6ES7315-2EH14-0AB0型号含义

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1、引言


细纱工序是成纱的后一道工序，是将粗纱进一步牵伸30～50倍并加捻，纺成具有一定特数、符合相关质量标准的细纱，供捻线、机织或针织使用。纺织厂生产规模的大小是以细纱机总锭数表示的；细纱产量是决定各工序数量的依据；细纱的质量水平、原料物料耗电量等指标、劳动生产率等是技术和管理水平的体现，因此，细纱工序在纺织厂中占有重要的地位。


传统细纱机的牵伸原理与粗纱机基本相同，而卷绕和加捻则是由钢领和钢丝圈来完成的，所以称为环锭细纱机。环锭细纱机和传统粗纱机一样由一台电机传动，通过齿轮箱变换各机构需要的速度。在环锭细纱机各组成部分中，牵伸系统是反映细纱机性能和影响纱线质量的关键因素，而新型的紧密纺纱技术通过对牵伸部分进行创造性改造，将牵伸区和集合区分离，在环锭纺罗拉牵伸与加捻之间叠加对纤维须条的气动凝聚或集聚技术，增加了须条的紧密度，毛羽减少约20％，强力则提高约10％，同时，条干均匀度、机器效率等也有不同程度的提高，不仅可以降低加工成本，同时可以减少后加工工序。紧密纺的另一优点是与原细纱机一致，只多出一对集聚罗拉，在原环锭细纱机上也可进行改装，具有广阔的市场前景。


紧密纺细纱机的控制系统较环锭细纱机复杂许多，是前后罗拉的严格同步，实现牵伸倍数和捻度的精密控制，保证高支数纱线的成纱质量；其次是通过取消钢领板的传动齿轮，采用的伺服控制技术实现卷装的电子成形技术，从而实现了机械机构的简化、生产速度的提高、以及纱线支数和管纱成形的自动调节。


2、控制系统方案


在紧密纺细纱机的控制系统，我们采用了三套施耐德电气公司的Twin Line系列伺服驱动系统和无刷伺服电机，分别控制前、后罗拉以及钢领板；采用两台ATV31系列变频器，分别控制主传动电机和风机；整个系统采用Micro PLC控制，同时采用XBT-G 5.7”黑白触摸屏进行系统操作和监控。


3、控制系统简介


Micro系列PLC是施耐德电气公司推出的具有强大处理能力和较大的存储空间的中小型PLC(I/O点多256点)，采用灵活的模块化设计，结构紧凑，为要求精密功能(PID调节、高速计数、定位、人机对话等)的复杂机器提供经济型的解决方案。Micro PLC内置人机界面接口和多种通讯扩展接口，易于实现与其它设备的连接；高密度的应用(64点I/O模块等)使Micro PLC成为紧凑的控制器。


Micro PLC编程软件与Premium PLC兼容，具有中型PLC同样的通讯语句、PID调节语句、各种运算语句等精心设计的功能函数，和在线修改等的调试诊断工具，大地丰富了Micro PLC的应用范围，减少了系统设计的时间。


Twin Line系列是施耐德电气公司推出的宽范围的伺服驱动器和无刷伺服电机产品，集成了和优化的无刷电机控制技术，并具备IEC 61131-3标准的编程功能和各种开放的接口，通过脉冲/方向、I/O或现场总线等方式控制，电机功率范围为0.3～13.8 Nm，速度范围为4500～12000 rpm，可以灵活满足各种实时应用要求，实现经济化、智能化的应用解决方案。


通过Micro PLC准确的运算和的模拟量输出，控制Twin Line系列伺服系统，可以实现紧密纺细纱机所要求的前、后罗拉精密同步、以及钢领板电子成形；Micro PLC的内存扩展功能也为紧密纺细纱机控制所需的大容量数据存储区提供了有力的。


ATV31系列变频器是新推出的、ATV28系列变频器的升级产品，功率范围从0.18～15 kW，有6个逻辑输入口、3个模拟输入口、1个逻辑/模拟输出口和2个继电器输出口。ATV31系列变频器具有性高、结构紧凑、便于使用等特点，内置A级EMC滤波器，集成了Modbus和CANopen两种工业现场总线，提供电机和变频器保护、加/减速斜波、16段预置速度、双(±10V)信号给定、PI调节器、制动顺序、以及横动控制(Traverse Function)等众多功能，可以很好地满足各种机械的应用要求。


4、细纱的电子成形控制


细纱的管纱如右图所示，分管、管身和管底三个部分，卷绕形式采用圆锥形交叉卷绕形式(又称短动程升降卷绕)，同一层纱各处的卷绕直径不同，以实现退绕时纱可从管抽出而管体不转动，适应高速退绕的目的。


卷绕成形运动由两个运动组合而成：


· 圆周运动：电动机通过锭带拖动筒管恒速转动


· 轴向移动：钢领板短动程升降运动引导纱在卷绕面上均匀分布


其中：


· 卷绕转速(nW)=锭子转速 - 钢丝圈转速 ? v/(pdx) (v：前罗拉线速度，dx：筒管的卷绕直径)


· 钢领板升降速度(vR)＝= D * nW (D：卷绕节距)


因此，在细纱的电子成形控制中，采用伺服系统控制钢领板短动程升降运动，根据前罗拉的出线速度和纱线的粗细度设定卷绕节距和成形高度，计算出纱线在管身和管底卷绕所须的钢领板升降速度；通过编码器钢领板的位置，由PLC输出相应的速度信号给伺服系统，实现细纱的电子成形。


5、结束语


本系统采用施耐德全套解决方案，具有以下几大优点：


(1) 人性化的编程软件，减少了客户工作量。


(2) 优化的闭环控制系统，降，提高了质量。


(3) 由于成形时，要求纲领板的速度始终在变化，要求PLC具有快速运算能力及输出，Micro PLC运算指令丰富，支持浮点数运算，能够快速及时地控制纲领板的速度，以保成形精度。


(4) Micro 高速计数可达500KHZ，能够满足测速的要求。

一、引言
以太网作为一项比较成熟的技术正向自动化领域逐步渗透，从企业决策层、生产管理调度层向现场控制层延伸。
以太网由于采取冲突竞争的传输方式，具有传输不确定性的特点。但随着带宽的增加、冗余措施的加强和自诊断程序的完善，以太网可以满足中大型控制系统实时性的要求。现代工业控制系统通常以PC机为上位机，通过与现场工控设备如PLC的数据交换与处理，实现对生产过程的自动控制。
对于自动化行业的不同厂家都规定了自己的通讯方式，都形成了自己的通讯标准，但是在众多厂家的兼容性问题上，为了克服这样的障碍，那么每个厂家要预留三方的通讯接口，这时OPC的出现，随着OPC技术的成熟发展和普及，它已成为工业过程控制的通信标准。
本文描述了SIEMENS公司的400H PLC和上位机IFIX之间的冗余OPC通讯的实现方法。
二、OPC技术简介
OPC(OLE for Process Control—用于过程控制的对象连接与嵌入)是一套以微软对象连接与嵌入OLE、组件对象模型COM、分布式组件对象模型DCOM(Distributed COM)技术为基础，基于bbbbbbs操作平台，为工业应用程序之间提供的信息集成和交互功能的组件对象模型接口标准。OPC实际上是提供了一种机制，通过这种机制，系统能够以服务器/客户端标准方式从服务器数据并将其传递给任何客户应用程序。这样，只要生产商开发一套遵循OPC规范的服务器与数据进行通信，其他任何客户应用程序便能通过服务器访问设备。
OPC技术建立了一组符合工业控制要求的接口规范，将现场信号按照统一的标准与SA 、HMI等软件无缝连接起来，同时将硬件和应用软件有效地分离开。只要硬件开发商提供带有OPC接口的服务器，任何支持OPC接口的客户程序均可采用统一的方式存取这些设备，无须重复开发驱动程序。这样大大提高了控制系统的互操作性和适应性。
三、系统设计
1、配置说明：
结合OPC的特点，SIEMENS针对三方的产品开发了SIMATIC NET软件，SIMATIC NET 是SIEMENS在工业控制层面上提供给您的一个开放的，多元化的通讯系统。它意味着您能将工业现场的PLC、主机、工作站和个人电脑联网通讯，为了适应自动化工程中的种类多样性，SIMATIC NET 推出了多种不同的通讯网络以因地制宜，OPC是其中的一种通讯方式。SIMATIC NET OPC 服务器随SIMATIC NET 软件提供， 其名称为OPC.SimaticNET。OPC 客户应用程序可以通过一个标准、开放的多供应商接口，与OPC 服务器进行通讯。
另外，SIEMENS为了解决冗余PLC到OPC Server的数据交换，需要采用SIEMENS公司的 CP1613冗余通讯卡来实现冗余网络的OPC数据交换。
在HMI组态方面，采用当前比较流行的，使用非常广泛的IFIX 作为上位机软件，为了解决IFIX 与 SIEMENS PLC之间的通讯，可以从SIMATIC NET 中读取数据，IFIX提供了SI7 的通讯驱动，只要安装了SI7驱动，就可以对SIMATIC NET OPC Ser- ver中进行数据读写。从理论分析的到的框架结构如图一所示。
2、控制系统硬件和软件需求：
在控制系统的设计方面，硬件和软件需求如下：
1)、SIEMENS 414-4H 控制系统一套
2)、CP1613冗余通讯卡
3)、Step7V5.4编程软件
4)、SIMATIC NET OPC服务软件
5)、IFIX3.5 组态软件
6)、SI7驱动软件

我于2005年在港口取料设备上进行了S5 PLC的升级改造，改造方案如下:
1、原系统简介
（1） 取料机有四种工作方式，退避工作方式、机侧工作方式、手动工作方式、自动工作方式。其中只有手动和自动工作方式是在机上PLC控制下运行。
（2） 手动工作方式为司机在司机室内通过控制手柄操纵取料机进行取料作业。
（3） 自动工作方式为司机在司机室内设定取料作业所需参数，PLC内自动作业程序接到取料作业所需参数后，按设定程序完成取料作业。
2、工艺过程
斗轮皮带机、大臂旋转和俯仰、行走、洒水、集中润滑系统组成。
3、当前装置
当前PLC系统采用的是西门子90年代产品S5-150U，大约I/O点为400点以内。
该设备已经陈旧、技术也落后于时代，备品备件供货困难，拟对其进行改造。
4、改造内容
（1） PLC控制系统换为西门子功能强大的SIMATIC S7-400系列的可编程控制器。它具有模块化及无风扇的设计，坚固，容易扩展和广泛的通讯能力，完成S7-400的硬件组态。
（2） S7-400系列程序含有大量标准功能块，我们依据工艺重新编制PLC程序。
（3） 将旋转装置换为编码器。
（4） 人机界面是采用西门子新产品MP370并编程。
（5） 原端子排新为万可端子。
（6） 原大车行走监控系统由增量型编码器和智能型I/O组成，现换为增量型编码器和FM450计数模块所组成。
5、改造原则
保证实现取料机原功能及招标书中新增功能。
在改造过程中，不影响取料机的正常作业。
此项目使用了西门子S7-400的PLC，此工程要求在不连续停机的状态下，将原有的线路接线端子进行换，将S5切换到S7－400。工程难点为利用每天有限的0.5－3个小时的时间，进行端子换和程序调试，要求能随时切换到S5作业，并且原有图纸缺少端子图。技术难点为FM450-1、CP441-2和DATA-LINC SRM6100的通讯。
根据现场实际状况，我利用一周时间根据电气原理图、现场情况，重新画出端子接线图，做出新S7-400的硬件配置，

1 前言
众所周知，PLC自从问世以来就在自动控制各个行业发挥着难以取代的控制作用。PLC运行，适用于各种恶劣的工业环境，PLC和工控机（IPC）相比，其运行、可扩展性好、便于电气连接、控制，但是工控机良好的人机界面，方便语言都是PLC所不能比拟的。
组态软件在很多场合应用于控制，可整个控制的往往还是PLC，组态软件（上位机）所起的控制作用很小。人机界面一般用于简单的动作控制，工艺参数的编制，配方的设定等等，虽然在概念上属于控制范畴，但它并未真正起到控制作用，因为真正长期的自动运行控制是由PLC完成。我们不经常使用工控机作为控制部分的原因有两点：，工控机不适于在很恶略的环境下运行；二，工控机经常采用的bbbbbbs系统并不能够让人放心，其长期运行效果并不好。
尽管PLC、IPC在自动化控制中扮演不同角色，在许多运行连续时间较短，环境相对比较好的地方，人们还是希望使用IPC进行控制。使用IPC进行控制有很多种实现方式，当然其中为简单的办法就是使用组态软件。
本文针对使用组态软件做控制中用户经常遇到的问题进行讨论。在许多用户使用组态软件进行控制，尤其是使用串口连接方式进行控制时，发现组态软件自动控制会影响的数据的采集速度，本文着重介绍如何解决此问题，解决此办法就是——将PLC的控制方式模的应用到上位机串口控制中。

2 用户使用组态软件控制后，导致数据采集慢的原因
这是许多组态软件用户在编写上位机自动控制程序中所遇到的问题，到底是什么原因？能否有好的办法来解决？
我们先简单描述组态软件数据采制的原理。在正常情况下，组态软件定时向下位机发出读命令来等待下位机回应以截取想要查询的数据，周而复始的循环，数据便动态的显示在上位机上，实现数据“实时采集”。那么当我们需要对下位机进行控制时，组态软件就会相应写命令，实现上位机对下位机的“实时控制”。
表面上看去合情合理，可为什么会出现数据采集慢这种情况？原来一切“归咎于”组态软件的读写机制。组态软件为实现快速的控制，所以给写命令的执行权，也就是说，当有写（控制）命令时，组态软件执行写命令，直到没有写（控制）命令时组态软件才恢复正常的读（采集）循环。
由此，我们不难发现用户经常出现数据采集慢的原因。如果用户频繁将控制指令发出，系统将分配很少的时间给数据采集，从而导致数据采集变慢或者中断。用户在循环指令中重复给一个变量赋值（如y0=1），就会导致以上问题，所以我们的解决办法就是需要控制时控制，不需要控制时放手。为了实现这种控制方式，我们可以参考PLC的运行模式。

3 PLC运行原理

在没有中断的情况下，PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式。
1) 每次扫描过程。集中对输入信号进行采样，集中对输出信号进行刷新。
2) 输入刷新过程。当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。
3) 一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。
4) 元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化。
5) 扫描周期的长短由三条决定：<1>CPU执行指令的速度；<2>指令本身占有的时间；<3>指令条数。
6) 由于采用集中采样。集中输出的方式，存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。

4 小结
如上所述，在组态软件控制中，我们采用先运算再输出的方法，即，对IO变量有循环复杂运算操作时，我们采用中间变量计算，待计算出时我们再对IO变量赋值，这样就会解决控制中采集慢的问题。

在过程自动化控制发展初期，工厂经理有两个基本选择：集散控制系统（DCSs）或者可编程逻辑控制器（PLCs）。尽管功能相似，两者却有很大的不同，各有其优缺点。后，不管选择哪一个，您总是要付出一定的代价。
集散控制系统
集散控制系统是一个对过程系统各方面进行控制的精细、单一的微处理器网络系统。
通常这些系统非常复杂和昂贵，并且使用专有的硬件和软件,包括控制语言，因此，只有其制造商才能为其提供售后服务和技术支持。一旦系统安装使用，很难适应随时间而产生的工艺要求的变化。但是它们能够处理大、复杂的过程处理，使得它们被主要用于连续的过程工业, 例如能源电力、石油和气、水和污水处理以及纸浆和造纸等连续过程工业。
可编程逻辑控制器
可编程逻辑控制器（或称为PLCs）是一种小型但运行速度很快的计算机，用于控制诸如过程系统中的设备等单个或多个实际应用的工艺流程。其取代了过去每次改工艺流程或产品后手动重新布线的硬接线继电器，克服了以往继电器耗费高且效率低的缺陷。使用PLC后，您仅需对其重新编程即可完成整个操作。实际上早期的PLC使用的是能反映继电器电路图的梯形逻辑（Ladder logic）语言，因此传统的工程师能够很容易地读懂他们。
DCS系统是刻板的,PLC系统却很灵活。DCS系统是大型、自封闭的系统，而PLC系统则是模块化、可伸缩的系统，从而能够为中小型的过程处理尤其是诸如食品饮料、人员以及生命科学等批量和离散生产部门的工艺系统提供上佳的解决方案。因为采用模块化组件，所以PLC系统通常较，至少在工程初期如此。但是，当工程师把所有组件构造成系统后，其价位可能与DCS相差无几甚至有时过DCS。
混合型控制系统的构想
在过去十年中，历史悠久的DCS和PLC公司都转向共同称之为“混合型控制系统”的领域，在此领域他们可以尝试把DCS系统的强大功能、复杂性和PLC系统的灵活、开放性以及位结合起来。为此，DCS公司已经减少其系统所占用的空间，而PLC公司则已开始集成其组件以制造完善的系统。
但是尽管许多尝试已获得商业上的成功，这些“混合型系统”却永远不能达到 混合控制系统的初构想。例如，DCS 混合控制系统 就无法制造足够模块化的系统以供OEMs和终客户使用，也不能提供足够的可伸缩性和灵活性来处理大小不同的应用规模。此外，高速顺序控制或离散量处理的速度（有时以几十毫秒计）对于DCS 混合控制系统 来说是太快而难于调节，从而使得包装、金属锻压或简单的马达控制很难实现甚至无法控制。因此，存在批量、连续及离散环境的混合 工业或者要求高速顺控的大型连续加工工厂仍需要另一个控制系统用于其离散领域，从而产生了许多额外开销、集成问题、培训和维修费用增加等问题。而许多尝试开发混合控制系统的历史悠久的PLC系统无法提供真正的系统性能，缺少系统服务, 例如不能统一定义变量和系统报警/事件管理等。
不论是来自传统的DCS技术还是PLC技术，大多数此类系统不能与信息层紧密集成为一体。不能避免因采用多个数据库导致的成本增加，而将信息层和控制层的紧密结合可以有效地控制和优化产品并提高了运营绩效。将可视性引入工艺流程操作不仅经济而且加简单。
采用混合控制系统的构想，可以紧密地把信息层和控制层结合
现在，GE Fanuc推出的Proficy Process Systems，一个采用混合控制系统构想的系统，是一个既拥有集散控制系统的强大动力和能又具有可编程逻辑控制器的灵活性、开放性和价格优势的自动化控制系统。通过将Proficy软件固有的分层结构置入过程控制系统，使得产品的优化，分析及生产管理的层次加简单清晰。
与GE Fanuc公司携手解决过程控制的需求可使您在当今竞争激烈的经济中占有一席之地：
• 成效。运用GE Fanuc的过程解决方案，您可以改善系统性能、提高产量并降低总体成本。
• 经验。作为过程技术的长期者，GE Fanuc的服务团队与其所拥有的合格系统集成商网络共同致力于提供特定行业、特定应用领域所的经验以适合您的业务的解决方案。
• 自由。我们的解决方案可以解除对传统DCS和PLC系统的限制，使您可以自由地按照喜欢的方式组态、分配、规划以及维护您的系统。
• 现代化的解决方案。不仅我们的技术具有性、居于行业地位，我们灵活的服务和支持模式也具性，可以根据您的业务需要定制一个客户化的解决方案。

气流纺织为传统成熟的纱线纺织技术.随着纺织行业对纱线的品质要求的提高,对绵纱的丝纺控制愈加细微,于是如纱线的接头长度﹑支数﹑张力等成为纱纺的关键指针.


针对以上要求,国内纺织制造业正以性能﹑稳定的PLC逐步取代国外流行以单片机为控制的纺纱系统,另外随着人机接口-触摸屏﹑变频器的应用推广,一些前的企业及时地将人机接口﹑变频整合在该行业电气控制系统中,为精彩的控制增添新的亮点.如该的先头代表企业之一浙江省***机械公司开发的型号***气流纺织机,就全部采用了闽台DELTA公司(中达电通股份有限公司)的PLC,矢量型变频器(VFD-B),节能风机﹑水泵型变频器(VFD-P) ﹑触摸屏(PWS-3760)等主要电控产品,该系统采用单台人机接口-触摸屏通过RS-485总线,实时对PLC进行监控﹑参数调整﹑断纱自动报警等多项功能.本系统的PLC通过调整160多个电磁铁开合时间来实现纱线接头长度及纱线支数的调整,由于受电磁线圈消磁特性及纱线粘度﹑引纱电机的速度等综合影响,电磁铁的开合时间亦通常有0.02-0.06秒的卫小调整来满足生产的需要.所以该系统单台人机接口的点睛运用,在有效控制成本的基础上,大地提高了生产效率及生产工义指针. 该系统PLC的I/O共计996点,面对如此庞大的系统设计及其成本的压力,设计者却一反传统的大而大做,巧妙地利用DELTA公司PLC(自带485口)及人机接口共同支持MODBUS协议的特点,根据纺纱工义的要求,将996点分为10台PLC主机的小系统,仅用双绞线将传统的10台PLC与人机接口连为统一的"大系统",真正做到了大系统小设计.


在一个负载不断变化的引纱﹑喂给主轴上,实现纱线的支数稳定地控制,无疑都会采用速度死循环控制来实现,但在一定的物质成本限制下而达到的控制,将是今天乃至明天甚至将来工业控制的境界.而该系统全部采用DELTA公司的B型矢量变频器,该型变频器在有效控制励磁电流﹑转矩电流的基础上,利用PG速度反馈卡,轻松简单地实现纱线支数的稳定控制.另外,整条生产线的不间断的气流控制上也选用了DELTA公司P系列风机﹑水泵型变频器,而根据风机阻力与转速平方成正比特性开发的P型变频器,结合现场断纱的非同时性﹑非连续性,进行有级控制进风流量,使该套设备在用户使用不足一年中即可回收所有变频器的成本.


引人注目的是,例利用人机接口-触摸屏COM2 (DELTA公司的人机接口INTERFACE为2S/1P)口与三台变频器直接通讯,摆脱了"变频器 PLC 触摸屏"的传统模式.该系统精心大胆的设计,主要利用了DELTA公司人机接口的宏功能(综合数据处理﹑逻辑运算﹑通讯等功能),用软件开放出一自由协议口,使不同协议的智能单元能够在一个控制平台上实现相对统一和整合,同时减轻了同一总线上的通讯负荷和风险.在实际应用中,该系统的引纱﹑喂给电机的频率及相互匹配系数,可直接通过触摸面板快捷地调整和电流的实时监控,并且使线上所有10多台PLC程序严格的一致,增加了PLC应急互换性,实现了多层控制单一化,复杂简单化.


纵观整个控制系统,简洁﹑准确﹑节能﹑人性化的设计风格无不透着现代设计者的匠心具.同时也折射出新世纪传统控制产业的方向和主流.