西门子6ES7214-1BD23-0XB8当天发货
1 引言
为了调整产业结构，提高安钢集团公司的经济效益，由武汉设计院设计建造的6流小方坯连铸机2000年6月投产竣工，后又经过两次较大规模的技术改造，该工程自动控制系统技术先进、价格合理，运行性能安全可靠，电仪一体化程度高，运行几年来，运行效果一直很好，2003年产钢达80万吨。
2PLC自动控制系统功能介绍
根据生产工艺的要求，自动化系统分为一级自动化和二级自动化控制，其中一级自动化为基础自动化级，是一套完整的电/仪一体化控制系统，连铸机每流设置一台德国西门子公司的S7-300系列PLC控制器，公用设备采用一台S7-400PLC，电磁搅拌系统采用ABB公司的PLC，1～3流，4～6流液面控制系统各有一台S7-300PLC，另设两个CRT操作站，其配置柜图如附图。
PLC
附图 连铸机自动化系统配置图
一级自动化的主要作用，一是完成各工艺装置的逻辑控制和操作，工艺参数的设置;二是工艺参数、设备状态的显示和报警及工艺流程画面的监控;三是过程控制及计算机的通讯等。该系统的主要特点是:采用电/仪一体化设计，结构严谨，自动化程度高，S7系列PLC数据处理能力和逻辑运算能力非常大，编程灵活，抗干扰能力强，使用维护方便等。
（1） 传动部分
对拉矫机、大包回转台、振动电机等需要调速的设备采用西门子公司的6SE70系列矢量控制变频调速装置，电磁搅拌采用瑞典ABB公司生产的可控硅逆变器柜组。
（2） 铸机公用PLC的功能
大包回转台包盖升降施转控制;中间包车行走、升降控制;风机控制;液压系统控制;连铸机水系统电动阀门控制;推钢机和翻转冷床控制;工艺过程的数据采集;相关设备逻辑关系联锁控制;铸机运行状态信息控制等。
（3） 铸流PLC功能
结晶器振动控制;拉矫机拖动控制;引锭杆传动控制;切割车控制;铸流辊道拖动控制;二冷水控制;故障报警等。
（4） CRT操作站画面
采用西门子产品Wincc组态软件，其主要功能为:生产过程的操作和参数修改;工艺流程画面显示;故障报警画面显示、报表打印和过程值趋势图显示等。
系统控制分为自动控制、手动控制和维修控制三种方式。自动控制分为过程计算机控制和电气自动控制两种。选择过程计算机控制方式后，控制的设定值来自二级计算机。选择电气自动化控制方式后，系统按PLC程序自动完成，系统的操作和设定置来自CRT操作站。选择手动控制方式，借助于CRT操作站和操作台进行操作。此种方式通常控制单体设备。在维修方式下，选择开关打在机旁，主要用于设备的现场调试与维修。
3系统的完善与改进
在铸机的运行过程中，根据现场情况和工艺要求的变化。我们也实时对某些方面做的完善和改进措施。如一台变频器控制三台拉矫机改为脱坯辊单独采用一套变频调速装置;对24V直流系统进行更为详尽的按类分别供电控制;在Wincc画面上增加部分过程值的显示和趋势图;增加Wincc变量用于报警显示等等，这些改进在运行实践中证明是有益于连铸机的正常运行和方便设备的维修维护。
4 结束语
该铸机PLC控制系统运行至今，铸坯表面及内部质量都完全满足工艺要求，为我厂成功开发品种钢、促进产品结构多元化发挥了重要作用，也取得了十分可观的经济效益。
1 引言
随着作为可编程序控制器的控制核心微控器（MCU）技术的发展，可编程序控制器的功能也越来越强大。现在的可编程序控制器不但工作速度快—逻辑指令执行时间为每条零点几个us、应用指令每条为几个或几十个us;功能强—强大的逻辑运算功能、丰富的数学计算功能以及可靠的远程通信功能。西门子S7-200PLC就是其中一种具备以上功能的小型PLC。本文主要介绍S7-200PLC在GDX2高速包装机烟包外包装质量缺陷检测中的应用示例。
2 问题提出
现在的卷烟市场竞争十分激烈，各厂家都使出浑身解数来提高自己的产品质量和维护自己品牌的声誉，各厂家都想尽办法使自己进入市场的产品为零缺陷。在产品生产过程中厂家对产品质量的把关非常严格，特别是对卷烟的后一道工序-包装工序的包装质量要求更为严格，往往对同一种材料进行多次缺陷检测，以避免次品流入市场。原产意大利的GDX2包装机是世界上目前好的卷烟包装机，也是业内的主力包装机型，它具有包装质量好，有效作业率高，人机安全可靠性高等优点。它检测功能多，但仍然不是十分完善，不能满足厂家的质量要求，有必要增加一些的烟包外包装质量缺陷检测功能。如在烟包的薄膜包装部分增加翻盖完好检测，薄膜包装散开检测，薄膜短搭口不对称检测等。
3 方案选择
GDX2的电控系统是开放式的，采用类似VB的GDLAN语言来编写程序的，但对用户是不开放的，要增加外电路来实现新增的检测功能。由于检测电路的功能不复杂，主要功能是将检测器检测到的坏烟包移位到剔除位置，使剔除电磁阀动作，将其剔除。采用逻辑电路，单片机电路，PLC电路3种方案之一都可实现该功能。方案比较如附表所示。
通过比较，显然选择方案3，PLC电路好，成本高些，但其他性能好。
4 方案实施
PLC的输入的点数为4个，其中3个为检测信号，1个为同步信号;输出的点数只需1个，为剔除信号。考虑点数冗余和日后功能增加问题，
选择8个输入点，6个输出点、型号为CPU222的S7-200PLC可满足方案要求。PLC硬件设计如图1，其中PLC的电源220VAC和传感器24VDC取自包装机内，B1为接近开关，B2为高解析度色标光电检测器，B3为轻触微动开关。
5 程序设计
程序分为坏包检测和移位剔除两部分。在坏包检测部分，同步信号高电平有效时使检测信号有效，当检测到坏包时，将要移位的位置1。在移位剔除部分，由于的检测位到剔除位要移位12包烟包，采用1个16位的字如VW0来作移位寄存器，并将检测位装载到移位寄存器的对应位上，当V1.3为“1”时接通Q0.0，Q0.0触点接通手动剔除按钮，剔除阀动作剔除坏烟包。
//GDX2-CH小包透明纸包装机外观包装检测器程序//
LD I0.0 file://同步时钟//
A I0.1 file://翻盖检测//
ON V1.0 file://缺翻盖烟包//
LD I0.0 file://同步时钟//
A I0.2 file://薄膜搭口检测//
ON V1.7 file://薄膜搭口不对称烟包//
LD I0.0 file://同步时钟//
A I0.3 file://薄膜散开检测//
ON V0.1 file://薄膜散开烟包//
LD I0.0 file://同步时钟//
SLW VW0,1 file://一个时钟脉冲左
移1位的16位寄存器//
LD V0.3 file://剔除位//
ON Q0.0 file://剔除信号//
END_OB1 file://程序结束//
6 结束语
GDX2-CH小包透明纸包装机外观包装检测器经过一年的使用情况来看，故障率为零，坏烟包剔除准确率为百分之百，好烟包误剔除率也只有万分之一左右。
采用S7-200PLC制作检测器的成本较低，程序编写简单，可靠性高，可维护性好
1. 概述
根据生物全降解餐盘的双面防水胶施胶工艺要求和生产纲领，我们为客户设计开发和制造了生物全降解餐盘双面防水胶自动涂装线。本自动涂装线由餐盘落料、3次喷涂、6道烘烤、翻面转运机械手、下料、自动分拣包装、输送链等组成，均需要全自动控制，且调试方便，全线各工艺设备相对独立，I/O点数较多（共约520I/O点）且分布较散。
基于以上所述，如采用PLC集中控制，电缆敷设量大，为此我们立足于采用分布控制方式，为实现分布控制，如采用中大型PLC+总线通讯模块与远程I/O模块方式，成本较高，通过对照，施耐德Twido系列PLC已内置通讯模块，通讯功能较强，能满足控制要求，具有较高的性价比，且施耐德电气能够提供从HMI与PLC、PLC与变频器之间无缝的Modbus串行通讯的低成本成套一体解决方案。
2. 系统硬件配置
本涂装线电气控制系统有两层构成：上层为综合监控层，主要元件为工业触摸屏，通过MODBUS总线与PLC进行通讯，完成全线设备状态的图形显示及参数设定；下层为控制层，由6套TwidoPLC组成，6套PLC相对上层触摸屏均为从站，现场6台PLC分别完成餐盘自动上料、三套自动喷胶系统的喷涂、烘干固化设备的温度，餐盘翻转转运机械手、自动下线、分拣包装和输送链的控制，其中1#PLC通过Modbus总线与驱动两台输送机的变频器进行通讯控制，6#PLC通过Modbus总线与本地工业触摸屏通讯，完成本地设备的操作、参数设定与监控。系统结构如图1所示。
1) 工业触摸屏
本机选用施耐德公司带以太网通讯口和单色STN的XBTG系列触摸屏各一台，作为图形显示单元，其中一台内置以太网，为以后系统更新留下接口，同步链接Uni-bbbway、Modbus和ModbusTCP/IP等通讯功能。XBTG 终端能够使用VijeoDesigner VJDSPUL 软件在bbbbbbs环境下进行配置和页面设计，通过用Java 语言编写的脚本，在XBT G终端中可处理各种信息。
触摸屏作为全线中控设备用于：协调6台从站PLC所控制设备之间的协调与数据通讯，从而将全线设备组成一个有机相互关联的控制系统；监控显示全线设备工作状态；提供各个设备的动作统计与维修保养提示与报警；通过密码设定各机构的操作权限等。
2)PLC配置
每套PLC均由直流电源、CPU模块、I/O及通讯模块组成。各PLC主要配置如下表：
其中为防止电源波动对PLC运行造成的影响，采用隔离变压器和DC24V作为PLC的供电电源和控制电源。
由于Twido的扩展I/O驱动较小（16点以上晶体管DO模块驱动能力仅为0.1A），我们选用MosFET管固态继电器板卡（见图2）对PLC的输出放大后再驱动各负载。
6 台PLC之间的数据交换和关联控制通过上层XBTG触摸屏用Java语言编写的脚本来完成。全线设有多处紧急停止按钮和安全继电器保护回路，确保操作人员和设备安全。
3) 传动变频器配置
使用施耐德变频器ATV58，进行输送机速度的给定，ATV58变频器内置Modbus通讯接口，1#PLC采用Modibus总线对两台变频器通讯，完成两台输送机的速度同步、运行控制、状态监测。两台输送机的是否完全同步，是本自动喷涂线连续运行的关键，由于机械制造和误差，必须进行速度同步控制，两台输送机的速度和位置通过编码器反馈至1#PLC，由PLC通过PID运算后对两台输送机速度进行微调使之达到完全同步运行。
3. 结束语
本线电控系统具有以下优点：
(1) 通过Modbus串行通信完成复杂大型自动涂装线的控制，有效降低成本
(2) 全线运行平稳，生产效率高，自动化控制程度高，具有完善的保护和报警功能等特点。
(3) 人机界面XBTG 和Twido PLC支持Modbus TCP/IP 及CANopen等通信，为以后系统更新留下接口。
(4) 完善的故障检测和报警功能，保证设备运行可靠。
随着我国的社会和经济的高速发展，环境问题日益突出，尤其是城市水环境的恶化，加剧了水资源的短缺，严重影响着人民群众的身心健康，这些情况已经成为城市可持续发展的严重制约因素；我国现阶段很多大中型城市的废水排放量大，已造成城市地表水的严重污染；三峡库区水环境保护事关三峡工程长期安全运行和长江中下游地区经济社会的可持续发展，受到国内外广泛关注，但目前各城市仍然是直接排放污水或因水处理自控系统不完善没处理好就把污水排放了，很多操作和检测监控过程仍停留在人工阶段，监控时间覆盖率低，手工采集样品缺乏科学性和代表性，难以反映企业和城市污水处理及排放连续变化的情况。大范围的建立污水处理系统及在线自动控制监控体系，势在必行。
系统简介：
重庆巫山污水处理厂位于巫山县城边缘，厂区紧邻长江流域，处于三峡库区腹地，该污水处理厂采用的是改良型Orbal氧化沟工艺，日处理污水量3万吨，厂区主体构筑物有：综合楼、配电房、进水提升泵房、粗细格栅井及旋流沉砂装置、Orbal氧化沟、终沉池、污泥回流剩余泵井、脱水机房等；整个厂区设备及阀门均采用MCC和PLC两种控制方式，正常情况下可以实现仪表、PLC的完全自动检测控制及运行状况监控；下位机采用施耐德电气的Premium系列PLC，上位机采用北京华富Control2000监控软件。该厂自动控制系统于2006年7月11日全面完成调试，目前系统运行正常。
污水处理系统详述：
一、Orbal氧化沟工艺介绍如（图一）
图一 Orbal氧化沟工艺简图
Orbal氧化沟水处理工艺起源于南非，后经不断改进和推广，在全球范围得到广泛应用。城市污水由管道集中后，水流经过粗格栅，将粗的垃圾去除，由提升泵将污水提高水头（后面工艺要求有高水头），再经过细格栅及旋流沉砂池，去除小的垃圾和泥砂，污水进入水处理主体结构——氧化沟，污水在“O”型的氧化沟中经过曝气机调节曝气，使得污水得到缺氧、氧化、硝化、反硝化等反应，在该过程中完成BOD（生物耗氧量）、COD（化学耗氧量）的去除及污水脱氮的功能，并为下一步水的沉淀作好准备，经过氧化沟处理的水流入终沉池，加入Fe3+、或Al3+使得水中的（PO4）3-得以沉淀，充分沉淀后，清水后经二氧化氯消毒后排入长江。沉淀的污泥经脱水机滤干后焚烧处理。
二、厂区主要设备控制要求
1、粗细格栅机及其附属输送压榨设备的控制
定时控制：根据外来污水状况和运行经验，通过设定相关定时参数，自动控制格栅机的启动时间和停止时间。
液位差控制：在格栅机的前后均设置一台超声波液位传感器，检测出格栅机的前后液位差。设定低液位差LDF2和高液位差LDF1，当检测到的液位差大于LDF1时，启动格栅机；当检测到的液位差低于LDF2时，停止格栅机（减少了运行时间，有效的节约成本）。控制过程如（图二）
图二
格栅附属设备的联动：皮带输送机和压榨机作为格栅机的附属输送压榨设备，它们在定时或自动运行模式下，一般与格栅机联动。附属设备适当的提前或延时运行。
图三 提升泵控制原理图
图四2、提升泵的自动控制
控制描述如（图三、四）：
(1) P1—变频器，BU1—软启动器，PT—超声波液位计，ZJ1、ZJ2—用于控制系统的MCC/PLC转换。
(2)由图可见，变频器连接在台水泵电机上，需要加泵时，变频器停止运行，并由变频器的输出端口RO1～RO3输出信号到PLC，由PLC控制切换过程。
(3)PLC根据泵池液位高中低信号自动调节三台泵的启停；泵池水位到预设的低水位时启动1#泵，水位上升到预设的中水位时，1#泵由变频运行转换到工频运行，这时再变频启动2#泵，依次启动到3#泵。
(4)切换开始时，变频器停止输出(变频器设置为自由停车)，利用水泵的惯性将台水泵切换到工频运行，变频器连接到第二台水泵上起动并运行，照此，将第二台水泵切换到工频运行，变频器连接到第三台水泵上起动并运行。
(5)水位下降需要减泵时，系统将第三台水泵停止，第二台水泵切换到变频调节状态。水位继续下降，系统将第二台水泵停止，台水泵切换到变频调节状态。
(6)设置软启动器作为备用。当变频器或PLC故障时，可用软起动器现场手动轮流起动各泵运行以保证供水。作为多台提升泵的自动控制，满足先启先停的原则，以优化资源的利用率；为了提升泵的安全，系统设置了提升泵的干运转保护；系统还设置了泵的频繁启停保护，群启动保护等，以延长其使用寿命。 PLC资料网
3、曝气系统的自动控制
生化池作为全厂污水处理的核心，具有举足轻重的作用。污水经过预处理后，在这里通过微生物吸附污水中的有机物，达到脱磷脱氮的目的。对生化池的自动控制，主要是溶解氧浓度的控制。
曝气量自动控制系统作为一个恒值控制系统，系统给定一个保持不变的佳溶解氧值，通过PLC控制调节输出量（即曝气机开启台数），使被控量（实测氧化沟溶解氧浓度）不断地接近给定值。在这个系统中，要求稳定性和动态特性良好，被控量向给定值过渡的时间短，过程平稳，振荡幅度小。
曝气供氧系统是由鼓风机、电动调节阀和溶解氧仪共同组成的闭环系统，为反应池好氧段提供氧气，并维持好氧过程的溶解氧浓度值。依照好氧过程的溶解氧浓度值控制鼓风机的开启程度，维持溶解氧浓度值在一定的范围内变动。控制流程如（图五）。
三、控制模式
手动模式：手动模式又可以分为盘柜模式和就地模式。盘柜模式就是通过MCC上的按钮实现对设备的操作；就地模式就是通过现场控制箱上的按钮实现对设备的操作。 PLC资料网
遥控模式：就是通过中心控制室上位操作站实现对设备的操作。
自动模式：设备的运行完全由各PLC根据污水厂的工况及工艺参数来完成对设备的启停控制，而不需要人工干予。
四、系统构成如（图六）
通过前面的描述，设备的控制还是比较复杂的，为达到以上的设备自动控制要求，该工程基本构成如下：
下位机：选用了施耐德 Premium PLC来做系统
上位机：选用了北京华富Control2000软件
中间协议：采用Simatic TOP Server，衔接上、下位机，进行数据交换
整个厂区共有3个PLC站，硬件采用施耐德电气PremiumPLC，分别用光纤及光纤交换机，采用星型连接方式构成以太网络连接至中控室，在PLC2站，现场电力仪表采用Modbus通讯方式实现数据的采集；软件采用施耐德的PL7Pro，根据控制要求开发程序，完全可以实现前面描述的控制要求。三个站分别处于进水泵房、配电房、脱水机房，基本配置如下：
| PLC1站 | 施耐德电气Premium PLC | ||
电源模块 | TSX PSY2600M | 1 | 块 |
CPU模块 | TSX P57 2623M | 1 | 块 |
扩展存储卡 | TSX MFP128P Flash EPROM 128K | 1 | 块 |
模拟量输入模块 | TSX AEY 800 | 2 | 块 |
模拟量输出模块 | TSX ASY 410 | 1 | 块 |
开关量输入模块 | TSX DEY 32D2K | 2 | 块 |
开关量输出模块 | TSX DSY 16T2 | 2 | 块 |
PLC机架 | TSX RKY 8EX | 1 | 个 |
| PLC2站 | 施耐德电气Premium PLC | ||
电源模块 | TSX PSY2600M | 1 | 块 |
CPU模块 | TSX P57 2623M | 1 | 块 |
扩展存储卡 | TSX MFP128P Flash EPROM 128K | 1 | 块 |
模拟量输入模块 | TSX AEY 800 | 3 | 块 |
开关量输入模块 | TSX DEY 32D2K | 3 | 块 |
开关量输出模块 | TSX DSY 16T2 | 2 | 块 |
PLC机架 | TSX RKY 8EX | 1 | 个 |
| PLC3站 | 施耐德电气Premium PLC | ||
电源模块 | TSX PSY2600M | 1 | 块 |
CPU模块 | TSX P57 2623M | 1 | 块 |
扩展存储卡 | TSX MFP128P Flash EPROM 128K | 1 | 块 |
模拟量输入模块 | TSX AEY 800 | 1 | 块 |
模拟量输出模块 | TSX ASY 410 | 1 | 块 |
开关量输入模块 | TSX DEY 32D2K | 2 | 块 |
开关量输出模块 | TSX DSY 16T2 | 1 | 块 |
PLC机架 | TSX RKY 8EX | 1 | 个 |
PLC
图七：厂区工艺流程图
图八：设备控制盘
图九：开发调试阶段报表查询数据示例
下位机采用施耐德电气PremiumPLC，上位机用北京华富德Control2000，二者之间的标签连接及数据通讯必须有一个统一的协议驱动，本工程采用的是SIMATICATOP SERVER来实现的，报表查询系统采用VB6.0来开发外挂程序实现报表的实时查询。
五、该工程自控系统的特点
1、技术先进：现代化的工厂要求与时俱进，该自动化控制系统无论是从使用的现场总线、通讯网络、可编程控制器、组态软件，还是从自动化控制技术来讲，都具有时代性。
2、稳定可靠：选用的自动化产品绝大部分来自国外品牌，建立的自动化控制平台，经过严格的测试，可以保证系统稳定可靠地运行。
3、自动化程度高，使用简单：对于全厂的控制中心——中心控制室上位界面，采用全中文的设计界面，立体三维流程图形来表达工艺，便于操作员掌握；下位机PLC采用施耐德的PLC，系统稳定性好，自动化程度高，整个系统维护量小。 PLC
4、开放性：该系统采用的现场总线是国际通用的具有开放协议的现场总线，各控制站均留有I/O余量，以便于以后系统的改造和扩展。
5、安全性：该系统采用全面的设备保护体系，包括潜水泵的干运转保护、自控平台的防雷保护、进水水质异常保护、报警系统等，以防止因为某些意外或操作员的疏忽而发生事故。
六、应用
该城市污水处理系统建成后，施耐德电气PremiumPLC系统运行稳定，采集数据准确快捷，控制的重要设备运行安全，程序开发好后，其维护量几乎为零，个人感觉该PLC现场安装、与其它设备的接口等均方便好用，系统投运后，自动化程度高，工作人员维护量小，出水水质能达到国家规定的标准，该系统的形成投运无疑给长江流域、三峡库区的环保事业作出了贡献，希望在长江流域沿线有更多的采用自动化程度高的污水处理厂。巫山污水处理厂的施耐德电气PremiumPLC系统的应用将是一个很好的榜样