6ES7223-1BF22-0XA8传授代理
1前言
冶金行业中大量使用西门子公司的控制产品。我公司在冶金项目中，逐步引进了和西门子产品完全兼容、高性价比的德国VIPA公司的产品，取得了很好的效果，也tigao了我公司在承接项目中的竞争力。
2 系统构成
在某电渣炉PLC控制系统中，我们使用了德国VIPA 公司300S系列的控制系统，其主要配置为：
1） 1个VIPA 314-6CG03作为CPU模块；
2） VIPA 300S CPU上都带有一个以太网通讯接口，功能相当于CP-343-1EX11，可直接与工控机连接。
3） VIPA 300S CPU上都带有一个可配置的RS485通讯接口，用来和四块厦门宇电的温控表通讯；
4） 由于工艺设计要求PLC I/O模块要分别放在两个导轨上，通过西门子IM365扩充了第二个机架；
5） 1台远程的 Profibus-DP从站，从站选用VIPA 353-1DP01接口模块；
6） 两个旋转编码器直接与CPU上自带的计数器接口连接，用来计算电极的位置。
7） 两台西门子的直流调速器6R7018用来控制慢速电机。
8） 两台ABB的变频器用来控制两臂的旋转。
系统结构方框图如图1所示。
图1 系统结构方框图
该系统已投入生产一年多，满足设计要求，系统稳定可靠。整个控制系统从控制器到远程站都使用了VIPA公司的PLC产品。
2.1 主控站（机架1）：
选用了VIPA 314-6CG03 CPU，它采用VIPASPEED7技术，是目前基于Step7编程的快的PLC。它与西门子（6ES7 314-6CG03-0AB0 V2.0）兼容。但扩充了8DIO，一个以太网接口模块及一个485PtP接口，而该VIPA型号在带有Profibus-DP接口的还能带有RS485PtP接口, 特别适合在该项目上的应用。挂接了VIPA 300V系列的开关量输出模块VIPA322-1BH00两块。其排列如图2所示。
图2
2.2 2.主控站（机架2）：
通过西门子IM365扩充第二个机架，其它模块选用VIPA模块。由于VIPA的CPU可直接带32个I/O模块，VIPA公司没有西门子IM365类似的产品。本设计由于工艺设计要求I/O模块要分别安装在两个导轨上。
排列如图3所示。
图3
2.2 Profibus-DP从站（远程I/O站）：
远程I/O采用VIPA公司的VIPA353-1DP01接口模块，并插入VIPA公司的300V系列的6个模块。其用法和西门子ET200M类似，但要安装VIPA公司提供的专用GSD文件用于Profibus组态，每个远程站多可组32个模块配置如下图：
图4
2.3 编程及组态
采用西门子Step7-V5.3就可以配置及对VIPA的PLC编程，其使用方法与西门子完全一致。硬件配置如图5所示。
图5 系统硬件组态图
2.4 1台工控机做工程师站：
1台研华工控机做为工程师站；由于VIPA300SCPU都带有内置以太网接口，工程师站通过以太网与PLC通讯；还可通过此口对PLC组态与编程（PG/PC），省去了编程用的MPI适配器。工程师站软件采用西门子PRODAVE6或免费的Libnodave通过TCP/IP与PLC通讯。如图6所示
图6
3 应用经验
使用VIPA公司的PLC，其编程平台使用西门子的STEP7-V5.3以上版本，和西门子PLC的编程方法完全一致。对VIPA公司的远程模块挂DP总线，要安装VIPA公司提供的GSD文件，其用法和西门子的远程站类似。VIPA300SCPU带有内置CP-343-1以太网接口，采用SPEED7技术，运算速度比西门子400更快，有很高的性价比。并且通过以太网口就可对PLC编程及硬件组态，使用非常方便
一、引言
矿棉吸声板是本企业去年投产的一种新型建筑装饰材料。引进90年代先进的日本全套板材自动生产线，可以生产不同厚度，不同规格，不同花色的矿棉吸声板，但由于日本原装包装线设备费用昂贵，且国内并无此种板材堆垛全自动包装线，由我中心开发本自动包装线并已投入使用。
本自动包装线是板材自动生产线的后继设备，由于矿棉板的成品板（规格：300mm×600mm）是分两路并排由干燥窑输送出来的，本自动包装线也具有两路独立的分流，翻板，堆垛系统，后经包装段统一到一起，再进入塑封段完成包装任务。按工艺要求本包装线应该能够实现：（1）自动翻板，即把块板经翻转后扣放在第二块板上，使两块板保持面与面的接触。（2）自动堆垛，即把经翻板后的不同规格的对板按不同数量堆成一垛。（3）自动装箱，即用机械手把堆成一垛的板放在纸箱板上，经本工段后把一垛板自动包装，粘合好成一箱。（4）塑封，即把装成的箱进行塑料封装。
二、控制系统主要设备及控制方案
本自动包装线是典型的逻辑顺序控制生产线，有繁多的检测元件，逻辑关系复杂，实现动作难度大，I/O点数近400多个。其受控设备除变频器，执行气缸还包括一套单轴交流伺服系统和一套喷胶系统。由于生产线较长，执行设备相对独立集中，按照设备可就近控制的原则，在中央控制柜下分段设立三个子控柜。采用OMRON-C200HG构成的远程I/O系统来完成控制方案，其控制系统结构如图所示：
上图使用Omron-RM201主站单元由RS485通讯口与三个Omron-RT201从站单元连接。伺服系统由OHMODC-1001控制器和PanasonicDV80X驱动器及伺服电机组成。伺服可以用输入器（ODC-1001）或由中央控制柜面板直接控制，它由PLC的两个独立的I/O单元对控制器进行控制。喷胶系统具有独立的溶胶温控线路，由PLC提供喷胶电磁阀的控制信号。本自动包装线有如下功能：（1）全线自动运行；（2）各工段独立自动运行；（3）现场设备就地控制手动运行；（4）各控制柜设有急停按钮，机械手，伺服机均设有特殊急停按钮。
三、控制系统设计
本自动包装线的控制系统程序设计，使用OMRONSSS软件用梯形图直接编程，井进行现场调试和程序监控。经过现场调试使本系统能够符合现场的各种工作条件操作极为简单，能够对故障和人为的干扰进行判断，分析，实现简单智能化功能。本程序采用模块化设计思想，分工段可独立操作完成本工段的工作，模块之间井用连锁和互锁条件建立关系，全线自动或分段自动时信号可互相调用。下图为包装线包装段的控制逻辑图：
伺服机的前进是由三个工位工作的完成情况来控制的。在本系统上电初始时，伺服机先回原点，由于此时三个工位上都没有工件，必须由纸箱站开始，伺服机一个工位一个工位的前进。当纸箱站吸纸板完成后伺服机就执行程序，当伺服机停止时，纸箱站再吸一个纸板完成本工位工作，但此时伺服机并不能再向前进，只有装箱工位在机械手放完一垛板后伺服机才能前进到下一个工位。此时纸箱站处再吸一个纸板，装箱工位再放一垛板，此时就必须再等粘箱工位把纸箱全部粘合完成，伺服机才能再向前走以后三个工位便动作，伺服机便不断工作下去。这段程序的逻辑动作比较复杂，关键是抓住伺服机前进这一目的。在完成本段初始化设计中使用了SEUREST指令，用起来方便有效。在这一段的程序设计中关键考虑这样几个问题：
①PLC的电源只有当工厂大修，或长时间不生产时才断开，而在每班次结束或休息时只须在面板上实现软关机，此时PLC仍为RUN状态。伺服机也同样只须软关机。伺服机必须能够区别是PLC断电再开还是软关机后再开。
②由于伺服机的运动轨迹与机械手的运动平面是相互垂直的，它们又是由两个独立的子控系统控制的，因次在机械手伸出的条件中必有两个信号：上升旋转气缸的得电信号A和伺服程序段结束信号B。当A信号接通时说明此工位有板，伺服机处于等待另两个工位的完成信号，伺服机即将运行。此时B信号接迪机械手是伸不出的。当B信号接通时说明伺服机己完成程序，可以进行本工位操作。当A断开时，由于此时伺服机正处于运行状态，只有当两信号满足时才能向装板工位装板。
③由伺服机连接起来的三个工位，每个工位执行元件大都是由电磁向控制的气缸完成的，在气缸气压不足，机械限位松动以及其含意外故障都会影响本工位工作完成情况，拖延动作时间，它将导致堆垛，翻板，和输送段的堵板。在设计中可以节拍为依据，对每一个必须到位的气缸均设时间监测及故障报警伺服系统由OHMODC-1001和Panasonic DV80X组成，采用示教方式编程控制。
OHMI/O信号接口共有48个端子。我们采用集电极开路控制方式，把脉冲输出端等用双绞屏蔽线引至DV80X的CNI/F端子用来控制脉冲和脉冲符号输入。把程序选择端子CHACHB及启动信号引到端子接进PLC的输出模块，作为伺服的程序选择通道信号。选择STANDBAY作为伺服程序结束信号接进PLC的输入模块，当PLC接受到此信号时就可以进行生产线上的其他动作。我们由PLC输出端引出一个回原点信号，使伺服机在进行规定的程序后，因负公差重新向前找回原点。原点信号选用反射式光电开关，使总累计误差在-0.lmm以内，能够满足精度要求。在开关电源的选择上，伺服24V电源容量不能太小且需单独使用与PLC用24V之间应严格区分避免干扰，PLC在模块选择上也同样要注意这个问题，尽量避免伺服信号与其他信号混放在一个模块中，可以优先考虑使用独立COM端的PLC模块。伺服控制程序（INC方式编程）如下：
STEP1DIM=（0000.0000
STEP2POS=+787.9800
OUT=OOOO
SPEED=100
SLOPE=30
STEP3POS=+42.00001
OUT=0000
SPEED=50
SLOPE=30
STEP4POS=+12
STEP7
STEP6END
STEP7RTN
STEP8END
塑封段主体设备为一台连续式电阻炉，它的温度控制主要由两部分组成：SR-73PID温控表和固态调压器（或采用PAC03A三相调压控制器）。温控表通过K型热电偶输入模拟量，输出4-20VDC电压来控制三块固态继电器SSR（或直接控制PAC03A三相调压控制器），每个固态继电器（或控制器）又分别带若于加热管。固态调压器则由电位器来控制输出，每个固态调压器也分别带若干加热管。温控表和固态调压器的总控则由PLC来完成。这样塑封炉膛内温度就可以分段全控，分段调压，分段直接启动，能够把温度控制在180℃左右，对己包装的箱体进行塑封。本段的其他动作如推箱，封切，放膜等均由PLC进行控制。
四、结论
建筑板材是现在较为流行的新型建筑装饰材料，由于装饰板材的结构特点：面积大，体积小，边角易损，表面脆弱等，对于其产成品的包装，就成了急需解决的问题。现在我国的建材企业，大多都是采用手工包装，工人劳动强度大，产成品质量没有保障。自本自动包装线在本企业投入使用后，基本解决了以上问题，极大tigao了产成品合格率，减少生产线工人近3/4，深受用户好评。
工业废水处理系统：
利港电厂工业废水处理系统用来处理一、二期4×350MW发电机组的工业废水，废水包括补给水系统的再生废水、化验室排水、锅内取样废水、锅炉清洗废水、锅炉排污水、空预器冲洗水，煤场冲洗废水等。各就地工业废水池通过废水输送泵将工业废水送至工业废水处理站#1-6存放池中，工业废水站废水不对外排放，经中和处理后的酸碱废水和锅炉区域的低浊度碱性废水直接利用3台工业废水处理给泵送至#2灰浆池，作为冲灰补充水。
工业废水分为二类：
类废水包括再生废水和化验室排水，贮存在#5存放池中，处理工艺流程图为：
第二类工业废水包括锅内取样废水、锅炉清洗废水、锅炉排污水、空预器冲洗水，煤场废水等，贮存在#1-4和#6存放池中，处理工艺流程图为：
原控制系统和存在缺点
利港电厂工业废水处理原控制系统，控制功能的实现全由继电器搭建而成，采用模拟屏显示系统流程及门和泵的运行状态，废水系统液位、liuliang是以二次显示表和记录仪方式实现，模拟量的控制通过单独的调节器实现，无法实现报表自动生成和处理水量统计功能。该套系统使用十五年时间，老化严重，已经影响生产，主要存在以下缺点：
1、控制系统技术落后，故障率高；
2、电子产品产品老化严重，维修和更换费用都比较高；
3、继电器硬接线回路，技术改进困难，成本也高；
4、无法满足系统无人值守和自动统计的要求。
5、原系统无趋势分析、无报警记忆功能，维护系统、分析和处理事故存在困难.
6、工业废水系统无法实现实时数据采集和信号进SIS信息管理系统功能。
改造设计思想：
1、拆除工业废水原模拟盘控制柜，拆除原有按钮控制板，拆除原有的单回路调节器设备。
2、按要求重新配置、组态一套工业废水控制系统，新系统具备无人职守的能力。
3、用上位机平台控制方式，在CRT上直接进行对系统运行的监视和操作系统设备，上位机的配置，采用价比较高的通用型PC机。
4、采用性能优越的IFIX监控软件，通过操作员站对工业废水处理系统和进行监视控制，即通过LCD画面和键盘对整个工艺系统进行监视和控制，控制室不再设常规控制仪表盘。
5、工业废水控制系统更改后，将该系统接进水网，主干网采用以太网络，PLC和两台操作员站均接到以太网上构成一个以太网，易于组态、易于使用、易于扩展。
6、控制系统不仅与下层控制设备有良好的接口，具有上层管理厂级实时监控（SIS）系统的接口，具有可扩展性。
设计方案：
本控制系统PLC设计选用GE公司PAC7系列PLC，采用单CPU配置系统结合多台上位计算机操作员站的控制方式，控制系统不采用就地控制箱上装配开关和按钮的方式，在操作控制室通过上位计算机系统对整个废水处理流程进行集中运行监示、报警与控制。废水处理系统在自动运行方式时，具备无人职守的能力及条件，设计了多种控制模式，可在上位机上选择运行。
1、PH值控制程序，再生废水处理后，PH值在6-9之间送至#3存放池以便再利用，PH值〈6或
〉9时返回#5池重新处理。
2、时间控制程序，本系统严格按照时序，顺序工作，允许在工作过程中进行手动、备用和自动方式的切换。
3、分组工作程序，由于多台废水存放池对应多台处理给泵和气泵，采用了分组运行的方法，根据实际情况进行控制参数据选择，这样既方便对各个对象的控制，又不影响设备的检修。
4、工业废水处理控制系统配置：一台控制电源分配柜，控制系统中各个电压等级的电源转换及各个控制设备的配电；2台PLC柜，内装一套废水处理系统PLC装置、必须的PLC、网络保护装置、继电器（日本idec24VDC中间继电器）、4-20mA模拟量隔离器（日本ASAHI）等；一台LCD操作员站。
改造后系统功能比较：
1、监视功能及特点
通过各种可选择的画面（如运行画面、事件管理画面、报警画面等）对系统进行监视控制，实现生产过程的自动化。iFIX监控软件具有与下位机系统通讯的能力，实时监控现场设备的工作状态，显示生产过和中的工作曲线，具有远程控制能力，向下位机采集数据，对历史数据进行存储、查询、显示、打印等。监控系统有如下特点：
（1）界面显示：具有全中文显示，界面友好，操作方便，系统流程画面采用主菜单的形式，在每幅画面下都可以通过按钮切换。在中心控制室对能全系统被控设备进行实理控制。
（2）实时画面显示功能：用图型实时地的显示各现场的状态参数。用模拟仪表、趋势曲线显示参数的实时变化情况。根据阀门的开闭及水泵的启停状态。
（3）参数修改画面和故障诊断画面等各种监视画面，便于生产人员能够快速、清晰地了解整个系统的生产情况。
（4）安全功能：设定不同权限的口令，限定不同人员进入系统的权限，计算机启动后直接进入运行画面。
（5）数据管理：数据库存储生产数据和操作记录，供统计分析使用。便于对历史数据的的记录和事件分析。
2、系统实现的功能
（1）所有设备操作均以窗口的方式实现，采用弹出式窗口操作的有：阀门、马达（泵或风机）的启停或/和调节，窗口的上方显示该设备的名称及EAM编码，下面该设备的操作按钮和检修挂牌按钮。操作窗口弹出后，可以方便地在窗口内对设备的参数进行修改，或改变设备的运行状态，泵和阀门采用不同的颜色表示设备的不同状态，。
（2）自动运行方式说明
工业废水系统在自动运行方式状态下，跟据水池的液位实现自动运行和泵的自动加药处理，从而实现无人值守。当就地设备或系统出现异常，对自动控制造成无法正常运行时，例如阀门的开启和信号反馈有误仪表故障等，通过修改分组工作程序重亲新保证系统的正常自动运行。
（3）PID调节
酸碱加药部分的PH调节采用PID方式进行调节，PID调节是指调节器根据被调参数的给定值（SP）和过程值（PV）之间的偏差，通过比例P、积分I、微分D运算，改变调节器输出使过程值跟踪给定值从而达到无差调节的目的。PID调节有手动和自动两种调节方式：自动时PLC根据SP和PV间的偏差，按照PID算法自动改变控制输出，直到过程值等于给定值；手动时通过运行人员人为改变控制输出达到调节目的。酸碱加药部分调节中，自动时变频器的频率由控制系统计算值决定；自动解除后，变频器频率有操作员直接输出值。画面上有变频泵出力大小的数字显示，点击显示数字会弹出一画面，上面会显示泵出力大小的输出值和反馈值，其中输出值在非自动状态下操作员可以设定和改变。
3、方便维护
采用Proficy(TM)Machine EditionV5.50版本的专用编程软件，该软件提供了简单友好的用户界面，可重复使用的程序、强劲的搜索功能、自由格式的图形编辑器、完善的在线帮助。很方便的进行程序编写、软件调试、系统维护完全依照bbbbbbs环境的操作习惯设计，易学易用，可以极有效率之方式来操作。采用项目(project)观念，以可视化之方法将程序的开发内容以阶层化的方式加以呈现，令相关之工作内容一目了然，不论是程序的开发或维护皆能以极为直觉的方式进行。多样化的联机方式，提供直接联机、调制解调器联机及因特网联机等，并可自行将不同的联机设定内容，提供联机(on-line)的程序编辑功能，编辑完后可立即执行不必重新下载程序，可大幅缩短程序的开发与修改时间。提供多窗口的阶梯程序画面，可将不同区段之程序呈现以便加以对照、复制与编辑 。提供弹性之阶梯程序编辑功能可执行程序网络的插入、复制、贴上、删除等高效能操作，以加速程序之输入。多窗口的阶梯程序高亮度显示画面，除将各开关组件闭合状态以红色直接在组件上显示外各应用指令内的缓存器其现在值亦直接在窗口内一起显示此对程序测试有极大之帮助，在窗口内亦可直接点选开关组件并对其加以抑能、致能或强制设定，被抑能之接点与线圈在显示上有别于正常之组件，以助于组件状况之掌握。
4、实现厂级管理的联网
通过发电厂厂级监控信息系统（SIS）是处于火电厂控制系统（DCS等）与管理信息系统（MIS）之间的，主要为火电厂全厂实时生产过程综合优化服务的，对生产过程进行实时管理和监控的信息系统。