西门子6ES7223-1PH22-0XA8正规授权
某液压机械制造公司开发的100T液压合模机是对各种材料进行模压成型的设备,广泛应用于橡塑成型行业。本测控系统以KDN-K3系列PLC(CPU306)和触摸屏为核心,可实现液压合模机各个动作的自动循环、手动调整和液压系统压力、liuliang(速度)的自动调节。
一、系统配置
采用5.7”单色触摸屏作为人机界面,设备起停操作在触摸屏上进行,用于设定、显示压力及liuliang数据。压力传感器测量压力,经变送器转换成4~20mA信号接入PLC,电动阀调节压力和liuliang。
系统配置的模块:
开关量:KDN-K306-24AR 1个,KDN-K321-08DT 1个,KDN-K322-16XR 1个。
模入:KDN-K331-04IV 1个,采集压力值。
模出:KDN-K332-02IV 1个,控制电动调节阀。
PLC开关量输入:
防落油缸回位 I0.1/I0.2 上限位 I0.3,下限位 I0.4
翻转开限位 I0.6/I0.7 翻转闭限位 I2.0
翻转锁紧回 I2.1/I2.2 下工作台推出到位 I2.3
工作台(移动油缸)回限位 I2.4 定位 I2.5/I2.6 顶出限位 I2.7。
PLC开关量输出:
主油缸快升 Q0.0/Q0.1/Q0.4/Q0.6 加压 Q0.2/Q0.3/Q0.5/Q0.7
主油缸慢降 Q0.0/Q0.2/Q0.3Q0.7 主油缸快降 Q0.1/Q0.3/Q0.5/Q0.7
翻转开 Q2.0 翻转闭 Q2.1
翻转锁紧回 Q2.2 防落油缸 Q2.3
工作台(移动油缸)出 Q2.4 工作台(移动油缸)回 Q2.5
定位油缸出 Q2.6 液压泵星角启动Q3.2,Q3.3
二、工艺过程
油泵启动压力正常后执行:
1、自动启动→油缸松开退回→工作台(移动油缸)出→翻转锁紧回→翻转开→防落油缸回→主油缸慢降→合模开始→主油缸快升→翻转闭→翻转锁紧出→工作台(移动油缸)回→定位油缸出→防落回→一次加压并延时→主油缸快升→二次加压并延时→主油缸快升→防落油缸Q2.3断→结束。
2 、若30秒内无任何动作则油泵停,以节约电力能源。
3 、各个动作均可在触摸屏上单独调整。
4 、各个动作运动速度可在触摸屏上设定自动调速,一次加压二次加压压力可在触摸屏上设定,自动调压。
触摸屏设定和显示画面
三、系统
本液压设备采用了PLC及触模屏系统,压力可以自动调节,各动作liuliang(速度)可以分别调整,显示直观,操作方便,应用汉字提示液晶触模屏tigao了设备档次。
本控制系统可以应用于各种液压类设备中。
一、 概述
按照新一轮城市建设和经济发展规划,城市建设和经济发展对优化城市能源结构提出了更高的要求。而推行热电联产、城市集中供热,是解决城市能源结构和环境污染问题的有效措施,充分体现节约能源、保护环境,tigao能源利用效率、企业经济效益和社会效益的佳途径。既有利于节约能源,又有利于tigao热电企业的经济效益和社会环境效益,给热电企业的发展创造了更加广阔的前景。
随着热用户的不断增加,热用量不断的加大,而怎样才能更好,更有效的对整个热网管道,热用户计量进行管理呢?利用远程监测,对整个热网管道,仪表进行跟踪监控,不仅可以全面掌握整个热网管线供热状态,还能快速、准确地反映仪表故障报警信息,方便维护人员及时查修,这样不仅节省大量的人力、物力,极大的tigao了热网的现代化管理水平。城市热网监控作为数字化城市的一个方面,已显示出越来越重要的作用。
二、 需求:
将下属的16个分站的数据传递到中央数据中心,由于数据中心与各分站之间已经建立了ADSL视频网络,针对本项目,借用原有的ADSL网络进行数据通讯是具性价比的方式。由于系统以后需要根据需求扩展,要求对系统的开放性、可维护性和扩展性给予充分考虑。
三、 系统设计原则
1.安全可靠稳定性原则
系统的安全可靠运行起着十分关键的作用,在系统建设过程中,将系统的安全可靠性稳定性作为设计的原则
2.开放性原则
坚持开放行原则,为今后系统的升级扩展维护和二次开放过程提供较大的灵活性
3.技术先进性原则
保证系统的先进性,只有这样,系统才能经受实际的考验,保证不会被淘汰
4.经济性原则
经济性原则不仅体现在设计过程中,会为系统今后的维护降低成本
5.操作维护简单原则
系统不仅要功能完善,应该操作简单,维护方便,这会为使用人员带来很多操作的方便性
6.可扩展性原则
为了使系统具有一定的应变能力,可以方便的修改和灵活的扩充,应使系统保证一定的可伸缩性
四、 系统概述
系统主要由力控监控软件、MOXA串口联网服务器和凯迪恩PLC构成,这种方式的主要特点是结构分散、开放性好、稳定性强、并且扩展容易。力控软件主要负责数据采集、通讯处理、人机界面和WEB发布等工作;串口联网服务器负责将PLC的串口通讯转为以太网通讯,并将数据通过ADSL网络传递给力控软件;凯迪恩PLC负责现场仪表和设备的通讯及数据采集和控制。主要工作方式:力控软件设在中央数据中心,数据中心有一个固定的外网IP,力控软件采用典型的C/S和B/S结构,B/S方式是作为WEB服务器,将实时数据和画面通过WEB进行发布,远端用户经过授权,无须安装任何插件,使用标准的浏览器通过固定IP或域名绑定进行访问即可在远程进行监视。C/S方式是力控软件作为标准服务器端与各分站的多个客户端(MOXA串口联网服务器)进行通讯,建立连接时由串口联网服务器主动向拥有固定IP的服务器端发出连接请求,服务器进行应答,建立网络连接之后,由力控软件主动向下位的凯迪恩PLC发出请求,通过标准MODBUS协议与凯迪恩PLC进行通讯,MOXA串口联网服务器在中间起到透明转发的作用。整个通讯系统的拓扑结构如下图:
系统拓扑图
五、系统简介
(1)上位系统
上位系统服务器选用力控PCAUTO?WWW服务器版软件,以VC++或VB编程平台为辅助,使得数据中心监控软件具备良好的人机界面,操作直观,简便并且灵活性强等特点,可实现主要功能有:
1.24小时在线运行,实时采集各热用户子站的温度、压力、liuliang和其他运行参数,实时监测每个采集计量仪表的运行情况,而现场采集计量仪表出现故障也可以在短时间内发现,并将故障时间纪录备案,避免计量方面的损失;杜绝了用户偷汽的想法;
2.显示供热管网地理信息(GIS);
3.进行整个热网数据的运行分析,具有强大的统计和数据库查询功能,可以查询任意用户任意时段内的用汽情况;实时有效的分析管线的管损情况;
4.对热用户端市电断电、采集参数异常的情况,进行报警,并记录备查;
5.根据需要自动生成结算帐单(日报表、月报表和年报表),并可以直接打印输出;
6.图表曲线功能,可以直观的反映出各个用户的用汽情况;
7.网络化设计,支持远程访问功能;
8.支持模拟屏或投影仪显示;
9.实时数据库与关系型数据库的结合使用保证了数据的稳定性和安全性。
主要特点:
1、驱动连接
PCAuto拥有丰富的I/O驱动程序,支持多种硬件设备和通信协议,可以和人机界面、实时数据库分离,充当通讯管理服务器。一台运行力控PCAuto的计算机可连接多种I/O设备。目前支持的设备包括:霍尼维尔、横河、福克斯波罗、费希尔等厂家的DCS通讯;凯迪恩、AB、GE、Omron、Modicon、Siemens、松下、三菱等厂家生产的PLC;Honeywell、虹润等厂家生产的调节器以及其它流行的智能仪表、智能终端;研华、研祥、中泰、康拓等厂家生产的板卡及相关的智能模块;不同厂家的变频器如SIEMENS、三菱、富士等;各种不同的UPS设备、空调设备等;支持PROFIBUS、Can、LonWorks、MODBUS、Opto22等标准的总线设备。
2、实时数据库和力控服务器
服务器上安装力控的实时数据库作为服务器。实时数据库系统是一个分布式数据库系统,通过计算机网络实现分散控制、集中管理,力控?的分布式数据库系统可以方便的构成这种网络架构。力控?的实时数据库系统由管理器和运行系统组成,实时数据库将组态数据、实时数据、历史数据等以一定的组织形式存储在介质上。服务器分别处理各个监控对象的数据采集、历史数据保存、报警处理。
3、组态监视
集成化的开发环境:Pcauto提供集成化的开发环境和丰富的图形工具使得系统开发简便、快捷
面向对象的图形/图形工具:丰富的图形元素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;力控?优化设计的图库,提供了丰富的子图和“子图精灵”,任意拖拽不变形,使您的工程画面精益求精。
* 脚本编辑功能:力控在动作脚本中提供丰富的函数,触发方式多样,具备自定义函数功能
*安全管理:力控PCauto提供了系统的安全级管理,增强了bbbbbbs操作系统的安全性。在力控中,操作画面的显示,过程数据的写入等操作都赋予了权限管理。
*监控功能:Pcauto能准确地监视和控制所有现场过程,根据现场产品特性要求,及时、快捷地调整设备和原材料,响应现场需求。jingque的现场分析和及时的响应减少了浪费。
*先进的报警功能:力控Pcauto方便、灵活、可靠、易于扩展的报警系统,报告系统活动及系统潜在的问题,保障系统安全运行。力控的报警可按区管理、报警优先级以及在运行时自动记录系统状态变化、操作过程等重要事件,作为非关键性报警信息。
*数据管理:提供了多种数据管理功能,包括:数据的采集和管理,历史数据的存储,导出数据库及生成各种数据报表,保证系统处于佳的运行状态
* 历史数据存储功能:力控Pcauto自动的采集、存储、显示历史数据,分析过程趋势,为将来查询提供了文档依据。
*强大的趋势功能:Pcauto中包括实时趋势和历史趋势图,并且可以为每个图分配多个笔,趋势图中有丰富的对象颜色和属性选择,X、Y轴还可以单独组态定义,可以在运行环境下调整他们的属性。
*数据报表功能:包括:历史报表--方便快速的历史报表生成工具,能进行日报、月报、季报、年报的生成,对数据存储的时间范围、间隔、起始时间可进行任意指定,并可以根据存储的时间进行查询历史数据,组态时在力控的绘画菜单内进行历史报表的选取。
内嵌多功能报表--灵活的报表生成方式,可以任意设置报表格式,实现各种运算、数据转换、统计分析、报表打印等。既可以制作实时报表,也可以制作历史报表。可以在报表上显示实时数据和任意时刻的历史数据,并加以统计处理,例如取行平均、列平均,统计出大小值。内嵌多功能报表提供了相应的报表函数,可以制作各种报表
模板,实现多次使用,以免重复工作,组态时 在力控的子图内。
*内置数据表--内置数据表是力控开发人员关系数据库的特点开发出的内置实时关系数据表,利用报表模板可以将力控实时数据库的变量和报表字段进行任意绑定,可以对任意的数据进行插入、删除、遍历、存盘,内置的报表过滤器可以任意设定不同情况下的查询条件,根据查询条件对所查出的记录进行选取来参与数据处理。
*冗余及双机热备:力控PCauto数据库目前支持双机热备式冗余。即可以指定一台机器为主机,另一台作为从机,从机内容与主机内容实时同步,从机实时监视主机状态,一旦发现主机停止响应,便接管控制。I/O设备只从主机接受控制指令,以免造成控制时序错乱,在这种情况下,从机不做任何组态,同步信息包括:时钟同步、实时数据库信息同步、历史数据同步。
*全面支持DDE、OPC、ODBC/SQL、ActiveX、等标准:可以作为DDE和OPC的客户端,OPC客户端可连接不同厂家的OPC服务器,支持报警和事件,也可以作为DDE和OPC的服务器,可以和各种关系数据库通过ODBC/SQL进行实时历史数据向关系数据库的转储.
4.WWW功能
Web页面与过程画面的高度同步
用户往往会担心在客户端浏览器上看到的Web页面与工程组态的过程画面能否完全一致,会不会对某些图形或动画效果进行限制。而PCAUTO实现了服务器端与客户端画面的高度同步。在服务器端直接浏览的效果与在客户端用浏览器上看到的图形效果完全相同。
快速的数据更新
采用COM/DCOM技术实现底层数据通信。与其它采用JAVA虚拟机进行通信的方式相比,由于减少了解释运行的环节,具有更快的运行与数据更新速度。
多文档
采用独到的多文档技术。在客户端的浏览器上可以浏览多个过程画面。
企业级Web服务器
专为构建企业级Web服务器而设计,具备高容量的数据吞吐能力和良好的健壮性。介于现场监控层和Internet/Intranet之间,通过Web服务器管理所有的访问请求,不会由于多个用户请求访问而影响整个SCADA系统的功能,保证系统的可靠平稳运行。pWebView支持多达500的客户端的访问。
完全瘦客户端
在客户端只需要Microsoft Internet Explorer5.0或以上版本的浏览器,就可以对现场的各种事务进行浏览、控制。无需购买其它软件或增加软件成本。
完善的安全机制
提供完善的安全管理机制。只有授权的用户才能修改过程参数。使用WEB发布时,管理员尽可安心,不必担心非法或未授权的修改。
简便的系统开发和维护
使用简便,只需在服务器上进行前期的组态和后期的维护,在客户端无需任何工作。大大的减少了系统开发和维护的工作量。易于扩展,可以有效地控制系统预算开支。
(2) 通讯服务器
每个分站的通讯服务器采用MOXA串口联网服务器产品。特点如下:
立您的串口设备联网
点对点连接模式,可在不使用PC的情况下经由网络连接两个串口设备
可利用简单易用的bbbbbbs Utility执行大量安装
自动侦测10/100 Mbps Ethernet
所有串口信号皆内建15 KV ESD突波保护
支持SNMP MIB-II网管功能
可通过网络/bbbnet/控制器端口进行配置
配置工具可在网络上自动寻找设备联网服务器
(3) 下位系统
PLC选用凯迪恩KDN PLC产品,KDN-K3系列小型一体化可编程控制器是用于工厂自动化领域中机器控制和小规模过程控制的先进PLC产品,与市场众多的同类产品相比它是后来者,但却跨越了PLC发展的初级阶段,将多种先进技术和功能集成到逻辑控制器中,广泛适用于以下控制应用:包装机械、纺织机械、建材机械、食品机械、塑料机械、数控机床、印刷机械、中央空调、环保设备以及单一过程控制装置。
按国际通用分类规则,KDN-K3属于小型PLC系统,由于采用高性能处理器芯片和软件优化设计,布尔指令执行速度优于0.5μs/步。K3系列共有6款CPU模块,控制点数、内存容量、内部资源、扩展能力等依次增强,开关量控制点数从14~280点,模拟量大40点。通过二十多种扩展I/O和扩展功能模块灵活组合,可以满足大部分该领域应用的要求。
编程软件符合IEC61131-3标准
大控制点数开关量280点,模拟量40点
DIO通道可自由设置输入输出功能
多种通讯方式真正实现开放性
全部自主开发,拥有知识产权
易学易用,符合国人编程及使用习惯
PLC系统集成了一些传统产品不具备的功能,这些功能也使得PLC不再仅仅是逻辑控制器,而能够胜任更复杂的控制任务。
高速计数和脉冲输出:
在CPU本体上集成了4路高速计数输入(30kHz)和2路高速脉冲输出(20kHz),用于jingque定位和控制步进/伺服驱动装置
PID算法:
内置PID算法
DIO模块原理介绍:
DIO模块(KDN-K323-08DTX)的每一个点既可以设置成DI,又可以设置成DO,只要按手册的说明以不同形式接线即可,CPU内部为此模块分配一个输入字节和一个输出字节地址
顶调电位器
CPU模块带两个8位分辨率的顶调电位器,设定值被送入CPU内部寄存器供程序调用。
实时时钟功能
系统时钟可以设定和读取年、月、日、时、分、秒、星期
提供24V负载电源
为方便使用,CPU模块上设计了DC24V电源输出端,用于晶体管输入点的电流源,其容量可以供100个DI点输入,多数情况下客户不用单独配置输入负载电源。
1 引言
物料包装输送系统的工作环境通常比较恶劣,设备所处环境一般粉尘较大,空气相对湿度高,操作分散,对输送包装控制系统工作的安全性、可靠性、维护简便性要求较高。以前,电器控制系统中大多使用分立的继电器,接触器等电器元件作为控制元件,其控制系统复杂,操作难度大,并且安装接线工作量大、修改控制策略难,维护量大,严重影响了正常生产。物料输送控制系统成了制约生产的瓶颈。而采用可靠性较高的PLC及其WINCC监控软件[1]组成的控制系统作为数据采集、控制回路、自动顺序操作和运算的主要设备。实现包装系统的皮带过程控制和输送工艺流程的实时监测、自动控制和系统运行诊断,满足了系统可靠性、稳定性和实时性的要求。
2 系统介绍
包装输送控制系统分为散库和包装库两组。散库主要存储不需要包装的散料,包装库进行成品包装。主要包括:1#~8#线、A线(9#、15#、16#)、B线(10#、19#、20#)、C线(11#、17#)、D线(12#、
18#)、E线(13#、21#)、F线(14#、22#)。各线工艺流程如图1所示。在该工艺流程中,除了要考虑各皮带内部按顺序启动停止以及皮带的打滑、跑偏等问题外,还必须考虑相关配套设备。系统主要包括数字量输入67路,模拟量输入16路,数字量输出52路;需要控制的过程有各皮带的启动、停车和安全运行,各料槽的选择和设备故障时的处
2 PLC控制系统的硬件设计
2.1硬件配置
根据设备及工艺要求,包装输送系统采用上位机和下位机组成,上位机使用两台PC机:一台作为操作站实现整个系统的监控和数据检测;另一台作为工程师站完成组态软件的设计与开发、PLC程序的开发以及将软件通过PROFIBUS[2]总线传送至PLC的CPU单元。下位机采用功能强大、可靠性高、维护方便且抗干扰能力强的可编程控制器西门子S7-300系列PLC完成对设备的控制功能,且下位机 分为两个机架分别放置于包装库和散库。散库机架与包装室机架的S7-300构成PROFIBUS-DP网络结构。系统硬件结构配置如图2所示,其具体组成如下。
(1) 中央控制单元
中央控制单元选用 CPU315-2DP[3]作为PLC的核心部件,进行逻辑和数字运算,协调整个控制系统各部分的工作。
(2) 电源单元
电源单元采用1:1隔离变压器进行对PLC的220V交流开关量输入卡件进行供电,采用SITOP电源对PLC的24V开关量输出卡件供电。自带的PS-307/5A直流电源对CPU和部分卡件进行供电。
(3) 输入输出单元
系统采用两块8点的模拟量输入单元AI8×12Bit、两块32点输出单元DO32×DC24V/0.5A、一块
16点输出单元DO16×DC24V/0.5A、五块16点数字量输入单元DI16×AC120/230V
(4)通迅模块
为了确保包装库操作站与散库操作站通信正常(距离约300米),在本系统选用了CP 342-5通迅模块。
通过PROFIBUS 进行配置和编程。
2.2 变量分配
控制对象的PLC变量分配情况表1所示。
3 包装输送控制程序设计思想
3.1 系统控制方式
包装输送控制系统的控制方式分为自动控制、单机控制和现场手动控制三种。单机启动方式是指在上位机的连锁图中, 设有启动及停车按钮,在未进入联锁状态时,皮带可以独立启动/停止。
3.2控制程序设计
该皮带输送系统共有二十二条皮带,根据皮带输送工艺可以将其为两大部分:1#~8#线与A~F线。根据包装室和散库控制室及现场皮带运行情况,得出该输送系统的控制策略:(1)选择控制方式:远程自动控制、现场手动控制或远程手动控制方式。(2)根据包装与否控制包装流水线和散库流水线运行,并按要求顺序停止。(3)根据料槽料位控制A~F线启动、停止。
本系统中STEP7用户程序分为组织块(OB)、功能块(FC)和数据块(DB)。功能块根据控制任务用于建立用户程序。将整个控制过程按工艺分为模拟量信号处理、A~F线起/停、3~8#线皮带起停、
总料位计算、模拟量变换、料槽料位运算、报警处理、1~6#皮带速度处理、1~2#皮带起停和分料器选择等程序块。针对工艺流程的具体情况,用语句表(LAD)形式编程。图4给出了3#~6#皮带控制流程图。数据块用来存放皮带速度和料槽料位的数据。
3.3控制设计思想
(1) 回路启动顺序由下游向上游(来料方向为上游) , 按一定延时, 逐个启动, 若回路启动过程中无故障, 则为正常启动;若有故障则为异常启动, 程序启动遇到故障时, 就不再继续往下启动。
(2) 回路停止顺序由上游向下游,它包括正常停止和事故停止。正常停止为顺序停止,即正常操作时程序按一定时间延时由上游向下游逐个停止设备。事故停止是在启动或正常运行过程中回路中某一设备发生故障时,上游的设备立即停止,下游设备可运行。
(3) 在逻辑梯形图中, 凡是带有分支的联锁回路都有记忆功能。因为前一台设备可以根据需要启动下面的各个分支回路的设备,回路梯形逻辑的记忆功能, 可保证有故障回路的设备能正确停车。
(4) 上位机能显示出整个皮带运行状态。 亦能显示单条回路运行的设备。
4 WINCC组态软件结构设计
工业控制组态软件是可以从可编程控制器、各种数据采集卡等设备中实时采集数据,发出控制命令并监控系统运行是否正常的软件。组态软件能充分利用bbbbbbs强大的图形编辑功能,以动画方式显示监控设备的运行状态,方便的构成监控画面和实现控制功能,并可以生成报表[4]、历史趋势等,为工业监控软件开发提供了便利的软件开发平台,从整体上tigao了工控软件的质量。西门子公司开发的WINCC是运行在bbbbbbs2000上的一种组态软件。它的功能是建立动态显示窗口,通过提供的工具箱可方便建立实时曲线图、历史曲线图和报警记录显示。在画面窗口中,通过对多种图形对象的组态设置,建立相应的动画连接,用清晰生动的画面反映工业控制过程。根据包装控制系统的要求,图5是监控软件的结构。WINCC与S7-PLC同属西门子产品,属于无缝集成且自带通讯协议连接。该控制系统和上位机组态软件实现了物料输送测控系统的要求。简洁且形象的模拟了整个系统的工艺流程,操作人员能在控制室的计算机屏幕上观察到输送的全部情况,包括各种报警。取得权限的操作人员能在控制室对任何一条皮带单独操作或连锁操作,并进行手动与自动切换。
5 监控系统主要实现的功能
(1) 显示功能:工艺流程、测量值、设备运行状态、操作模式、报警等显示、画面调用等功能;
(2) 报警处理和报表生成功能:纪录报警发生时间、故障内容等信息,并对报警信息进行管理,系统报表有时报、日报、月报等;
(3)历史趋势功能:对现场的皮带速度、料槽料位以曲线图形显示。每个趋势曲线显示的画面主要包括画面名称、时间、趋势等;
(4) 画面系统对系统料位参数进行修改,实现对系统自动/手动的切换;
(5)管理权限:实现不同级别的系统管理权限,系统操作员可以选择操作模式,查看趋势曲线及报表等;系统工程师可以对监控软件和下位机软件进行修改。
(6) 操作控制功能:根据界面上的按钮可以对各条皮带进行操作,比如:启动、停止;对料位按工艺要求进行设定并对其进行选择。
6 结束语
本文所述物料运输自动控制系统在工业现场已经正常运行一年。由于整个物料传送工艺均在一个完整的控制系统控制下,各个分工艺之间的协调及互锁设计严密。在PLC控制程序和上位人机界面中对每一个参控变量均设置了报警信息提示,使操作员可以快速的查找故障点,及时处理故障。并且对于每一个关键操作命令都设有相应确认提示,消除误操作的可能性。该控制方法tigao了现有系统的自动化水平,降低了工人的劳动强度。