西门子模块6ES7216-2AD23-0XB8安装调试

西门子模块6ES7216-2AD23-0XB8安装调试

随着社会的发展，各种管网(热、水、电、油、煤气等)越来越多，管网测点数据的采集和及时传输是管网稳定、可靠运行的保，要求计算机管网监测系统必须能够在较低费用的前提下提供及时、准确的信息。然而，在使用的过程中，采用电话拨号、无线电台等方式的管网监测系统的不足之处逐渐凸现出来。采用电话线传输数据，拨号过程冗长，而且线路建设有一定困难；采用无线电台，解决误码率、抗干扰是一个令人头疼的问题，而且受无委会频率管制的影响，在频率使用、传输距离上受一定限制；采用专线电路，不可能对所有大面积分散的数据采集子站进行专线铺设，更不能承担高昂的运行费用。
热网监测系统，它改变了人工抄表、人工制表、人工结算的管理模式，实现了对热网系统的实时监测和计量的自动化，且能实时掌握蒸汽质量和用汽情况，便于生产调度管理。当热网设施或仪表出现故障时能够及时地发现问题、查找问题、处理问题，也能及时发现跑冒滴漏以及各种原因的偷汽问题，同时可实现对计量数据的追溯，避免供用双方纠纷。该系统的建立可大大降低热网运行成本和蒸汽管损，并可无人值守，实现对整个热网的管理现代化，从而产生较大的经济效益。
系统组成
由GPRS远程终端、GPRS运行网、系统管理主机、数据服务器、内部网络和查询工作站组成，该系统是把计算机技术、通信技术、现场数据采集和计量技术相结合的一个系统，它把热网系统中非常重要的蒸汽计量数据进行了有效的管理，同时也大大提高了管网运行的安全性和可靠性。
 

功能特点
1  地理图文显示，操作界面直观；
2 进行整个热网系统的运行分析，具有强大的统计和查询功能，实时掌握管网的管损情况；
3 实时采集各用户子站的温度、压力、流量和运行参数，实时监测每个计量仪表的运行情况；
4  具有数据显示、历史数据查询、报表管理、流量迭加、流量对比分析、自动报警等多种功能；
5 具有完善的报警功能，流量计参数的变化实时报警；瞬时流量的异常报警；
6 各流量计的日累计流量越限实时报警；远程数据终端（RDTU）与流量计的通讯中断、远程数据终端（RDTU）与Internet连接断线等进行实时报警；
7 WEB服务功能：支持WEB功能，各工作站不需安装组态软件，通过浏览器即可查询各数据及图表；
8 查询任意用户任意时间段内的用汽情况；
 　　9 对子站的交流停电、温度压力流量等异常情况生成故障记录并对故障进行汇总，并通过短消息发送给热网管理人员；
 　　10 根据需要自动生成结算帐单、日报表、月报表、年报表等，并可直接打印输出；
 　　11 可随时随地掌握计量仪表信息；
12 数据库管理，组态设计；
 　　13 网络化设计，支持远程访问功能；
 　　14 支持模拟屏或投影仪显示。

数据采集与控制指标:
热网监控系统的采集对象共有以下几种：
 　　1  温度信号；
 　　2 压力信号；
 　　3 流量信号；
 　　4 泵电机电流信号；
 　　5 电动阀阀位信号；
 　　6 控制信号。

系统主要技术指标
 　　1 系统容量：1：250（可扩充）；
 　　2 通信方式：无线专网或GSM、GPRS、USSD等公网
 　　也可采用有线方式（RS232，RS485方式）
 　　3 系统结构：一点对多点的星形结构；
 　　4 系统工作环境温度: -20℃～+60℃；
 　　5 湿度：5％～95％非凝结；
 　　6 实时时钟；
 　　Watch Dog功能。

1．1 控制系统结构

控制站采用GE PAC system RX3i系列，CPU选用3i系列中高性能的1Ghz处理器，64M内存的CPU320，满足程序算法高实时性的需求；IO站采用高性能的PAC IO，具有基于机架式安装，维护方便、支持热插拔并带有完善的自诊断功能特点；这个系统无论是上位机网络还是IO总线均采用100M高速工业以太网，保证了IO和人机界面数据的刷新速率；另外PPS还提供了一个开发的平台，有方便的第三方设备数据接口，在本项目中，氧、倾动、投料变频器则通过PROFIBUS—DP网连接到其主IO站上，其他第三方PLC和仪表则通过Modbus RTU和PPS系统进行数据通讯，PPS作为工厂主控制系统能够方便有效地完成对第三方设备的监控。整个装置（炼钢和公用工程）共用同一个控制网络，降低了工段间通讯的难度，方便了工段间的相互协调，易于实现全厂统一调度。操作站采用工业计算机配中文bbbbbbs操作系统，HMI采用了GE业内良好的IFIX，历史数据库采用了带有高性能压缩能力的iHistorian产品。

1．2 控制系统的特点
系统具有以下特点：

(1) 电气控制系统、仪表控制系统和汁算机信息化系统采用网络连接，实现三者之间一体化，优化了数据的传统和共享。

(2) 电气控制和仪表控制采用相同的控制设备，编程和人机界面风格统一，降低了维护和备件成本，且挂在同一个网络上，实现了控制平台的统一，通汛方便，减少了通讯硬件接口，合理分担控制功能。

(3) 远程IO通讯
控制站RX3i CPU320和远程PAC IO之间的通讯采用百兆以工业太网进行通讯，具有高速率，低延时和高可靠性等特点，保了现场IO数据快速可靠地更新。

(4) 第三方设备通讯
变频器和氧等设备现通过Profibus-DP和控制器进行通讯，较大地减少了设计工作量、电缆施工量等，提高系统的可靠性和维护方便性。

(5) 历史数据存储和生产管理系统数据接口
PPS提供了带数据压缩功能的实时历史数据服务器，可以长时间存储工艺数据和操作事件，并且提供OPC接口方便实现和生产管理ERP系统的通讯。

1．3 系统控制方式

转炉系统共有12套控制站，按每个转炉、公用系统分开的原则设置，以保一座转炉检修或故障情况下不影响其他转炉正常运行。单体设备的基本运转分为自动、手动二种方式，操作场所分为*、现场两种选择。系统的运转分为计算机、自动、手动3种方式。在“计算机”方式下控制器接受计算机模型数据并进行实时控制，包括氧气流量、底吹气体种类及流量、氧高度、副原料种类及重量；在“自动”方式下，PLC根据内部保存的吹炼计划模式自动进行炼钢；在“手动”方式下，PLC根据人工设定数据控制炼钢生产。

控制程序的开发采用了模块化的方式，在编程前规划好需要使用的程序算法块，可将需重复使用的功能做成自定义算法库，在以后的编程过程中反复调用；不同类型的程序采用不同的组织块调用，吹炼时钟、流量累加、PID调节等。根据工艺特点，采用多种编程逻辑，如对过程控制采用功能块编程，对底吹控制采用顺序功能图编程，对逻辑连锁采用梯形图编程；对操作数据进行安全性检查，如对设定数据的合理性检验、变化速率的约束等。

4.总结与展望
GE PPS过程控制系统自投产以来运行稳定，各项功能可靠，取得了补偿的经济效益和社会效益。结合三钢当前的具体情况及工艺要求，采用当代先进的技术设备的福建三钢闽光二炼钢1# 、2#转炉自动控制系统，使三钢钢炼钢厂转炉的自动控制和生产管理水平跃上丁一个新的台阶，满足了今后 产和新技术开发、生产管理和信息管理的需要。1# 、2#转炉及公用工程项目符合国家“低碳，环保“的发展主题，是集团公司创造“大型化、现代化、绿色化”企业的重要示范性工程。

关于GE智能平台

GE智能平台是一个提供的企业，它为世界各地的用户提供用于自动化控制的软件、硬件和技术服务以及嵌入式计算。我们为用户提供一个*特的，灵活的，**可靠的技术基础，使得他们在包括能源、水处理、消费品、和防御，以及通讯等产业领域获得持续的优势。GE智能平台是一家总部设在美国弗吉尼亚州的夏洛茨维尔的**性企业，是GE企业解决方案集团公司的一员

啤酒属于溶气的液体饮料，它所采用的灌装方法是在装料容器中预加压到气体相应饱和溶解压力的等压灌装法。灌装机的酒缸存在等压的气相区和液相区，酒缸液位的变化会直接影响到机器的正常运转和机器的生产能力，以致影响啤酒的质量和产量。而灌装机酒缸液位能否自动、精确控制又是衡量灌装机质量好坏的关键环节。灌装机酒缸液位的自动调节是灌装机动控制部分的一个重要环节。因此，研究酒缸液位的控制显得尤为重要。笔者着重探讨全自动灌装机酒缸液位的控制。

1啤酒灌装机酒缸液位控制算法设计

随着可编程控制器运行速度的不断提高，运行功能的不断加强，智能模块的不断增加，它已可以用来完成啤酒包装过程的闭环控制。在设计PID调节功能时要尽量根据原有控制系统可编程序控制器（即已经用于阀开启、灌装阀控制等控制要求的可编程控制器）的性能，充分利用其模块可以扩充的功能，兼顾系统的其它控制需要，在增加投入较小的情况下实现液位的精确控制，以得到较大的性能价格比。若原有可编程控制器带有PID功能模块（如西门子公司的S7一200系列PLC），则在硬件上只需扩展一块模拟量模块，在软件上，只需一条指令即可完成。若原有可编程控制器没有这种特殊智能功能（如欧姆龙公司的CZOOH），则可以通过软硬件结合（主要通过软件）的方式来实现。

目前，生产的PLC基本上都带有PID调节模块功能，这就大大方便了工程人员的设计，可以缩短调试周期。PID调节就是在连续的过程控制中综合利用用P、I、D三种调节方式输出与输入的偏差，达到控制目的。

比例部分的作用是误差函数的放大，即和误差函数成比例，随着误差函数的存在而存在；当误差函数消失后对输出的作用也立即消失。对输出影响的大小取决于比例放大系数K。及误差函数e。积分部分对输出的作用是与误差函数的大小与作用时间之乘积成比例，因此作用的时间越长其作用的影响也越大。

误差函数消失，但它的作用并不消失，只是作用的增长消失，作用增长的快慢既取决于误差的大小，也取决于系统参数所决定的文章来源华夏酒报K，与T值，可以比例调节的静态误差；微分部分的调节作用是比例于误差的变化率，因此当误差处于一个稳定状态，即使有误差存在，它对系统输出亦无影响；其次它对输出的影响是反作用的，即反对误差的变化，作用之大小是随误差变化的快慢与系统参数K，与Td有关，它的作用是减小**调，使偏差尽快于萌芽之中。为了在可编程控制器上实现该控制算法，必须将方程离散化，利用数学中的差分原理将方程离散化。

2啤酒发酵控制系统硬件设计

随着可编程控制器智能化的迅速发展，各种控制算法的相对完善，现在的可编程控制器基本上都带有PID模块功能。其内置的PID模块一般是通过软件固化而实现的，也有的PID模块是通过硬件实现的。不管采用哪种可编程控制器，其控制原理和工作过程基本上是一致的，都必须有模拟量输入模块和模拟量输出模块。其硬件部分包括一台能扩充模拟量输入输出模块的，具有连网通讯功能的可编程控制器（CPU芯片华夏酒报:邮发代号23-189当地邮局可订阅、输入输出电路、内存及电源）、一个模拟量输入单元和一个模拟量输出单元，开关量输入和开关量输出可以利用可编程控制器的基本单元上的输入、输出位。

3啤酒发酵控制系统软件设计

利用可编程控制实现生产过程的闭环控制，和其它控制方式一样，应参加用户程序的巡回扫描，在取得采样参数后按照PID运算规律予以处理，并将有关输出以实现控制作用。

4PID液位闭环控制的及参数整定

PID控制算式的参数整定主要是确定采样周期、KP、Ki、K。的取值，在PID调节过程中，系统的参数K1、Kd的取值直接影响到控制效果的好坏，PID控制算式的参数主要取决于被控对象的特性以及对控制系统动态与静态性能的要求。

在自动控制理论中，PID控制参数的整定方法很多，常见的整定方法有试凑法、阶跃曲线法等,但这些参数整定方法耗时较长。随着计算机技术的发展，各种软件的应用，为PID参数的整定提供了方便。利用动态软件MATLAB的SIMUbbbb模块技术可以对系统的情况进行，并通过对结果的观察，找准控制的较佳结果,得到各控制参数的较佳值，即完成系统参数的整定工作。

利用控制系统软件MATLAB中的SIMUbbbb提供的子模块及在其环境下编写S函数的方法。可得出系统的控制模型。

在该系统模块创建过程中，定该全自动灌装压盖机酒缸的液位设定值为250mm，该系统的其它控制参数处于正常的情况下。该控制系统由三大部分组成，即PID调节模块（采用了传统PID的调节方式，参考SIMUbbbb工具包中的P功模块设置而成）、一个VALVE模块（用来给定闭环比例阀的预开口量，包含了一些内部比较信息）、一个系统被控对象的传递函数模块（包含了该系统特有的信息，也是液位P功控制过程设计的核心所在）。

在设计过程中，采用了变步长的方法，范围是0—10秒。通过示波器可观察到控制器输出的波形，也可将数据存储到MATLAB的工作空间work印ace中，再利用绘图命令plot画出输出曲线，是对某种型号全自动灌装压盖机酒缸液位用PID调节液位的所得到的曲线。（Kp=10，K=0.5，Kd=3）

由输出曲线可以看出系统在很短的时间内就趋于稳定，因此采用PID调节来控制全自动灌装压盖机酒缸的液位是切实可行的。本文应用做TLAB软件设计啤酒灌装机酒缸液位的P功控制，其结果还可以表明：采用MATLAB软件的S工MUbbbb设计可以取代繁琐的反复实验和整定，缩短设计周期、提高设计精度。这对于提高啤酒灌装机的灌装精度，保啤酒自动包装生产线的平稳运行具有深远的意义。

5结论

采用PID控制液位的方法有利于在啤酒包装生产线控制管理系统上直接用组态的方式，利用组态软件提供的PID模块，将现场I/O站上采集的液位实时数据传递给上位机监控系统，并加以控制，有利于实现整个啤酒包装生产线的集散控制。