西门子模块6ES7214-2BD23-0XB8大量库存
机组式卷筒印刷机一般由给纸机组、印刷机组、张力机组、加工机组和复卷机组等机组组成。在传统的有轴传动印刷机中，动力源由异步电机通过皮带轮带动一根机械长轴（约10-20m），通过长轴带动各机组的齿轮、凸轮、连杆等传动元件，再通过传动元件带动设备的执行元件完成设备的输人、输出任务。
卷筒印刷机要求印刷速度为300m/min，套印精度≤0.03mm，为了满足套印精度，要求在各个机组定位精度≤0.03mm。在印刷机印刷过程中，要求各机组轴与机械长轴保持一定的同步运动关系，能否很好的实现各个机组轴的同步关系，将直接影响到印刷速度、套印精度等。其中，给纸机组、印刷机组要求与主轴转动速度成一定的比例关系，张力机组根据不同的印刷速度调整张力系数，加工机组需要与主轴保持凸轮运动关系，而复卷机组的运动规律，要求随着纸卷直径的增大而减小。
我们把机械长轴作为主轴（参考轴），各印刷机组轴为从动轴，如图1，各从动轴与主轴要满足同步关系θ1=f1（θ） ，θ2=f2（θ），θ3=f3（θ） ··· ，其中，θ为主轴位置转角，θ1、θ2、θ3···为从动轴位置转角。
图1 主从轴同步关系
控制系统设计
考虑到印刷机中同步运动关系复杂，套印精度高、印刷机组点多、分散，多操作子站，印刷生产线长等特点，采用全分散、全数字、全开放的控制系统fcs，总线的选择选用can总线。
为了实现各个印刷机组的复杂同步关系，将主控制器和各个电机的伺服驱动器都挂接到can总线上，构成以印刷机控制器为核心的can现场总线系统，如图2。
控制器和伺服驱动器都配有can总线控制器sja1000和收发器pca82c250的通讯适配卡，通过连接在印刷机控制器上的can通讯适配卡，控制器可以方便、快速的与各伺服驱动器通讯，向各个伺服单元发送控制指令和位置给定指令，并实时获得各个的状态信息，按照需要实时地对伺服参数进行修改，各个伺服单元也可以通过can总线及时的进行数据交换。各个伺服驱动器在获得自己的位置参考指令后，紧密的跟随位置指令。由于控制器的位置指令直接输入到各个伺服驱动器，每个伺服驱动器都获得同步运动控制指令，不受其他因素影响，即任一伺服单元都不受其他伺服单元的扰动影响。在这个系统中，控制器和各个伺服驱动器都作为一个网络节点，形成can控制网络。由于采用现场总线控制系统，可以根据印刷规模，扩展网络节点个数。
图2 同步控制系统图
编码器和伺服电机的选择
在大惯量负载印刷系统中，编码器和伺服系统的选择尤为重要。以bf4250卷筒纸印刷机为例，其负载转动惯量很大，其中柔印机组为0.13kg·m2，胶印机组转动惯量大，为0.33 kg·m2。
由于系统定位精度要求≤0.03mm，考虑到负载的大惯量性，把控制周期定为2ms，要求位置环稳态误差为±1个脉冲。根据定位精度和稳态误差，可以折算出编码器线数为17000线，可是考虑到在实际印刷过程中，要不断调整不同机组的位置，如果编码器分辨率选17000线，在调整印辊时，由于机组转动惯量很大，将会产生很大的角加速度，进而产生很大的转矩。例如对于胶印机组，调整角加速度超过700rad/s2，调整转矩超过200n·m，一般的电机无法满足要求。
综合考虑，选择编码器分辨率为40000线，这样在调整过程中，减小了电机的调整加速度，进而减小了调整转矩。例如在负载惯量大的胶印机组中，调整角加速度为78.6rad/s2，调整转矩为26n·m，凯奇公司的90m系列伺服电机完全可以满足要求。
时钟同步机制
在分布式无轴传动同步控制系统中，需要各个印刷机组之间统一协调地工作，各个机组必须要有统一的时间系统，以保证各个印刷机组协调工作，完成印刷任务。
具体的时钟同步实现方法分为硬件时钟同步，同步报文授时同步和协议授时同步。
（1）硬件时钟同步。硬件时钟同步是指利用一定的硬件设施（如接收机、utc接收机、专用的时钟信号线路等）进行的局部时钟之间的同步，操作对象是计算机的硬件时钟。硬件同步可以获得很高的同步精度（通常为10-9秒至10-6秒）。
（2）同步报文授时同步。在每个通讯周期开始，主站以广播形式发送一次同步报文。例如在sercos协议数据传输层中，每个sercos的通讯周期开始都以主战发送的同步报文mst为标志。mst的数据域非常短，只占1个字节。mst报文的同步精度很高，如果用光缆做传输介质，同步精度可在4微妙之内。
（3）协议授时同步。协议授时也叫软件授时，指利用网络将主时钟源，通过网络，发给其他的子系统，以达到整个系统的时间同步性。通过计算从发出主时钟信息到发送到目标节点接受该信息并产生中断之间的时间差，可以得出延迟时间。通过延时补偿来达到时间同步。软件授时成本低，可由于同步信息在网络上传输的延迟大且有很大的不确定性，授时精度低（通常为10-6秒到10-3秒）。
综合考虑，本文的时钟同步方案采用的是硬件时钟同步，各节点根据系统中指定的主时钟来调整它们的时钟，具体实现方法是：添加硬件时钟同步信号线conclk用来传输时间同步信号，同步控制信号周期为2ms，以同步信号的上升沿作为同步点。在控制器中设置同步信号发生器，并在各个驱动器内部设置同步接受单元。驱动器从站的同步接受单元检测到主战的conclk上升沿后，各从站时钟清零。这样定期清零不仅保持了各从站时钟的一致性，也避免了同步误差的累计。为了提高模块同步信号的抗干扰能力，采用平衡差分驱动方式传输同步信号。使用光耦隔离，可以使主站和从站的信号互不干扰。主、从站同步信号电路如图3。
图3 主站、从站同步信号
上位机同步运动数据的产生
同步运动数据的产生任务放在到北京首科凯奇电气技术有限公司开发的软-comacplc系统中。该公司的软plc系统，硬件系统采用的是工业计算机平台,操作系统采用的是微软推出的wince嵌入式操作系统。在此软plc系统中，建立了快逻辑任务和慢逻辑任务，快逻辑用于对时间要求高的场合,如紧急情况处理,高精度采样等情况，慢逻辑任务主要用于一般对时间要求不高的场合。快逻辑任务是一个需要定时执行的任务（类似于中断服务程序），该任务必须在一个系统采样周期内执行完成，慢逻辑任务是一个无限循环，它可以在几个系统采样周期内完成[2]。快逻辑任务通过定时控制器8254来完成定时，定时周期为1毫秒。在执行过程中每一次采样周期都执行一次快逻辑任务，产生成同步运动数据。为了保持各个从动轴相对于主轴的同步关系，建立运动参考数据源来虚拟主轴运动状态。在每个系统采样周期中，根据虚拟主轴的运动状态，以及各个从动轴的同步运动要求，分别计算各个从动轴的位置信息，产生各个从动轴的同步运动数据，放入can控制器的发送队列等待发送，如图4。把运动数据产生和运算任务放在快逻辑任务中，保证产生运动数据的实时性。
图4 同步运动数据的产生
同步接口技术协议
本系统总线波特率设为1mbps，位传输时间τbit为1×10-6秒。每个数据帧由8个字节组成，发送报文数据帧长度固定为131位（29位标识符），反馈报文长度为99位。数据帧传送时间cm=131μs。把同步控制信号线conclk，作为同步周期信号线和报文的基准信号线。同步控制信号周期为2ms，高电平有效，信号电平宽度为10。正常通讯时，一个控制周期内can网络可以传送16个同步数据报文。控制器在conclk上跳沿之后50μs内发出指令报文，驱动器在接受到指令报文后100微秒内发出反馈报文。指令报文内容包括位置指令值、逻辑接口信号输入，其中位置指令占用4个字节（32位），逻辑接口信号输入占用一个字节。逻辑接口信号输入包括驱动器使能、复位等指令。在反馈报文中，包括伺服运行状态信息和故障信息，通信时序如图5。
图5 通讯时序图
结束语
本文针对传统的机械长轴印刷机同步控制系统，提出了以控制器为核心的现场总线控制系统，以can现场总线实现在控制器和伺服之间的通信。此方案不仅克服了传统机械长轴控制方案的各种机械元件带来的缺点，还具有同步性能好、各伺服单元不互相干扰、控制精度高、维护方便等优点。
这种方法实现同步的特点在于利用了can总线可靠性高、传输时间短、抗干扰能力强，和数字伺服的位置精度高、全闭环的优点
燃煤输送是火力发电厂运行的一个重要环节，如何保证设备运行的可靠性、减少操作人员与维护人员劳动强度、提高经济效益，成为一个值得研究的课题。北京华富惠通技术有限公司为电厂输煤程控提供了完美的解决方案。上位controX(开物)2000监控系统通过RS-485串行总线与欧姆龙PLC（可编程逻辑控制器）进行通讯，负责整个系统管理，通过人机界面，可对输煤程控系统实现互动操作。用controX(开物)2000软件开发的输煤程控系统，不但实现了设备运行的自动化管理和监控，提高了系统的可靠性和安全性，改善了工作环境，提高了企业经济效益和工作效率。
1、采用集散型结构，开放性好、易于扩展、性能稳定可靠；
2、controX(开物)2000监控系统功能强大、实时采集、及时显示运行工况及有关数据，画面形象逼真，动感强，组态制作简单方便；
3、 故障响应准确及时，可自动显示或打印故障时间、性质和地点，并进行多重报警；
4、 设备启停或故障时，可自动切换监视画面，使控制室内的监视器显示相关区域的图像；
5、 上煤控制分程控自动、程控手动和就地三种操作方式，具有流程选择自动判断及自动执行功能；
6、 配煤控制具有程控自动配煤、程控手动配煤和就地配煤三种工作方式；
7、 程控配煤中，低煤位优先、顺序配煤和余煤配煤三种方式相结合；
8、 为确保安全运行，系统对被测设备设置各种检测和联锁保护功能；
逼真的动画监视界面：现场设备电机的运行状态和故障信号输入PLC，再由PLC将数据送入串口，controX(开物)2000上位监控软件采集串口数据，应用controX(开物)2000监控软件的强大制图功能，根据工艺流程设置立体图页画面，设置图元的动画属性，连接对应的现场数据信号。给电机设置转动效果，皮带设置传动效果。当皮带电机运行时，电机符号开始转动，皮带开始传动，界面模拟仪表盘可显示电机的工作电流，使上位监控界面形象逼真的监控设备的运行情况。制作过程简单方便，流动和转动效果流畅自然、形象逼真。
安全的联锁保护控制功能：系统中的输煤电机启停是有严格控制顺序的，彼此间有相应的联锁互动关系，当启动某台输煤设备时，从该设备下面流程的终输煤设备开始向上逐级启动，后才能使该台设备启动；当停止某台输煤设备或某台设备故障时，从该设备上面流程的源头给煤设备开始向下逐级停车，后才能使该台设备停止。这样，就保证了上煤传输的正常运行，避免了皮带上煤的堆积，也保护了皮带。对于变频调速控制电机，由变频器控制。变频器的输出受控于PLC的输出信号。控制电机调速时，通过在上位界面点击相应设备符号弹出电机调频操作窗口，将输出给定值写入PLC，再经PLC输出给变频器调节电机转速。整个系统的运行可以通过程控自动启停，可以通过手动操作启停。在上位监控界面可以实现手自动操作切换。
多重故障检测及报警功能：应用controX(开物)2000软件提供的报警机制，在每幅监控画面上放置实时报警窗口，通过报警区域和报警级别的设定显示各自图页部分的设备报警状态信息，简单明了。当出现皮带跑偏、煤堵、皮带承载过重、电机过负荷等故障状态时，根据联锁保护顺序停车，在报警窗口出现报警检测点的报警信息，监视画面自动切换到报警画面，相应设备图形处将出现故障状态提示符，清楚具体的指出故障设备。采用controX(开物)200系统还设置了实时、历史报警汇总窗口，可以查看系统所有的实时报警信息和历史报警信息。可对报警进行确认、打印、形成历史报表等。
应用controX(开物)2000通用监控软件，实现输煤程控系统的上位监控方便快捷。只有controX(开物)2000软件的强大功能，才使得输煤程控的整个自动化生产变的如此简单，其强大的动画界面制作，简单快捷的组态方法是同类产品所无法比拟的。
系统介绍：
转炉远程数据传送系统要把分布在各个车间的转炉信号集中起来送给中控室。武钢共有15个转炉，分布距离总长为4200米。要求把各个转炉当前炼铁的工艺发送到中控室，中控室根据每个转炉发来的数据对各个转炉的炼钢成分进行分析，根据需要还向各个转炉发送下批需要炼铁的工艺，操作工根据传输过来的数据进行工作。中控室与各转炉之间的数据交换尤为重要，整个网络要求高可靠性和实时性。
武钢转炉原采用RS485通讯，但存在很多弊病，例如通讯距离很有限，通讯速率较低，信号不稳定等。
科威嵌入式PLC芯片组带有CANBUS通讯功能，基于该芯片组，根据武钢转炉改造需求，外围加上相应的数码显示单元和指令控制按键，就开发出了式样号发生器。该产品通讯速率5—500K可以自由设定，通讯距离远可达10公里，可靠性高，且具有可编程性，灵活性好，取代原有的通讯设备后，彻底解决了原有问题。
转炉远程数据传送系统结构如图1所示，该系统包括一台PC机，一台科威带CAN通讯的32点的PLC，以及放置于现场的15台式样号发生器。
这几个层主要的工作包括：
1、底层为现场控制层，操作工将当前转炉炼钢的工艺用数字表示的方式，传送给中控室。操作工根据中控室发过来的指令进行下步作业。数据全部通过CANBUS进行传输。
2、上层为中控操作室，中控室有一台带CAN通讯的PLC，这台PLC作为CAN主站与现场的15个式样号发生器进行数据交换。根据此现场要求，CAN通讯设置如下：通讯速率为20K，0级任务为100ms，带扩展效验。 由于需交换的数据量较大，为了保证通讯效果，PC与PLC之间采用了RS485通讯。
现场使用效果：
现场测试的数据显示：单个从站发送数据，在1秒钟内中控室可以收到并反送指令给此从站。10个以上从站发送数据给中控室，在3秒之内可以完成跟所有从站的数据交换。此设备在武钢现场已经使用1年多，运行状况良好。
一、概述
袋式除尘器很久以前就已广泛应用于各个工业部门中，用以捕集非粘结非纤维性的工业粉尘和挥发物，捕获粉尘微粒可达0.1微米。袋式除尘器具有很高的净化效率，就是捕集细微的粉尘效率也可达99％以上，其效率比高。电机旋转产生风压，带动烟气流运动，当烟气流通过布袋时其中的颗粒就被截留下来。布袋通过脉冲喷吹的方式进行清理。
二、除尘系统结构和要求
铁合金分公司除尘项目包括的区域有原料倾翻机、液压混料机、机械混料机、翻饼区、放渣区、钛铁筛粉机、成品破碎区、钛铁筛粉\破碎机、加料站、炉筒打结、分料器、反应室门、钛铁加料平台、中频炉、球磨机、lvsuanjia破碎机、石灰破碎机、双辊破碎机、颚式破碎机、破碎区域1、破碎区域2等。
现场由两台由变频带动的电机，各负责一部分除尘任务，当有一台变频故障暂时无法工作时，可以打开中间的连通阀门，由一台电机实现所有区域的除尘。
各区域都有运行信号指示，传给PLC的DI。各区域都有独自的风门，风门处于自动状态时由PLC控制其开和关，处于手动状态时由现场控制开和关。当风门打开且对应的电机处于运行状态时就可以对该区域进行除尘了。
各区域风门面积不一样，现在要求打开的风门面积总和和变频器输出频率成一定阶梯关系。并要求各区域开始工作后延时一段才开风门，各区域停止工作后也延时一段才关风门，各区域对应的时间不尽相同。
要求在工作日的每天上午8点开启变频器，每天下午5点半关掉变频，当设备处于自动运行且风门已经打开时对应变频器会自动启动。
在变频柜和PLC柜面板上有系统状态/报警指示灯，报警蜂鸣器、急停按钮、启动/停止按钮等，方便观察和紧急处理。
上位机工程师/操作员站要求能直观、全面地展示整个系统的运行状态，显示参数，实时报警、并能查询历史数据记录和历史报警，还要求能在局域网的其他机器通过IE能浏览工程师站的数据和画面。
三、自控部分硬件和软件选取
1．硬件选择
PLC采用西门子300系列，CPU为314。S7-300是模块化中小型 PLC系统，它能满足中等性能要求的应用。模块化，无排风扇结构，易于实现分布，易于用户掌握等特点使得S7-300成为各种从小规模到中等性能要求控制任务的方便又经济的解决方案。多种的性能递增的CPU和丰富的且带有许多方便功能的I/O扩展模块，使用户可以完全根据实际应用选择合适的模块。当任务规模扩大并且愈加复杂时，可随时使用附加模块对PLC进行扩展。314CPU集成一个MPI接口，供编程和与上位机通讯。由于本系统IO模块较多，用到了一对IM365作两组模块之间的桥接。
两组变频器都采用了西门子MM430。MM430传动平稳，是全新一代标准变频器中的风机和泵类变转矩负载专家。功率范围7.5kW至250kW。它按照专用要求设计，具有高度可靠性和灵活性。控制软件可以实现专用功能：多泵切换、手动/自动切换、旁路功能、断带及缺水检测、节能运行方式等。牢固的EMC设计；控制信号的快速响应；线性v/f控制，并带有增强电机动态响应和控制特性的磁通电流控制（FCC），多点 v/f控制； 内置PID控制器；快速电流限制，防止运行中不应有的跳闸； 数字量输入6个，模拟量输入2个，模拟量输出2个，继电器输出3个；具有15个固定频率，4个跳转频率，可编程； 采用BiCo技术，实现I/O端口自由连接；集成RS485通讯接口，可选PROFIBUS-DP通讯模块。
2．软件选择
上位机软件选择的是组态软件力控PCAuto网络版。力控软件是一个高度集成化、可视化及具有友好的界面风格的软件，其功能特点如下：
1动画功能
软件的开发环境具有多种动面功能，使浏览器画面更加的生动形象。
2图库
集成化的开发环境、增强的图形功能，丰富的图形元素及超级子图精灵图库集，提供子图精灵开发工具，用户可以方便地生成自己的图库；优化设计的图库，提供了丰富的子图和“子图精灵”。
3趋势曲线
实时趋势曲线：能够显示采集来的实时值的当前趋势情况
历史趋势曲线：能够显示数值的历史趋势情况，可能作为查询采集数值的历值的工具，也可以作为分析工具。
4内部组件
视频组件：进行视频的捕捉和回放；
温控曲线组件：可以进行温度的自动升温和保温控制；
浏览器组件：可以作为标准的浏览器客户端；
标准bbbbbbS组件：支持标准的文本框、单选框、列表框等组件；
增强的报警组件：集成的报警管理和查询；
X—Y曲线组件：可以自由的进行曲线分析和查询；
幻灯片组件：灵活的幻灯片播放，可进行自由控制；
自由曲线组件：方便的绘制各种曲线和动画连接；
报表组件：类EXCEL的报表工具，方便您完成管理报表；
立体棒图组件：直方图的分析工具；
历史追忆组件：可以追忆带毫秒标签的数据，方便事故查询；
手机短信组件：简单的手机短信发送组件；
5报表组件
历史报表，报表，内置数据表等多种报表形式。
6查询功能
7打印功能
支持多种打印功能主要有：浏览面面整体打印、选择区域打印以及对打印机的在线设置等。
8与其它数据库系统的数据交换
提供了包括ODBC、OPC、ActiveX控件编程接口在内的多种开放接口。
9网路发布功能
力控网络版发布后的内容通过IE能在局域网或互联网上进行浏览。
四、控制系统的体系机构
如下图所示，控制系统由变频柜I、变频柜II,PLC柜、上位机组成。
PLC与上位机通过MPI协议通讯，采用了一根西门子的MPI串口适配器，上位机为研华工控机，操作系统为Win2000SP4Professional,并安装了Step7-V5.3编程软件和力控组态软件。力控软件的驱动程序内置了MPI协议，可直接与PLC通讯。
CPU的DO和AO端子直接与变频器的端子相连，控制变频器的起停以及变频转速给定。
变频器带有485串口，直接与上位机组态软件通讯，把变频器的温度，电流电压等信号传给上位机，让用户直观地了解变频器的工作状态。通讯协议为USS，力控软件中也同样内嵌了USS协议，不需要用户自己开发。
五、结束语
本系统中难点主要有两个，一是用户对逻辑连锁和时序要求很高，又要求全部在PLC里编程实现；二是变频器参数调整。
系统正式投入运行至今，一直运转正常，得到了用户的。