西门子模块6ES7231-7PB22-0XA8技术介绍
系统主要由监控中心、无线通信系统、现场监控终端、传感器及仪表四部分组成。
监控中心：由微机、无线数传机、全向天线、模拟屏及UPS组成，主要完成各现场终端数据的实时采集、监测、控制、数据存储、打印报表、数据查询等功能。
无线通信系统：监控中心与各泵站终端之间采用无线方式通讯。监控中心为主动站，其它终端副站为被动从站，该系统采用无线电管理委员会给定的数据频率，以一点对多点的方式与从站通讯，监控中心为全向天线，各副站为定向天线。
现场监控终端：核心为PLC，是一个智能设备，它有自己的CPU和控制软件，主要完成现场的数据采集、转换、存储、报警、控制等功能，并通过无线信道与监控中心微机进行数据通信。根据监控中心的命令分别完成系统自检、数据传送、控制输出等任务。
传感器及仪表：是PLC监测现场信号的“眼睛”，现场所有信号都需经过传感器及仪表的转换，才能输出标准信号，被PLC终端所接受。系统主要测量电压、电流、液位、压力、liuliang及耗电量等参数。
三、现场PLC终端
现场PLC监控终端是工业现场与监控中心之间的桥梁纽带，一方面它采集现场仪表、变送器、设备运行状态等信号，另一方面它又与监控中心通讯，执行有关命令。现场终端一般无人值守。终端机的性能和质量对系统的可靠性影响很大。经充分论证，选用西门子S7-200系列PLC作现场终端具有较高的性能价格比，它具有体积小、易扩展、性能优等特点，非常适合小规模的现场监控。
1、PLC硬件设计
现场某一终端需测控开关输入信号12路，开关输出信号14路，模拟量输入信号9路。我们选用S7-214基本单元，一块继电器输出扩展单元（EM222），三块模拟输入扩展单元（EM231）。这样系统共有开关输入14路，开关量输出18路，模拟量输入信号9路，满足现场要求。
2、通讯接口
S7-214PLC基本单元提供一个RS-485接口，为了与无线信道的数传机（电源、Modem、进口电台三者合一）相连，我们专门设计了RS-485接口的专用Modem，并采用光电隔离技术，使二者在电气上完全独立，避免相互干扰，由于数传机发射时需要RTS信号，而RS-485接口又不提供RTS信号，解决这个问题有两处方法。其一，由无线Modem根据PLC的发射信息产生RTS信号，这就要求该Modem必须智能化，PLC在发送信息之前需先与Modem通信，让其输出RTS信号，并回送RTS已产生信息，PLC再发送现场信息。其二，采用PLC的某一I/O输出点，产生RTS信号，由PLC在发送信息前现接通该点，控制数传机发射，延时一段时间后（电台建立载波时间），再发送信息。后一种方法简单、实用，较好的解决了无线通信的接口问题。
3、抗干扰设计
为tigao系统的可靠性，现场终端、数传机、PLC、直流温压电源及部分变送器装于一个控制柜内，各部分相对独立，便于维护。PLC开关量输入、输出与现场之间家继电器隔离，模拟信号采用信号隔离器和配电器隔离，电源采用隔离变压器供电，以减小电源“噪声”，系统设置良好的接地。
四、PLC软件设计
PLC终端软件采用梯形图语言编写，为tigao终端的抗干扰能力，软件设计中采用了数字滤波、故障自检、控制口令等措施，保证控制操作的正确性和可靠性。程序设计采用模块化、功能化结构，便于维护、扩展。终端软件主要由下列模块组成。
1、初始化程序：设定各寄存器、计数器、PLC工作模式、通信方式等参数初始值。2、数据采集子程序：对各路模拟量数据采集、滤波、平均等处理。 3、累计运行时间子程序：对泵机等设备的运行时间进行累计。4、脉冲量累计子程序：对电耗、liuliang、仪表的输出脉冲进行累计，并进行标度变换。5、遥信子程序：检测电机、阀门、报警开关等设备的运行状态。6、置初值子程序：由监控中心对时间、电耗、liuliang等累计参数按用户的要求设定初始值。7、故障自检子程序：检测PLC的故障信息、校验信息，并发往监控中心。8、控制子程序：根据监控中心的命令，或现场自控条件输出相应的操作。9、通讯子程序；完成与监控中心的各种通信功能。
通讯程序中，接收命令采用中断处理，通过ATCH指令使中断事件8在接收不同特征命令下执行不同的程序。对串行通信的超时限制则通过设定内部定时中断来控制，其事件号为10，定时时间由SMB34的值确定。为减少通信的误码，采用偶校验及异或双重校验措施。
五、结论
本系统在软、硬件方面采取了多种措施，特别是现场终端选用了S7-200PLC，tigao了系统的可靠性，在铁路供水系统取得了较好的应用效果。本系统将无线通讯与S7-200PLC有机的结合，解决了现场分布较散、距离较远、范围较大的系统监控问题，在供水、供电、供气、油田、气象、水文水利等部门有较好的应用前景。
汽车制造厂的输送线和装配线的控制系统非常复杂，它需要控制道岔、停止器、捕捉器、隔离开关、急停开关、接近开关、光电开关、传送机、张紧器、tisheng机、举升台等许多执行机构。在奇瑞公司二期工程总装车间里，采用两条装配线实现了四种车型的混线生产。整个控制系统由中央控制室和四个远程控制站组成了一个全厂工业局域网，远程控制柜PLC通过以太网将自己所控制区域内的生产情况传送至中央控制室的计算机系统。
一、系统选型及特点
在认真分析国际控制系统公司的产品基础上，奇瑞公司根据自动化控制技术人员在产品实际应用上的经验，鉴于一期工程采用罗克韦尔A-BPLC产品的良好运行状况，决定在二期工程中仍采用A-B PLC用来控制整个生产车间。
A-BPLC在全球工业界享有盛名，其PLC-5系列作为A-B品牌家族中旗舰产品拥有许多功能模块，可以实现多种复杂的控制系统。罗克韦尔的软件众多，功能强大，能够给予A-B的产品广泛的支持。
终，奇瑞公司确定选用罗克韦尔的PLC-5可编程序控制器、RSLogix5编程软件、RSNetWork控制网组态软件以及RSView监控软件组成的自控系统来实现对总装车间的整个生产装配线的控制。奇瑞公司二期工程的焊装输送线和涂装输送线也采用了罗克韦尔的A-BPLC。
PLC-5/40ECPU的特点是内存容量大、数据处理能力强、网络功能强大，带有以太网网口，不需要额外的以太网通讯模块。PLC-5/40ECPU使用钥匙开关改变处理器的操作模式：在运行模式下，用户不能创建或删除程序文件、创建或删除数据文件、或通过编程软件改变操作模式；在编程模式时，用软件编程不能改变操作模式；通过编程软件，在远程编程、远程测试、远程运行模式之间改变。
RSLogix5编程软件具有可靠的通讯能力、强大的编程功能以及卓越的诊断能力、监控能力、运行控制功能。运用RSLogix5梯形逻辑编程软件可以优化系统性能，节省项目开发时间，tigao生产率。
上位机监控软件RSView32是罗克韦尔自动化公司推出的组态软件平台，其特点是使用方便，可以构造灵活的界面和强大的功能，能够开发出较强的组合画面。利用上位机监控软件RSView32，坐在中央控制室就可对现场的生产情况一目了然，实现监控生产。
二、系统结构与配置
罗克韦尔的通讯网络分为信息层、控制层和设备层。信息层应用以太网进行全厂的数据采集和程序维修；控制层应用控制网、DH+、DH485、远程I/O网络；设备层应用DeviceNet网络进行底层设备的低成本、高效率信息集成。
罗克韦尔采用基于生产者/客户模式的通讯技术控制网，即传送对时间有苛刻要求的控制信息也可传送其他的信息，但对时间无苛求的信息不会影响对时间苛求信息的传送。
该控制网具有以下特点：
连续性；
传送与梯形逻辑程序的扫描异步；
以一个与用户在I/O映象表中所设定的通讯速率相等或更快的速率传送，充分保证了控制网中的数据准确、可靠、快速的发送、传递、接受和处理。
总装车间控制系统是一个基于DeviceNet网络的现场总线控制系统。控制系统由一个中央控制柜和四个远程控制柜组成，并与上位机和企业的以太网相连接。系统的低层是设备控制层，主要实现对生产设备的现场控制与监控；控制网主要是通过上位机完成对全车间生产线的在线监测，并向设备控制层下达控制指令；上层是EtherNet网络通过EtherNet网络与公司的企业资源管理（ERP）系统连接，向ERP系统提供整个车间的生产数据。
主控制柜组成
远程控制柜（一）组成
1、中央控制室
中央控制室采用RSView32组态软件。RSView32是高度集成、基于组件并用于监视和控制自动化设备和过程的人机界面监控软件，通过开放的技术扩展用户的视野，能够实现与罗克韦尔其他软件产品、微软产品以及第三方应用程序的高度兼容。RSView32除了具备高质量人机界面监控软件的功能外，还能够提供独特的系列工具以大限度地tisheng生产效率。
中央控制室承担了数据管理、车间数据采集、报警、趋势、数据记录及中文报表等工作。在中央控制室设有操作员工作站，操作员通过操作终端详细了解整个车间的生产运行情况，下达操作控制指令指挥整个车间的生产，以实现车间自动化控制。
中央控制室主要实现以下功能：
(1)控制操作：在中央控制室对整个系统的被控设备进行在线实时控制。
(2)显示功能：用图形实时显示各PLC站被控设备的运行工况；动态显示生产线工艺流程图，并能在流程图上选择弹出多级细部详图；动态显示各种信号的数值和范围清单。
(3)数据管理：建立生产数据库、操作信息库、故障信息库。
(4)数据处理：利用实时数据和历史数据计算主要生产指标。
(5)报警功能：当装配线出现故障时，工人按下呼人开关和急停开关，装配线停止运行，并把故障信息输入到报警表，屏幕显示报警信息，打印机输出报警信息，声光报警，并可依据报警信息推出相应的动态画面。
(6)报表功能：包括即时报表、日报表、月报表、年报表。
(7)安全功能：按不同操作级别分级加密，并记录操作人的员工号和所有操作信息。
(8)打印功能：可以实现报表和图形打印以及各种事件和报警的实时打印。
2、双行道板式输送机系统
总装车间有两套双行道板式输送机系统。该系统由四柱叉式tisheng机、助推器、回转举升台、传送机和接近开关等设备组成，每套系统由两条平板输送线组成。平行回转运行是一种非常复杂的控制技术，在国内处于技术的地位。该输送线能够在很大程度上降低工人的劳动强度，tigao生产效率。对控制系统技术的要求比较高，难度也比较大。设备控制和调试起来非常困难，要求控制系统的各个部分互相紧密配合，不能出现半点差错，这是控制中的难点和重点。
从四柱叉式tisheng机的控制系统中取一个信号，用来控制吊具从宽推杆积放式悬挂输送链到双行道板式输送机上或从双行道板式输送机到宽推杆积放式悬挂输送链上，过程之间的紧密衔接，以杜绝差错和故障的出现。在现场设有自动/手动切换箱，以防生产过程中出现紧急事故。
3、车型吊具识别系统
在油漆车身上料点，操作人员将当前吊具号及车的信息输入到录入计算机中，通过以太网传送至PLC进行堆栈存储。录入计算机将车的信息通过识别系统写头写入载码体，通过以太网将吊具号及车的信息传送至上位机，并在录入计算机内存储，当录入完毕后向PLC发送信号。
上位机做出与输送线相对应的画面及参数，通过PLC给出的指针及录入计算机给出的信息进行显示，并与PLC给出的堆栈信息进行比较，上位机根据信息及要求控制出入库的道岔及停止器。当上位机出现故障时，操作人员采用人工控制运行，待上位机正常后从PLC调出堆栈信息恢复显示。
在库存入口处的识别系统读头读取载码体信息通过以太网传至上位机，上位机根据库存及车的信息控制入库区的道岔及停止器。当上位机出现故障时，操作人员人工控制运行，待上位机正常后从PLC调出堆栈信息恢复显示。
库区出口处，上位机根据计划及库区信息通过以太网控制停止器。当上位机出现故障时，操作人员人工控制运行。
载车吊具入口处，上位机根据识别系统读头读取载码体信息通过以太网传至上位机，上位机根据车的信息控制道岔及停止器。当上位机出现故障时，操作人员人工控制运行。
在装配悬链整车下线tisheng机前一工位处（ST48）设置识别系统读头，现场仪表板上线处设置显示计算机及打印机各一台。当车通过ST48工位时，读头将载码体信息读入，并在计算机处显示。
发动机上线完毕后，通过以太网发送一信息，计算机自动消除。计算机能依次显示3台车辆的信息，并能打印当天的产量及参数。
4、吊具储存区
总装车间吊具存储区分空吊具存储区和油漆车身吊具存储区。其中油漆车身吊具存储区由九条宽推杆积放式悬挂输送链系统组成，用来存储不同的车型和同种车型的不同颜色车身的吊具。
控制系统需要区分吊具的类型，在吊具进入存储区和移出存储区时需要鉴别吊具的类型，并与已经输入的信息进行比较。做出吊具应该进入哪一条悬挂输送线存储区，或者哪种吊具从悬挂输送线存储区出去的决定。
在空吊具存储区前有一个坏吊具识别和检修区，把需要检修的吊具送入检修区进行维修，正常的空吊具进入吊具存储区。
三、结束语
总装车间控制系统的特点也是控制的难点，主要体现在以下两方面：一是，要切实保证设备运行的安全性，在生产过程中出现任何微小的故障都可能导致重大的安全事故和巨大的经济损失；二是，控制系统复杂的连锁关系，从载油漆车身的吊具上线到成品车下线，包括工艺链和快速链之间的衔接，需要设备的各个环节紧密配合，不能出现丝毫差错。
总装车间控制系统自动化程度较高、数据采集量大、控制站多，对系统可靠性的要求较高。通过采用罗克韦尔的产品和技术，系统基本达到设计要求，运行效果较好，运行稳定、可靠，灵活地实现了复杂的连锁任务，具有较高的机电一体化水平。该系统设计合理、安全可靠，减轻了工人的劳动强度，减少了设备运行的故障率，tigao了生产效率。
配方的基本概念
配方(Recipe)是一组参数值，它用来提供生产产品和控制生产过程所需的信息。例如饼干的配方包括黄油、白糖、鸡蛋、面粉和烹调时间等参数的数据类型和参数值等。
配方集是若干个配方的集合，这些配方有相同的参数集合，参数的数值各不相同。例如饼干配方集包含夹心饼干和苏打饼干的配方。生成配方集后，在更换产品时，只需要输入配方的符号名或配方的编号，就可以使用配方中预设的参数集合，避免了在生产过程中经常输入重复的大量的参数。
过去只有在计算机上运行的组态软件等上位机软件才有配方功能，小型PLC因为存储容量小，不可能设置配方功能。西门子的新一代S7-200小型PLC新增了配方功能，配方集的数据和实时采集的数据保存在64K或256K的EEPROM存储卡中，存储卡插在CPU模块的插槽中。存储卡的写操作次数的典型值为100万次。S7-200的新版编程软件STEP7-Micro/WIN (V4.0)支持配方功能，它的配方向导用于在存储卡中创建、修改配方和配方集。
用户程序可以调用配方向导生成的读写配方的子程序，将某个配方读入CPU模块中的存储区，或将修改后的配方值写入存储卡中。操作人员可以用文本显示器TD200或别的人机界面来选择需要的配方。
用配方向导生成配方集
在编程软件中执行菜单命令“工具→配方向导”，打开配方向导，可以定义和生成配方。
（1）定义配方
在图1所示的配方定义表中，用鼠标点击“域名”(FieldName)列中的一个单元，编辑该域名，每个域名都将成为名为RCPx_SYM（x是配方集的编号）的符号表中的符号名。用下拉式列表选择变量的数据类型，输入变量的默认值和注释。所有的新配方将用这些默认值作为初值。多可以定义4个配方，即多可以有4个配方集，每个配方集内配方的个数只受存储卡容量的限制。
图1 定义配方
图2 创建和编辑配方
（2）创建和编辑配方
在创建和编辑配方对话框中，按“新”按钮后，在图2所示的配方表中，将会出现一个白色背景的可编辑的新配方列。该列中出现定义配方时设置的默认值，应根据产品的实际情况来修改默认值，以创建新的配方。可以修改列标题中配方的名称，例如“苏打饼干”。选中某一列的配方后，可以删除它，或将它的参数设置为默认值。用鼠标右键单击某一配方列，执行弹出的菜单中的命令，可以剪切、复制和粘贴点击的配方。粘贴后新的列被插入当前光标位置的左侧。
（3）分配V存储区
可以自己选择V存储区中的起始地址，也可以使用配方向导推荐的地址，单击“建议地址”按钮，推荐的地址将会根据配方的字节长度递增。
（4）项目组件
配方向导将会为新的配方生成项目组件，包括符号表、数据块、读/写配方的子程序和存储卡数据，用户程序可以使用这些组件，用配方的符号名读取配方数据。必须将带有配方向导配置的项目下载至PLC才能使用它们。下载时必须在下载对话框中选中“配方”选项，将配方数据载入存储卡。
在用户程序中读出和修改配方
在用户程序中可以调用配方向导创建的子程序，RCPx_Read（x＝0～3）将配方从存储卡传送到V存储区，RCPx_Write用指定的V存储区中的配方数据替代存储卡中的配方。配方向导创建的子程序在指令树的“\指令\调用子例行程序”文件夹中。
图3 读写配方指令
指令框中的Rcp输入端是配方的编号，数据类型为Word，可以使用配方的符号名，例如“甜饼干”。字节Error是输出端返回的执行结果，无错误时为0，访问存储卡失败为132。
将图3中的程序写入主程序OB1，将程序块、数据块和配方下载到CPU，切换到RUN模式。为了监视对配方的读写操作，生成如图4所示的状态表。因为在配方向导中指定0号配方集对应的V存储区地址为VB0～VB5，在状态表的行输入地址VB0后，自动变为符号地址“面粉”。将光标放在“面粉”所在的方格中，按键，将会在下一行自动生成下一个地址VB1对应的变量“白糖”。
令输入变量I1.0为1(如图3)，CPU读取甜饼干的配方，在状态表的“当前值”列可以看到读出的配方数据(如图4)。用状态表修改配方中的变量值，例如将面粉的值改为40，令输入变量I1.1为1，将VB0～VB5中的数据写入存储卡中。将状态表中面粉的当前值清零后，再用I1.0读取甜饼干的配方值，用状态表可以看到修改后的配方值。
图4状态表