西门子模块6ES7216-2BD23-0XB8规格参数

西门子模块6ES7216-2BD23-0XB8规格参数

1 引言

　　罗克韦尔（Rockwell）是全球的电子控制和通讯设备制造商，旗下的艾伦-布拉德利（Allen-Bradley）品牌以其可靠性著称于工业控制和自动化领域。

　　普洛菲斯（Pro-face）是世界上个生产触摸屏的厂家，在人机界面领域里一直充当领头羊的角色，产品不断升级，推陈出新。目前的GP2000系列，性能好，功能强，是同行中的佼佼者。

　　DeviceNet具有成本低廉、安装快捷、故障时间少的特点，它是在控制器局域网（CAN）技术的基础上，加入了生产者/消费者通讯模式，从而形成的现场总线网络。它允许您通过网络将现场设备与控制器连接在一起，这样就不再需要将每个设备用硬接线的方式连接到I/O模块上，从而降低了花费在接线上的时间和金钱。

　　本文基于自来水厂投加系统的设计，着重介绍通过A-B PLC、Pro-face触摸屏、A-B变频器等组成的自动投加系统的实现方法。

2 投加系统简介

　　目前，自来水厂在净水工艺上经常采用原水投加净水材料的方法，投加物的均匀度、投加量的控制能力都将直接影响到出厂水的水质。众多的净水材料有不少是粉末状的，传统的人工直接投加不能满足科学生产的需要，急需一套稳定可靠的自动投加系统。为了更好的tigao投加的均匀度，一般采用先把粉末开成溶液，再投到水里的。如图1所示，先通过溶配机把粉末状的净水材料和水混合开成溶液，再输送到储液罐进行充分的搅和，后才通过螺杆泵把溶液投放到水里。这样均匀度和投加量就能得到很好的控制。

图1自动投加系统示意图

3系统联网方案

　　本系统对溶配机采用了PLC直接控制，这样既减少了电气元器件又简化线路，还通过触摸屏把相关的过程变量准确及时地显示出来，供值班人员作参考之用。为了能够准确地控制投加量，采用变频器控制螺杆泵来实现投加量的线性可调，对频率的设置及一些相关量的控制就是通过触摸屏在现场来实现。系统的部分网络结构如图2。

图2系统网络拓扑结构示意图

　　由图可知，PLC在这里起到桥梁的作用，向上接收触摸屏发出的指令，向下把这些指令发送到相应的元器件（变频器、继电器、指示灯等），PLC又把接收到的信号（压力、液位、按钮信号等）向上传送到触摸屏供显示之用，其中参与控制的信号，已经在底层程序中实现了。系统指令的流向如图3所示。

图3系统指令流向示意图

4 系统硬件介绍

　　可编程控制器（PLC）选用A-B微型系列中的MicroLogix1500，这是一种功能强大的小型控制器。它使用罗克韦尔编程软件RSLogix，具有和MicroLogix1000，SLC系列控制器相同的指令集。

　人机界面（HMI）选用Pro-face具有信息技术的GP2000系列，型号选用GP2301-LG41-24V，因为它功能齐全价格低廉。画面编辑使用GP-Pro/PBⅢ软件，该软件简单易用，非常适合初学者。

　　变频器选用A-BPowerFlex变频器家族中尺寸小并且效率高的PowerFlex40交流变频器。PowerFlex40具有强大的通讯功能，只要配置不同的通讯卡就可以能组成DeviceNet、EtherNet/IP、Profibus网络，本系统就是选用22-COMM-D通讯卡来组成DeviceNet网络。因为PLC选用的是MicroLogix1500，在通讯模块上选用DeviceNet扫描模块1769-SDN来配置DeviceNet网络。

　　DeviceNetRS-232转换器——1770-KFD，它的作用是将个人计算机、工作站、笔记本电脑等接入DeviceNet网，从而可以直接在计算机上对现场设备的操作进行编程。

　　以太网通讯模块——1761-NET-ENI，它的作用是把该系统连接到厂的以太网上，方便远距离访问各种重要数据。DeviceNet网络的配置：

　　(1)配置计算机接入DeviceNet网络。硬件使用1770-KFD，软件使用RSLinx。当计算机通过串口与1770-KFD的RS232接口连接好后，则软件的配置过程如下：启动RSLinx，点击“Communications”——“ConfigureDrivers”，则会出现“Configure Drivers”的对话框，在上方的下拉表里选择“DeviceNet Drivers(1784 PCD/PCIDS,1770-KFD….)”此项，接着在出现的驱动选择对话框中选择“Allen-Bradley1770-KFD”，再简单地设置一下就行了。又当1770-KFD的DeviceNet接口接到DeviceNet网时，在Rslinx就会出现类似本系统的画面（如图4）。

图4计算机接入DeviceNet网络图

(2)配置接入DeviceNet网络的设备参数。图4只能看到接入DeviceNet网络的设备，不能对这些设备进行参数的设置，实现这一步要通过DeviceNet网络配置软件RSNetworxForDeviceNet，配置过程非常直观，只要开启了RSNetworx并依次点击“Network”——“Online”选择图4的1770-KFD的链接后就会出现如图5的画面，就可以通过1769-SDN对各DeviceNet网上的设备进行设置了，主要是地址映射的建立。

图5 RSNetworx配置DeviceNet的网络图

　　(3)程序的开发

　　对A-BPLC进行编程，用的是Rockwell的RSLogix系列编程软件，对MicroLogix 1500而言，就要用到RSLogix系列的RSLogix500，因为本系统用的PLC处理器单元是具有两个串口的1764-LRP，要用到RSLogix 5005.0版本。编程如图3所示，主要包括对溶配机、变频器的控制，压力、liuliang的读取以及为触摸屏、远程监控计算机提供数据和接收它们的指令等。

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(4)以太网的设置

　　本系统是通过以太网接口模块1761-NET-ENI接入厂的以太网，那么就要对1761-NET-ENI进行配置，主要是通过ENIUtility软件来为1761-NET-ENI配置一个IP地址，设置过程比较简单，当然远程监控计算机就是通过RSLinx来连接1761-NET-ENI模块的，从而就可以对MicroLogix1500进行读写操作了。

　　(5)远程监控画面的编辑

　　在水处理行业，很多都是使用A-B的PLC，监控画面的编辑就是通过Rockwell组态软件RSView来实现。本系统使用RSView32，该软件被评价为目前好的人机接口产品之一。主要功能画面有：反映所有设备运行状态的主画面，反映各设备运行状态的子画面，记录投加量实时的历史趋势画面等。

　　(6)人机界面画面的编辑

　　Pro-face的人机界面画面编辑软件是GP-Pro/PBⅢ，该软件集画面创建和逻辑编程于一体，特别适合初学者的简单编程，本系统人机界面的作用有：

　　·对变频器的开、停、频率设置、故障清除等的控制;

　　·对溶配机的一步化及各部件的单独控制，以及故障的显示及报警;

　　·对各储液灌液位进行监视报警。

6 结束语

　　经过现场调试，实现了应用Rockwell自动控制系统来控制这个投加系统，实际应用证明，此自动控制系统非常稳定、可靠，应用很方便，能满足生产的各种需要。此配置也是一种比较经济的方式，在其他的行业或者比较大型的生产线也可以这样应用，值得大力推广。

1.引言
    随着工业自动化控制技术、计算机及网络技术发展的突飞猛进，工业自动化已经渗透到各行各业的生产当中。罗克韦尔自动化公司的自动化产品十几年来在国内得到了广泛的应用，特别是ControlLogix系统已经应用到全国各行业的实际生产中。本文介绍了焦炉的部分除尘系统的工艺流程并应用ControlLogix系统对该系统自动控制系统进行了设计。

2.基本工艺
    该工程是某化工厂焦炉工程的装煤和出焦除尘系统。由于在装煤过程中及出焦过程中会产生大量灰尘及有害气体，必须通过除尘系统将它们净化，从而减少它们对环境的污染。

    该系统分为装煤和出焦除尘系统。装煤除尘系统是在装煤过程中启动其除尘设备，出焦除尘系统在出焦过程中启动其除尘设备。

    除尘系统大致可分为风机系统、清灰系统和输灰系统。

    风机系统包括高压风机、液力偶合器、风机入口阀、水冷系统以及保护风机的监测仪表（轴承温度、电机定子温度、轴承震动、液力偶合器进、出油温度，压力等）；清灰系统由停风阀，脉冲控制阀，仓壁振动器，双层排尘阀组成；输灰系统由刮板机和斗式tisheng机组成。

    当开始装煤时，风机的液力偶合器运行至高位，风机进入高速运转，系统进入强除尘状态；当停止装煤时，清灰系统启动，系统进入清灰状态，风机的液力偶合器运行至低位，风机进入低速运转；输灰系统则一至运转，避免由于频繁启动而损坏设备。

3. 系统配置 PLC资料网
    ControlLogix控制系统
    ControlLogix控制系统以微处理器为核心，把先进的控制技术、通讯技术、计算机技术、CRT技术与现场仪表有机地结合起来，实现对生产过程的集中监视、集中操作和分散控制，为生产提供了强有力的保证。由于该系统的内存量、控制器个数和网络类型可以根据具体应用来选择，相对于其他可编程控制系统而言，其结构更加灵活，使用更为方便。它能够完成各工艺设备的电气自动控制和操作、顺序逻辑控制、仪表模拟量监控、回路调节等功能；可以实现工艺过程信息进行检测、记录及数据的初步处理，执行设备运转控制及工艺过程自动调节、越限报警等功能。
    本控制系统主要包括：
    1） ControlLogix控制系统的控制器Logix5555
    Logix5555控制器是32位总线的控制器。它可以安装于框架内的任何槽位每个框架可安装多个控制器，该控制器不仅可以控制和组态本地框架内的输入输出模板，还可以控制和组态网络上任何远程框架上的输入输出模板。Controllogix系统具有极强的模拟量和回路调节处理能力，先进的Producer/Consumer通讯和多任务控制模式，使回路调节的实时性更强，I/O通讯速度更快。

    2） 控制网络ControlNe PLC
　Controllogix控制系统的ControlNet网打破了PLC系统传统的Souce-Destination（源-目的地）的点对点和巡检的通讯模式，而采用了现进的Producer-Consumer（生产-消费）的通讯模式。其支持计划性信息和非计划性信息的传输，用ControlNet取代了以往多种主控网和现场网的功能。并具备了对实时性数据传递的确定性，可重复性和实时性要求。ControlNet和ControlLogix框架的连接由模板CNB或CNBR来实现，网络介质用75Ω同轴电缆组成，网络每段大传输距离1000M，段与段之间用中继器可以延伸网络，网络传输速率达到5M/秒，既可以组成单独通讯网络，也可以组成冗余通讯网络。ControlNet网络配置的特点是无论是CPU框架还是远程扩展框架均由CNB（CNBR,冗余配置）模块挂在ControlNet网络上，由软件进行管理扩展模块的归属，这一特点使网络的扩展和走线十分灵活。

    3） I/O模板:
    本系统的I/O模板有以下模块组成：
    （1）1756-IB32, 32路隔离直流数字量输人模板，接收来自现场设备的开关量信号。
    （2） 1756-OB16E, 16路隔离数字量直流24V输出模板，用于控制中间继电器线圈。

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    （3）1756-IF16，16路单端或8路差分输入模板，接收来自现场检测装置的电流或电压信号。
    （4） 1756-IR6I，6路隔离的热电阻输入模板，用于接收现场的热电阻的温度信号。

    4） 人机界面
    人机接口操作系统硬件由工控机和和内置的1784-PCIC卡组成。软件主要有组态编程软件Logix5000，通讯软件RSLinx，网络组态软件RSNetworx,画面监控软件RSView32，每台上位机具备操作站和工程师站功能，可在线切换。RSView32提供友好的人机界面和方便的操作方式。画面包括：流程画面、趋势显示、报警显示、报表画面等标准功能画面。操作站/监视站与ControlLogix系统之间以OPC的方式通讯。

    ControlLogix控制系统硬件配置如图1所示。
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图1  系统硬件配置图

4 软件设计
    在RSLogix5000程序设计中，程序设计采用模块化设计，即一个设备一个子程序块，设备的逻辑控制，故障判断，人机界面中显示，都设计在该子程序中，模拟量处理单独一个子程序，特殊功能采用专用子程序。所有的这些子程序在主程序中调用。每个设备程序都非常清晰，在进行设备维护时，可以快速的找到相关设备，非常容易查找设备故障原因，tigao了设备维护效率，从而tigao生产效率。
如图2所示：

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图2  在RSLogix5000编程软件中程序结构

    在RSView32设计中，为了方便用户，设计了设备状态画面，用于检查设备状态是否正常，设计了启动条件画面，用于检查条件是否满足。在启动条件画面及设备状态画面中，红色圆圈表示条件满足，绿色则表示条件不满足。如图3所示：

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图3  在RSVIEW 32人机界面软件中画面

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图4  在RSVIEW 32中的操作面板

    图4这两个分别是装煤除尘和出焦除尘的操作面板，系统的操作是通过它来完成的。当前装煤除尘操作面板显示了面板上的所有按钮，当前出焦除尘操作面板上有系统启动按钮未显示。这是提醒操作员，当系统启动条件不满足时，不能启动系统。当条件满足时，系统启动按钮就显示出来，操作员才可以启动系统。同样，当处于输灰自动状态时，输灰手动启动按钮和输灰手动停止按钮，就不显示了。按钮红色表示当前的状态。例如图所示，禁止自动按钮是红色，则表示当前是处于禁止自动的状态。

    在画面中，设计以下基本符号来表示设备的状态。

     符号表示带双限位的气动阀门,它有以下几种状态： ○1灰色表示气动阀不动作,也不在限位上的状态；○2红色闪烁表示气动阀处于正在打开,还没有到达限位的状态；○3红色表示气动阀处于打开状态,并已经到达限位的状态；○4绿色表示气动阀处于关闭状态,并已经到达限位的状态； ○5黄色闪烁表示气动阀处于故障状态。

    在本系统中,它表示双层排尘阀和非常阀。

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     符号表示带双限位的电动阀门,它有以下几种状态：○1灰色表示电动阀不动作,也不在限位上的状态；○2红色闪烁表示电动阀处于正在打开,还没有到达限位的状态；○3红色表示电动阀处于打开状态,并已经到达限位的状态； ○4绿色闪烁表示电动阀处于正在关闭,还没有到达限位的状态；○5绿色表示电动阀处于关闭状态,并已经到达限位的状态；○6黄色闪烁表示电动阀处于故障状态。

    在本系统中,它表示风机入口阀和装煤除尘渗冷风阀及液力偶合器。
     符号表示不带限位的电磁阀,它有以下几种状态： ○1红色表示电磁阀处于打开状态； ○2绿色表示电磁阀处于关闭状态； ○3黄色闪烁表示电磁阀处于故障状态。 

    在本系统中,它表示装煤除尘预喷涂格式阀及预喷涂流态化电磁阀和预喷涂下部电磁阀。
     符号表示电机, 它有以下几种状态：○1红色表示电机处于运行状态； ○2绿色表示电机处于停止状态； ○3黄色闪烁表示电机处于故障状态。

    在本系统中,它表示风机、震动器、水泵及刮板机和斗tisheng机。

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     是系统工艺参数显示，当出现超限参数时，参数上方的文字会变成黄色闪烁的状态，从而提醒操作员——有工艺参数超限了。

    利用RSView32中的趋势功能和报警功能设计了趋势画面和报警画面。这样，用户可以方便的查找一些工艺参数的历史数据和报警事件及其时间，大大地tigao了用户维护设备的效率。

   通过以上设计思想，操作员非常容易、安全进行操作。
    以下是基本操作步骤：
    步 设备就位。将所有参与电气控制的设备送上电，再将现场所有操作箱的旋钮旋至集中位置。
    第二步 检查条件。在主画面装煤除尘和出焦除尘的操作面板上，点击设备状态按钮，弹出设备状态画面，检查设备状态是否正常。再点击启动条件按钮，弹出启动条件画面，检查条件是否满足。
    第三步  启动系统。点击允许自动按钮，设备处于允许自动状态，系统启动按钮显示出来，点击系统启动按钮，弹出一对话框，点击确定按钮，系统就开始自动启动。 PLC资料网
    通过以上的设计，系统运行至今，可靠、稳定、安全、方便，满足了用户生产、维护、操作的要求。

5  结束语
    ControlLogix系统采用模块化的结构, 通过背板实现模块间信息的高速传送；带控制器模块的系统，作为先进的控制平台不仅具有先进的通讯能力和新的I/O技术，为实际应用提供了灵活的、方便的应用。该系统是集计算机技术、控制技术、网络通信技术和图形显示技术于一体的系统。系统的结构、软件及主要技术环节的设计，都实现了生产过程的自动控制，tigao了生产效率。

    在自动控制系统设计时遵循了以下原则:系统运行高效、可靠，软件操作容易、维护简单，设备检修快捷，系统扩展方便、性价比优