西门子6ES7212-1BB23-0XB8诚信交易
青海盐湖集团年产100万吨KCI，该项目的采矿设备由8条漂浮式水采船组成。采船的一半重量由卤水的浮力支撑，另一半重量由4条液压驱动的履带支撑并推动采船向前行驶。8条采船分别在14个长1.25km,宽2.5km的深水盐田采收光卤石矿。深水盐田，水深约1.5m，在盐田底部沉积有卤水蒸发而形成的40cm厚的固态光卤石矿。采船的采矿工艺流程为：采船前端的双螺旋集料器将光卤石矿收集到初级泵的入口，初级泵将矿桨（光卤石和卤水的混合物）吸到船载的矿桨罐，增压泵将矿桨罐里的浓度为35%的光卤石矿桨通过浮管输送到加工车间。
水采船的PLC采用美国AB公司的Controllogix5000,利用美国TRIMBLE公司的MS-860GPS导航。此套控制系统实现了采船的自动导航，以及流量、浓度等的自动控制，提高了采收率，实现了光卤石采收作s业的高产、稳产。
1 系统结构
该系统采用了ROCKWELL的以态网、控制网、设备网。上层管理网根据以态网协议构建。因8条船分布在4Okm2的光卤石池中进行采矿作业，与中心码头距离远，且流动性大，故8条船采用data-linc公司的SRM6300无线以太网模块构成无线以太网，与中心码头通讯，实现中心码头对8条船的监控和生产管理。在每条船上还装有通过以太网与PLC联接的上位监控系统，实现采船上的操作人员对采船的操作。采船自动化程度较高，整船只需一人操作。采船前仓的PLC和后仓的远程PLC机架通过1756-CNB控制网模块桥接起来。底层设备通过设备网联接，包括有初级泵变频器，增压泵变频器，液压泵软启动器，卤水泵电机启动器，淡水泵电机启动器，前、中、后排污泵电机启动器等。
水采船PLC控制系统结构示意图如图1。
2 系统硬件配置
系统中的PLC为AB公司Contrologix5000,CPU为L55M13处理器，内存扩展为1.5M。采用13槽机架，除装有模拟量，数字量I/O模块外，还有以太网模块，设备网模块及与GPS进行通讯的MVI56-GSC模块。船载GPS，还有控制网模块及远程机架。
在中心码头配置有一台PLC，它不仅负责控制中心码头的6台二级加压泵，接收8条采船发送过来的数据，进行生产管理及工艺控制。中心泵站PLC和船载PLC用无线以太网数据电台组成无线以太网。采船前仓配置一台PLC，后仓配置一个13槽的远程机架，通过控制网模块将本地PLC和远程机架桥接起来。由于采船长达40m，配置远程机架将后仓的一些模拟量，数字量的输入输出及设备网的接线接到后仓远程机架，可以减少接线的长度和信号干扰。
船载PLC采集有关模拟量、数字量。每船包括84路开关量输入，36路开关量的输出，39路模拟量的输入，33路模拟量输出。这些模拟量及数字量输入信号主要来自于流量计、密度计、液位仪表及液压差压开关，输出信号主要用于控制3台液压泵及履带的转向，提升及设备的保护等。它通过设备网控制初级泵、增压泵、液压泵、卤水泵、电气室空调等。利用prosoft公司的MVI56-GSC通讯模块和GPS通讯，获取采船的位置和姿态数据，通过PLC的背板将数据传到PLC，控制采船的履带转向系统，使采船自动按航道作业，做到了采船不漏采，也不重采，提高了采船的采收率和效率。
3 系统软件设计
3.1 网络组态
网络组态利用Rockwell Software公司的RSlinxProfessional，RSnetWorx forDeviceNet和RsnetWorxforCotrolNet软件完成以太网、控制网和设备网的组态。通过网络联接各种智能设备，达到网络互联和信息共享。
3.2 PLC程序设计
编程软件采用RockwellSoftware软件公司开发的面向logix平台的Rslogix5000软件。PLC程序以功能块图为主，梯形图为辅，实现了采船系统的自动导航、流量控制、浓度控制等。
3.2.1 GPS自动导航
GPS自动导航原理流程图如图2。当采船切割头中心点与所给航线偏差大于30m时，前后履带调整为距离逼近状态，以垂直方向切入航道。当偏差在小于30m的范围内时，前履带进行距离逼近，则后履带进行角度校正。进入lm微调区后，前后履都调整为逼近航线。
3.2.2船体水平保持控制
控制思想：采船体靠浮力平衡于水面。正常情况下，行走机构靠重力依附于盐田底面。
采船行驶时，油缸的柔性可在一定范围内自动调节其伸缩长度。由于盐田底面的高低不平和盐田光卤石矿对行走履带的羁绊、凹陷，需要对行走机构施加下压力。池板的不平及下压力的不平衡会导致船厂体倾斜。本设计采用可姿态控制的GPS，根据GPS数据可判断船体不平衡的方向，调整相应履带的下压力，保证船体的平衡。
3.2.3浓度控制
控制思想：若切割头不参与浓度控制，船的航速将与浓度成正比，但由于盐池成矿程度不同，简单的比例控制不能很好地解决这个问题。由于密度计的安装位置离矿浆入口比较近，整个系统可视为一个反应比较快的过程，整个系统的PID参数的设定成为系统控制好坏的关键。
3.3 上位机监控系统的设计
监控软件采用Rockwellsoftware软件公司的RSview32软件，它包括人机界面开发软件和运行软件。提供创建和运行高效监视和管理控制应用程序所需的工具。RSview32还具有强大的网络通讯能力，可与Allen-Bradey公司各种类型的PLC网络进行数据通讯。在Rsview32中设置好Channel类型和Node节点号后，Rsview32便可与以太网进行通讯，以实现上位机对采船现场设备的检测与控制。
采船上的监控系统画面主要由采船总貌图、导航图、工艺参数图、液压设备图、变频驱动图、行走履带悬挂图、统计报表图及报警图组成。
4 结束语
本系统自2003年8月投运以来，显示状况良好，控制功能正常。PLC系统的投产，提高了深水盐田采收作业的自动化程度，大大减轻了采船操作人员的劳动强度。提高了盐田的采收率，保证了加工车间的供矿质量。
细纱机是将粗纱或条子纺成一定支数细纱的纺织机器。它的控制系统性能稳定与否直接影响到生产成本。用PLC控制细纱机，操作简单、接线少，成纱质量好，且维修方便、利于管理。
细纱机有低速运行、高速运行、吹吸风、落纱等过程。落纱分为自动落纱和中途落纱（暂停工作），自动落纱又分定长落纱和定时落纱。自动落纱的方式、落纱时间及长度均可设置，并能掉电保持。
控制系统中，有8个执行元件，l7个输人元件，其中热继电器FT1、F12、FT3和限位开关S为安全保护器件，可串联作为一个输人。选用西门子S7－200CPU224型PLC能满足控制要求。
1 PLC外部接线和工艺要求
PLC外部接线如图1所示。接通电源后，吸风电动机开始工作。钢领板升降电动机正转，钢领板上升。当钢领板升到了始纺位置时，其复位开关动作，电动机停止。按下低速起动按钮，主机开始低速运行，进行细纱接头。按下高速起动按钮，转换为高速运转，全机进入正常纺纱阶段。
纺纱满管后，钢领板复位开关动作，满管信号灯亮。进入工作位置，主机停止开关接通，此时，主机高速接触器释放，钢领板升降中间继电器吸合，主机断电保持惯性回转。随后，钢领板升降电动机反转，钢领板开始下降，降到极限位置时，钢领板下降限位开关动作，停止下降。撑爪电磁铁吸合时，将撑爪打开，主轴制动电磁铁吸合，主轴制动刹车。经过一段延时后，切断控制电源，落纱完毕。
需要中途停车时，按下中途停车按钮，主机即可停车，并自行制动。需要提前落纱时，按下中途落纱按钮即可。当机器发生意外时，按下紧急停车择钮，可使全机立即停车。
在程序中设置了各个过程、设备之间的联锁保护，使生产过程更加安全、合理。
2 编程
PLC的控制梯形图如图2所示。在上电时用PLC内部继电器SMO.1和复位指令，程序在运行前先复位。利用模拟电位器SMB28和PLC的内部数学运算功能，设计一个0～180s的时间继电器T37。梯形图中还使用了变量存储器Vo.1、V0.2及V0.5。因为钢领板电动机在工作中要实现正反转，不仅要在程序中实现互锁，要在电气连接时实现电气互锁。
满纱时，满纱信号灯一直亮；当有低速接触器触点发生热熔粘连时，信号灯以1s周期闪烁。
一、引言
机械式停车设备行业在我国是近十几年来发展起来的新兴行业。随着我国人民生活的不断提高和汽车工业的高速发展，机械式停车设备以其独有的优越性，近几年得到了广泛的应用。智能电梯式机械停车设备是自动化程度较高的机械式停车设备，为了能在提高空间利用率的又保证较高的存取车效率，对停车设备的设计、制造、安装都要求有更高的标准，电气控制系统也更具难度。本文介绍了我单位改造的上海国际金陵大厦智能化电梯式机械停车设备电气控制系统的设计。
二、总体方案设计
智能化电梯式机械停车设备采用目前国内先进的智能控制系统，司机只要将车开到旋转升降台上，控制系统便自动安全地将其输送到指定的空车位，完成整个停车过程。采用电梯式停车设备，无论从高度、技术水平还是整个建设规模，是创造更多空间的佳选择。上海国际金陵大厦的电梯式机械停车设备的停车层采用钢结构，分布在电梯行走的中央通道的两侧，每层停车层由左右各2个停车位组成，每个车位上均设置有停车定位架。升降机的总提升高度达42米。电梯式立体车库平面总图如图1所示。
图1 电梯式立体车库平面总图
1．主要技术性能指标设计
（1）停车标准尺寸（L×W×H）：5050mm×1850mm×1550mm。
（2）停车数量：46。
（3）停车重量：1700Kg。
（4）升降电机功率：22kW；速度：120m/min。横移电机功率：2.2?kW；速度：20m/min。转台电机功率：1.5kW；速度：4r/min。
（5）控制方式：PLC控制。
（6）操作方式：IC卡、触摸屏、按钮箱。
（7）存取时间：平均85s。
2．设备特点分析
（1）占地少，容车量大，高层设计高能够达到平均一辆车仅占一平方米的空间。
（2）安全性好，采用多重安全保护装置确保设备运行安全。
（3）车辆存取速度快、效率高，车辆存取长时间≤120秒。
（4）采用变频调速技术，智能化程度高，可预约存取车、上下班高峰存取车和空车位导向。
（5）存取车辆均向前开，无需倒车。
（6）计费、监控、检测全智能化，管理人员少。
三、控制系统工作原理
这套全自动化系统的技术核心设备是升降机和铲车，司机存取车时，操作员不必具备技能，只需将车开到进出口层的旋转工作台上，控制系统将自动发出指令，旋转工作台自动旋转到升降机位置，升降机上升至要停放的楼层，升降机上的铲车把车辆送到规定的停车位置，完成存车动作。取车过程则由于在车库的进出口室设置了一部自动转盘，使司机取车时不用倒车出库。整个停车库系统还配有停车收费管理系统，停车监控系统，停车报表打印系统等。控制系统总体方案图如图2所示。
图2 控制系统总体方案图
四、控制系统硬件设计
控制器采用三菱AnS系列的PLC，它是专为顺序控制和数学运算而开发的控制器。AnS系列的PLC提供多种网络系统组合和特殊功能组件，使其更完美地适用于过程控制、定位控制和其它各种类型的控制。本系统中下位机PLC模块和各部件的功能：底板（A1S38B）、电源模块（A1S61PN）、控制单元（A2USH-CPU-S1）、输入模块：A1SX42（传感器和按钮输入信号）、输出模块（A1SY10—控制输出的信号）、网络通信模块（A1SJ71AP21—进行网络通信）、高速计数模块（A1SD62—编码器读数计数）、模拟量输入模块（A1S64AD—变频反馈信号）、模拟量输出模块（A1S62DA—变频输出信号）、串口通讯组件（A1SJ71UC24-R2—触摸屏连接的通讯接口）；上位机PLC模块和功能：底板（A1S38B）、电源模块（A1S61PN）、控制单元（A2USH-CPU-S1）、输入模块（A1SX42-传感器和按钮输入信号）、输出模块（A1SY10—控制输出的信号）、网络模块（A1SJ71AP21—进行网络通信）、通讯组件（A1SJ71UC24-R2—操作界面连接的通讯接口）、通讯组件（A1SJ71UC24-R2—打印机连接的通讯接口）。
根据实际应用情况，现场传感器网络设计包括16路传感器输入点信号连接到4个TM-4NC输入单元，通过长距离通讯线连接到TM-S16通讯单元，连接到PLC的输入模块，注意配置正确的通讯单元参数。升降电机的变频器采用富士公司的矢量变频器FVRVG5S-2A-37?kW，铲车变频器采用三菱公司的FR-A520-5.5kW。
五、控制系统软件设计
软件部分的中心任务是上位PLC操作程序和下位PLC操作程序设计。上位PLC操作程序包括：操作显示数据程序、存取报表打印程序、数据维护程序。下位操作程序包括：自动存车操作子程序（P101）、自动取车操作子程序（P102）、自动存入空板子程序（P105）、自动取出空板子程序（P106）、维修手柄操作程序、手动操作存取程序、触摸屏操作程序。软件流程图如图3所示。
图3 软件流程图
存取车程序操作设计了自动、手动、检修、只存、只取操作方式。“只存”操作方式应用在上班高峰时，此时主要是存入车辆；“只取”操作方式应用在下班高峰时，此时主要是取出车辆。上位机的应用软件对系统的报警和实时工作状态进行处理分析使操作管理人员充分了解停车场车位的可用数量、具体位置及用户分类等，使操作管理人员合理调度，合理科学地对车场进行管理。
六、控制系统关键技术说明
1．升降机定位设计
升降机采用高速变频矢量控制。采用编码器（1200P/R）和定位地址芯片技术，应用输入中断处理，并根据不同的存取层调用不同的速度曲线数据，每层的定位精度可达到±5mm，平均存取车辆时间为98秒。低速定位时矢量变频的速度为50Hz～10Hz，矢量变频高速运行时的速度为700Hz，加减速时变频输出速度按PLC数据运算表输出，保证加减速平稳。升降机矢量变频控制如图4所示。
图4 升降机矢量变频控制图
矢量变频控制符号说明：
FWD——PLC输出控制的变频正转指令（升降机上升）；
REV——PLC输出控制的变频反转指令（升降机下降）；
X1——PLC输出控制的变频预激磁指令；
X2——PLC输出控制的变频停止指令；
X3——PLC输出控制的负载补偿偏置（+）指令；
X4——PLC输出控制的负载补偿偏置（-）指令；
RYA——变频器运行有速度时，输出信号到PLC；
30B——变频器运行错误时，输出报警信号到PLC；
I2、I1——PLC特殊功能模块A1S62DA输出模拟信号（0～10V）控制矢量变频速度；
A0、N——变频负荷反馈信号（0～10V）输入到PLC特殊功能模块A1S64AD。
2．高速计数模块应用设计
选用高速计数特殊功能模块A1SD62。当接通电源或PLC复位时，初始值被写入缓存中，它有2个通道的高速计数，A1SD62共使用32点输入和32点输出信号，比如系统使用X20-X3F、Y20-Y3F，那么Y34是CH1计数允许命令，Y3B是CH2计数允许命令。CH1?的采样计数值缓存地址是4、5，CH2?的采样计数值缓存地址是36、37。两个通道高速计数的程序如图5所示。
图5 高速计数程序
3．数字-模拟变换模块应用设计
选用D/A特殊功能模块A1S62DA。它有2个通道的D/A转换，并设定数值的分辨率为1/4000，当数值为4000时，对应的模拟输入值为10V，数值为2000时，对应的模拟输入值为5V；数值为0时，对应的模拟输入值为0V。A1S62DA共使用32点输入和32点输出信号，比如系统使用X0-X1F、Y00-Y1F，那么X1是D/A变换器准备好标志，X2是出错标志，Y10是CH1?D/A变换值输出允许标志，Y11是CH2?D/A变换值输出允许标志，Y18是D/A模块出错复位标志，比如两个通道模拟量输出的程序如图6所示。
图6 模拟量输出程序
4．上位机和下位机通讯网络设计
上位机和下位机的通讯通过网络通讯模块A1SJ71AP21连接。需要在软件中设置网络参数。选择MelsecNet网络，上位机设置网络类型是MNET?II-主站点，起始I/O号为0120总站数为1。进行网络范围分配，设置主站的发信范围为W0000～W01FF，从站的发信范围为W0200～W03FF。下位机设置网络类型是MNET?II-本地站点，起始I/O号为0120。
七、结束语
通过调试运行，整个停车设备的结构紧凑、设计合理、运行良好，充分发挥了AnS系列PLC控制器的高可靠性、强功能性等特点，特别是AnS系列PLC的特殊功能模块在停车设备中的应用具有推广价值，对同行业的机械式智能化电梯式停车设备的设计具有借鉴意义。这种类型的停车设备，不仅在有效节约地域空间基础上科学解决了停车占地难题，还提升主体建筑的价值。高智能化、自动化程度高、绿色环保等特征在行业中都有较的优势，特别使用于城市立体车库的建造。