6ES7221-1EF22-0XA0参数详细

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1 引言
**细漆包线是一种精细线材，广泛应用于电子、电工行业。而PLC 作为一种通用的工业自动化控制装置,具有体积小、功能强、程序设计简单、维护方便等优点,特别是它适应恶劣工业环境的能力和它的高可靠性,使它得到广泛的应用。本文结合笔者改造湖北卓创电工有限公司引进的奥地利MAG 公司HN2B-SN8/16高速卧式漆包机，介绍了西门子S7-300 PLC和Easyview触摸屏在高速卧式漆包机自动控制系统中的应用。
2 漆包线生产的工艺过程和控制要求
2.1漆包线的生产工艺过程
漆包线的生产工艺过程如图1所示，原材料细铜杆由拉丝电机拖动经过12道拉丝模具拉丝成一定线径后，经过退火炉退火改变铜杆内部晶体结构，然后将绝缘漆涂覆在铜线表面，再使导线进入炉膛烘焙，将溶剂蒸发并使漆成膜固化，在铜线表面形成厚薄均匀的漆膜，最后经过润滑后收线于线盘上形成成品漆包线。
牵引电机由主电机拖动，其转速由所生产漆包线的直径而定，其线速度也一定，因而它决定整条线的生产线速度。一般加工的线径越细，在炉体中烘焙的时间越短，其生产线速度越高。收线电机将成品线缠绕在收线盘上，其线速度随着缠绕直径的变大会增大，为了保整条线生产线速度的恒定，必须逐步降低收线电机的转速。当收线盘收满线时，在不改变生产线速度的情况下需要将成品线临时缠绕到换线电机上，并在收线电机上更换空线盘，启动后重新将成品线缠绕回收线电机。拉丝电机、牵引电机、收线电机之间的细铜丝必须存在一定的张力来保证生产过程的完成。由以析可知，漆包线的生产传动控制是整个工艺中的关键，它直接关系到成品线材的质量。
2.2 控制要求
（1） 细线的张力控制
张力过大，会将细线拉断，造成炉体内的线因烘焙时间过长而废线;张力过小，则会造成整条线松线，使线脱离各处的滑轮组，缠绕打结，产生废线。
（2） 高精度的速度控制
该台漆包机的生产线材直径范围是0.08～0.20mm，不同线径要求有不同的生产线速度，生产较高线速度可达750m/min，允许线速误差为1m/min，对调速精度要求相当高。
（3） 系统的可靠性
细铜线价格昂贵，且生产加工距离长（在炉膛中需要来回上漆/烘焙10余次），易变形断线。一旦发生断线，则炉膛内的线将全部报废，需要重新穿线。因而对控制系统的可靠性要求相当高。
（4） 系统的兼容性

由于是对厂方的原有设备进行改造，需要在设计时充分兼容利用原有系统的传感器和执行机构（开关、按钮、电机、调速器等），尽可能恢复原有系统的功能。
3 控制系统的硬件构成
控制系统的总体硬件结构如图2所示。下位机由一台西门子S7-300 PLC构成，CPU选用6ES7-CPU314，带有MPI接口，选配64k EPROM存储卡。考虑系统的总点数和今后扩展的需要，配置了1个扩展机架，主机架和扩展机架各负责4条线头的生产，2个机架之间通过通信模块IM360和IM361通信。2个机架配置完全相同的DI、DO、AI、AO信号模块，实现对8条线的生产传动控制，接受操作面板上的各种按钮输入指令以及光电传感器信号，实现对拉丝、牵引、收线、换线电机的起停、同步加速、张力控制、各个电机的生产状态在操作面板上以各种指示灯显示。PLC的实际点数为64点数字量输入、126点数字量输出、26点模拟量输入、12点模拟量输出，总点数228点。
系统人机界面选用EasyView MT510TV3CN 10”触摸屏，用于监视生产状况和设置生产参数。通过配置通讯适配器PC Adapter实现西门子MPI协议和RS232串行通信协议的转换，实现触摸屏和PLC之间的数据通信。
生产线上各处的直流调速器仍然使用原有配置，拉丝电机使用Lenze 472、主牵引电机使用BARDOR SPT100，收线电机和换线电机使用Lenze 492。
烘焙炉、退火炉等炉体各关键温控点的温度控制采用日本RKC公司CD901温度控制仪表独立实现。
4 Lenze直流调速器的工作方式
HN2B卧式漆包机的原有直流调速器选用的是模拟Lenze470、490系列直流调速器，它具有转速反馈控制、电枢电压反馈控制、直接电枢电流控制等控制方式，可以二象限或四象限运行。
整条漆包线的生产线速度由牵引电机的速度决定，其速度给定通过PLC的AO模块在程序中直接给出。拉丝电机、收线电机与牵引电机的速度匹配是通过漆包线带动张力摆杆直接给定电枢电流值。张力摆杆实质是一个电位器，输出0～10V的电压，该电压通过MAG 2000同步板偏置后变为-5V～+5V的电压输入Lenze直流调速器。对于直流电机，一定的电枢电流值对应于一定的转矩，通过张力摆杆直接输出电流给定数值从而保在收线、拉丝过程中保持张力（转矩）恒定。但在线头未绕上线盘之前，负载转矩为零，此时若直接使用电枢电流控制方式会导致故障。因此，在线头上盘之前需要使用转速反馈控制方式，其速度给定由AO模块在PLC程序中直接给出;正常生产收线时，使用电枢电流控制方式，此时转速反馈不起作用。Lenze直流调速器转速/电流控制方式的工作原理框，通过一个中间继电器实现转速-电流控制方式的切换。
5 PLC软件设计
PLC控制程序利用西门子公司提供的基于bbbbbbs平台的STEP7编程软件编写。STEP7编程软件具有非常丰富的编译工具,可以很容易地组态PLC硬件，编辑、编译、调试、下载程序。它具有类似C语言的结构化程序设计方式，通过在程序中反复调用功能（FB）和功能块（FC）可以较大地简化程序设计，减小编程负担。
按照面向对象和结构化程序设计的思想，PLC控制程序主要通过在OB1（周期循环执行组织块）中多次调用子功能块实现每条线头的拉丝、牵引、收线、换线、实现对8个线头生产的控制功能。
5.1 各控制程序块的功能简介
（1） 拉丝控制模块主要用于实现拉丝机的操作控制，它有穿线和正常工作两种状态。拉丝机处于穿线状态时，拉丝机以0或25m/min的固定速度运行，以利于操作人员完成拉丝机内多道模具的拉丝穿线操作。拉丝机处于正常工作状态时，其转速完全受张力摆杆的直接电枢电流控制，张力摆抬起，速度加快，张力摆落下，速度减慢，若张力摆位于较下端（断线状态），拉丝机自动停机。
（2） 牵引控制模块主要用于实现牵引定速轮的操作控制，牵引定速轮有穿线和正常生产两种工作状态。穿线状态时，牵引电机以0速或25m/min的速度运行，以完成退火炉，烘焙炉的多道往复穿线工作。正常工作状态时，通过一个加速按钮、一个减速按钮实现牵引电机0、25m/min穿线速度、正常工艺生产速度的切换。
（3） 联动控制模块主要用于烘焙南炉和烘焙北炉联动控制。单动时，漆包线只穿越北烘焙炉，生产单层漆包线;联动时，漆包线穿越南北两个烘焙炉，涂双层漆生产复层漆包线。
（4） 收线控制模块用于收线电机和排线电机的控制。收线电机启动时，根据用户输入的收线盘直径和25m固定穿线速度计算出收线电机转速，收线电机以转速控制方式运行，以利于操作人员将线头缠绕到收线盘上。当线头缠绕上收线盘后，通过光电开关的检测，将收线电机切换到电枢电流控制方式，通过张力摆杆的调节，实现收线电机实际转速随收线直径的增大逐渐减小，与牵引电机的线速度完全匹配。排线电机主要实现排线走杆上下往复运动，使漆包线以等间距缠绕在收线盘上。
（5） 换线控制模块主要用于换线电机的控制，实现收线盘满盘后的换线操作。由于整套设备只有2个换线电机，每4个线头公用1个换线装置，因此共用换线装置的四台收线电机之间在换线操作上存在互锁关系。具体的换线程序流程图如图5所示。
（6） 报警处理主要用于实现收线盘满盘报警和断线报警，以提示操作人员及时换盘和处理断线事故。在PLC程序中，根据牵引电机的实际线速度反馈数值实时更新收线盘已收线的长度，当实际收线长度**过配方设定长度时，产生满盘报警。通过断线光电开关检测断线故障，并立即停止该线头的所有电机并声光报警。
（7） HMI通讯模块主要用于与触摸屏配合实现每个线头工艺生产速度设置，收线盘相应参数的设置和管理操作。
6 Easyview人机界面软件设计
Easybuilder500是Easyview HMI TEC公司出品的针对MT500系列触摸屏的人机界面应用程序组态软件，具有使用简单、组态方便的优点。Easybuilder500具有强大的网络通信功能，只要在组态时设置PLC类型和通信参数，并在监控画面的控件属性中设置正确的PLC位地址或字地址，触摸屏工作时就能根据不同PLC的通信协议建立起与PLC内部地址的连接和通信。
触摸屏监控画面主要用于显示工艺流程，显示、设置、修改各个线头的生产线速度，显示操作面板上各指示灯的状态，通过配方控件设置各条线头的收线盘参数、收线满盘长度、生产产品线径，显示各条线头的上漆量等。报警画面会在某条线头发生断线故障或收线满盘时自动弹出，并发出声光报警，提示操作工根据报警内容穿线或换盘。
为了保证系统操作的安全性，在人机界面中设置了3个用户等级，通过用户登录输入密码确定操作权限。0级为操作工级，无须输入密码;1级供生产管理人员使用，可以进入工艺画面，修改工艺流程，设置穿线速度、单炉生产和南北炉联动生产的切换;2级供电气工程师调试诊断使用，可以设置和修改PLC中速度计算公式中的各种参数，直接显示各传感器和继电器的工作状态，为故障诊断提供依据。
7 结束语
该漆包线改造控制系统自2004年5月投入生产以来，运行状况良好。系统的控制、显示、设置功能正确，完全恢复了原有进口设备的各项控制功能，改善了漆包线的产品质量，提高了生产效率，并为漆包线行业对引进设备的技术消化和改造提供了实践依据

俗话说“人靠衣裳马靠鞍”，良好的外观往往能够吸引眼球，激发顾客（用户）的购买欲望，较终达成商业利益的实现。软件的设计亦如此，bbbbbb XP 在商业上的巨大成功很大一方面来自于它一改往日呆板，以**“应用”的灰色界面，从“用户体验”角度来设计界面，使界面具有较大的亲和力。就目前的软件设计的发展趋势来说，良好的人机界面设计越来越受到系统分析、设计人员的重视。但是如何对设计的人机界面（包括帮助等）进行测试，给出客观、公正的评价，却鲜见于报端。本文试从共性分析和个性分析的角度，给出一些测试意见和原则，简单且易于上手。起到一个抛砖引玉的目的、以飨读者。

我们知道：“不立规矩无以成方圆”。在软件界面设计强调张扬个性的同时，我们不能忘记软件界面的设计先要讲求规矩－简洁、一致、易用，这是一切软件界面设计和测试的必循之道，是软件人机界面在**自我时的群体定位。美观、规整的软件人机界面破除新用户对软件的生疏感，使老用户更易于上手、充分重用已有使用经验，并尽量少犯错误。由此我们在对软件人机界面进行测试时（设计评审阶段和系统测试阶段结合进行），不妨从下列一些角度测试软件的人机界面。

一致性测试

一致性使软件人机界面的一个基本要求。目的是使用户在使用时，很快熟悉软件的操作环境，同时避免对相关软件操作发生理解歧义。这要求我们在进行测试时，需要判断软件的人机界面是否可以作为一个整体而存在。下面是进行一致性测试的一些参考意见：

提示的格式是否一致

菜单的格式是否一致

帮助的格式是否一致

提示、菜单、帮助中的术语是否一致

各个控件之间的对齐方式是否一致

输入界面和输出界面在外观、布局、交互方式上是否一致

命令语言的语法是否一致

功能类似的相关界面是否在在外观、布局、交互方式上是否一致（比如商品代码检索和商品名称检索）

存在同一产品族的时候，是否与其他产品在外观、布局、交互方式上是否一致（例：Office产品族）

同一层次的文字在同一种提示场合（一般情况、突显、警告等）在文字大小、字体、颜色、对齐方式方面是否一致

多个连续界面依次出现的情况下，界面的外观、操作方式是否一致（当然可能会有例外，比如操作结束的界面）

信息反馈测试

设系统的使用者是一个初出茅庐的生手，你能指望她（他）在进行操作不出错吗？但这还不是问题的所在，问题的所在在于我们都会犯错误，我们都有自己不了解的东西。如何避免，这要求我们的人机界面有足够的输入检查和错误提示功能。通过信息反馈，用户得到出错提示或是任务完成的赞许之语。但有些不幸的是，我们很多系统都在此方面做的不尽人意。下面是这类测试的一些参考意见：

系统是否接受客户的正确输入并做出提示（例：鼠标焦点跳转）；

系统是否拒绝客户的错误输入并做出提示（例：弹出警告框，声响）；

系统显示用户的错误输入的提示是否正确，浅显易懂（例：“ERR004”这样的提示让人不知所云）；

系统是否在用户输入前给出用户具体输入方式的提示（例：网站注册程序）；

系统提示所用的图标或图形是否具有代表性和警示性；

系统提示用语是否按警告级别和完成程度进行分级（若非某些破坏性操作，请对用户温和一些）；

系统在界面（主要是菜单、工具条）上是否提供突显功能（比如鼠标移动到控件时，控件图标变大或颜色变化至与背景有较大反差，当移动开后恢复原状）；

系统是否在用户完成操作时给出操作成功的提示（很多系统都缺少这一步，使用户毫无成就感）。

界面简洁性测试

你的人机界面像你的脸一样对称、干净吗？我们往往看到的使很多系统在人机界面设计上就像长了天花的病人。因此我们不得不对其进行美容前的检查，下面是一些供检查的建议条款。

用户界面是否存在空白空间（没有空白空间的界面是杂乱无章的，易用性较差）；

各个控件之间的间隔是否一致；

各个控件在垂直和水平方向上是否对齐；

菜单深度是否在三层以内（建议不要**出三层，大家可以参考微软的例子）；

界面控件分布是否按照功能分组（菜单、工具栏、单选框组、复选框组、Frame等）；

界面控件本身是否需要通过滑动条的滑动来显示数据（建议采用分页显示并提供数据排序显示功能）。

实际上，一个处理该类测试的原则性的东西就是：干掉多余的东西，尽可能分组。

界面美观度测试

你的界面美观吗？试想一个服装模特穿一身不得体的衣服其展示效果会如何？我至今还记得在学习美学时老师讲过的一句话：美是对比的产物。在软件界面的美观度测试上，我们不得不注意下面的一些建议。

前景与背景色搭配是否反差过大；

前景与背景色是否采用较为清淡的色调而不是深色（比如用天蓝色而不用深蓝色和墨绿色）；

系统界面是否采用了**过三种的基本色（一般情况下不要**过三种）；

字体大小是否与界面的大小比例协调（一般中文采用宋体9-12，英文采用Arial或Times New Roman，日文采用SimSun或明朝）；

按钮较多的界面是否禁止缩放（一般情况下不宜缩放，较好禁止较大、较小化按钮）；

系统是否提供用户界面风格自定义功能，满足用户个人偏好。

用户动作性测试

“科学是懒人的哲学”，这是我大学专业老师的一个观点。我们的计算机系统也不例外。我们的系统能让用户尽可能地偷懒吗（少动手肘，少记命令等），从这个角度出发，相信你会对用户动作性测试的本质有较深的体会。我相信没有一个测试员愿意做的多而收获的少。此外用户从某种角度上是心怀不测的挑衅者和肇事者。他们很少有太多的耐心来对待他们寄以很大期望的系统。下面是一些判断用户是否能够“偷懒”和“发泄防止”的测试建议。

是否存在用户频繁操作的快捷键；

是否允许动作的可逆性（Undo，Redo）；

界面是否有对用户的记忆要求；

系统的反应速度是否符合用户的期望值；

是否存在更便捷、直观的方式来取代当前的界面的显示方式；（比如用菜单界面代替命令语言界面）；

用户在使用时任何时候是否能开启帮助文档（F1）；

系统是否提供模糊查询机制和关键字提示机制减少用户的记忆负担（比如清华紫光输入法的模糊音设定）；

是否对可能造成长时间等待的操作提供操作取消功能；

是否支持对错误操作进行可逆性处理，返回原有状态；

是否采用相关控件（如：日历，计算器等）替代用户手工键盘输入；

选项过多的情况下是否采用下拉列表或者关键字检索的方式共用户选择；

系统出错是是否存在恢复机制使用户返回出错前状态（如：Office XP的文件恢复）；

在用户输入数据之前，用户输入数据后才能执行的操作是否被禁止（如特定的按钮变灰）；

系统是否提供“所见即所得（WYIWG）”或“下一步提示”的功能（比如预览）。

行业标准测试

每个行业都有自己的一套标识体系。请尽可能不要与其“撞车”。这就需要我们的人机界面测试对软件行业的符号体系有所了解，否则将很难担此大任。

界面使用的图符、声音是否符合软件所面向领域的行业符号体系标准；

界面说使用的术语是否符合软件所面向领域的行业命名标准；

界面的颜色是否与代表色彩较为相近；

界面的背景是否能够反映相关主题（比如：反映环保的背景一般采用自然风光作为背景）；

界面的设计是否反映行业较新的理念和大众趋势。

当然、每一个软件也应当具有自己的一些个性，这些个性是体现软件开发商和所面向的用户领域的特定需要的。比如微软的启动界面和苹果的启动界面就完全是两码事。一个不失个性的软件，其本身就是软件制作商的“广告*人”。既要**制作商，又不能喧宾夺主。下面我们给出一些常见的软件个性测试原则。

软件的安装界面是否有单位介绍或产品介绍，并拥有自己的图标；

软件的安装界面是否在界面上不同于通用的安装工具生成的界面（比如：金山快译的安装界面就比较有特色）；

主界面的图标是否为制作商的图标；

系统启动需要长时间等待时，是否存在Splash界面，它是否包含或反映制作者信息；

软件是否有版本查看机制，版本说明上是否有制作者或是用户的标识；

软件的界面的色彩、背景、布置是否与同类产品有不同之处，如果有，是否更为简洁、美观；

软件界面操作与同类产品相比，是否能够减少用户输入的频繁度；

软件界面操作与同类产品相比，是否在出错预防机制和提示上更为直观、醒目；

软件界面是否为特殊群体或是特殊的应用提供相应的操作机制（比如bbbbbbs的放大镜）。

小结

总而言之，软件人机界面的测试需要一个立足“共性”但又要强调“个性”的测试思路，软件人机界面的测试与其他类型测试不同，更加强调从用户的角度、审美观去看待待测软件。既不能过于“大俗”，又不能过于“大雅”。很多时候，需要在强调规整和强调个性间进行权衡。这迫切需要我们的界面测试人员用大脑去思考，用心去体会。这对人机界面测试人员在审美观上也是一个较大的挑战