西门子模块6ES7216-2AD23-0XB8选型说明

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该厂承担着市中心区及东部地区总计9661公顷流域范围内的污水收集与治理任务，流域服务人口240万,污水厂自身占地1120亩，总建设规模为日 处理污水100万立方米，占北京市污水总量40%。
高碑店污水处理厂采用传统活性污泥法二级处理工艺：一级处理包括格栅、泵房、曝气沉砂池和矩形平流式沉淀池；二级处理采用空气曝气活性污泥法。污泥处理采用中温两级消化技术，消化后经脱水的泥饼外运作为农业和绿化的肥源。消化过程中产生的沼气,用于发电可解决厂内部分用电。该厂还有约1万立方米/日的深度处理设施，处理后的水用于厂内生产及绿化，不仅有效地节约了水资源，还将为大规模的污水回用积累有益的经验。美国MDS全数字数传电台主要应用于一期工程刮泥机的启停和无线数据传输，系统选用的PLC是加拿大CMI公司的SCADAPack系列，连接方法详见正文第三标题。
一、北京华讯集团介绍
是北京市新技术产业开发区以无线通信与计算机通讯为主的技、工、贸、服务一体化的高新技术企业。主要从事集群通信、寻呼通信、数字无绳电话、无中心选址通信、微波与超短波通信、数据通信、遥控遥测、有线电视、办公自动化等方面的技术开发、设备制造、工程承包、信息服务、技术服务等。集团目前下辖14家全资、控股分、子公司，23家参股有限责任公司及若干寻呼台、集群通讯网站。我公司先后组建了数百个集群调度网，如北京市政府、国务院800M集群调度网、中国人民银行北京分行800M集群数传调度网、首钢、北京市森林防火800M集群调度网、贵州德兴铜矿800M集群网、鞍山消防800M集群调度网、中国民航总局北京、上海、广州、沈阳、杭州、成都、重庆、贵阳、珠海等机场800M集群调度网。98年技工贸总收入近10亿元，公司的成就和影响受到政府、通信业和新闻界的关注和肯定，被海内外誉为“中国无线通信民营家”。
北京华讯集团公司是摩托罗拉公司中国区大的集群和常规系统代理商之一，具有丰富的组网能力和实地工程经验。北京华讯集团公司很高兴在此介绍所代理的摩托罗拉公司产品及其解决方案。它是北京华讯集团在长期的用户服务和工程建设过程中，经过广泛的市场调研，充分利用MOTOROLA常规对讲机及电台的品质和功能，推出的适合于金融、公安、保安、油田、矿山、出租车公司等系统的无线调度指挥系统。它是银行、公安、保安、油田、矿山、出租车公司等系统应付紧急事件，快速反应，保护国家财产、职员生命安全的有利手段。
北京华讯集团有十三年的无线系统工程经验，华讯电子公司作为美国MDS和MOTOROLA无线数传电台中国总代理和2001年度北亚区唯一杰出代理商，在水处理等行业有极丰富的经验。
二、美国MDS公司介绍
美国加利福尼亚微波公司(Microwave DataSystemInc.)，位于美国纽约州的罗彻斯特，是一家独立运作的上市公司。MDS公司是具有水平的无线数据传输系统设备供应商，是全球点对多点无线电数据遥测技术应用和低强度点对点无线话音及数据传输的领导供应商，是一个通过ISO-9001认证的公司。

美国MDS公司的点对点、点对多点电台适用于定点、定向、长距离、小容量数据传输系统的应用，在石油、天然气、电力配给、自来水和污水处理系统、河流监测和环境检测、金融网络和彩piao系统等领域得到了广泛应用。其产品具有抗干扰能力强、接收灵敏度高、传输速度快等特点。目前在世界各地已安装了500,000套MDS电台，成为这一行业大的生产厂商。MDS电台已成为了行业的标准。
MDS公司专门为中国市场、面向中国市场销售的产品型号有以下品种：

经过实地测试和应用，MDS电台可和AB、Modicon、SIEMENS、OMRON、Honeywell、GE、ADVANTECH、CMI等公司的产品完好结合，工作稳定。
三、MDS2710A数传电台和CMI SCADAPackPLC的连接
1、连接方法：
　　PC和主PLC通过9芯到9芯直连线进行联接，具体接线为TX—TX，RX—RX，GND（5）--GND（9），并将接PC的9芯线的7、8短接，接主PLC的4、5短接。主PLC和主电台进行交叉线（9—25芯数据线）连接，具体为：RX—TX，TX—RX，GND（9）--GND（7），并将接主PLC端的9芯线的4、5短接。电台和从PLC的连接线和主PLC和电台的连接线相同。
　　2、调试方法：
　　（1）设置两个电台的参数，电台的数据格式要和PLC的数据格式一致，如果PLC选用9600/7E2，电台也应设置为9600/7E2。连接电台到PLC，主、从PLC通过电台建立了通信。
　　（2）电台与PLC匹配的参数：
　　Baud Rate为9600
　　Databbbbat为7E2或8N1
　　DataKey Modeis on
　　Cont. Mode isoff
　　Buffer Mode isoff
　　经测试，MDS2710A电台和欧姆龙CQM1H-CPU51的PLC连接通信正常，可以正常进行数据的上载、下载及远程通信。
　　3、应注意的问题：
　　　　1）、电台和PLC的数据模式设置要一致，如PLC设置为96007E2，电台必须设为96007E2
　　　　2）、连接好电台、天线，确保电台设置正常
　　　　3）、确保电台的接收信号强度(RSSI)在－60　到　－100dBm之间(用设置软件可测出)
北京市高碑店污水处厂的建成和稳定运行将彻底解决北京市中心区及东效地区的水污染制理和水环境保护问题。处理水回流至通惠河，将对还清通惠河具有实际的功效，对海河的治理有着深远的意义，每日100万立方米的处理水还可为我市工农业生产和城市经济发展提供可用的第二水源，对于缓解北京市的水资源紧张状况，起到积极的作用。
北京市高碑店污水处理厂的全面建成和稳定运行，是北京市政府把北京市建成清洁、优美、基础设施齐全的国际化大都市的重大举措，这一举措将为北京市城市经济和社会的可持续发展作出积极的贡献。

随着网络的深入，电信机房大部分基本上都用网络连接在一起。
为了保障通信的正常运行，对电源的管理尤为重要，尤其是涉及到许多无人值守的机房。
动力监控，也势在必行。动力监控主要对柴油发电机﹑开关电源﹑市电﹑蓄电池、空调、安防等的电源及环境模块进行监控，了解他们的工作状态和机房的环境温度﹑湿度﹑防盗等，及时解决出现的问题。保障通信的正常运行。是一个地区实现现代通信网可靠运行的有力保障。
嵌入式控制器I-7188EX就是一个很好监控设备。相到于一台迷你型的工控机。
设计结构小巧紧凑，安装简单，合适于各种机房环境。

(注：浙江电信已经建成连通全省的DCN网络，主要用于内部管理。使用DCN网络可以节省电信的网络资源。)
监控局站中的安装一个I-7188EX，把各种要监控的设备接入I-7188EX，设置好I-7188EX的网络连接参数（IP），通过网络DCN就可以连接到中心的通讯服务器。监控中心通过通讯服务器，就可以了解各机房设备的运行状况。
监控局站通信正常时，历史数据全部通过网络存储在本地网监控中心，数据查询、报表打印全部由监控中心完成。当监控局站通信不正常时，I-7188EX启动数据存储功能；在通信状态恢复正常后，关闭存储功能，并把所存储的数据上传到监控中心。
嵌入式控制器I-7188EX在系统中的具体连接（如图2）.

I-7188EX提供了：

E1与DCN网络相连(通过路由器，或者HUB).
COM1可以采集提供RS232接入的设备。多为开关电源，智能空调等。
也是导入7188EX内置程序的接口。
COM2可以接入同一速率支持RS-485接入的采集设备。
如果机房设备多，但通讯的参数又不同。那么就可以用扩展7188EX的接口，使用X504RS-232扩展板，直接插入7188EX的扩展槽中，他就扩展了COM3，COM4。这样就可以保证机房更多设备的接入。
迷你型控制器I-7188EX是MiniOS7操作系统，MiniOs7是泓格科技(ICPDAS)针对I-7188/I-8000系列嵌入式控制器所开发的小型操作系统。提供下列功能：基本的文件下载及执行功能。系统硬件诊断功能。可以更新MiniOS7的版本。执行DOS格式的程序等，支持一个程序运行，提供了丰富而方便的库函数，其中包括重要的看门狗功能,相关的数据发送和接收函数,网络的连接，和时钟中断函数等等。
这样通过编程就可以实现监控需要的功能。
具体设计如下

1．内置的程序对接入的各种动力设备根据有关的协议进行数据采集，不停的遍历端口，分析数据，保存当前的有用数据。
2．I-7188EX做为一个SEVER服务器。
这是通讯连接的核心。7188EX一直等待监控中心的网络连接，随时接受监控中心的命令要求。上传要求的当前设备的数据。根据有关的命令，对有关的设备进行操作，如关空调，开空调等。
3．如果网络中断，将储存有关的数据。网络一旦连接，根据中心的要求将上传保存的数据。这一部分将保存在7188EX本身的FLASHROM中或扩展的存储的设备中。
4．实现监控中心自动更换I-7188EX中程序和配置。更新程序有两种形式，一个通过COM1口导入程序。另一种就是通过网络下传程序，把原来的程序覆盖。
5．如果运行的程序出现异常，看门狗将根据需要自动复位。保障系统的正常运行
6．网络自动修复。
在实际应用中，I-7188EX的内置程序越智能化越好。4，5，6这几个功能就大大加强了他的智能化，使其更加稳定，可靠。
a.内置的程序发生变化，如增加了新的设备。那么就可以远程通过网络更新程序和相应的配置。这样减轻动力系统维护人员的工作强度。
b.根据实际的情况，看门狗自动复位I-7188EX。
c.由于各种原因，网络出现问题。监控中心不能正常连接局端的I-7188EX。那么I-7188EX本身将每隔一段时间重新初始化网络接口，保证下端的网络正常。如果网络正常，能自动根据控制中心的要求发送数据。
d.可以根据中心的要求，自动复位I-7188EX。
7188EX系统合理的设计，使整个系统更智能化。

1 引言
切纸机械是印shua和包装行业常用的设备之一。切纸机完成的基本动作是把待裁切的材料送到指定位置，进行裁切。其控制的核心是一个单轴定位控制。我公司引进欧洲一家公司的两台切纸设备，其推进定位系统的实现是利用单片机控制，当接收编码器的脉冲信号达到设定值后，单片机系统输出信号，断开进给电机的接触器，电磁离合制动器的离合分离，刹车制动推进系统的惯性，从而实现jingque定位。由于设备的单片机控制系统老化，造成定位不准，切纸动作紊乱，不能正常生产。但此控制系统是早期产品，没有合适配件可替换，只能采取改造这一途径。目前国内进行切纸设备进给定位系统改造主要有两种方式，一是利用单片机结合变频器实现，一是利用单片机结合伺服系统实现，此两种改造方案成本都在两万元以上。并且单片机系统是由开发公司设计，技术保守，一旦出现故障只能交还原公司维修或更换，维修周期长且成本高，不利于改造后设备的维护和使用。我们结合自己设备的特点提出了新的改造方案，就是用plc的高速计数器功能结合变频器的多段速功能实现定位控制，并利用hmi（人机界面humanmachine interface）进行裁切参数设定和完成手动操控。

2 改造的可行性分析
现在的大多plc都具有高速计数器功能，不需增加特殊功能单元就可以处理频率高达几十或上百khz的脉冲信号。切纸机对进给系统的精度和响应速度要求不是很高，可以通过对切纸机进给系统相关参数的计算，合理的选用编码器，让脉冲频率即能在plc处理的范围内又可以满足进给的精度要求。在进给过程中，plc对所接收的脉冲数与设定数值进行比较，根据比较结果驱动相应的输出点对变频器进行输出频率的控制，实现接近设定值时进给速度变慢，从而减小系统惯性，达到jingque定位的目的。当今变频器技术取得了长足的发展，使电机在低速时的转矩大幅度提升，从而也保证了进给定位时低速推进的可行性。

3 主要控制部件的选取
3.1 plc的选取
设备需要的输入输出信号如表1所示。

表1 plc输入输出分配表

针对这些必需的输入点数，选用了fx1s－30mr的plc，因为选用了人机界面，其它一些手动动作，如前进、后退、换刀等都通过人机界面实现，不需占用plc输入点，从而为选用低价位的fx1s系列plc成为可能，因为fx1s系列plc输入点多只有16点。此系列plc的高速计数器具有处理频率高达60千赫的脉冲的能力，足可以满足切纸机对精度的要求。
3.2编码器的选取
编码器的选取要符合两个方面，一是plc接收的高脉冲频率，二是进给的精度。我们选用的是编码器分辨率是500p/r（每转每相输出500个脉冲）的。通过验正可以知道此分辨率可以满足上面两个条件。验证所需的参数：电机高转速是1500转/分（25转/秒）、进给丝杆的导程是10mm/转。验证如下：

本系统脉冲高频率＝25转/秒×500个/转×2（a/b两相）＝25khz

理论进给分辨率＝10mm/500=0.02mm

由上面的数据知道进给系统每走1mm编码器发出50（此数据很重要，在plc程序的数据处理中要用到）个脉冲信号。由于此工程中对编码器的a/b相脉冲进行了分别计数，使用了两个高速计数器，且在程序中应用了高速定位指令，则此plc可处理的高脉冲频率为30千赫，满足了个条件;我们的切纸机的载切精度要求是0.2mm，可知理论精度完全满足此要求。
3.3 变频器和hmi的选取
这两个部件我们都选用了三菱公司的产品，分别是fr-e540-0.75k-ch和f920got-bbd-k-c。f920got是带按键型的hmi，它的使用和编程非常简单方便。它具有以下特点：（1）可以方便的实现和plc的数据交换；（2）通过本身自带的6个功能按键开关，可以控制plc内部的软继电器，从而可以减少plc输入点的使用；（3）具有两个通讯口，一个rs232c（用于和个人电脑通讯）和一个rs422（用于和plc通讯），利用电脑和f920got相连后不仅可以对hmi进行程序的读取和上传，还可以直接对plc的程序进行上传下载、调整和监控。

4plc和hmi程序的设计
此工程中程序的难点主要在于数据的处理上。在切纸机工作过程中除手动让进给定位机构前进后退外，还要实现等分裁切功能和指定具体位置定位功能，并且hmi上还要即时显示定位机构的当前位置。我们为了简化程序中的计算，采用了两个高速计数器c235和c236。c236通过计算前进后退的脉冲数，再进行换算后用于显示进给机构的当前位置；c235用于进行jingque定位。定位过程是这样的，每次进给机构需要定位工作时，通过计算把需要的脉冲数送到c235，不论进给机构前进还是后退c235进行减计数，对c235中的数值进行比较，根据比较结果驱动相应的输出点对变频器进行输出频率的控制，实现接近设定值时进给速度变慢，从而达到jingque定位。因为任何系统都有惯性和时间上的迟滞，变频器停止输出的时间并不是c235中的计数值减小到0时，而是让c235和一个数据寄存器d130比较，当c235中的值减小到d130中的设定值时plc控制变频器停止输出。d130的值可通过人机界面进行修改和设定，在调试时通过修改这个值，以达到定位准确的目的。
1）显示定位机构当前位置的程序

2）实现定位控制的程序段

3）参数设定时的小数点位问题。实际工作中在设定位置时要jingque到0.1mm。这个问题在一些单片机系统中常会遇到，常见的处理办法是加大一个数量级，就是设定数据时，在人机界面上用1代替0.1mm，10代替1mm。我们在处理此问题时通过hmi中对数据的设置和plc的程序编写达到了所见即所得的效果。hmi中主要是对数值的格式要设定好。hmi中的设置画面如图1所示。例如等分裁切10.5mm的纸，就可以在hmi上设定为10.5，而不是像公司的类似其它设备上要设为105，但plc的寄存器d128的内容是105而不是10.5，这样在计算需要的脉冲数时就要用下面一条命令：muld128 k5d10（此命令中编程时d11不出现但实际上寄存器d11被占用，不能再应用于其它地方，否则会出现问题。）
而不是用：mul d128k50 d10。

4）编程中其它应注意的问题
●双线圈问题。本工程中利用条件跳转和步进指令避免了双线圈问题。
●误差信号问题。编码器是一种比较精密的光电产品，受振动时不可避免的会出现误差信号，而切纸机在执行裁切动作时会造成很大振动，如果忽视这个现象，定位精度和执行机构当前位置的显示都会不准确。本工程中处理方法参见上面例子程序图1，只有y3、y4接通，即只有进给机构前进和后退时才让c236进行计数，这样就屏蔽了裁切时震动造成的误信号。

5 变频器的参数设置
设定的变频器的主要参数见表2。在调试过程中为了达到定位速度和精度的完美结合，应对三段速设定值，加减速时间和hmi中d130、d200和d202的数值进行相应调整。

表2 变频器主要参数设置一览表

6 结束语
通过改造过程，完全恢复了我们切纸机的功能，试用三个月以来运行非常稳定。由这个应用实例可以看出结合plc的高速计数器功能，合理的进行应用，在一定场合可以取代高成本的定位控制系统，实现控制系统优的性价比，并且由于选用通用开放的plc—变频器集成方案，为企业后期自主设备管理带来长远的效益。