西门子6ES7232-0HB22-0XA8选型说明
1 引言
对于16A及以下小容量直动式交流接触器，由于无专门的磁吹灭弧装置，故其抗熔焊性能显得尤为重要。在研制小容量直动式交流接触器用新型AgNi基触头材料的过程中，为了考核所研制的新型触头材料的抗熔焊性能，将PLC应用于直动式交流接触器的电寿命试验中，结合所研制触头材料的特殊性，充分考虑了可能出现的失效形式，巧妙利用PLC的定时控制、计数控制及监控功能，取得了良好的试验效果。
2控制要求及试验方案设计
试验要求对4台装有新型触头材料的3TB交流接触器进行AC-4类电寿命试验，该接触器的额定电流为16A，额定电压为660V，试验操作频率为300次/h，通电时间为60ms，考虑到试验设备的安全，要求实现短路保护和熔焊保护。试验主电路如图1所示。
图1 试验主电路
通常情况下，接触器触头发生熔焊时，其辅助常开触点闭合，通过PLC对其闭合时间的在线监
测，可判断触头是否已发生熔焊。但考虑到所研制的触头材料的特殊性，有可能在触头开断过程中，由于触头材料的润湿性不够，液态银在触头表面铺展不足而形成微观尖峰，使得发生熔焊时触头间距离不够紧密，从而使接触器的辅助常开触点不能闭合，而辅助常闭触点也未能闭合。这一事实表明，靠监测辅助常开触点的闭合时间来判断是否发生熔焊是不可靠的，应该监测其辅助常闭触点的状态，即只要常闭触点分断时间超过一定数值，就认为熔焊发生。显然，以此为判据要比靠监测常开触点的状态为判据准确可靠。
本试验采用日本三菱公司的F1-20MR型PLC，它配有F1-20P型简易编程器。由于试验要求用PLC控制待试接触器线圈的通电时间，故在PLC的输出端外接交流接触器以增强驱动能力。PLC外部连接图如图2所示。
图2 PLC外部连接图
X401～X404──四台待测接触器的辅助常闭触点，作为发生熔焊
的判据 X407──计数器复位脉冲 Y431～Y434──四台待测
接触器的线圈回路开关，控制接触器的闭合与开断 Y437──发
生熔焊后的输出信号，控制主电路通断 COM──公共端
3 程序框图
程序框图如图3所示。
图3 程序框图
4 时序图及梯形图
4.1 时序图
时序图如图4所示。
图4 时序图
4.2 梯形图
(1)主控部分这部分实现对四台样品通电时间的顺序控制以及在必要时输出熔焊信号。主控部分梯形图如图5所示，图中T550和T650～T657实现如图4所示的有关时间段，M300～M302用来实现计时信号的保持和清除，Y431～Y434分别用来控制四台样品的通断，M305和Y437实现熔焊信号的输出。
图5 主控部分梯形图
(2)熔焊保护部分这部分通过对四台样品辅助常闭触点X401～X404的在线监测，将产生的熔焊信号分别输出到M311～M314，将这四个信号相或后输出到M304，为了在样品发生熔焊并将其剔除出试验后，重新投入运行，将该信号转换后输出到M305，将其作为终的熔焊信号。这部分的梯形图如图6所示，图中的T451～T454对触头闭合时间计时，定时时间设为200ms,留有充分的裕度。M321～M324起中间继电器的作用。
图6 熔焊保护部分梯形图
(3)计数部分这部分对样品的电寿命进行计数，为了避免重复，仅对台样品的接通信号Y431进行计数，采用两个自清零计数器C460和C461构成计数值达40000的计数器，X407为计数器复位脉冲。计数部分的梯形图如图7所示。
图7 计数部分梯形图
5 结束语
在试验过程中，其中一台样品在试验次数达到约3000次时发生熔焊，PLC立即动作，发出信号断开主电路，有效保护了试验设备；另一台样品在试验次数达到8917次时，发生相间短路，电流继电器准确动作，输出短路信号断开主电路。另有一台样品在试验次数达到5475次时发生熔焊，主电路迅速断开，观察该样品的触头，发现正如试验初预计的那样，触头虽熔焊，但辅助常开触点及常闭触电均未闭合，这表明本试验的设计是比较完备的。
中丝热处理作业线是子午线轮胎钢丝热处理生产工艺中重要的一环，对机电设备的性能和可靠性都有极高的要求。本文介绍了该生产工艺对变频器和PLC产品的要求以及艾默生公司针对该生产工艺提出的创新型解决方案。
一 概述
钢帘线主要用于汽车轮胎生产，随着汽车工业的迅速发展，钢帘线市场前景被看好。02年至今，江苏、山东、辽宁以及湖北等地一直在兴建和扩建钢帘线生产基地。通过对前期引进设备的消化和吸收以及国内机电技术水平的提升，目前钢帘线的生产设备如直线式拉丝机、中丝热处理设备、水箱拉丝机、合股成绳机以及外绕机都在逐渐国产化。为适应日益激烈的市场竞争，提升设备性能，降低设备成本，寻求创新型解决方案就成为设备商和终生产厂家的重要关注点。
二工艺要求及控制系统组成
中丝热处理是对半成品钢丝通过热处理正火,消除钢丝在拉拔过程中产生的加工硬化，它是一种连续加工工艺，示意图如下：
工艺要求：
1、对于一定直径（d）的半成品丝，牵引速度（V）要保持恒定，即d/V值恒定。
2、牵引轮和收线轮之间的半成品丝的张力（F）要保持恒定。因为收线轮采用中心收卷方式，应该进行张力锥度控制。
厂家条件：
1、为控制成本，厂家只提供时序逻辑控制信号，不提供如张力反馈、电机编码器等信号。2、供应商产品必须有在国内拉丝机企业两年以上成熟应用经验并提供解决方案。
分析：如果不考虑上述限制条件，上述工艺通过一个非常普通的中心收卷方案就可以解决。因为艾默生有专门针对此类工艺的TD3300张力控制专用变频器，可是TD3300变频器三种张力控制方式所要求的条件（张力反馈信号或张力开环闭环矢量转矩模式）均不具备。为此，我们为厂家提供了如下的解决方案，并得到了厂家认可。
如上图，根据驱动轮稳速精度要求，选择了EV1000变频器。整个工艺的难点在于收线轮的张力控制。根据收卷轮运行频率范围（60Hz~5Hz）以及半成品丝的张力控制精度要求（±20%），决定采用TD3000变频器直接进行转矩控制，转矩设定指令由PLC根据用户的设定进行一系列计算之后给出。而根据工艺要求的PLC点数以及程序容量与计算速度，决定选用艾默生新推出的EC20-BRA2012PLC。
三 控制原理
1、半成品钢丝收线速度控制
由于EV1000变频器运行稳速精度<±1%的额定同步转速,完全满足工艺对速度控制精度的要求，只需要根据线径就可以计算出所需设定的变频器频率。
2、半成品钢丝收卷张力控制
张力控制是通过变频器与PLC配合来完成的，其控制思路如下：
卷径计算
由于有排线器装置，排线器从一边运行到另一边时会产生一个换向信号，我们将此信号传递给PLC，一但PLC检测到此信号，则认为卷径发生变化，具体计算关系如下式所示。
式中n表示收到第n个排线换向信号，Dn表示第n圈时的卷径，D0表示空卷时的卷径，d表示线径，而k表示卷径校正系数，一般由经验获得，和线径相关。上述公司经过实际验证，和实际情况比较吻合。
张力计算
处于成本考虑，我们没有为PLC配置模拟输入和输出模块，而是巧妙地借用了变频器的模拟输入输出口以及PLC标配的RS485通行串口来实现张力的设定。用户将张力设定电位器连接到变频器模拟输入AI1，变频器自身只是采集该模拟量值，但并不对该模拟量进行任何处理，PLC利用内置的标准通信函数与变频器通信，读取模拟量输入值，转化为张力设定值。在此处需要注意的是根据变频器串口通信协议，PLC读入值0~2000代表变频器AI1口电压输入值为-10V~+10V。
根据工艺要求，随着卷径增加（满卷与空卷之比可达4：1），收线张力必须按一定规律减小，否则会发生外层丝勒到里层中去，导致缠丝现象。PLC根据下面公式来进行张力锥度公式进行计算：
式中，F为实际设定张力，F0为电位器设定张力，D0为空卷卷径，D为当前卷径，k为锥度校正系数。其趋势图如右边所示。
设置了相应的密码（PLC可提供3 级用户密码权限）。保护用户程序的私密性。
转矩计算
四 运行调试
这种设备运行耗费大量的电能，调试会浪费昂贵的金属线材，用户一般不会给设备厂家提供较长的调试时间，这就需要我们在正式调试前做大量而仔细的工作，确保一次成功。
1、仔细检查线路图，确保强电与弱点接线正确，尽量遵循变频器与PLC用户手册给定的走线方式。
2、因为EV1000和TD3000都具备电机参数自学习功能，特别是TD3000，因为运行在开环矢量转矩方式，一定要进行自学习。
3、在正式调试前，将PLC与变频器通信程序调通，确保读取与写入参数正确。
4、验证PLC的脉冲记数功能。
5、对PLC各计算子程序进行验证，确保计算无误。
6、按照工艺要求，认真分析各时序逻辑信号，做出正确的程序。
经过上述仔细准备，调试起来非常顺利。
五 系统优点
在和用户充分沟通、了解工艺要求与原理的基础上，结合艾默生公司工控产品的功能和特点，实现了极高性价比的中丝收线系统，这套系统具有如下的优点：
1、系统电气配置非常简洁
一般带张力控制的收放卷系统，不是设计成带张力反馈的张力闭环控制系统，这种情况下用户需要张力反馈信号，会增加机械和电气成本，就是让矢量控制变频器工作在转矩模式，这种方式对变频器性能要求比较高，必须加装电机编码器，也增加了设备成本，并且编码器安装也费工费时。通过对收线设备的技术要求进行分析，确认TD3000变频器开环矢量转矩模式的转矩控制精度完全可以满足设备要求。当然这和TD3000先进的矢量控制算法是分不开的。
EC20系列PLC的标准配置非常丰富，它标准配置了两个通信口，其中之一就是RS485接口。在无需增加额外成本的情况下可以和变频器建立高效的通信。由于标配的通信功能，为系统节省了一个模拟输入模块和一个模拟输出模块。
2、系统调试简单易行
在小型电气控制系统中，设备间通信的调试都是一个难点和重点。但艾默生EC20-PLC自动集成了艾默生变频器通信协议，通信非常简单，只需一条指令就可解决问题。以设定变频器运行频率为例，步骤如下：在工程管理器中的通信设备连接项的变频器连接表中设定变频器地址，型号，厂家，协议。直接利用如下指令即可：
—[ FRQ 2 D0 M0 D2 ]
其中，2表示对当前地址为2的变频器进行通信，D0存放要设置的频率，M0和D2都是反映指令执行的饿状态。
3、系统的可靠性很高
艾默生变频器很早就进入钢帘线行业，并针对钢帘线行业变频器使用环境进行了专门的改进，有着很好的环境适应性。
一般钢帘线工厂都有自建的电厂，和标准电网质量相比，电厂发电质量不好，我们在变频器输入端设计了特殊的处理电路，能够有效容忍电网质量一定程度的下降。变频器适应电网电压波动范围大，如TD3000电网电压波动范围在额定输入电压的±20%。
针对钢帘线多粉尘的潮湿环境，艾默生工控产品（变频器与PLC）的所有单板及器件引脚都进行三防漆的处理，采用独立的散热风道，更有效地降低金属粉尘的影响。
六：结束语
高性价比系统的设计必须建立在对生产工艺流程的了解之上，必须建立在对变频器和PLC性能与功能特点的熟悉之上，两者的紧密结合，才能为客户提供极具竞争力的解决方案。
TD3000变频器先进的算法，较好的开环矢量转矩控制精度是整个系统的关键所在。
艾默生推出的EC20 PLC经受住各种环境的考验，充分验证了艾默生工控产品高度的可靠性
一、 现状分析
随着社会数字信息化进程的加快, 计算机中心机房的设备和规模也日趋扩大,一旦机房环境和设备出现故障，就会影响计算机系统的安全运行，造成数据传输或存储故障，严重时会造成机房内计算机设备损坏，甚至使网络系统瘫痪，后果不堪设想。为了保证计算机系统安全可靠工作，对机房里面环境和设备进行自动监控，进行现代化管理尤显得十分重要。
机房环境及动力设备监控系统主要是对机房设备（如供配电系统、UPS电源、空调系统、消防系统、排风系统等）的运行状态、温度、湿度、空气质量、供电的电压、电流、频率、配电系统的开关状态、测漏系统等进行实时监控并记录历史数据及记录发送故障报警信息，为机房高效的管理和安全运营提供有力的保证。
目前监控系统的技术的发展已经比较成熟，上有许多自主品牌的机房专用监控系统，很多成功案例广泛应用于电力机房、电信机房、公安机房、银行机房、广电机房、证券机房、移动基站等领域。瑞士思博公司SAIAPCD系列控制器有着强大的通信能力和良好的开放性，CPU的快速处理能力、易于使用的编程工具，优越的通用性，在机器设备制造工业、楼宇自控、基础设施建设（能源、交通运输、水处理）以及其他需要自动控制的工业领域，以其高超的电子技术，计算机技术，控制技术，网络及通信技术和卓越的品质赢得市场的认可和广大用户的信赖。
二、系统实现
北京IBM亦庄数据中心,我们选用了SAIAPCD2.M480控制器,监测、控制现场设备及末端传感器等。I/O点共73个，与6台精密空调、2台UPS、2台柴油发电机组、2台主电源配电柜、6台列头柜通过RS485接口,采用现场总线协议进行通信，通过RS232接口与手机短信报警器通信，后通过以太网进入计算机管理系统。我们选配了6块I/O模块，1块以太网通信模块，2块RS232/485通信模块，采用bbbbbbS2000/XP操作系统，MCGS组态软件。
附:SAIA PCD2.M480控制器使用了新的CPU技术,嵌入了新一代COLDFIRE CF5407微控制器,集成了1MBRAM用户存储空间,可选1MB FLASH卡用户备份存储器,集成USB,MPI,PGU通信接口,具有高速的处理运算能力,可扩展大1024I/O点和8个通信接口,支持ETHERNET TCP/IP, PROFIBUS,S-BUS,MODBUS,
MPI,HTTP,FTP等多种通信协议,它是目前SAIA强大的一款控制器,主要用于对时间要求非常严格,需要采用多处理器技术的应用系统中.
1、系统特点：
本系统可以实现供配电、UPS、柴油发电机、精密空调、消防、漏水、新风系统、温湿度检测等子系统的统一监控，并在这些子系统发生故障的时候向管理员报警。
（1）．监视所有设备的运行状态；
（2）．记录所有设备的运行参数；
（3）．设备参数异常时，及时报警并提供处理支持画面。报警方式包括：工作站 声报警、手机短信息报警。
（4）．系统参数和报警信息全部记入数据库，可供查询和事故追忆。
（5）．分类用户权限配置，用户权限分为999级；
（6）．报表及数据报表、报警报表、操作记录报表。
（7）．方便扩充。在机房增加、减少设备时，系统只作少量修改即可；
该系统具有保护、测量、计量和监视功能，由现场控制系统和上位工作站两部分组成。
2、控制原理：
由SAIAPCD构成的现场控制系统实现了对各智能设备或子系统的实时运行参数的采集与处理，主要包括：配电系统、UPS系统、柴油发电机系统、新风、空调系统、精密空调监控、机房温湿度监测、漏水系统、办公区照明控制、环境监控、排风系统及消防联动。
随着计算机技术的发展，相当一部分厂商的设备均为智能设备，可通过现场总线通信与其连接，读取数据，大大节约成本及调试时间。本系统中配电系统、UPS系统、柴油发电机系统、精密空调系统均由RS485现场总线协议通信实现数据采集。各系统说明如下：
（1）．配电系统
通过Modbus现场总线，对2台施耐得断路器和6台施耐得电力参数测量仪的工作状态进行监测。
检测配电柜断路器和多功能电表的电压、电流、频率、功率、功率因数等参数，并检测配电开关状态，故障及断开时发送手机报警短信。
（2）．UPS系统
通过Modbus现场总线，对2台梅兰日兰UPS的工作状态进行监测。
监测UPS输入、输出电压、电流、频率等参数
监测UPS逆变器、整流器、等运行状态监测。
（3）．柴油发电机
通过Modbus现场总线，对 2台梅兰日兰柴油发电机的工作状态进行监测。
监测柴油发电机的运行状态和故障报警。
监测其电压，电流、频率，功率等参数。
（4）．新风、空调系统
新风机组、空调机组运行状态
新风机组、空调机组开关机控制
（5）．精密空调系统
通过Modbus现场总线，对 6台梅兰日兰精密空调的工作状态进行监测。
监测精密空调温度、湿度、设置设定温度、设定湿度等参数
精密空调运行状态，故障报警状态
精密空调开关机控制
（6）．机房温湿度
机房高温、低湿、高湿度监测，报警。
（7）．漏水系统
监测机房内精密空调和水管接头处的漏水状态和进行漏水报警。
（8）．办公区照明控制
对办公区的照明进行自动控制。如在下班后，节假日可自动关灯。
(9)．环境监控
系统报警信号可直接发送到相关人员的手机上 。
(10)．排风系统
排风机可以通过时间表控制（定时排风），也可手动强制控制。
(11).消防联动
系统与消防系统联动，通过手机短信(SMS)发送消防预警信号，当火灾发生时，关闭新风、空调、排风系统。喷发结束后，可通过相应排风开关手动排风。
三、组态软件介绍
本监控软件使用MCGS组态软件，同过给上位操作站安装SAIA PCD的OPC SEVER 软件.采用ETHERNET/TCP/IP与上位操作站完成通信。
由MCGS构成的中央工作站实现了现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户展示了系统状态。
用模拟画面动态实时地显示系统的工作情况。
设定和修改设备的工作程序。
直接操作设备的启停。
收集和分析各种数据，并可以图形、表格形式显示。
管理系统内报警信息，处理操作者信息。
产生和打印工作报表。
产生和维护数据库，供建筑物管理系统使用。
四、结束语
我们的产品采用先进、成熟、实用的技术，达到国际先进水平，在使用上简便实用；我们的系统具有集中统一的管理能力，为系统管理大大提供方便，并实施科学合理的管理，使监控技术发挥高的效用；我们的系统具有很强的开放性，能灵活的与各种网络传输方式机融合成一个整体，能随时适应对系统的扩容要求，有很强的兼容性和灵活性，能适应产品的升级换代。十分适合各企事业单位机房使用