西门子6ES7232-0HD22-0XA0千万库存
1引言
天津石化公司化纤厂2001年投产的20万吨聚酯装置采用pta工艺路线法生产，工艺主装置采用的是美国honeywell公司新推出的tps集散控制系统进行控制，而ptan2输送系统是从德国waeschle公司引进的，控制系统采用的是西门子s5135u系列plc，它们之间采用的是串行通信方式进行信号联系。本文就西门子s5plc如何与tps集散控制系统进行通讯问题进行讨论。它们之间的硬件配置方式见图1。
2plc与tps系统串行通讯的实现
pta氮气输送系统采用的是西门子公司的s5-135u型可编程控制器，硬件结构配置为：1个cpu928b(6es5928-2ub12)，3个数字量输出模块，4个数字量输入模块，2个模拟量输入模块，1个模拟量输出模块，1个通讯处理器cp524(6es5524-3ua13)。
cp524是用来实现一种计算机和计算机的链接，这种链接是一种两个单元之间用以交换数据的串行点对点连接，这两个单元可以都是simatics5系列可编程控制器，也可以是simatics5控制器与类型控制器之间的通讯，s5侧标准控制程序为3964r。cp524通讯处理器有一个串行接口，它包括一块接口板和一个25针的插座连接器，cp524模板前板包括有用户内存子模块插口。用户存储器子模块包含了由设备指定的接口程序(解释程序和规程)，和由用户指定的链路参数以及作业管理器。设备指定的程序需占8k字的内存容量，作业管理器则占1k字。用户存储器子模块是一块eprom，可使用编程器及com525软件在其上进行离线编程。cp524的传输速率为9600baud,其中通讯接口配置如下：
(1) 接口方式：rs485半双工
(2)数据位：8
(3) 停止位：1
(4)设备地址：1
(5)奇偶校验：none
工艺主装置采用的是honeywell公司tps集散控制系统,它的siiop（串行通讯卡）与该系统hpm（high-perbbbbanceprocess manager）的modbus,allen-bradley子系统相连接，每个siiop挂2个fta，每个fta有1个通讯接口对应16个数组点。化纤厂采用的是modbus 系统，sifta串行接口的通讯方式为r485d。si与子系统进行直接的数字通讯，子系统的数据通过数组点（array）被采集到hpm中，这些数据可以直接用于数据采集或者用于控制算法中，siiop模件有32个槽，其中16个槽与fta1通讯，16个槽与fta2通讯，其中每个sifta用16个数组点来映象子系统的数据，siiop 支持对子系统数据进行读和写。数组点（array）再按预先编好的程序连接到指定fta的siiop上的槽，连接好后可以自动进行通讯。
数组点(array)是honeywell公司设计的一种非常灵活的数据结构，它更容易存取用户的自定义数据，对先进控制和批量顺序控制程序特别有用。数组点(array)可用于串行口通讯，即将子系统的数据读到数组点的参量子集中，或将数组点的参量(包括旗标量点(flag)，数值点(numeric)，字符变量(bbbbbb)等写到子系统中，这样实现了与任何串行接口数组点的双向通讯。
数组点所映相的子系统的数据可在操作站gus上显示，也可用于控制算法中，这些数据再与hpm的数字组合点，设备控制点，常规控制点和cl程序相配合，终实现了外部串行通讯系统与tps的有机结合。
除了上述说明外，由设计人员所编写的映相数据表是非常重要的，它详细记录了各数组点中各参量的名称，内容，解释说明及在s5侧的数据库的地址，符号，位置等，设计和维护人员只有应用这个映相表，才能将s5侧的内容与tps系统中的数组点参量一一对应，将预先编好的两套系统连接起来，并且可以便于今后查看信息及功能维护。如果没有这个映相表，则无法弄清楚数组点中各参量的意义，不知道s5程序中通讯的内容与tps系统数组点参量的对应关系。
s5plc与tps系统之间串行通讯的数据流向见图2。
图2 s5 plc与tps系统之间串行通讯的数据流向
3系统在实际运行中存在的问题及解决
20万吨聚酯装置的tps系统与s5plc系统调试成功以后，在一段时间内经常出现gus站上显示短暂的数值为坏值(badpv)，操作人员经复位后正常，笔者仔细的检查了dcs和plc的硬件和软件设置，并未发现有异常。于是怀疑通讯线路中存在有干扰，于是从以下两个方面进行检查：
(1)接地问题：通讯线路中的第七脚为接地端，笔者认真地检查了plc端cp524通讯卡，dcs端的si iop卡接地端是否有效的连接，经确认，接地连接和接地电阻均正常，于是由接地引入干扰的可能性被排除。
(2)通讯线路的安装及设置：根据rs485通讯协议知，通讯线路阻抗不连续点会发生信号的反射，我厂总线的不同区段采用了不同材质的电缆，这样就会造成阻抗的不连续，于是笔者将tps控制室内的总线电缆全部更换为与原电缆材质一样的电缆，并重新焊接了一个25针d型插头，后观察效果，再也没有出现过通讯故障的现象。
4结束语
dcs和plc的通讯技术到目前来说，技术已经相当成熟，特别是系统之间的通讯，是相当容易实现的，并且是可靠的，在出现两个系统间的通讯不能建立时，在确认相关的通讯卡无硬件故障时，应主要检查通讯线路的连接和通讯参数的设置是否存在问题。
该系统自投入运行以来，一直运行良好，控制稳定，利用串行通讯将pta输送站与中控室紧密的结合起来，将现场信息及时显示于gus站上，便于操作和监视生产过程，保证了生产稳定运行。特别是因为采用了通讯技术，可以不用重新布线，就可以更改程序组态，变更控制功能。并且节约了大量的信号电缆及安装维护费用，大大降低了投资成本，克服了传统方式检查维护量大的缺点，收到了良好经济效益。
RS-485网络故障查找与排除
作者:Mike Fahrion，B&B电子/ Vance VanDoren，CONTROL ENGINEERING编辑顾问
更加现代化的替代技术日益增多，但RS-485技术仍然在无数的通信网络中保持着中流砥柱的地位。以下是检查常见故障和建立比较麻烦的RS-485网络的8步方法。
1. RS-485使用一对非平衡差分信号，这意味着网络中的每一个设备都必须通过一个信号回路连接到地，以小化数据线上的噪声。数据传输介质由一对双绞线组成，在噪声较大的环境中应加上屏蔽层。
2. 在绝大多数的RS-485网络中，终端节点所引起的问题比它能解决的要多。为了检查哪一个节点停止了工作，需要切断每一个节点的电源并将其从网络中断开。使用欧姆表测量接收端A与B或+与-之间的电阻值。故障节点的读数通常小于200欧姆，而非故障节点的读数将会比4,000欧姆大得多。
3. 哪一根线是A、哪一根线是B一直都不是很清楚。不同的制造商采用不同的标签规定，B线应该永远是在空闲状态下电压更高的那一根。A线相当于-，B线相当于+。可在网络空闲的状态下用电压表检测。如果B线没有比A线电压更高，那么就会存在连接问题。
4. 当没有设备进行传输，所有设备都处于监听状态的时候，RS-485网络中会出现三态状态。这将导致所有的驱动器进入高阻态，使悬空状态传回所有的RS-485接收端。节点设计者为了克服这一不稳定状态典型的方法是：在接收端的A和B线加装下拉和上拉电阻来模拟空闲状态。为了检查这一偏置，应在网络供电和空闲的状态下测量B线到A线的电压。为了确保远离如图中所示的不定状态，要求至少存在300mV的电压。如果没有安装终端电阻，偏置的要求是非常宽松的。
5. 一根双绞线加地的RS-485网络可以上行与下行地传送数据。由于没有两个发送端能够在同一时间成功地通讯，在数据的后一位传送完毕后的一个时间片内，网络表现为空闲态，但实际上节点还没有使其驱动器进入三态状态。如果另一个设备试图在这一时间段内进行通讯，将会发生结果不可预测的冲突。为了检测这种冲突，使用数字示波器来捕捉几个字节的1和0。确定一个节点在传输结束时进入三态状态所需要的时间，如图中所示。确保RS-485软件没有试图响应比一个字节的时间更短的请求（在76.8kb/s的速率下略大于1ms）。
6. 每一种可靠的中长距离联网技术都有某种形式的内置隔离，除了RS-485以外。它要靠系统设计者来确保网络不包括任何接地回路。隔离每一个节点将以数量级的程度增加网络的可靠性。
7. 隔离是抵御电源浪涌的道防线，增加多级浪涌抑制器可以消弱更大的浪涌干扰，保证它们是在网络隔离可以容忍的范围内。好是在网络有高性能接地点的位置安装浪涌抑制器。在同一点将其连接到大地，就像其他的网络设备或工厂的电气系统一样。
8. 一旦RS-485网络建立并运行，就应记录下其配置的每一个细节。包括终端信息、偏置、线型和备件信息。如果可以负担得起，应购买一些备件并存放在机柜中。
1引言
增量式剪切控制，对本系统来说主要是按要求对特定的铜片进行定长或增量式剪切。剪切后的铜片压制成铜排做成软连接器产品，用于电控柜等电器设备的电流引入，满足客户对产品规格的不同要求。根据设置的增量不同，软连接器可以弯曲不同的角度，相比于相同长度的铜片做成的连接器，节省空间、美观，散热效果好。对小企业或加工中心来说，面对的是大量零散的、需求量小的、品种规格多的用户，它所需要的是价格相对便宜，又能保证剪切质量和剪切精度，操作简单、方便、灵活的剪切生产线，为此我们开发了铜片剪切自动控制系统。该系统现已投入实际生产运行，运行稳定可靠。
2系统设计
2.1工艺解构
剪切系统的工艺示意如图1所示，此图主要是该剪切生产线的机械部分。主要有开卷机、活套光电开关检测、夹送辊、剪切机、拉料机等五部分组成。开卷机主要由变频器电机控制，可以完成对原材料的开卷和收卷动作；位于缓冲坑中的光电开关的作用：根据铜片的下垂程度，决定开卷机的运行速度，保证正常送料；夹送机构由交流伺服电机驱动旋转，完成板料的定长和增量式传送；剪切机有高压气体控制，左右冲交替进行，由左右两边的接近开关控制。
图1 增量式剪切系统工艺示意图
2.2电控系统设计
系统参数设定和显示通过触摸屏完成。整个系统的控制部分主要有plc、伺服驱动器来完成，系统控制如图2所示。
图2 系统控制示意图
根据系统运行和控制要求，选用富士的micrex-sxspb系列plc，其使用简单，功能强大，优性能价格比，能满足各种各样自动化控制需要，且具有尺寸小不受安装场所限制，大容量内存，高速指令功能；并提供了方便、简洁、开放的通信功能；可直接连接pod；使micrex-sxspb系列plc可以很好的满足控制要求。人机界面选用富士ug221系列触摸屏，黑白，5.7寸。进行参数的设定、显示。伺服系统采用武汉迈信的伺服驱动器和华大电机。变频器选用富士的frenicmulti系列变频器。
3增量式剪切控制
3.1控制原理
板材定尺和增量式剪切部分是整套设备的关键，剪切是在材料停顿时刻进行的，也就是说，切刀刀口分离时，控制系统启动，送料长度由plc、伺服驱动器联合进行控制。触发开始后，系统直接以预设的加减速率、高速度、目标长度以及所设增量为基本参数，计算出运转速度曲线，直接驱动伺服电机送料，若设定单位脉冲的移动量和编码器每转一圈的脉冲数，当夹送辊的直径一定时，夹送辊每转一定的角度或圈数，板料的移动长度也就确定了。当plc“指示”伺服驱动器所发出的脉冲数达到所设定的脉冲数(即长度)时，plc发出信号，交流伺服电机停止转动，剪切系统的电磁铁通电，气缸执行剪切动作。剪切机构的每一次剪切使接近开关获得一个脉冲，此脉冲作为计算剪切数量。依次循环，自动地将卷材切割成一定数量的定尺或增量式长度的板材。
3.2参数设置
(1)主轴转速(自动运转时，下同)的确定:确定主轴的转速要兼顾两个方面：一是生产能力；二是转动惯性。转速不是越快越好，太快，转动惯性大，达不到jingque停止的要求，剪切长度精度不高；慢了，达不到生产率的要求；在此系统中有一个合理的速度范围供用户选择。
(2)脉冲当量的确定:在本例中，之能进行高精度定尺和增量剪切，实际上就是jingque的控制夹送辊每个脉冲转动的角度(脉冲当量)。当夹送辊直径一定时，它转过一定的角度，就对应转过一定的弧长，即为板料移动的长度。从理论上说，脉冲当量越小，剪切长度精度越高，但对控制系统的要求也越高，不经济。一般情况下，脉冲当量比加工精度高一个数量级即可；本系统剪切长度一般在2cm～200cm之间，要求精度为cm。伺服电机主轴转四圈(50mm/圈)，夹送辊转一圈(200mm/圈)，所设脉冲当量为mm/脉冲，等够满足精度要求。
4系统软件设计
系统软件的设计包括触摸屏的软件设计和plc的运行控制软件设计两部分。
4.1人机界面的软件设计
本系统人机界面所有画面均用ug00s-cwv3软件进行设计，有四幅画面组成：开机画面、手动画面、自动画面和信息显示画面。经ug00s-cwv3编译无误后，从个人电脑中下载到人机界面，如果与plc的通信能正常进行，并且plc侧相应的程序也正确无误，则即可使用。人机界面通过rs422通信电缆直接与与plc编程器端口连接，实行命令设定型通信。根据来自人机界面的请求命令，可以实施plc内部存储器的读写操作。plc完成处理后，回送答复给外部设备。plc侧不用特意编写通信程序。这里只给出手动，数据输入和自动画面。
(1)手动画面：手动画面主要完成板料安装时或剪切完后对主要机械部分的控制调整。
开卷和收卷按钮，按下后做做开卷和收卷动作，松开后停转；进料和退料按钮，按下后伺服进料和退料，松开伺服停转；左冲按钮：按一下冲头左冲，如果冲头不动，说明冲头在左边；右冲按钮：按一下冲头右冲，如果冲头不动，说明冲头在右边；拉料开按钮：按一下切片送料运行；拉料关按钮：按一下切片送料停止；返回按钮：返回开机画面，如图3所示。
图3 手动画面
(2)数据输入和自动画面：之前，我们所需要的首片长、片长增量、总片数和伺服电机速度。现片数是在自动运行过程中，如果有残片存在时，用来补片用的，如图4所示。
图4 数据输入画面
4.2plc软件设计
plc的程序和人机界面的画面设计相互配合来完成系统的功能。用plc：完成手动控制和自动定长或增量式剪切；
plc程序结构图分别如图5、图6、图7所示。
图5 主程序结构图
图6 手动画面结构图
图7 自动画面流程图
5结束语
适当改变脉冲当量、夹送辊直径，剪切精度可提高一个数量级；此系统实际运行效果良好剪切长度、精度、剪切速度完全达到设计要求和用户要求。