西门子6ES7231-0HC22-0XA8详细资料
. 传统的塔式起重机的控制现状
塔式起重机是我们建筑机械的关键设备，在建筑施工中起着重要作用，我们只用了五十年时间走完了国外发达国家上百年塔机发展的路程，如今已达到发达国家水平并跻身于当代国际市场.随着高层建筑发展，对施工机械提出了新的要求.于是，160TM附着式、45TM内爬式、120TM自升式等都由我国自己设计并制造;八十年代，国家建设突飞猛进，建筑用大的250TM塔机也应运而生.进入九十年代，现代化进程不断加快，国内外市场对塔机要求越来越高，众多城市大型建筑、水利、电力、桥梁等不断增加，市场的要求加快了新产品开发的力度MMSonline.com.cn，先后有400TM、900TM水平臂和300TM动臂式塔机[1，、2>.90年代开发生产的塔机产品技术性能均显著提高，起升机构采用三速电机驱动、涡流制动、电动换挡减速箱，变幅回转采用双速电机液力联轴节驱动，或采用变频调速，有多种速度，工作平稳生产效率高.安全装置齐全，动作灵敏可靠，装有防止误操作和野蛮操作装置，可杜绝安全事故[2>.
随着功率电子技术的发展，早在六十年代后期，国外就开始致力于晶闸管定子调压调速技术的开发研究.目前，该技术己进入了成熟稳定的发展应用阶段.可编程序控制器PLC引入到交流电气传动系统后[3，4>，使传动系统性能发生了质的变化.在塔式起重机实现了抓斗的自动控制和故障诊断、检测显示等，达到了新的技术高度.
由变频器构成的交流调速系统可取代直流调速系统，是随着计算机技术特别是大规模集成电路制造技术的不断发展的必然结果，符合起重机的发展趋势，适合发展大起重重量的起重机.
2. 塔式起重机PLC控制系统原理
本系统将塔式起重机控制系统由继电器控制改为PLC控制，四大机构调速均采用变频调速.塔式起重机控制系统的系统总框图如图1所示[5，8，9>.
塔式起重机的起升、变幅、回转、运行电动机都需要独立运行，整个系统由6台电动机和4台变频器传动，使用一台PLC加以控制.
图1 系统总框图
运行机构的起动时间应尽量符合实际需要，起动迅速而平稳;机构的电气制动方式必须着重考虑.对不同的工况，可选择自由制动方式与强制制动方式.在运行机构正常停止时www.IIAnews.com，可选用自由停止方式，其停止时间可按实际生产中的运行情况设定，以尽量满足司机操作塔式起重机的需要为主.为保证起升机构起动时具有足够大的起动转矩，可以通过设定机械制动器的打开时间、变频器的低运行频率、运行电流之间的关系，以满足机构负载特性的要求.变频器内部参数的设定能保证机构具有良好的调速精度及起制动性能，由于起升机构电机需使用脉冲编码器作为速度反馈装置.通过测量脉冲编码器的脉冲数，利用二者之差控制电机的速度，选择脉冲编码器及其安装时，应当考虑周全[6，7，10>.
3. 系统硬件设计
电气控制系统原理图主要包括主电路和PLC外围接线图.
1.主电路共有六台电机，带有风机冷却装置.
2.PLC外围接线电路的I/O接线信号分别与表1中的I/O名称相对应.
表1 S7-200 I/O分配表
4. 系统软件设计
根据塔式起重机控制电路的工作原理，绘制软件流程图如图2所示.
图2 系统软件流程图
在本系统中，PLC程序设计的主要任务是接受外部开关信号（按钮、联动控制台继电器）的输入，判断当前的系统状态以及输出信号去控制接触器等器件，以完成相应的控制任务。
系统部分梯形图如图3所示.
图3 梯形图
5. 结论
本文设计的塔式起重机PLC控制系统在实验室调试以后，已成功应用于长沙某大型起重机公司，系统经过六个月的连续运行，从未发生一次故障，与传统的塔式起重机控制系统相比较，具有以下优点：
1. 使用方便;
2. 具有良好的动态调整性能;
3. 极大提高了系统的稳定性、可靠性;
4.每年可节约维修成本1万元左右（据使用该塔机的公司粗略统计，与之前相比，经济效益每年可提高50多万元），运行效率极大地得到了提高.
经实践证明：本系统的设计是行之有效的，具有良好的应用价值.
本文创新点：对传统的继电-接触器控制的塔式起重机进行改造，设计了一套基于PLC的塔式起重机控制系统IIAnews.com，已投入使用.实践证明：该系统使用方便，具有良好的动态调整性能,极大提高了系统的稳定性、可靠性.
1 前言
目前在烟草物流条烟自动分拣系统中大量使用西门子公司的控制产品，其中PLC编程软件STEP7已被大多数工程技术人员熟悉应用。基于STEP7开发环境下的PLC必定成为本行业的主流产品。其优点是广大的工程开发人员熟悉此编程，开发周期短，各种控制功能易于实现。在从项目成本及技术性能指标等因素上考虑，VIPA公司基于SPEED7技术的PLC控制系统与西门子PLC相比有一定优势和新特点。我公司在烟草物流条烟自动分拣系统项目中，尝试引进了具有高性价比的德国VIPA公司的PLC产品，取得了很好的效果，也提高了我公司在承接项目中的技术指标和竞争力。
2 系统组成
在某市烟草物流自动分拣项目中，使用了德国VIPA公司的300SPLC系列的控制系统，取得了很好的效果，其主要配置如下：
1） VIPA317-4NE12 CPU及I/O模块作为主控系统，它自带有PROFIBUSDP主站接口；CP343以太网接口和PG/OP以太网编程口；MPI接口。
2） VIPA200V 系列模块组成的3个远程DP从站，其中两个远程DP从站分别配置一块VIPA250-1BA00高速计数模块，计数频率可达1MHz；这样组成的远程站结构紧凑，节省安装空间，系统运行可靠。
3） 8个SIEMENS的ET200S作为远程DP从站；
4） 2台DANFOSS公司的FC300系列变频器采用ProfibusDP总线控制；
5） 1台VIPA触摸屏TP 612C做操作员终端；
6） 1个SIEMENSEM277接口模块用于与自动热缩包装机通讯。
系统结构方框图如图1所示
图1 系统结构方框图
该系统在现场经过不到一个月的调试，就已进入正常生产阶段。节省了安装调试的时间。整个控制系统运行状态正常，安全可靠。和以往使用过的SIEMENSS7 400系列PLC相比较，VIPA 300S的PLC表现出很高的性能和运行速度，其技术指标可见一斑。从执行同等程序的循环周期来看，将近缩短了两倍。可见VIPAPLC在对程序循环周期有苛刻要求的环境下，有着的优势。
2.1 主控系统，CPU带有PROFIBUS DP主站：
主站配置如下：1.PS307稳压电源：307-1EA00；2.CPU：VIPA317-4NE12
3.数字量输入模块（32DI）：VIPA321-1BL00；4.数字量输出模块（32DO）：VIPA 322-1BL00。
其排列如图2，图3所示。
图2
图3
2.2PROFIBUS DP远程从站：
3个VIPA200V组成的从站系统控制主要输送设备和10个ET200S控制单机设备。其中VIPA 200V从站均采用：
1）DP现场总线从站接口模块VIPA 253-1DP01；
2）数字量输入模块（8DI）VIPA221-1BF00；
3）数字量输出模块（8DO）VIPA222-1BF00；
4）高速计数功能模块 VIPA250-1BA00
组态示意图如图3所示。
图3 系统硬件组图
图4 VIPA 200VDP从站图
VIPA 200VDP从站的用法和SIEMENS ET200S 类似，使用前只需安装VIPA 200VGSD组态文件即可。该总线从站模块支持DP-V0，DP-V1。每个站点多可带32个模块，安装在35mm标准导轨上。与SIEMENSET200S 区别的是VIPA 200V 从站无需单独配置PM-E电源模块。
2.3 2台DANFOSS公司的FC300系列变频器：
2台DANFOSS FC300变频器通过Profibus DP 总线与PLC 通讯，对两台输送设备进行控制。
2.4 1台自动热缩包装机：
1台自动热缩包装机自带控制系统，由SIEMENS S7 200 PLC控制。该设备通过SIEMENS EM277 接口模块挂接在Profibus DP总线上，与上位PLC进行通讯和连锁控制。
2.5 1台VIPATP612C触摸屏：
1台VIPA 触摸屏：VIPA612-1BC01做操作员终端。该触摸屏通过以太网直接与PLC进行通讯。该触摸屏基于bbbbbbs CE 5.0Professional Plus的操作系统，通讯接口除了支持串行接口RS232, RS485/RS422通讯，还提供以太网 TCP/IP; MPI;CANopen 和 Profibus-DP从站通讯, 支持与多种品牌PLC的通讯协议。它还带有USB_A/B接口。所有这些标准的接口，给用户提供了极高的灵活性和开放性，它保证了连通几乎所有领域的操作。VIPAHMI与西门子对比来看,VIPA 的HMI的色彩更丰富,灵敏度更高,软件使用更方便。它具有合金铝的外壳和90°自动螺丝锁扣的专利技术，使安装更快速便捷。实际外观如图5。
图5 VIPATP612触摸屏3 应用经验在该项目的调试过程中，基本上和以往使用的西门子S7系列PLC在编程组态和操作上无太大区别。VIPA PLC调试编程都可以使用STEP7，或者使用VIPA公司自己的WinPLC7编程工具。以往西门子PLC使用的程序可以完全移植到VIPA PLC 上使用。VIPAPLC除了兼容西门子自带的功能块外，还自带一些其它特殊的功能块可以方便调用。在硬件组态中，对于VIPA200V的远程从站，只需安装相应的GSD 文件即可，使用方法和HW组态上和西门子ET200S相同。VIPAPLC内部集成了工作和装载存储器，无需外加程序存储卡即可运行，但CPU也带有标准的MMC卡接口，可用于保存程序和数据，及扩展工作存储器。这样就带来了使用上的方便性和灵活性。
在该分拣项目运行后，发现VIPAPLC 具有很高的性价比，兼容性及可靠性极高，可以推广使用到其他中型到大规模的应用场合。