西门子模块6ES7241-1AA22-0XA0产品信息

西门子模块6ES7241-1AA22-0XA0产品信息

PAC平台是基于PXI的结构。由于PXI结合了PCI总线的电路特性和Compact PCI坚固的欧罗卡机械结构，这种结构已在工业环境中成功使用了许多年，当今NI、Chroma、LeCroy和JTAG等供应商现在可提供1000多种*特的I/O模块，包括模拟I/O、数字I/O、视觉、运动和高精度数据。NI提供以下四种典型的PAC硬件平台。

◆ PXI对工业化PC做了改善，具有实时OS，标准的散热，可选的不旋转固态硬盘和内置的模块间。PXI标准要求所有的机箱能为每个模块插槽提供25W的空气流制冷，这样甚至在使用高功率继电器，高速PXl或CompactPCI卡时也不会使工作系统过热或缩短寿命。PXI也提供了能严格各个模块的功能，因此工程师可以为高速控制应用设计运动，视觉和I/O系统，这些应用包括产品包装和半导体器件处理。

◆ Compact FieldPoint使用工业级的部件来抗强冲击和振动，其工作温度范围为－40℃～＋70℃，并且具有Class 1 Division 11部和Lloyd's认证。它采用传导式制冷来代替旋转风扇，由于不使用活动部件而提高了可靠性。因为有运行实时OS的浮点处理器，Compact FieldPoint系统具有PC功能，用于记录数据的CompactFlash驱动和用于通信的以太网口。

◆ Compact Vision系统是为机器视觉而专门设计的坚固的控制器。它使用IEEE标准1394FireWire接口，可以在视觉应用中和16台摄像机通信。Compact Vision系统也采用不活动的部件和传导式制冷，因此可以将系统固定在机器附近。它提供29个内置的数字I/O通路，这些通路可由LabVIEWRT或使用LabVIEWFPGA的嵌入式FPGA来直接控制。

◆ CompactRIO是新型的可重复设置的嵌入式系统，它基于LabVIEWFPGA和LabVIEW实时技术。CompactRIO系统采用具有3百万门的FPGA芯片来控制模块化的数字和模拟I/O。这些FPGA芯片可以运行嵌入在芯片里的代码，它的数字循环的速达MHz，模拟循环的速率为150kHz。FPGA可以把信息传回到运行LabVIEWRT的浮点处理器以进行高级计算和数据记录和通信。由于有金属外壳和传导式制冷，该控制器非常适合用于严酷的环境。

PAC的特征和性能

● 供通用发展平台和单一数据库，以满是多领域自动化系统设计和集成的的通用开发平台；

● 一个轻便的控制引擎，可以实现多领域的功能包括：逻辑控制、过程控制、运动控制和人机界面等，为统一平台；

● 允许用户根据系统实施的要求在同一平台上运多个不同功能的应用程序，井根据控制系统的设计要求，在各程序间进行系统资源的分配；

● 采用开放的模块化的硬件架构以实现不同功能的自由组合与搭配，减少系统升级带来的开销;

● 支持IEC 611 58现场总线规范，可以实现基于场总线的高度分散性的工厂自动化环境；

● 支持事实上的工业以太网标准，可与工厂的EMS，ERP系统轻易集成；

● 对于网络协议、语言等，使用既定事实标准来保多供应商网络的数据交换。PAC可执行较多的高级任务

■ 实时的振动分析、图像处理．运动控制和CAN;
■ 执行自动调节的PID控制，或可调增益的PID控制．模糊逻辑;
■ 使用内置Web服务器、FTP服务器和e-mail功能进行通讯。

用PAC建立灵活的发电厂的维护和监测控制系统

▲ 垃圾焚烧发电厂所伴随的环境污染

城市生活垃圾、工业垃圾、医院卫生废弃物、淤泥和废橡胶轮胎等垃圾焚烧处理技术，利用垃圾焚烧的余热发电，将是今后环保技术的一个重要发展方向。这种垃圾焚烧日处理废物能力为1～350t，余热锅炉(或回转式炉窑)的热容量小，发电机组小，一般为20兆瓦以内。因此，垃圾焚烧发电厂的控制系统比大型电厂简单得多。

然而余热锅炉(或回转式炉窑)垃圾焚烧炉(余热锅炉或回转式炉窑)，主要用于焚烧医院垃圾、特殊固体废料、废弃物等物质。这些物质严重污染环境，其燃烧分解物中含有等毒性物质，如果人工现场操作回转炉，则工作环境非常恶劣，且垃圾焚烧燃烧分解物中毒性物质产生泄漏幅射，还会污染周围环境。因此，垃圾焚烧发电厂的维护和监测控制系统开发的好坏直接影响着人身安全与环境保护的大问题。

随着PAC技术的突飞猛进，高档PAC系统可投较好的应用在中型及较复杂的控制领域中，其垃圾焚烧发电厂就可以使用PAC控制系统，以建立一个独立、灵活的系统，在工作域有限的空间和严酷的化学反应环境下，用来控制垃圾焚烧发电厂的多种不同监测和维护工具。

▲ 解决方案

使用NI可编程自动控制器(PAC)硬件平台、运动控制模块、LabVIEW、LabVIEWRT和PXI 7344视觉模块，开发设计一个用于5种工具的灵活控制系统，并将继续开发以适用于更多工具。

★ 利用硬件设计一个灵活的控制站

该控制系统包含3个主要部分 ：安置在泄漏幅射区外的操作站2000(OS2000) ；位于泄漏幅射区内低泄漏幅射区域的PAC，即本地控制站(LCS) ；以及靠近监测维护地点附近的工具终端连接中心(TECC)。而OS2000通过线路连接LCS，该线路能提供RS232通信、四个视频连接和bbbEX音频连接。

LCS使用运行于嵌入式控制器的LabVIEWRT和18槽PXI机箱，机箱中包括一个用来控制摄像机选择的RS232模块，一个用于进一步扩展的视频模块(PXI-1411)，两个运动控制模块(NI-7344)，多功能数据采集模块(NI-6052E)，以及用于控制和反馈的数字I/O模块(NI-6534)。RS 232模块控制LCS中的一个视频多路复用器，它能在8个摄像机之间进行切换，而运动模块控制结合了防卫、方向和电流反馈的8个不同电机。多功能DAQ模块测量来自位置接近、压力、温度和倾角传感器的数据。数字I/O控制照明、调光器、螺丝管和其它部件。最后，该系统还能监控全体电源并为操作提供系统掉电。

★ 利用LabVIEWRT和PXI构建灵活的自动化控制系统

由于具备可靠的LabVEIWRT(实时)、模块化的PXI、以及范围宽广的I/O通道，这一解决方案可以确保在严酷的垃圾焚烧发电厂环境中执行操作。该系统的灵活性使得工程师得以顺利设计新的工具并重复使用同样的控制系统，从而节省了培训和配置的时间。

在使用过程中，其LabVlEW可以非常方便地处理来自PXI模块的不同输入数据。此外，利用LabVIEWRT还可以非常简单的对LCS进行升级，只需一个以太网连接即可。单个PXI系统也可以减少管理费、培训费和运输费。利用灵活的PXI解决方案，可以比在传统控制系统中更快地部署系统和更换工具。

★ 关于系统的扩展

就如绝大多数基于PAC系统一样，将来的扩展可以有许多方式。目前的系统包含一个PXI-7344视觉模块，可将RS-232通信系统升级为以太网，并使用PXI视觉模块和其它视觉产品，以采集来自IEEE-1394接口摄像机的图像。

应该说，只要垃圾焚烧炉系统是采用国际上较先进的热解—氧焚烧技术，按上述应用PAC所建立的维护和监测控制系统，其在线控制系统将具有高可靠性，又能确保生产安全，严格控制二次污染，并实现达标排放。

结束语：由于PAC能为您增加所需的PC功能以用于高级控制，实时分析或连接企业数据库，而且同时保持了PLC的可靠性。如果您不只是需要集成数字I/O和运动控制，或者需要更快的计算机处理能力的话，PAC可能是非常好的选择。为此，当今的工程师除了PLC控制外，其PAC不失为是一种较佳选择，它正**自动化领域。而PAC概念将在当今和未来的工厂自功化中发挥重要的作用。

可编程序控制器（以下简称PLC）是在程序控制器和微机控制器的基础上发展起来的微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。从广义上讲，PLC是一种计算机系统，比一般计算机具有更强的与工业过程相连接的输入输出接口，并已成为自动化控制系统的基本装置。PLC已经广泛应用于机械、冶金、化工、汽车、轻工等行业中，已基本取代了传统的继电器和接触器的逻辑控制。用PLC来控制系统设备，其工作的可靠性要比单纯继电器和接触器控制大大提高。就PLC本身而言，平均无故障时间一般已可达3~5万小时；而三菱的F系列，据称其平均无故障时间已达30万小时。所以，整个PLC控制系统的可靠性，主要取决于PLC的外围设备，比如输入器件中的行程开关、按钮、接近开关，输出器件中的接触器、继电器和电磁阀等。另外，从软件程序的编制来考虑，如果能编制出一个带有监控的程序，对提高系统的可靠性也有很大好处。下面就如何提高PLC控制系统的可靠性进行一些探讨。

1、从PLC的外围设备来考虑提高PLC的可靠性

PLC是专门为工业生产环境而设计的控制设备。当工作环境较为恶劣，如电磁干扰较强、湿度高、电源、输入和输出电路等易受到干扰时，会使控制系统的可靠性受到影响。

1.1 工作环境的要求

除了为特殊工作环境而设计的PLC外，一般PLC工作的环境温度应在0~55℃的范围，并要避免太阳光直接照射；安装时要远离大的热源，保证足够大的散热空间和通风条件；空气的相对湿度应小于85%，不结露，以保证PLC的绝缘良好。PLC应避免安装在有振动的场所；对振动源允许的条件则应按照产品说明书的要求，安装减振橡胶垫或采取其他防振措施。空气中有粉尘和有害气体时，应将PLC封闭安装。

1.2 电源的要求

不同的PLC产品，对电源的要求也不同，这里包括电源的电压等级、频率、交流纹波系数和输入输出的供电方式等。

对电磁干扰较强、而对PLC可靠性要求又较高的场合，PLC的供电应与动力供电和控制电路供电分开；必要时，可采用带屏蔽的隔离变压器供电、串联LC滤波电路等。在设计时，外接的直流电源应采用稳压电源，供电功率应留有20%~30%的余量。对由控制器本身提供的直流电源，应了解它所能提供的较大电流，防止过电流造成设备的损坏。

1.3 接地和接线

1) PLC的良好接地是正常运行的前提。在设计时，PLC的接地应与动力设备的接地分开，采用**接地；如不能分开接地时，应采用共用接地；**禁止采用共通接地方法。如图1所示，接地点应尽可能靠近PLC，接地线的线径应大于4mm2，接地电阻一般应小于10Ω。2) PLC的接线包括输入接线和输出接线。输入接线的长度不宜过长，一般不大于30m；在线路距离较长时，可采用中间继电器进行信号的转换。输入接线的COM端与输出接线的COM端不能接在一起。输入接线与输出接线的电缆应分开设置。必要时，可在现场分别设置接线箱。集成电路或晶体管设备的输入信号和输出信号的接线必须采用屏蔽电缆；屏蔽层的接地端应为一点接地，接地点宜在控制器侧。

1.4 冗余设计和降级操作设计

1) 对可靠性要求较高的应用场合，冗余设计和降级操作是必要的。冗余设计可采用热后备或冷后备方式。热后备方式操作时，冗余的后备系统也同时运行，两者输出的一致时，表示系统是正常运行的；一旦不一致，则发出警报信号，同时，根据自诊断的结果，切换到正常的系统去。冷后备方式操作时，冷后备系统不运行，它在自诊断出运行系统故障后才切入后备系统。对PLC来说，冗余系统的范围主要是CPU、存储单元、电源系统和通信系统，只有在可靠性要求很高时，才会包括输入输出单元的冗余等。

2) 降级操作是指在设计时，将手动操作包括在内的设计。例如，紧急停车的设计，关键设备的开停和再启动功能的设计等。这样，一旦发生故障，可采用降级的操作，即对部分或全部设备进行手动的开停操作，以避免设备的损坏或对人员的伤害。此外，在设计中也可考虑从全自动到半自动、直至手动的操作等。

1.5 PLC的I/O电路

1) 由于PLC是通过输入电路接受开关量、模拟量等输入信号，因此输入电路的元器件质量的好坏和连接方式直接影响着控制系统的可靠性。比如：按钮、行程开关等输入开关量的触点接触是否良好、接线是否牢固等。设备上的机械限位开关是比较容易产生故障的元件。在设计时，应尽量选用可靠性高的接近开关代替机械限位开关。此外，按钮的常开和常闭触点的选择也会影响到系统的可靠性。现以一个简单的起动、停止控制线路为例，如图2和图3所示的是两个控制线路和它们的对应梯形图。这两个控制线路的控制功能完全一样，按下起动按钮，输出动作；按下停止按钮，输出断开；但它们的可靠性不一样。我们设输出断开为安全状态，那么图3的可靠性要比图2的高。这是因为SB1、SB2都有发生故障的可能，而较常见的现象是输入电路开路。当采用图3电路时，不论SB1、SB2开关本身开路还是接线开路，输出都为安全状态，保证了系统的安全和可靠。