6ES7334-0CE01-0AA0型号介绍

6ES7334-0CE01-0AA0型号介绍

引言

随着国民经济的发展，电网容量和用电负荷的日益增长，电力系统对自动化和可靠性的要求越来越高。近十几年来，由于微处理器技术和通信技术的发展，在电力系统自动化方面形成了许多基于微处理器技术的单项自动化系统，随着这些系统的不断增加，许多本该共享的数据，仍然还是各自采集和分别处理，形成了一个个“自动化孤岛”，它不仅增加了不少软硬设备投入，同时也很难保证各装置数据的一致性。随着网络技术的发展，80 年代末期，国内外就开始注意着手解决“孤岛”间题，就是在站内全面应用计算机技术，充分利用信息资源以达到提高系统可靠性和利用率的目的，即所谓的“系统集成”。集成包括横向的功能集成，也包括纵向的各层面向对象的集成，因而推动了开放式系统平台的出现。

开放式系统平台意味着系统各部分设备提供符合国际标准的各种接口，计算机之间的数据共享，以及提供给用户的通用友好界面等。“平台”思想因其良好的标准化和开放比，越来越降遍地为大家所接受。

电力系统自动化对可靠性的需求，使人们注意到“PLC ”（可编程逻辑控制器）这种高可靠性和强抗工业干扰的技术。90年代以来，PLC 发展迅猛且应用的局域网技术日趋成熟，产品不断向系列化、标准化发展，在自动化控制领域中，新一代的PLC 改进为PCC （Progammable Computer Controller）已逐渐跃居主导地位，成为实现自动化控制的关键技术，在电力系统也不例外。

PCC 是新一代“可编程计算器控制器”，是专为在工业环境下应用而设计的数字运行电子系统，采用“面向用户的指今”， 因此编程方便；它直按应用于工业环境，具有更强的抗干扰能力、更高的可靠性、广泛的适应能力和应用范围；大容量的存储能力、标准通信接口，基于过程总线的系统互联、高级语言开发和运行环境，自诊断能力，都使得PCC 为变电站自动化提供了出色的友好“平台”。

PCC 在变电站自动化中的应用

下面介绍应用PCC 实现的智能分布式系统运用于某供电局的一个110KV 变电站的例子。系统按分布式结构设计，采用开放系统、分层控制等先进的计算机设计思想，将计算机技术、通信和网络技术、数据库技术、图形和图像技术、多媒体技术、数据采集和自动控制技术**地结合在一起，技术成熟，运行经验丰富，能够满足近期的功能要求和远期的发展需要。整个设计遵照国际90年代IEC1000系列标准，满足ISO900l 国际标准。从现场投运以来，运行稳定，技术趋于成熟。

● 系统容量（包括远期规划）

AI = 188

DI = 256

DO = 40

PI = 96

首先，上位机和网关单元组成智能分布式系统结构的变电站层。

上位机通过PROFIBUS 网络与三个主要PCC 采制单元（ST1， ST2 ， ST3 ）相连，上位机相当于PROFIBUS 网上的一个结点。PROFIBUS （ Process Field Bus）网络是一种高速数据链路，是具有标准通讯能力的开放式现场总线，用于PCC 与PCC 之间，或与其它接到本网络上的智能设备（如显示单元PANELWARE ，上位机等）间传送数据和系统状态。网络协议符合德国国家标准D IN19245 ，传送介质为带屏蔽的双绞线（或光缆），通道存取方式为令牌（TOKEN ）方式，在网络上任一结点地位平等。

上位机既可以单机运行，也可以采用多机及网络方式运行；软件平台采用32 位多任务、多进程设计，可支持bbbbbbs95 / 98 / NT 操作系统软件，配有多种应用软件接口，并支持OEM 开发，为用户提供了二次开发平台；硬件平台可采用小型机、微型机或工作站等设备。

网关单元ST1上的IFO5O 通讯模块以及CPU 内部均提供RS485 接口与继保单元相连。网关单元还提供与外界进行通讯的接口，如RS232口通过拨号MODEM 接入市话网，以便于远程诊断；或者经路由器接入TCP / IP 远程网。

若用户具备与internet 连接的条件，变电站层还可以提供PVI浏览器方案，实现远方读取数据。

其次，PROFIBUS 网上的各采制单元组成智能分布式系统结构的采集层。

遥测实行交流采样，遥测主单元ST3 通过net2000与两个遥侧子单元相连，利用CP153上的RS485 串行口通信。远传功能通过IF060 提供的RS232 串行口来实现。

电度量通过遥测子单元1上的DIXXX 模块采集脉冲计数来实现。

遥信／遥控单元实现数字量的采集和输出控制。

*三，智能分布式系统结构的外围层为设备层，包括采集层用到的传感器、二次控制回路等。

设备层根据现场总线（ CANBUS ，PROFIBUS ）网络传输速率快（》 = 50OkbS ） ，软硬件实现简单等特点，可以CANBUS （上述实例是通过RS485 等）来连接变电站内的其他自动化装置和保护单元、故障录波、馈线子站及无功补偿设备等的主干网，并通过现场总线网络连接到采集层，与上一层进行必要的数据通讯。

本实例系统的CPU 、**的网络模块（NW150）和通讯模块（IFXXX ）提供了多种标准通信接口（ TTY ，RS422 ， RS232 ， RS485 ） ，使得CPU 的局部I / 0 总线扩展、远程扩展I／0 （通过RS485 电缆）以及CPU 间的现场总线组网非常灵活，从而方便地实现系统纵向或横向集成。系统软、硬件方面良好的自诊断功能，可把故障范围减至较小。又由于PCC 的CPU采用68 000＋RISC 的32 位微处理器，具有较强的运算处理能力，可使大量运算、控制功能、保护功能分散在各智能单元，大大提高了站内通信网的利用率，使整个系统效率达到较高。

本系统具有可扩充的模块化结构、电源、CPU 、网络板（NWXXX ）、I／O 板（数字量输入输出板DIXXX / DOXXX 、模拟量输入板AIXXX 等）、串口板等都是独立的模板以总线方式连接在底板（ BASETE）上，它取代了标准的框架装配的局限性，可在标准的DIN 轨道上任意拆装、组合。

另外每个单元都有一电源模块PSXXX ，并且总在较左边。系统电源是系统可靠性与完整性的**保证，PCC 的输入电压有AC 、DC 两种，可实现交／直流切换。

发展前景

从上例可以看出，继承了PLC 与微机技术的PCC 技术形成的**代自动化软件硬件平台结构，具特点包括：

高可靠性的元件、适应于工业环境运行的设计。

采用32 位CISC 和RISC 的CPU，大容量存储器，实时操作系统、支持计算机网络通讯、采用高级语言编程和梯形图逻辑设计的标准软件硬件平台。

率的标准现场总线PROFIBUS、支持Peer-to-Peer的网络通讯方式和分布式处理，实现当地通讯，标准化软硬件模块设计，减少电缆，降低建设投资和运行维护费用。

配置灵活，在线扩充修改。

易于实现横向纵向功能集成，达到实时信息的全局共享，实现白动化。

应用软件开发的支持，不仅适合稳态的数据采集，也适合瞬态信号的采集。

本地／远程诊断。

总之，开放式系统平台是当前变电站自动化发展的方向。由于综合需要，网络技术、通讯协议的标准、分布式技术和数据共享、新的算法的研究以及随之而来的经济效益的研究等是当前变电站自动化研究的热点问题。PCC 应用为变电站自动化提供了广阔的前景。现代的PCC 与微机的发展相互渗透，已是一种可提供诸多功能的成熟的用户应用控制系统，而不是一种简单的逻辑控制器，它已被开发出更多的接口与具它控制设备进行通信、生成报告，多任务调度，可诊断白身故障及机器故障，这此优势使PCC 可以实现各种变电站运行、分析与控制功能，符合当今的变电站自动化系统及站内自动化设备的高要求。利用PCC 和现场总线局域网络组成变电站自动化系统不仅满足变电站对系统的功能结构要求，而且具有很高的性能价格比，是值得进一步探讨的一种可行性方案

一、系统概述

艾默生PLC和变频器在浆纱机上的应用，此电气系统采用PLC集中管理，分散控制，系统集中化，简约化，易控性强，更好的降低故障率。

PLC系统由艾默生EC202416BAR主模块，16点的数字量输入模块和4路模拟量输出模块组成。

操作界面采用工业级液晶触摸屏，可动态修改控制参数，方便显示当前速度，当前匹长、匹数及系统的动态运行状态。

边轴电机变频器采用高性能通用型的EV2000系列，织轴收卷TD3300 22KW张力变频器。此变频器是张力**变频器，内置张力控制功能。采用独立变频模式，结构简单，维护方便，稳定度高，保收卷的张力及线速度，在小卷到大卷的变化过程中稳定可靠。在加减速中的自动补偿控制，使加减速中张力更稳，更有上卷防断纱程序，使上卷起机时便于操作。

本系统的优点：

Ø 张力设定在人机上设定，人性化的操作;

Ø 使用先进的控制算法：卷径的递归运算;空心卷径时张力的线性递加;张力锥度计算公式的应用;转矩补偿的动态调整等等;

Ø 卷径的实时计算，精确度非常高，保收卷电机输出转矩的平滑性能好。并且在计算卷径时加入了卷径的递归运算，在操作失误的时候，能自己纠正卷径到正确的数值;

Ø 因为收卷装置的转动惯量是很大的，卷径由小变大时。如果操作人员进行加速、减速、停车、再时很造成爆纱和松纱的现象，将直接导致纱的质量。而进行了变频收卷的改造后，在上述各种情况下，收卷都很稳定，张力始终恒定。而且经过PLC的处理，在特定的动态过程，加入一些动态的调整措施，使得收卷的性能更好;

在传统机械传动收卷的基础上改造成变频收卷，非常简便而且造价低，基本上不需对原**械进行改造。改造，基本上两三天就能安装调试完成;

Ø 克服了机械收卷对机械磨损的弊端，延长机械的使用寿命。方便维护设备。

Ø 机台上的所有操作部分全部采用36V以下的安全电，以保证操作中的使用安全。

三、张力控制原理

所谓的张力控制，通俗点讲就是要能控制电机输出多大的力，即输出多少牛顿。反应到电机轴即能控制电机的输出转矩。真正的张力控制不同于靠前后两个动力点的速度差形成张力的系统，靠速度差来调节张力的实质是对张力的PID控制，要加张力传感器。而且在大小卷启动、停止、加速、减速、停车时的调节不可能做到像真正的张力控制的效果，张力不是很稳定。肯定会影响产品的质量。

变频收卷的实质是要完成张力控制，即能控制电机的运行电流，因为三相异步电机的输出转矩T=CmφmIa，与电流成正比。并且当负载有突变时能够保证电机的机械特性曲线比较硬。所以必须用矢量变频器，而且必须要加编码器闭环控制。用变频器做恒张力控制的实质是死循环矢量控制，即加编码器反馈。收卷的卷经是由小到大变化的，为了保证恒张力，所以要求电机的输出转距要由小到大变化。同时在不同的操作过程，要进行相应的转距补偿。即小卷启动的瞬间，加速，减速，停车，大卷启动时，要在不同卷经时进行不同的转距补偿，这样就能使得收卷的整个过程很稳定，避免小卷时张力过大；大卷启动时松纱的现象。

Ø 卷径的计算原理

根据V1=V2来计算收卷的卷径。因为V1=ω1×R1， V2=ω2×Rx。因为在相同的时间内由测长辊走过的纱的长度与收卷收到的纱的长度是相等的。即L1/Δt=L2/Δt，Δn1×C1=Δn2×C2/i

（Δn1---单位时间内牵引电机运行的圈数、Δn2---单位时间内收卷电机运行的圈数、C1---测长辊的周长、C2---收卷盘头的周长、i---减速比）

Δn1×π×D1=Δn2×π×D2/i

D2=Δn1×D1×i/Δn2，因为Δn2=ΔP2/P2

（ΔP2---收卷编码器产生的脉冲数、P2---收卷编码器的圈数）。Δn1=ΔP1/P1取Δn1=1，即测长辊转一圈，由编码器接到PLC。那么D2=D1×i×P2/ΔP2，这样收卷盘头的卷径就得到了

Ø 收卷的动态过程分析

要能保收卷过程的平稳性，不论是大卷、小卷、加速、减速、、停车都能保证张力的恒定。需要进行转矩的补偿。整个系统要起来，首先要克服静摩擦力所产生的转矩，简称静摩擦转矩，静摩擦转矩只在的瞬间起作用;正常运行时要克服滑动摩擦力产生地滑动摩擦转矩，滑动摩擦转矩在运行当中一直都存在，并且在低速、高速时的大小是不一样的。需要进行不同大小的补偿，系统在加速、减速、停车时为克服系统的惯量，也要进行相应的转矩补偿，补偿的量与运行的速度也有相应的比例关系。在不同车速的时候，补偿的系数是不同的。即加速转矩、减速转矩、停车转矩、转矩;克服了这些因素，还要克服负载转矩，通过计算出的实时卷径除以2再乘以设定的张力大小，经过减速比折算到电机轴。这样就分析出了收卷整个过程的转矩补偿的过程。

总结：电机的输出转矩=静摩擦转矩（瞬间）+滑动摩擦转矩+负载转矩。

Ø 转矩的补偿标准

1） 静摩擦转矩的补偿

因为静摩擦转矩只在的瞬间存在，在系统后就消失了。因此静摩擦转矩的补偿是以计算后电机输出转矩乘以一定的百分比进行补偿。

2） 滑动摩擦转矩的补偿

滑动摩擦转矩的补偿在系统运行的整个过程中都是起作用的。补偿的大小以收卷电机的额定转矩为标准。补偿量的大小与运行的速度有关系。所以在程序中处理时，要分段进行补偿。

3） 加减速、停车转矩的补偿

补偿硬一收卷电机的额定转矩为标准，相应的补偿系数应该比较稳定，变化不大。

相关的计算公式

四、调试过程

（1）先对电机进行自整定，将电机的定子电感、定子电阻等参数读入变频器。

（2）将编码器的信号接至变频器，并在变频器上设定编码器的圈数。然后用面板给定频率和启停控制，观察显示的运行频率是否在设定频率的左右波动。因为运用闭环矢量控制时，运行频率总是接近设定频率，所以运行频率是在设定频率的附近波动的。

（3）在程序中设定空芯卷径和较大卷径的数值。通过卷径计算的公式算出电机尾部所加编码器产生的较大脉冲量（P2）和较低脉冲量（P2）。通过算出的较大脉冲量对收卷电机的速度进行限定，因为变频器用作张力控制时，如果不对较高速进行限定，一旦出现断纱等情况，收卷电机会飞车的。较低脉冲量是为了避免收卷变频器运行在2Hz以下，因为变频器在2Hz以下运行时，电机的转矩特性很差，会出现抖动的现象。

（4）通过分析的整个收卷的动态过程，在不同卷径和不同运行速度的各个阶段，进行一定的转矩补偿。补偿的大小，以电机额定转距的百分比来设定。

结束语：技术更新越来越快，我们必须提高产品性能，使我们的产品能够适应我们的工艺要求

可编程控制器是集计算机技术、通讯技术、自动控制技术为一体的工业控制装置。对于初学者来说掌握了PLC基本原理，熟悉常用的编程方法，在进行简单系统编程时尚可以运用自如，但对较为复杂的控制系统设计往往力不从心，要想在PLC应用方面得心应手，学习者除了要建立正确的学习方法，深入学习PLC编程技巧，较重要的是相关知识的学习。下面从六个方面谈谈我的教学心得。
一、多收集程序范例、增加编程经验
在PLC的编程方法中，经验法一直受到许多从业者的青睐，并且在经验设计法中资料收集显得尤为重要。首先收集典型程序样例，程序较好有较完整的组成部分：控制任务、I/O分配、硬件接线图、完整的程序及注释。其次要读懂程序，从而分解出程序中用于完成不同任务的组成部分，对于各组成部分中独立完成某一特定功能的子程序或者中断程序应及时收藏到程序库。以便在以后的编程过程中碰到实现类似控制任务时，节约程序设计时间、提高程序调试成功率。再次还需要记录程序闪光点，诸如编程者巧妙的思路、程序结构、应用指令的使用。尤其是应用指令的使用，能够大大的缩短程序长度，减少内存容量，降低系统成本。最后对程序做功能扩展性的设计、调试，并对全过程加以详细记录、再加以总结。通过以上过程就能够有效消化这些程序范例，使其融入到自己以后的编程过程中。经过一段时间的资料收集、理解、消化后，逐步确立适合自己的编程方法。
二、熟练使用软件包
以学习三菱产品为例来介绍软件包的使用。三菱软件包由两个部分组成，编程软件GXDeveloperVersion8C和软件GXSimulator6C。编程软件GXDeveloperVersion8C为设计者提供了编程环境。设计者应熟读编程手册、熟练程序的编辑技巧,使得自己的设计方案得以展现。设计好的程序能否满足控制任务，就必须进行调试,传统的调试方式离不开编程控制器CPU,必要时还需要另外准备输入输出模块、特殊功能模块和外部机器等。软件GXSimulator可提供一个虚拟的实验平台。GXSimulator是在bbbbbbs上运行的软元件包，在安装有GXDeveloper的计算机内追加安装GXSimulator，就能够实现不在线时的调试。不在线调试功能内包括软元件的监视测试、外部机器的I/O的模拟操作等。对于个人学习来说，没有实验条件，软件能够在个人计算机上进行顺控程序的开发和调试。使用者通过程序不断的调试，慢慢领会程序设计心得，从而增加编程经验。
三、特殊功能模块
在学习过程中,大部分学生将学习的重心放在了软件编程上,而现代工业控制给PLC提出了许多新的课题,如果用通用I/O模块来解决，在硬件方面费用太高，在软件方面编程相当麻烦，某些控制任务甚至无法用通用I/O模块来完成。因此,学习PLC的特殊功能模块显得尤为重要。这些特殊功能模块有模拟量输入输出模块、高速计数模块和运动控制模块等。这些特殊功能模块PLC厂家都给出了详细的使用手册，用户可以通过仔细研读使用手册来完成特殊功能的实现，使得软件编程简化，降低了经济成本。
四、人机界面
连接可编程序控制器,利用显示屏显示，通过输入单元(如触摸屏、键盘、鼠标等)写入工作参数或输入操作命令,实现人与机器信息交互的数字设备称为人机界面,俗称触摸屏。触摸屏以其易于使用、坚固耐用、反应速度快、节省空间等优点，使得系统设计师们越来越多的感到使用触摸屏的确具有相当大的优越性。触摸屏由硬件和软件两部分组成。利用软件可以完成用户界面的设计，结合PLC的程序设计较大的简化了计算机的使用，即使是对计算机一无所知的人,对不懂PLC程序编程的操作人员，也能够按控制要求设置控制系统参数、生产配方存储、设备生产数据记录等操作。触摸屏的学习可以按如下的步骤进行。首先针对某一系列触摸屏仔细阅读其画面设计手册进行用户画面设计;接着设计触摸屏画面操作实现对应的PLC程序;最后打开触摸屏、PLC编程软件进行调试。
五、掌握三种流派主品
目前,世界上有200多个厂家生产PLC。大体可以按地域分成主要的三个流派：一个流派是日本产品,以三菱FX系列小型PLC为代表;一个流派是美国产品,以AB公司的PLC系列中型PLC为代表;还有一个流派是欧洲产品,德国西门子的S7系列大型PLC为代表。不同型号的PLC产品具有不同的特色,不仅表现在特殊复杂的功能等方面，就是在编程语言、程序的组织等方面也存在着较大的差异。掌握所有的PLC产品显然不现实，也没有必要。在熟练掌握一种PLC产品的基础上，有意识地在其他主要流派中选择较有代表性的产品，采用对比的学习方法进行相对深入的研究。这样在以后的工作、学习和开发研究中遇到其它的机型时，就能够做到触类旁通了。
六、充分利用网络资源，掌握PLC应用及发展的较新资讯
PLC产品更新换代的速度很快，若想及时掌握PLC应用及发展的较新资讯，就要充分利用互联网为我们提供的学习平台，方便地、快捷地、经济地掌握PLC的较新动态。尤其是一些网络上的专业论坛能够为我们提供了较高水平的交流平台，大量的学习资料、使用手册、软件功能的更新，使得不同阶段的学习者受益匪浅。总之,PLC入门,真正掌握可编程控制器的编程方法,能够顺利设计出满足生产任务的要求,同时程序做到简洁、易懂，设计者就必须深入学习PLC技术,学习者可以通过上述介绍的方法不断地充电,掌握PLC应用及发展的较新资讯，在不断的调试过程中逐渐形成自己的编程习惯。