西门子6ES7235-0KD22-0XA8诚信经营

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自20世纪90年代以来，数字化技术取得突飞猛进的发展，并且日益渗透到各个领域，智能
家居在21世纪将成为现代社会和家庭的新时尚。作为通用工业控制计算机的PLC，30多年来不论是在功能上还是在应用领域方面，都有着从逻辑控制到数字控制、单体控制到运动控制、过程控制到集散控制的飞跃，的可编程序控制器PLC正成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用。

而随着PLC应用的迅猛发展，各种控制策略不得不面对不同的对象在大跨距分散地点下的远程控制应用，如何实现大范围分布式应用中各种现场数据传输处理及远程控制,远程维护等就是很现实的问题，这其中的前提之一就是各种数据包的远程传输.

以前,有的PLC应用系统中采用了无线数传电台通信来达到远程控制PLC的目的,这种方案仍然存在一些缺陷,主要就是其分布范围仍然较为有限,随着通信距离的增加,其可靠性受到很大影响。目前新应用趋势是将PLC控制系统与现有GPRS无线通信网络技术集成，通过GPRS网络通信技术，可以实现全国,甚至全球范围内的数据超远程可靠传输，进而达到数据远程分析处理，远程控制的目的。

GPRS+PLC方案优点

中国移动GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建分布式PLC控制系统，实现PLC的无线数据传输具有可充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，设备安装方便、维护简单。经过比较分析，我们选择中国移动的GPRS系统作为分布式PLC控制系统的数据通信平台。

GPRS无线通信系统具备如下特点：

1、可靠性高：
与SMS短信息方式相比，GPRSDTU采用面向连接的TCP协议通信，避免了数据包丢失的现象，保证数据可靠传输。中心可以与多个监测点进行数据传输，互不干扰。GPRS网络本身具备完善的频分复用机制，并具备极强的抗干扰性能，完全避免了传统数传电台的多机频段“碰撞”现象。

2、实时性强：
GPRS具有实时在线的特性，数据传输时延小，并支持多点传输，GPRS监测数据中心可以多个监测点之间快速，实时地进行双向通信，很好地满足系统对数据采集和传输实时性的要求。目前GPRS实际数据传输速率在30Kbps左右，完全能满足系统数据传输速率（≥10Kbps）的需求。

3、监控范围广：
GPRS网络已经实现全国范围内覆盖，并且扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。对于分布在全市/全省范围内，或全国范围的PLC控制系统，采用GPRS网络是其理想的选择。
4、系统建设成本低：
由于采用GPRS公网平台，无需建设网络，只需安装设备就即可，建设成本低；也免去了网络维护费用。

5、系统运营成本低：
采用GPRS公网通信，全国范围内均按统一费率计费，省去昂贵的漫游费用,GPRS网络可按数据实际通信liuliang计费，(1分-3分/1K字节)，也可以按包月不限liuliang收费，从而实现了系统的低成本通信。
6、系统的传输容量，扩容性能好：
监控中心要和每一个PLC控制现场实现实时连接。系统要求能满足突发性数据传输的需要，而GPRS技术能很好地满足传输突发性数据的需要；由于系统采用成熟的TCP/IP通信架构，具备良好的扩展性能，一个监测中心可轻松支持上千个现场PLC数据通信。

7、GPRS传输功耗小，适合野外供电环境：
与远在千里的数据中心进行双向通信，GPRS数传设备在工作时却只需与附近的移动基站通信即可,其整体功耗与一台普通GSM手机相当,平均功耗仅为200毫瓦左右，比传统数传电台小得多。GPRS传输方式非常适合在野外使用太阳能供电或蓄电池供电的场合下使用。

系统构成

1、现场控制/采集点：
现场监控点由PLC实现自动控制，并采集相关信息，通过RS232或RS485接口与GPRSDTU终端相连，PLC采集到的设备信息通过GPRS DTU终端对数据进行处理、协议封装后发送到GPRS无线网络。

2、监控中心：
a）公网接入方案
服务器采用公网方式接入Internet，如ADSL拨号/电信专线宽带上网等，申请公网固定IP地址；可以实现中小容量的系统应用。

b）专网接入方案
服务器采用省移动通信公司提供的DDN专线,申请配置固定IP地址，与GPRS网络相连。由于DDN专线可提供较高的带宽，当现场PLC数量增加，中心不用扩容即可满足需求，可实现大容量系统应用。

监控中心RADIUS服务器接受到GPRS网络传来的数据后先进行AAA认证，后传送到监控中心计算机主机，通过系统软件对数据进行还原显示，并进行数据处理，这样增强了系统数据通信安全性能。


3、GPRS/GSM移动数据传输网络：

PLC采集的数据经GPRS/GSM网络空中接口功能模块对数据进行解码处理，转换成在公网数据传送的格式，通过中国移动的GPRS无线数据网络进行传输，终传送到监控中心IP地址。


系统方案

各现场控制点使用成都众山科技有限公司的ZSD3120GPRS DTU透明数据传输终端，通过移动GPRS网络与监控中心相连。各现场控制点的GPRSDTU使用移动通信公司的GPRS普通数据卡或APN专用数据卡，监控中心对各点GPRS终端编号进行登记,并与现场控制点信息进行关联，以便识别和维护处理。监控中心运行监控系统软件，实时采集现场控制点的相关数据。

产品特性

系统采用ZSD3120 GPRSDTU无线透明数据传输终端。产品基于中国移动的GPRS网络，具有高性能、高可靠及抗干扰能力强等特点，提供标准RS232/RS485接口,可直接与PC、单片机系统、RTU测控终端、PLC、GPS接收机、数据集中器等连接，具有远程诊断、测试、监管功能，满足各行业调度或控制中心与众多远端站点之间的数据采集和控制。

1、内置TCP/IP协议栈，针对GPRS网络优化
2、提供GPRS无线数据双向传输功能
3、提供RS232/RS485/RS422接口
4、符合ETSI GSMPhase 2+标准
5、支持自动心跳，保持在线
6、透明数据传输：为用户的数据设备提供双向100K大容量数据缓冲区，支持大数据包传输
7、自动拨号连接：DTU上电自动拨号上网、连接网络，支持用户端发起命令连接或远程唤醒连接
8、提供短信通道，内置Unicode国际编码转换表
9、支持远程短信/电话唤醒
10、实时监测网络连接情况，掉线自动重拨功能
11、支持中心为固定IP或动态域名
12、心跳报告时间间隔用户可设定
13、支持点对点、点对多点、多点对多点对等数据传输
14、支持APN数据专网业务
15、安装灵活、使用方便、可靠
16、支持多数据中心，自动切换
17、适应低温和高温工作环境
18、EMC抗干扰设计，适合电磁恶劣环境应用
19、复合式看门狗技术，yongbu当机
20、整机低功耗技术，在线待机电流<20mA

安全措施

由于远程控制的特殊性，系统需要极高的系统安全保障和稳定性。安全保障主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环，网络安全防护措施包括信道加密、信源加密、登录防护、访问防护、接入防护、防火墙等。稳定是指系统能够7×24小时不间断运行，出现硬件和软件故障，系统也不能中断运行。

监控中心可通过公网接入,或者到移动专网接入，采用公网接入方式成本比较低，企业不用租用专线，而使用数据专线接入时，GPRS数据传输设备要经过Radius服务器的认证,整个数据传送过程得到了加密保护，安全性比较高，可充分保障速度和网络服务质量。

1、APN数据专网模式：企业内部网络中配置APN服务器，移动终端使用APN数据专网，由于采用数据专网,服务器与公网Internet隔离,可以有效避免非法入侵。

2、用SIM卡的唯一性，对用户SIM卡手机号码进行鉴别授权，在网络侧对SIM卡号和APN进行绑定，划定用户可接入某系统的范围,只有属于指定行业的SIM卡手机号才能访问专用APN，移动终端与监控中心采用中国移动分配的专门的APN进行无线网络接入，普通手机的SIM卡号无法呼叫专门的APN。

3、可以为每个GPRS数据传设备单独配置 DTUID号和密码，通过监控中心在其登陆时进行应用层认证，其他没有中心分配的DTUID号和密码的GPRS的设备将无法登录进入系统，系统的安全性增强。

4、数据加密：可对整个数据传送过程进行加密保护。

5、网络接入安全鉴定机制：采用防火墙软件，设置网络鉴权和安全防范功能，保障系统安全。

 基于PLC控制的注塑机专用机械手 ,机器视觉 ,烟草机械

目前，市场上流行的注塑机专用机械手就控制系统而言都是使用专用的微处理机加接口组成的小控制系统。在机械构造方面，当定位精度要求不高时采用时规皮带传动，行走部分配置滑线导轨，由变频调速器调速控制。本文提出一种基于PLC控制的注塑机专用机械手，充分利用PLC灵活控制的特点，行走部分配置滑线导轨，采用斜齿轮齿条传动和变频调速控制;是一种高性价比的机电一体化设备。文章分别从机械构造和电气控制两个层面对该机作了较为完整的论述。

1 引言

在塑胶制品中，以制品的加工方法不同来分类，主要可以分为四大类。一为注塑成型产品;二为吹塑成型产品;三为挤出成型产品;四为压延成型产品。其中应用面广、品种多、精密度高的，当数注塑成品产品类，小到日常生活用品中的锅瓢碗盏、儿童玩具，大到精密工业设备上的零部件，随着各种高分子新材料的不断涌现，许多金属零部件亦有不断被这些新材料逐步取代的趋势。为配合注塑成型产品自动化生产要求，为保证制品的高品质高效率，必须尽量减少人工的干预，基于上述思想，许多注塑机生产厂家将注塑机专用机械手的装置列入了客户辅助选用件的范围。

对于原有注射机而言，绝大多数都没有此项装置，开发适合注塑机使用的专用辅助机械手，就成了tisheng厂家产品的竞争力的一种重要手段和必然选择。

2 行业状况

各种类型机械手是自动化生产中必不可少的重要设备。尤其是在危险场合，在严重威胁人们安全和健康的环境下，采用机械手代替人，具有十分重要的意义。

珠江三角洲地区塑胶工业是十分发达的，在国内居地位，在国际上珠三角也有世界工厂之称。目前，该行业使用的注射机专用机械手以台湾生产的居多，如台湾劲力公司生产的劲力牌机械手、台湾威得客国际股份有限公司生产的“威得客”W255系列注射机专用机械手,等等。

剖析此类机械手的结构，其电气控制系统一般均采用微型计算机小系统或单片机系统，机械手驱动部分采用气动驱动，变频调速驱动和伺服驱动。在机械构造方面采用滑线导轨结构配时规皮带传动，或用滚珠齿轮齿条结构配滑线导轨。总体设计思想，都是尽量采用成熟的控制技术和机械零件与机构搭配而成。

3 基于PLC控制的注塑机专用机械手

上述注塑机专用机械手, 就机械手制造厂家而言, 由于是专用辅助设备售价较高, 尤其用于对原有注塑机的设备改造上,经济上似乎“得不偿失”之嫌。所谓“高性能价格比”的注塑机专用机械手就成了所有注塑制品生产厂家利用原有注塑机设备tisheng产品质量的重要选择和大需求。

3.1 以PLC为核心的控制系统

PLC是一种以微处理器为核心, 并综合了计算机技术，自动控制技术和通信技术而发展起来的一种新型工业自动控制装置。它的大特点就是体积小,功能强,响应速度快，可靠性高。控制过程均通过以梯形图的方式编程。随时可依生产工艺的不同要求而随机修改，还具有可扩展性。现在由于PLC均由世界上有名的电气控制设备制造商化研究开发和批量生产,故由于生产成本低而导致价格便宜。随着全球经济一体化进程的加快, 市场竞争导致其价格有下调的空间,为各行业上广泛采用此种控制系统提供了有利条件。其控制系统原理图如图1所示。

图中人机界面亦采用技术上及工艺上均已十分熟悉的5.7"单色触摸屏, 采用手持式结构,通过对话式操作界面，全中文模式，简单易学。内建程序可以随心所欲的搭配使用,可自动监测故障并纪录。可随时修改三个坐标轴的运动参数及横行轴变频调速器的各项参数，以满足产品工艺要求。PLC通过读取注塑机的开合模信号和顶针信号，通过程序运行从而保证机械手与注塑机工作安全协调。

3.2 机电一体化机械传动模式

在当今技术更新愈来愈快的时代，谁跟上技术发展的脚步，谁就有可能获得市场。目前，市场上流行的注塑机专用机械手，无一不是沿用上述思路来设计的。本文将上述思想引伸为一种设计模式:积木式结构。即将系统中相对独立的部件，在满足系统工艺要求的前提下，采用高性能价格比的机构予以配置。针对本系统的结构，横行轴采用变频器马达配减速机构驱动;上下轴及引拔轴使用气缸驱动。在横行、引拔、上下行走机构上均使用进口的高刚型线性滑轨。上下行轴及引拔轴装配支座均使用市售高刚型的铝合金型材，横行轴采用斜齿轮齿条传动。高性价比的机械配置加高性价比的控制系统，由此催生了极具市场竞争力的注塑机专用机械手。

根据上述设计思想，以OMRON公司的CPM2AE为例，该型号是专为中国客户推出的PLC，具有极高的性价比，笔者以此为核心，配上触摸屏和LG变频器，再辅以上述机械传动部件，即构成了注塑机专用机械手的硬件部分，而软件编程则以应用工程师十分熟悉的梯行图语言来编写，相信也并非难事。该注塑机专用机械手已应用于生产。造价较市场上同类型机低近2万元。

4 结束语

实践证明，利用十分成熟的PLC技术和变频器调速技术以及十分成熟先进的机械传动构件，采用积木式架构，应用工程师就可以迅速地为企业设计制造出生产急需的机电一体化设备。成为在设备改造、升级，tigao产品质量，参与市场竞争的有力武器。

某矿业公司轻烧车间主要生产炼钢原料白云石。该车间可分为窑尾、窑头和回转窑三部分，其中窑尾由高温风机、电除尘和预热器组成；窑头由煤粉给料器、单筒式冷却器和链运机组成随着我国钢铁行业产量的不断增加，对辅助原料质量的要求也越来越高，致使该系统日益暴露出下以下问题：①该系统的单筒式冷却器在冷却高温成品时，容易导致成品粉碎而不能满足炼钢工艺对白云石颗粒粒度的要求：②由干原有系统的老化，电除尘不能起到较好的除尘效果；③煤粉给料器所采用的模拟控制不能准确的按时、按量根据需要喷煤；④高温风机仍采用原始的现场手动操作，不仅工人的劳动强度大，也不能及时、准确的采集数据。从目前的生产来看，已不能较好的满足市场经济的需要。为了扩大生产，tigao自动化程度，针对以上问题，采取了以下措施：①将电除尘改为布袋除尘；②添加转子秤喷煤系统；③将原有单筒式冷却器改为竖式冷却器并运用PLC对它们及高温风机进行控制。

本文所设计的PLC改造系统则是结合以上具体的电气控制系统改造方案，通过合理运用其原有PROFIBUS-DP网络及ET-200M子站，以尽可能少的成本，解决了老控制系统存在的所有问题，实现了该车间的二次效应。

一、PLC控制系统硬件组成

原有PLC控制系统选用西门子315-2DPCPU，基干PROFIBUS-DP网络，由1个主站（1个主机架和1个扩展机架）和1个ET-200M子站及变频器构成。上位机可以通过PROFIBUS-DP网络实现与PLC间的通讯，并可以通过WinCC监控软件实现对过程数据的实时监控及操作。系统硬件组成图如图1所示：①是系统操作及监控单元：②是回转窑系统控制单元：③是预热器系统控制单元：④是原料系统控制单元：⑤是回转窑主传动速度给定单元。

本次改造PLC部分需要增加97个I/0（主要分布在窑头和窑尾），我们在其原有PROFIBUS-DP网络的基础上增加⑥和X72个ET-200M子站，其中⑥是窑头转子秤及冷却器系统控制单元；⑦是窑尾高温风机及除尘系统控制单元此种方案主要具有以下优点:

1）充分利用原有网络资源，一方面节约了成本，另一方面使系统整体化，方便以后的调试及维护。

2）节约了大量的控制电缆和动力电缆，减小了施工量。

3）便干以后单个部分维护，有效地避免了信号的干扰。

图1

二、高温风机控制系统

高温风机在整套系统中不仅起到将回转窑中的热空气抽到预热器中使原料预热的作用，起到把回转窑中的粉尘吸到布袋除尘装置中的作用对高温风机的控制直接决定着成品率及除尘效果的好坏。在采用PLC对高温风机进行控制时主要遇到了以下三个问题：

1）由于风机额定电压为6KV，额定电流为33.5A，风机启动时的瞬时电流可达到额定电流值的3-5倍并且此电流会维持1-2s，而运用PLC组控对其保护分闸时，其中的一个保护条件即是当电流值大于33.5A时必须分闸。在运用此保护条件时必须忽略开机时1-2s，3-5倍的瞬时电流。

2）由于风机额定电压为6KV，为防止其合闸线圈烧毁，必须采用脉冲启动，在编写程序时除了实现风机的正常启动还必须让合闸线圈复位以便于风机下次启动。

3）考虑到在吸收热空气和粉尘时所受阻力大小的不同，风机负载运行时偶尔会出现2-4s的电流值略大于额定值的现象，而风机不能而分闸，这是程序设计中必须考虑的。

针对以上特殊要求，我们通过运用延时接通、延时断开、自锁和复位等方法解决了这一系列问题具体，当M1.0置1即“高温风机中控”动作，此时高温风机合闸，1s（SD延时接通）Ml.0复位，以便下次中控动作2s后合闸继电器断电（SE延时断开），以实现脉冲启动当高温风机电流1＞SA时，认为得到运行信号，在运行的前5s，T123未接通（5s后接通），则恰好跳过了开机时的瞬时电流风机在以后的运行过程中只有当M2.0风机电流过大）持续接通5s（延时接通）T122才会动作，使风机停机。

三、布袋除尘控制系统

在布袋除尘装置中布袋所能承受的高温度仅为180℃，对用于给布袋降温的6个机力风机的控制至关重要，如果采用常规的温度T>180℃时开风机，T<180℃时关风机，当温度在180℃左右徘徊时，会导致风机频繁开关，烧毁电机，于是我们采用“A温度开，B温度关”的阶梯式控制法，以一个机力风机为例，当布袋温度高于175℃时，机力“风机组控启动”动作，当布袋温度低于170℃时，机力“风机组控停止”动作其中SJ3自锁是为了保证当温度介于170℃-175℃之间时风机仍然动作。

四、冷却器控制系统

从回转窑中烧成的高温成品在原单筒式冷却器的冷却过程中易碎而使成品率降低故将它改为竖式冷却器，其系统主要由冷却器、电振器和链运机三部分组成，根据工艺要求，必须先启动链运机，启动电振器，后启动冷却器。停机时则必须先停冷却器，再停电振器后停链运机并且考虑到其中任何一部分出现故障时也必须按照工艺要求顺序停机，于是我们采用“合一分”两条线的编程思路解决了这一问题，系统梯形图如图2。由M7链运机运行信号、电振器运行信号分别控制链运机、电振器、冷却器的开启，由M3，M5，M2分别控制它们的停止，其中SJ1和SJ2的自锁是分别为了保证正常停机时的停机顺序和非正常停机时（冷却器或电振器出现故障）的停机顺序转子秤系统也可套用此编程模式，使程序直观、明了，易修改。

五、结束语