西门子6GK7243-1GX00-0XE0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。
图1 系统构成及系统框图
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MODBUS RTU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-A0721LA 1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。
图11 电气控制箱内部布置图
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-EH PLC、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。
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。
图13 某胶带设备外形图
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。
目标：实时数据库pSpace作为生产集成制造系统（CIMS）核心，与关系数据库构成完整的信息集成环境，将企业所有生产装置的实时生产数据有效管理，实现多级浏览（公司或异地），实现海量数据的长期保存。作为事故分析和流程改进的数据基础，整合后与相应的专家系统共同使用来指导操作，实现化工企业生产管理的高度协调统一。
功能：（以某化工厂为例）
建立实时数据库系统平台，完成业务管理层的管理网络和操作控制层的控制网络的网络互联，开发与DCS数据采集接口，实现与各种数据采集系统的对接，采集和保存企业的装置、罐区的工艺、计量和质量数据信息，
*搭建实时数据库平台：
完成实时数据库系统规划和配置，制定项目实施方案。建立实时数据库，实现与现场主要生产装置DCS/PLC的数据采集，完成生产过程数据的采集、长期历史数据保存和数据处理，实现实时数据库与关系数据库的数据交换。
*建立基本应用：
实现主要生产装置生产过程的实时监控；历史趋势分析；报警管理和事故追忆；生产成本核算；实现计量数据管理；生产调度业务处理。
1、实时数据管理
可以从各个生产装置和子系统通过各种接口快速读取大量实时数据，长期储存过程数据，做到不限期限、不限数量、不限类型，按照各级管理人员要求的精度、频度、格式，准确地保存在实时数据库中，并具有各种级别的安全设置。
2、生产运行监控
基于实时数据系统，实现对工厂过程数据的存储、监视和分析，通过对企业生产情况进行历史和现状的对比分析，从而实现工厂级的实时管理；通过对原材料、产成品、物料、能量计量监控和产品质量监控，协调全厂生产运行物料和能量的平衡状态，指导装置优化操作。
3、报警管理和事故追忆
系统发生故障时，系统有自动报警功能，提供设置报警级别、报警权限功能和报警信息的记录、维护和管理功能；提供事故追忆功能，当事故发生时，系统产生报警，启动事故记录，记录相关报警、事件、时间及相关的大量信息。提供事故追忆的事故分析和管理功能，用户可以根据权限进行事故管理的设定、修改、取消等。
4、 系统维护功能
提供数据库的在线及自动备份功能，能实现完全及增量备份，提供数据库的数据冗余功能，实现磁盘镜像或磁盘阵列。提供数据库的恢复功能，在实时数据库系统崩溃时，提供紧急恢复功能。
提供实时数据库服务器、采集站的集中监控，能远程实现实时数据库服务器、采集站的重配置、启动、停止、切换等管理任务。
提供标准化的通信接口让用户进行二次开发。
可以根据用户和行业应用需求开发功能子模块：生产成本核算子模块、 计量管理系统子模块、生产调度业务子模块等。
意义：通过将网络技术和信息管理引入到CIMS系统，打破了传统系统的信息瓶颈，改变了原有的数据流程和监控管理模式，实现了从分散控制和独立管理到管控一体化的转变。
1 引言
近20年以来，橡塑电缆机械行业与其它行业一样发展迅速。在入世后的市场竞争中橡塑机械行业面临严峻的挑战。提高橡塑生产制造装备自动化技术水平能够有效地提升行业综合实力。
2工艺流程
线材进入放线设备在放线张力控制条件下,从预成型辊轮架穿过并加热,被挤塑机挤出的橡胶材料覆盖外套。覆盖了橡胶外套的线材,进入生产线主速牵引装置,经过高温硫化由变频器控制每分钟的生产速度，再经由履带辅助牵引进入后处理阶段。在芯线折断和成型工艺装置上,经过张力架检测张力作为张力反馈,速度由主速给定,匀速恒定张力的送线,经计米器控制后切割成型。在整条生产线上,主牵引和辅助牵引控制系统工作在速度方式：包括高温处理，微波硫化，后加热速度串联同步；并且要求各级可以微调并后级同步调整。而钢带放线和成型控制系统工作在恒转矩方式，速度变化引起的转矩波动被转矩控制系统控制,相互配合以保证速度和张力的恒定。
3基于台达机电产品的配置设计
图1 自动化系统体系结构
系统体系结构由台达机电产品构成核心自动化技术平台，参见图1，配置表参见表1。
表1自动化系统配置表
注：DOP-AE57CSTD人机上的界面程序在另两台DOP-AE10THTD上必须有，就是DOP-AE10THTD能控制DVP12SA11R，而DOP-AE10THTD界面程序不必在DOP-A57CSTD上有，就是DOP-AE10THTD不控制EHPLC。
4基于台达机电产品的整体解决方案
4.1 一机多屏
由于此流水线长度较长，客户需要在流水线不同的地方安装人机，以便在操作时不用走很长的距离来操作及监控设备，根据此要求人机之间必须进行通讯，这就是我们平常讲的“主从屏”控制。
利用台达人机有一个非常的特点就是有三个通讯口且两个通讯口可以RS232、RS485、RS422进行随意配置，且每个通讯口都是互相独立的。这样就可以利用每一个人机的一个通讯口（此例中采用人机的COM3设置为RS485通讯格式 7 E 1 9600）连接起来，进行通讯，主机通讯协议采用（MODBUSMASTER）,而从机采用（MODBUS SLAVE）。而人机间数据的交换必须采用宏程序来实现。
4.2 通讯从站
根据系统变频器、温控器通讯要求快速的的要求，采用两台10.4寸人机分别与两台EHPLC通过另两个通讯口（COM1COM2）进行通讯，那是不是要问如上述所说不是一机多屏不是一样能完成吗？何必要如此多此一举呢？那我这里为什么要这么做呢？因为在我实际调试时发现用宏程序来做一机多屏时，如果数据很多，数据利用宏程序在人机交换，因为数据很多，人机的处理速度有限且由于波特率的限制，要满足非常快的通讯要求会有一些勉强，那么我采用在PLC上加装DVP-F485卡（只能作为从站），使得一个PLC能与两个触摸屏通讯，这样我就可以在与变频器、温控器通讯这一块不用通过人机处理直接与两台PLC通讯，这样通讯慢的问题迎刃而解。
4.3EASYbbbb通讯
根据需要通讯的变频器及温控器数量众多且通讯要求及及时性要高，故采用了台达PLC具有的EASYbbbb功能，此功能优点在于通讯程序底层已经写好，没必要你自己编写复杂的通讯程序，你只需要设置相应的特殊寄存器，这样既方便又可靠且速度快，EASYbbbb功能请参考台达PLC编程手册。
4.4 变频器同步
整个生产线控制有8台变频器，8台变频器频率控制水线，分成七段控制，主要利用台达通讯的便利性，用通讯的方式，随时随地读变频器的频率，只要发现其中一台变频器频率有变化，会根据一定的比例，后续几台变频器跟着变化，以便处理四段速度的同步以控制张力。
八台变频器，当其中一台变频器频率有改动时（通过模拟量改动，或者主频、比例给定）有改动时，那后续的几台变频器就会根据以上的关系，会自动改正频率，以保证同步。
当有两台以上变频器频率通过模拟量微调或者通过人机改变比例、主速时，那以前一台为准，后续几台的频率值修改都必须得屏蔽掉，例：比如现场有两个操作工修改第二台、第三台变频器的模拟量进行微调频率，那频率修改值以第二台为基准。
频率值是主频与模拟量辅频设置，在现场模拟量辅频何时改变是不可知的，那编写程序时必须每时每刻都要读频率，来了解现场变频器频率值变化，频率读好后，还要根据频率变化根据比例计算后，计算出的频率值自动的靠通讯写给相应的变频器。因为是每时每刻的在读频率，频率给定有两个来源，那难点在于何时把写好的比较值，给寄存器，再用此频率值与读的频率比较，当作参考值。
运用以下思路编写程序，而通过调试客户满意调试效果。原先想运用04AD+04DA，这样的话写程序更简单，因为客户现场此生产流水线过长（有五六十米长），微调的模拟量必须紧靠每一个工位，客户布线现状比较糟糕，在这么长的线路上模拟量会有很大的衰减和干扰，靠通讯的方式会相对比较好一些，故采用完全用通讯的方式来解决客户同步的要求，相对的程序要求编写会比较复杂一些，特别是何时在给比较值参考，怎么样屏蔽后几台频率变化的问题。
4.5 PID功能
此PID功能主要应用在控制微波加热，而我在应用PID功能时进行了变速积分及积分饱和限制的改进算法，使其在控制时超调非常的小及非常的稳定。