西门子6ES7231-7PF22-0XA0功能参数

西门子6ES7231-7PF22-0XA0功能参数

目前国内四电机粗纱机多采用工控机和PLC或单板机相结合作为主控系统，由上位工控机完成运算功能，PLC或单板机完成控制驱动。但由于工控机抗干扰能力不强，常常造成系统稳定性较差，而单板机的故障率又相对较高，使得粗纱机的综合性能不尽人意，成本也相对较高。

二纺机EJK211型粗纱机采用PCC的分布式模块化控制结构及贝加莱Automation Studio系统，集分析运算和控制驱动于一体，调速系统采用贝加莱ACOPOS系列伺服驱动器，通过CAN open总线控制方式，提高系统的综合控制性能，降低故障率，实现EJK211型粗纱机控制系统的**方案，并具有张力检测与自动控制、自动落纱等功能，锭翼速度较高可达1800r/min。另外，通过软件优化性设计，实现了整机总功率较小化，整机功率为22kW。

一、控制方案

主控制系统由贝加莱Power Panel(PP41)组成，完成粗纱机的各项电气控制功能和数据运算，通过人机界面进行基本的工艺参数设定，如较高车速、支数、加捻度、径向卷绕密度、轴向卷绕密度、卷绕系数、纺纱系数等，参数可随时修改、调用和存储。所有的参数对应了一组参数也对应于一种纱纺制，较多可有30种配方。故障报警显示、开车情况及效率显示、数据查询、粗纱机的调试及维护等任务也均通过PP41完成。其主要参数性能如下：

显示界面为6inch、QVGA240×320像素、黑白显示；共计40个键，其中16个键的标识可按用户要求更换并带有LED指示；1.5MB内存实时时钟；2MB的存储卡，可保存、调用必要参数；系统自带RS-232及CAN bus接口；系统自带10DI、9DO。

二、配置方案

（1）主控制系统采用PP41系统，驱动系统采用ACOPOS多功能驱动器，CAN bus（500k传输速率）总线控制方式；

（2）应用电子齿轮、虚拟轴等功能，实现虚拟主轴对等同步、驱动锭翼、筒管、罗拉、龙筋四电机同步运行；

（3）通过CAN bus，在ACOPOS1（锭翼）建立虚拟主轴，较快每400μs向网上实轴发送（较高**级）位置指令，并由各ACOPOS驱动器完成同步实时控制。实际证明，循环周期为2ms时，已能满足粗纱机的动态同步精度。

控制说明

本套控制系统通过CAN bus总线方式控制变频器，实现四电机的有效同步。利用CAN bus高速通信，可克服模拟量、串行通信及传统的工业总线的缺陷，数据收发方式灵活，采用非破坏性基于**权的总线仲裁技术，具有暂时错误和*性故障节点的判别及故障节点的自动脱离功能，使系统其他节点的通信不受影响；同时CAN具有出错帧自动重发功能。信号传输用短帧结构（8bit），实时性好，受干扰的概率低，具有较好的检错效果。采用统一的标准和规范，使各设备之间具有较好的互操作性和互换性，系统的通用性好。通信介质可采用双绞线，无特殊要求，现场布线和安装简单，易于维护。CAN总线实时性强、可靠性高、结构简单、互操作性好，利用PP41自带CAN口不增加成本，在百米之内较高波特率可以达到500k，能以较低廉的成本来实现较优控制。

以锭翼电机作为主动电机，使其按照设定速度运转。筒管、罗拉和升降电机作为从动电机，由PCC根据锭翼电机转速并附以纱线张力反馈，按照数学模型运算后得出它们的转速，通过CAN bus总线控制变频器调整电动机转速。

由于CAN bus所具有的*到优势，可使粗纱机轻易地获得良好的同步特性和升、降速时间。以锭翼电机转速为1600r/min为例，升速时间可控制在10s内，减速为5s以内。

另外，变频器采用共直流母线方式联接，也可大大提高升降速性能并同时降低系统能耗。

四、采用贝加莱一体化配置控制系统的优势

（1）EJK211粗纱机采用贝加莱一体化控制方案，通过CAN Open方式控制ACOPOS系列驱动系统,充分发挥贝加莱ACOPOS系列驱动系统的处理能力,同时具有更快的响应特性和控制精度。

（2）贝加莱PCC的*特硬件结构使其具备进行复杂分析运算的能力。在其核心的运算模块内部，PCC为其CPU配备了数倍于常规 PLC的大容量存储单元(100k~16M)，为控制系统和应用软件提供了监视的硬件基础。

（3）贝加莱变频控制系统提供了许多功能强大的专业化功能运动控制功能块，如电子齿轮、电子凸轮、转矩控制、触发定位、鼓序列发生器、CNC等。可满足各种控制需求，实现同步控制功能。贝加莱控制器还可实现梯度提速，用户可设定期望达到的速度和达到该速度所需的时间，PCC以固定的加速度达到设定速度。

（4）专业的品质统计管理系统，自动监控生产过程中的各种重要数据，方便用户进行质量管理。

（5）贝加莱强大的内嵌式网络功能，可将该单机设备方便的连接到生产过程控制网络，进行生产过程监控。作为未来构成分布式现场I/O控制的主要角色之一，PCC为此提供了十分灵活多样的解决方案。Ethernet现场总线如：POWERbbbb、CAN、Profi bus (FMS, DP)、 INA2000、 RS485等，可实现多层次网络结构（管理层、控制层和现场层）。

（6）PCC提供了有效的功能，可实时监测外部参数，发现异常参数时可显示故障名称、故障发生时间和时间，并采取相应措施。PCC还能对硬件模块进行自检，及时发现硬件本身的错误。

（7）PCC提供了丰富的在线帮助系统，帮助客户了解整个系统的操作方法，并可指导用户在系统报警时采取相应的措施。

（8）贝加莱有功能强大的软件开发平台，能够为用户开发出具有个性化的控制软件。

（9）一套软件适应多种机型，且系统为软硬件模块化，随意扩展。

（10）远程诊断功能和机群网络功能。

通过Modem或Internet的Web Server远程功能，可实现对任何地方的机器在线诊断与调试。另外控制系统上的Ethernet接口可实现机群联网，实现工厂自动化。

实践证明，贝加莱新一代PCC完全适用于高档棉纺粗纱机的控制系统。它不仅保证了良好的纺纱性能，同时还相应提高了系统的综合控制功能，降低了故障率，配以经济实用的人机界面，使操作变得更加简单方便，使整个设备的档次有了较大提高

一 前言

    南京化纤股份有限公司是一家大型化纤纺织股份制企业，具有近40年生产历史，属于化工类流程性生产企业。目前具备年产粘胶短、长丝各一万吨的生产能力。为加快企业发展、增强竞争能力，提升生产力及产品质量，南化公司目前实施的《制胶降耗环保技改工程》中，其主要的生产设备为引进设备，该工程设计生产力为年产两万吨粘胶短纤制品，其他设备为国内配套设备。为提高自动化水平，增强仪表控制系统的可靠性，我们在设计时考虑到该系统的繁杂性、逻辑关系严谨、顺序控制多的特点，因此采用了DCS。

浙大中控SUPCON JX-300X DCS充分利用了较新信号处理技术、高速网络通信技术、可靠成熟的先进控制算法，使其兼具了高速可靠的数据输入输出运算、过程控制和PLC联锁逻辑控制功能，获得了广泛应用，特别是其性能价格比优于同等规模的常规仪表系统，成了此项工程自动控制系统可以选择的产品。

二 工艺流程简介

本工程是以化纤制胶工艺过程为控制对象的自动控制系统。工艺流程由原液车间制胶工艺和短丝车间纺丝工艺组成。

1. 原液车间

原液车间是以制胶工艺过程为主的生产车间，是整个制胶生产过程的核心组成部分。目前该车间的关键生产设备都是进口的，包括黄化机2台、一道KK滤机5台、二道KK滤机3台、脱泡桶1台。该生产过程有较多密切相关的逻辑互联关系，对自动控制系统而言显得较复杂。我们设置黄化工序设立主操作站一个，另外2个现场操作站分别设在浸压粉和熟成工序，主操作站有权接管其他2个现场操作站、正常状态3个操作站也可独立运行。

（1）浸压粉现场操作站涵盖I/O：118点，其中AI：85、AO：11、DI：12、DO：10。

（2）黄化主操作站涵盖I/O：418点，其中AI：67、AO：15、DI：198、DO：138。

（3）熟成现场操作站涵盖I/O：200点，其中AI：40、AO：19、DI：112、DO：29。

2. 短丝车间

I/O变量：429，其中AI为81，AO为13，DI为136，DO为199。

短丝车间设纺丝、精炼操作站各一个，操作站根据生产工艺提出的要求进行控制。每个操作站都配备中规模可编程控制器各一套。纺丝和精炼操作站所使用的控制系统应采用三级通信网络并设人机接口，由上位机组成控制系统。远程I/O网络使控制系统与采样系统和控制设备间通信更为密切，而预留的数据通道将扩展向中央控制室提供可靠的通信网络。

纺丝现场操作站涵盖：I/O：156点，其中AI：58、AO：5、DI：40、DO：53。

精炼现场操作站涵盖：I/O：273点，其中AI：23、AO：8、DI：96、DO：146。

三 控制系统功能及要求

（1）该系统在浸压粉工序和熟成工序设立相对独立的现场操作站，每个操作站负责各自的生产维护功能彼此相互独立，互不影响。

（2）该系统在黄化工序设立总操作站，除了负责黄化工序的正常生产控制，还应具备控制浸压粉工序和熟成工序的操作维护功能，并且对其相应的操作站有更高的**权。

（3）各操作站之间的设备通过标准的工业以太网连接，该网络要进行相应的冗余设计，以保网络运行的可靠性。

（4）该系统较上层要预留符合TCP/IP协议的以太网管理操作接口，以备连接管理调度计算机，为今后实现全厂综合管理自动化作好准备。

（5）对重要关键部位的控制器、网络、模块、电源要进行冗余配置，以保证各工序生产过程的可靠性。

（6）该系统与防爆设备相连的接口要采用相应的防爆处理措施，达到所要求的防爆等级。

（7）该系统设计时要考虑到一定预留量，以备今后的扩容。

（8）该系统的总操作站要有开发和运行软件功能，其余各操作站要有相应的运行功能，该系统的软件要采用性能价格比相对较高的软件，保证整个系统的稳定可靠运行。

（9）组态实用程序应具备以下功能：过程变量的零点、量程及报警限设定；控制回路组态；建立实时和历史数据库；建立显示趋势图画面；建立报表；程序编辑和编译；组态下载；组态在线修改；过程变量监视；显示和修改所有参数。

四 系统配置

JX-300X DCS由一个多功能站、5个操作站、5个控制站和过程控制网络组成。

多功能站既可作操作站使用也可作工程师站使用。工程师站内装有相应的组态平台和系统维护工具。操作站是操作人员完成生产过程监控管理平台。多功能站和操作站的硬件组成完全一样，包括工控PC机、CRT、鼠标、键盘、网卡、**操作员键盘、操作台等。

控制站完成整个工业过程的实时监控功能，由主控制卡、数据转发卡、I/O卡件、供电单元等组成。控制站的各种卡件均可冗余配置，为了增加系统的可靠性，我们对控制站的主控制卡、数据转发卡进行了冗余配置，控制回路的I/O卡件也采用冗余配置