化产品，EH型可编程控制器、ASD-A型伺服控制器和TP04G文本显示，便于系统维护、升级。毛巾织机天经电气控制系统的应用如图3所示。
图3 织机厂家毛巾织机一角
系统构架：硬件构架，TP04+EHPLC+ASD；软件构架，TP04+EHPLC。该系统结构简单，操作方便，界面友好，整个系统采用台达自动化产品构成，系统，应用效果良好，受到客户认同。
4）国产化剑杆织机电气控制系统
国外剑杆织机普遍采用微机**系统实现电子选纬、电子多臂等控制，具有自诊断和数据采集管理等多种功能。近年来，国内众多厂家使用台达EHPLC为核心研制的剑杆织机电气控制系统大大缩短了与国外剑杆织机的差距，系统硬件采用台达公司的DVPEH3200TPLC，配置台达TD220中文文本界面。软件系统可实现多种功能：如诊断保护、参数设定、数据保存、选纬等功能。该系统有启动迅速、制动平稳快捷、操作方便、有正常启、制动功能和成本低廉等优点,可实现某些特殊操作,如选纬工艺设定、点动、停手动、正反寻车等。系统在山东聊城剑杆织机投运效果令用户满意，是传统控制系统的佳替代产品。
5）三经轴重磅织机电控系统
重磅织机与一般织机的区别主要在于：其剑杆不是一般的绕性剑杆，而是刚性剑杆,它能完成一般织机无法做的事（如重磅织机能织玻璃纤纬产品），它的织物一般可以是牛仔布等重、厚织物，这是一般织机不能实现的。三经轴重磅织机是在一般重磅织机的基础上添加了两个天经轴、一个大卷装，其目的是实现客户需求双层布织物的功能。
图4 系统构架图
三经轴重磅织机电控系统由主控和三经轴电控部分组成。系统构架如图4所示，大卷装伺服采用台达MODBUSRTU通讯控制，人机界面主画面如图5所示，该织机系统有以下工艺特点：双经轴同步，在启动、停车、运行过程中两轴同步运行；双层布结构，织物是玻璃纤纬材料，在形成双层布过程中有两个方式，即8字形和X形。
图5 界面主画面
2机械自动切割机整体解决方案
现以台钢机械自动切割机为例，用台达机电产品为客户提供的机械自动切割机整体解决方案在功能方面完全满足客户需求，整个系统在操作上更加人性化，在原有系统基础上增加了七种控制模式，分连续和单动两种状态。变频器频率的通讯给定不仅可靠便利，还为客户节省了成本。该产品主要出口东南亚及大陆地区，如用于将整卷宽幅在两米多的透明胶带自动切割成标准宽度的胶带等。系统示意图如图8所示。
图8 机械自动切割机示意图
该系统配置：人机交互DOP-A57GSTD 1台；PLC，DVP-48EH00T 1台；变频器，VFD-007M23A、VFD-015M23A 各1台；伺服，ASD-A0721LA1台。系统可在自动和手动状态下工作，由于在程序设计中巧妙运用了变址和循环的功能，程序简练，客户认可，它印证了台达机电产品在系统集成方面的强大优势。
3燃气式食品隧道炉上的系统整合方案
用燃气取代电热式食品隧道炉对缓解地区电力紧张状况有重要意义，这在食品加工行业已经获得广泛认可。台达机电产品在燃气式食品隧道炉设备上的成功整合应用，满足了食品机械客户的需求。该设备电器配置为：DOP-A10TCTD的人机界面，DVP-60ES可编程控制器，DVP-04PT/S温度量测模块，VFD037M43A变频器，通过系统的合理整合实现对设备控制。系统参数设定画面如图10所示，类似地还有其它画面如烘烤时间与输送控制、温度设定与显示、点火控制画面等，不同型号的隧道炉其长度、速比给定等是不同的，它适用于所有类型的隧道炉，可以监视变频器的设定频率和运行频率值以及设定排风时间等。
图10 参数设定画面
4自动枕式包装机电控系统解决方案
传统的枕式包装机采用差速齿轮箱结构，运行稳定，但噪音较大，机械容易损坏，封装精度调整很麻烦。现在提供的自动枕式包装机采用PLC作为控制系统核心，其包装速度高、定位准确，系统更加可靠、稳定，可满足现代包装的发展要求。枕式包装机是食品、医药等包装行业中应用比较广泛的一种包装机械，能满足日常用品和食品的包装需要。电气控制箱内部布置如图11所示。整合方案采用台达DVP-EHPLC、台达VFD-M变频器、台达伺服系统、编码器及台达DOP-A人机界面，它可满足用户在多种情况下的应用需求，系统运行稳定，封切准确，操作简单，有很好的性价比和市场推广价值。
图11 电气控制箱内部布置图
5健身设备电控系统解决方案
随着人们生活水平的提高，健身车、楼梯机和划船机等运动设备倍受欢迎，但健身设备对稳定性、安全性、调速方便等性能的要求也越来越高，如图12所示的健身设备，采用台达M系列变频器构成的震动机，低速力矩大，全速范围内的电机工作电流都低于电机额定电流，保证了电机长期稳定运行，客户使用非常满意，满足了出口机器的要求。
图12 健身设备
6节能家电电控解决方案
随着家电产品的快速普及，家电已成为我国能源消耗的大户，其耗电量已经超过全国总用电量的15％。如今能源危机愈演愈烈，各国相继出台或修订了家电产品节能标准，如美国结合“能源之星”标识制度，淘汰了市场上的非节能家电，集节能、降噪、提高效率于一体的变频家电是真正意义上的革新，是家电业发展的潮流，台达M系列变频器能满足家电产品的节能要求，使用台达M系列变频器的节能家电，启动时无冲击电流，运行稳定；改变了传统的控制方式（停止/运行状态的切换），延长了设备的使用寿命。
7为胶带机提供完美的解决方案
各种胶带设备如各种复卷机、分条机及各式涂布机等，产品规格灵活多样，其电控系统采用台达触模屏、PLC、伺服、变频器等器材，都能满足要求响应快、定位精度高、质量稳定，的要求。图13是某胶带设备外形图，该设备选用台达系列自动化产品PLC、伺服、变频器、人机界面等构成电控系统，配置为DOP-A57GSTD，DVP60ES00T，ASD-A1021L，VFD022M21A。由于产品的技术含量高，完全能够与欧美日等的品牌媲美，而在价格上则更为实惠，在造纸、纺织、塑料机械、建筑等领域有应用广泛。
图13 某胶带设备外形图
8结束语
以上简要介绍了部分典型的基于台达工控产品并整体配套的自动化系统解决方案。这些解决方案在不同程度上都考虑了系统集成化、网络化、平台化、综合管理等方向发展的未来需求，限于篇幅本文只好从略，但我们愿意与客户展开这方面的合作，更希望得到客户的支持。
一、概述
我国高炉喷煤技术的应用始于二十世纪六十年代。高炉喷吹煤粉是从高炉风口向炉内直接喷吹磨细了的无烟煤粉或烟煤粉或二者的混合煤粉，以替代焦炭起提供热量和还原剂的作用，从而降低焦化，降低生铁成本；喷煤可调剂炉工艺热制度及改善高炉炉缸的工作台状态。
二、喷煤工艺
在珠海项目中，在工艺技术人员的配合下，作者将大型高炉工艺进行优化、简化，降低投资成本；高炉喷吹煤粉工艺系统主要由原煤贮运、煤粉制备、煤粉输送、煤粉喷吹、干燥气体制备和供气动力系统组成，工艺流程如图1所示，如果是直接喷吹工艺，则无煤矿粉输送部分。
图1 高炉喷煤系统工艺流程图
三、系统设计
1、系统设计原则
1.1 系统硬件设备（包括系统软件）和控制应用软件满足高炉喷煤的各种工艺控制要求，并保证与世界控制系统发展趋势相一致，能够更新升级换代，以保证近十余年连续稳定运行；
1.2 实现新一代电仪一体化，数据通讯网络及人机操作接口一体化；
1.3 操作监视集中化，主工艺线（制粉、喷吹）上的设备均采用HMI（CRT操作站）操作，使电仪系统人机界面统一化、共享化；
1.4 控制应用软件具有可靠性、稳定性及可操作性，并便于维护和扩展；
1.5 选用的产品操作简易，人机界面汉化，用户友好，系统软件通用，设备成熟可靠，有业绩和应用实例。
2、系统硬件及设备设计
2.1 控制系统硬件及设备设计概要
随着自动化技术的不断发展和计算机技术的飞速进步，的自动化控制概念也发生了巨大的变化。在传统的自动化解决方案中，自动化控制实际上是由各种独立的、分离的技术和不同厂家的产品来搭配起来的，比如一个大型工厂经常是由过程控制系统、可编程控制器、上位监控计算机、SCADA系统和人机界面产品共同进行控制。为了把所有这些产品组合在一起，需要采用各种类型和不同厂商的接口软件和硬件来连接、配置和调试。
全集成自动化思想就是用一种系统完成原来由多种系统搭配起来才能完成的所有功能。应用这种解决方案，可以大大简化系统的结构，减少了大量接口部件，应用全集成自动化可以克服上位机和工业控制器之间，连续控制和逻辑控制之间，集中与分散之间的界限。全集成自动化解决方案还可以为所有的自动化应用提供统一的技术环境，这主要包括：（1）统一的数据管理；（2）统一的通信；（3）统一的组态和编程软件；（4）便于链接的通用网络。
基于这种环境，各种各样不同的技术可以在一个用户接口下，集成在一个有全局数据库的总体平台中，这样系统之间的接口费用大大降低，备品备件的品种和数量也大大减少。技术人员可以在一个平台下对所有应用进行组态、编程和监控，可以大大提高监控水平，减少非计划停车时间。也是由于应用一个组态平台，培训和工程变得简单，费用也大大降低。
根据系统需求，西门子S7-300系列PLC系统能满足工程的工艺要求。设备结构形式符合世界自动化控制系统的发展，可实现电仪一体化操作。网络采用以太网总线结构。数据通讯网络系统的开放、系统人机接口电仪一体化、资源共享、系统软件稳定可靠，并有利于系统的维护和扩展。人机界面汉化，操作实用简便。西门子的全集成自动化思想集中体现在可实现PLC和DCS的解决方案。本系统硬件与网络选用西门子全集成自动化产品。
2.2 网络系统方案
本工程的基础自动化控制系统在工艺上分成3个控制子系统：煤粉制备系统2套和煤粉喷吹系统1套。3个系统之间的通讯用西门子的数据网络通讯技术（工业以太网）实现。系统的各类电源采用在UPS电源基础上的集中供配制，实用并便于维护管理。系统网络层分两级：（1）标准以太网服务器控制方式，方便地实现远程操作和网络扩展；（2）现场总线实现现场与系统的统一。
2.3 PLC（I/O）接口信号
PLC的输入采用光隔离模块，输出采用继电器模块。用PLC驱动信号的直流电源驱动仪用（I/O）信号和RTD信号，将PLC与仪表直接相连，完成仪表信号直接进PLC。其中：模拟量（I/0）信号为4-20mA、RTD直接用PLC的温度检测进机。
2.4 煤粉制备系统硬件及设备设计
煤粉制备系统配有两套机组，分为A系列和B系列,为3座高炉煤粉喷吹制备煤粉。煤粉制备系统主要工艺过程如下：原煤仓煤块经过其出口插板阀进入电子称重式给煤机，根据设定的制粉量，向磨煤机供煤。原煤被磨辊碾磨的被吸入磨煤机的干燥气干燥。升温炉送出的干燥气出口温度220～300℃，把较细的煤粉带入位于磨煤机上部的分离器。分离器把不合格的煤纷返回到磨盘上碾磨，细度合格的煤粉随干燥气经输送管进入布袋收尘器被收集，再经锁气器进入煤粉仓。
煤粉制备系统主要工艺装置和设备如下：原煤仓：A系列、B系列各一个；给煤机：A系列、B系列各一台，每台配有电子称、给料皮带速度变频器和闸板阀；磨煤机：A系列、B系列各配有一台型中速辊式磨煤机；热风炉烟气引风机：A系列、B系列各一台；烟气升温炉：A系列、B系列各配有一台烟气升温炉；增压风机：A系列、B系列各一台；袋式收粉器：A系列、B系列各一套；主排风机：A系列、B系列各一台；煤粉仓。
上述设备和各控制点由二台PLC采集与控制。
2.5 煤粉喷吹系统硬件及设备设计
煤粉喷吹系统主要工艺过程如下：在一个塔式结构的喷煤车间内装有三套喷吹系统，分别向3座高炉喷吹煤粉。喷吹系统包括了一个煤粉仓和每个喷吹系统的两个喷吹罐。煤粉制备车间制成的煤粉经布袋收粉器后，经锁气器进入煤粉仓。从煤粉仓(PCSB)送出的煤粉交替地加入各个喷吹罐，通过喷吹罐主管和分配器用气力将煤粉送进高炉风口。
喷吹罐自动进行加料和充压等，轮流连续不断地向高炉喷吹煤粉。喷吹罐的轮换程序是从喷吹罐1H1到喷吹罐1H2，再返回到1H1。当一个喷吹罐到达低位重量值时，控制系统将自动启动另一个喷吹罐。被启动的喷吹罐必须在正在喷吹的罐到达小重量设定值之前已经装好煤粉，充好压，处在等待喷吹状态。小重量设定值信号也在线设定在下一个罐上，以便能达到平稳地转换。
每个喷吹罐底部到流化锥体能帮助煤流稳定地沿着主管到分给各风口的分配器。
煤粉喷吹系统主要工艺装置和设备如下：喷吹罐装煤阀门控制；喷吹罐放散阀控制；充压控制；流化调节控制；二次风调节控制；管道防堵集中控制。
上述控制点由三台PLC采集与控制。
3、系统与应用软件设计
3.1 硬件及操作系统要求
SIEMENS PLC相关设备(如上配置，CPU全部采用SIEMENS 315-2DP);
工控机（研华P4/256M DDR/40G/19″纯屏显示器）
操作系统bbbbbbS 2000
3.2 开发工具
SIEMENS STEP 7 V5.2;WINCC 5.1;SIMATIC NET V6.1
3.3 应用软件
按工程中工艺要求编制相应的控制软件，主要实现以下功能：
● 制粉电气控制系统：设备连锁控制；给煤磨煤控制；升温炉燃烧控制；升温炉送风控制热烟气引风控制；收粉控制；磨煤机入口负压控制；磨煤机出口温度控制；工艺参数测量监视；操作数据设定；数据整理及传送；设备状态监视。
● 喷吹电气控制系统：喷吹罐自动加料控制；喷吹罐自动换罐控制；喷吹罐自动放散控制；喷吹罐加压控制；氮气温度和压力控制；工艺参数测量测量监视；设备安全连锁控制；数据整理及传送；设备状态监控；生产报表。
四、小结
珠海粤裕丰项目中采用西门子CPU315-2DP的五台PLC及西门子交换机、网卡等采用Profibus协议进行网络通信，使用光纤传输技术，提高抗电磁干扰能力和满足高速、远距离传输数据；截止目前为止该项目系统稳定性、工作效率、可靠性及可操作性等方面,取得了良好的经济效果。
Premium+TWIDO+ATV31方案硬件结构
方案原理图
在一层控制和二层控制原理类似，用Twido做常规的IO工艺控制，利用与Premium以太网交换信息，再通过Premium的CANopen通讯控制ATV31变频器（内置CANopen从站口）做速度设定、重置以及读取变频器状态等操作，使用总线通讯，不使用模拟量控制，为客户节约成本。
一层控制示意图：
二层控制示意图：
本方案的优点
本控制方案采用了施耐德旗下ModiconPremium自动化平台和Unity软件以及TE下面的ATV31变频器。
Premium 发布于 1997，每年大约销售 20,000个CPU，销售额约 7千 7百万欧元，Premium 在 130 国家有销售和支持 ，新 32 位结构，增强性能，57-3634M CPU包括以太网口为内置口，可以分别与变频器通讯和ERP通讯，功能更强，性能增加，数据和程序容量增加。新设计的超强处理能力，减少周期时间，为程序和数据提供更多的容量，增强了模拟量和过程处理能力。ATV31变频器，结构紧凑，集成EMC滤波器，内置MODBUS和CANopen通讯口，允许使用CANopen通讯方式控制，便于使用。
本控制方案采用了CAN总线通讯：它具有高的位速率（高1Mb）；高抗电磁干扰性；采用短帧，增加了实时性和抗干扰能力。CANopen的通信机制简单，可以降低设备的复杂程度它可以管理128个 设备 (1 主站 + 127从站)，CANopen协议适合于所有机械的嵌入式网络，是欧洲重要的网络标准。
PremiumCPU和TWIDO使用以太网通讯，并可以直接与一般公司的ERP系统连接。