6ES7223-1BH22-0XA8详细使用

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目前在我国纺织机械工业中，单体设备控制的自动化程度已相对比较成熟，可编程控制器、变频器、伺服电机、人机界面、自动化仪表等产品已被广泛应用，能够满足独立工艺设备的控制需求，如以细纱机为例，由于这些产品的应用，操作工人可以通过人机界面对设备工艺参数进行设置，可编程控制器根据预设的参数以及外部传感器信号控制变频器、伺服电机完成细纱工艺过程，包括了实现需要的锭速曲线以及自动集体落纱等等工艺要求。
但是单机自动化这对于纺织厂的生产及管理是远远不够的。中国的纺织产业处于劳动密集型向设备与资本密集型的产业转型阶段。要提高生产效率，必须协调好各种设备及人员，而目前的状况是虽然单机设备有较高的自动化程度，但工厂综合自动化程度往往都很低，各个工序之间、设备之间包括操作员之间不能相互协调，成为信息孤岛，造成资源的浪费和生产管理的缺失。还是以细纱机为例，一个纺织企业中，根据产量情况一般细纱机的台数可达几十台甚至更多，为了应对市场需求的变化，要求调整设备纺纱支数，涉及到相关的工艺参数需要变动，过去通过人工的方式对设备逐台进行调整，而现在完全可以通过网络快速的更换其工艺需求，减少错误，提率和可靠性。随着我国纺织工业持续快速的发展，纺织机械工业将以信息技术为主导，以智能化生产为主要特征进入网络化控制，带来人力成本的节约，生产管理效率和产品品质的提高，通过对设备运行状况的监控和统计也可大大提高设备的开机率，从而提高企业的竞争力。
1.1现场总线
串行通讯：串行通讯是现场总线的物理子集。一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。串行接口一般包括RS232/422/485，其技术简单成熟，性能可靠，价格低廉，所要求的软硬件环境或条件都很低，广泛应用于计算机及自动化控制相关领域。是串行通讯方式的优势，但他也存在效率低，较易受外部干扰影响等问题，多用于通讯数据量不大，实时控制要求较低的场合。
现场总线：现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备和控制装置之间实行双向、多结点的数字通信技术。现场总线技术是控制、计算机、通讯技术的交叉与集成，几乎涵盖了所有连续、离散工业领域，如过程自动化、制造加工自动化、楼半自动化、家庭自动化等等。它的出现和快速发展体现了控制领域对降、提高可靠性、增强可维护性和提高数据采集的智能化要求。
目前市场中主流现场总线包括DeviceNet、F.F、CANopen、ControlNet、Profibus等等，现场总线具有快速响应及高可靠性，支持主/从式、多主式及对等式多种通讯架构，易于连接各分布式控制器。虽然现场总线还没有一种统一的标准，但如CANopen、DeviceNet这样的完全开放式总线标准受到大家的青睐，越来越多的应用于各种控制场合。
1.2工业以太网
工业以太网是商用信息网络领域衍生的工业网络协议，惯指IEEE 802.3协议。如果进一步采用TCP/IP协议族，则采用“以太网+TCP/IP”来表示，其技术特点主要适息管理、信息处理系统。以太网支持的传输介质为粗同轴电缆、细同轴电缆、双绞线、光纤等，其较大优点是简单，经济实用，易为人们所掌握。与现场总线相比，以太网具有以下几个方面的特点:
(1) 兼容性好，有广泛的技术支。基于TCP/IP的以太网是一种标准的开放式网络，适合于解决控制系统中不同厂商设备的兼容和互操作的问题，不同厂商的设备很容易互联，能实现办公自动化网络与工业控制网络的信息无缝集成。
(2) 易于与Internet连接。以太网支持几乎所有流行的网络协议，能够在任何地方通过Internet对企业进行监控，能便捷地访问远程系统，共享/访问多数据库。
(3) 廉。由于以太网的大量应用，因此其硬件成本相对低廉。
(4)可持续发展潜力大。以太网的广泛应用，使它的发展一直受到广泛的重视和吸引大量的技术投入。并且，在信息瞬息万变的时代，企业的生存与发展将很大程度上依赖于一个快速而有效的通信管理网络，信息技术与通信技术的发展将更加迅速，也更加成熟，保证了以太网技术的持续发展。
(5) 通信速。目前以太网的通信速率为10M或100M，其速率比目前的现场总线为高，可以满足大数据量通讯要求

Centinel高级燃油管理系统(AOS)是一种可延长电控柴油发动机燃油添加间隔的嵌入式系统，它可周期性地从发动机的曲柄轴箱中去除少量旧油，并用新油替代之。旧油被送到发动机的燃料箱，在那里与燃料混合，并在正常燃烧条件下燃烧。
Centinel可拓展柴油卡车、拖拉机、发电机及其它设备的工作时间，缩短燃油更换和其它常规维护方面花费的时间。Centinel将旧油作为燃料，这样不但*废油处理，而且还可减少成本并控制环境污染。
实际上，具有类似功能的机械系统已问世多年，但是，由于目前业界提出了复杂的发动机控制器和严格的空气质量标准，全机械方案已不能满足要求。Centinel在维持燃油质量方面要优于机械系统，因为它包含一种灵巧的算法，能根据发动机工作负荷的大小来替换燃油，而且它配备了机械设备无法实现的故障检测逻辑。
Centinel设计者从一开始就要求这种装置要具备高可靠性。如果燃油质量恶化或油位下降，发动机都可能受到极大的损害。由于Centinel要从发动机中除油，它必须采取必要的预防措施以确保油位和质量始终保持稳定，要解决这个问题很麻烦，因为目前尚未出现能够在柴油发动机内部恶劣条件下正常工作的、廉价的油位传感器。
Centinel是一种机电设备，它包括TMS370微控制器、SAE J1587汽车数据链接口、控制油进出发动机的机械活门组件、油位测量传感器，以及容纳新油的油箱。
在正常工作情况下，微控制器从J1587数据链接口读取发动机信息，以确定发动机的当前工作负荷，并检测是否发生与发动机和燃油相关的各种系统故障。这一信息可用于计算燃油燃烧率，并将之转换为一系列的电子控制脉冲，以便让燃油输送活门组件将旧油从发动机曲柄轴箱输送到燃料箱。
燃油输送活门的设计将旧油和新油活塞集成在同一装置，因此可将固定数量的旧油输送到燃料箱，并用同样数量的新油替换之。活门及相关铅管经过发动机加热，因此即便在寒冷天气燃油也能正常流动。
当新油箱空时，传感器就会报警，这时Centinel便延迟脉冲，直到加满油为止。发动机操作员仍需监视发动机曲柄轴箱的量油计，如果必要还得手工加油以替换发动机在正常工作期间内部燃烧的少量燃油。
TMS370微控制器构成了该设计的基础。所选TMS370的型号包括256B板上RAM、8KB OTPROM、256B EEPROM、一个串行通信接口(SCI)、两个16位计数器、23个数字输入、一个8通道模拟-数字转换器，以及一个12MHz系统时钟。Centinel设计所用的其它器件还包括电源调节及电源故障检测电路，以及一个用于连接发动机通信数据链路的SAE J1587数据链接口(类似于RS-485)。
为提高可靠性和耐用性，所有Centinel数据输入的值在使用之前都要通过软件和硬件两方面的验证。硬件输入和输出上的开路和短路，而所有输入值范围的则可阻止机械或电气故障情况下的不正确操作。
控制算法以固定的20ms间隔运行，并结合发动机工作负荷、气候及其它从发动机数据链路接收到的信息来计算正确的燃油率。因此，燃油更换频率是实时变化的，无论发动机的实际工作周期如何都可维持一定的燃油质量，一般是2万英里更换一次。
一旦计算出正确的燃油率，为了燃烧和替换所要求的燃油量，该值被传送到第二个算法以计算脉冲被传送到燃油输送活门组件的速度。这时控制逻辑是个难题，因为当新油油箱空、油冷或系统出现故障时，控制脉冲将被延迟。如果操作员将油箱加满新油、油热或系统故障得到时，控制脉冲就被加快传送，从而控制新油替换的量。
为尽量减少空气污染，EPA限定了柴油发动机的燃油量。为防止Centinel超出这一限定值，设计者采用了第三个算法以限制在所有情况下传送到燃油输送活门的较大脉冲频率。由于这一限制，在一些极端情况下延迟脉冲的恢复可能要花费几个小时，甚至几天才能完成。

少科学性，受人为因素影响大，容易出现失误，且会造成严重的经济损失。本文介绍集散控制系统（DCS）在制药企业发酵过程中的应用。

    集散控制系统（DistributedControlSystem—DCS）是一项综合计算机技术、网络技术、自动控制技术、冗余及自诊断技术等先进技术的分散型综合控制系统。其界面友好，功能强大，可靠性高，操作方便，组态灵活，具有很强的适用性。

    发酵过程是一个十分复杂的过程，在发酵过程中必须保持一定的培养温度，提供合适的氧份，并及时补充菌种生长所需的营养。故要求对进罐空气的温度和湿度、发酵液的温度及溶解氧含量进行有效控制，并在必要的时候进行补料。

    一、系统的硬件配置

    （一）系统配置（主要设备）

    1．集散控制系统（DCS）一套，包括：DCS控制站，DCS操作站及系统控制软件。

    2．输入、输出机构，包括：温度变送器、压力变送器、流量变送器、压差变送器、溶氧仪、气动调节阀、电磁阀、转速控制器、智能控制框等。

    （二）系统主要部分功能简介

    1．输入部分

    输入部分主要由温度变送器、压力变送器、流量变送器、压差变送器和溶氧仪等组成，完成对现场信号的采样和转换，形成标准信号送控制站进行分析处理。

    2．控制站

    控制站由电源箱和机笼组成，机笼上装有各种型号的输入、输出及主控卡件，完成对输入部分送来的信号处理和运算，形成显示信息通过Scnet网络送操作站，同时按照组态的控制方案进行运算处理，发出控制数据到执行机构。控制站还可以接收操作站发出的操作指令，转化为控制数据输出到执行机构。

    3．执行机构

    执行机构主要由气动调节阀、电动阀、转速控制器和智能控制柜组成，用于接收控制站发出的操作数据，执行现场操作，完成自动控制过程。

    4．操作站

    操作站由工业用PC机、显示器和Scnet网卡组成，通过Scnet网络实现与控制站的实时通讯，完成系统组态、控制组态、控制方案及操作信息的下载，同时接受控制站传回的现场数据进行实时显示，并进行记录形成历史数据，以供查询。

    二、系统的软件配置

    （一）系统要求在bbbbbbs95/98下运行

    （二）集散控制软件

    包括：组态软件、流程图设计软件、实时软件和/.用户自定义语言。

    三、工艺流程和控制方案

    发酵过程菌种依此在小罐、中罐、大罐中进行培养，发酵过程为放热反应，在发酵过程中要求保持一定的温度，及时补充养分，并要求控制好溶解氧。

    进罐空气的温度和湿度通过对空气冷却器的降温情况和空气加热器的升温情况来实现控制。

    发酵液的溶解氧含量通过改变空气进气量和改变发酵罐搅拌转速来实现控制。

    大罐和中罐采用调节冷媒水量来控制温度，小罐采用调节冷媒水阀和蒸汽阀来控制温度。

    四、系统运行及控制效果的评价

    通过前期摸索和技术准备工作，我们投资了70余万元采用浙大中控的JX-300DCS系统对本公司卡那霉素发酵工段进行了为期一个月的改造、安装和调试工作，经过六个月的试运行表明，该系统运行可靠、控制灵活、操作方便，自动控制系统达到了预期的效果，满足发酵工艺的要求。整个系统运行稳定。并取得了良好的经济效益和社会效益。

    五、效益分析

    （一）节约能源

    发酵车间能耗大，且长周期连续运转，故节能有十分重大的意义。

    1．减少了冷媒水用量，使冷媒水制作的实际功率从原来的40kw降低到34kw，年可节约用电量52500kwh，年可节约费用31500元。

    2．减少了压缩空气的用量，使离心空压机的实际消耗功率从原来的612kw降低到586kw，年节约用电量22770kwh，年可节约费用136620元

    （二）生产水平的提高

    通过这次自动控制改造后，通过工艺能数优化，发酵生产水平有了一定的提高，平均发酵单位提高1.8%，每年可产252720元的经济效益。两项合计每年可产生31500+136620+252720=420840元的经济效益。按以析，投资回收期约为17个月，由此看出，该项目是很有投资价值的。

    这次改造不仅给企业带来良好的经济效益，而且提高了我公司的工业自动化水平，此项改造完成后我公司获得了浙江省CIMS应用工程示范企业，同时减少了传统生产中的人为因素，使生产更科学化，降低了操作者的劳动强度，提高了生产效率。同时也为我公司以后的工业自动化进一步的发展奠定了良好的基础。

毫无疑问，已在国内外许多大型发电机组上成功应用的分散控制系统(DCS)是可以应用于联合循环发电机组的控制的。但这种传统意义上的DCS具有一定的局限性，如投资较大，分散化程度和开放性程度均不够高，建设周期长等等，均不适合于中小型规模机组的控制应用。
目前，网络集成式全分布控制系统现场总线控制系统(FCS)。随着计算机技术、通讯技术和电子技术等领域的高速发展，PAC在原有概念上的PLC和工控机的控制系统吸纳新技术，形成一种分散度更高的PAC现场总线控制系统。它将在中、小规模的应用中大大超过了传统的DCS。它的主要特点有：
1) 引入WEB技术，将控制向远程监控发展，实现远方数据浏览、过程监视、组态维护等功能。
2) 引入ETHERNET局域网技术，使控制系统能与管理网资源共享。
3) 引入现场总线技术，将系统硬件由集中布置转向分散布置，使之高度分散化。
4) 提高系统的抗干扰能力，降低控制系统对接地系统及环境的要求，降低工程造价。
正是由于这种新型的过程控制系统的上述特点，使其比较适合于垃圾焚烧发电机组的控制应用。
工程应用情况介绍
垃圾焚烧发电厂安装两条垃圾焚烧线(每条垃圾焚烧线日处理垃圾能力为225吨)，一台6兆瓦凝汽式汽轮发电机组，母管制。全厂设置一场总线控制系统(FCS)， 以全厂集中操作与各工段分散控制相结合的系统运行模式实现垃圾焚烧发电厂整体生产过程的状态监视、生产操作、过程控制、事件报警、运行联锁、安全保护。完成数据采集(DAS)、模拟量控制(MCS)、顺序控制(SCS)和联锁保护(PRO)等系统功能。
垃圾焚烧发电厂的其他生产过程，如焚烧线燃烧控制、烟气处理系统、汽机数字电调和垃圾吊控制等系统将通过数据通讯方式分别接入现场总线控制系统(FCS)，建立全厂生产运行管理。
根据系统性能价格比尽可能高、系统性能稳定和系统组态维护方便的要求，同时针对本机组的特点和控制要求，经过广泛调研和论证，较终确定采用北京硕人时代科技有限公司的STEC系列的PAC控制系统完成其控制功能。此系统在本工程的基本结构为：
系统共配置3台操作员站(其中一台兼工程师站)，全部才用STEC系列的控制器：因为PAC控制器具有了传统的工控机加上传统的PLC的功能,所以控制器主要控制余热锅炉及垃圾焚烧线辅助部分以及控制汽轮机及其辅助设备。本系统采用了STEC2000系列主板及I/O模件，通过以太网实现控制器与控制器相连。系统配置的总I/O点数达1800点左右。系统配置了5台打印机，其中报表打印机3台、图形打印机1台、工程师站配打印机1台。
控制器主机均通过以太网口和现场的冗余以太环网的现场总线相连,各种I/O扩展模块直接插入STEC2000的主机。该系统按工艺流程分成共配置26个STEC2000的控制器主机，控制器主机间的通讯是通过现场以太网总线完成的，传输介质为光纤，控制器主机速率10Mbit/s。
1) 操作员站按服务器――客户机方式配置，一对冗余服务器通过冗余的工业以太网(速率100MHz)与三台客户机相连。
2) CPU由控制器STEC2000控制器主机组成，CPU之间、CPU与冗余服务器间的数据通讯是通过冗余工业以太网来实现的，工业以太网务器完成操作员站与CPU以及CPU间的数据交换功能。
3) 控制器主机均通过冗余的现场以太网总线，控制主机的各个扩展插槽带一定数量的I/O扩展模件。
机组投产后，运行人员在主控室，就可以完成全厂各部分的控制，包括焚烧锅炉、余热锅炉、蒸汽轮机等等。并且可以通过INTERNET网络，从任何地方对全厂的运行状况进行监控。该机组的自动化水平在全国的垃圾焚烧发电机组中处于良好地位。
该系统经过紧张的组态设计、调试阶段后投入使用，目前已稳定运行了一年。
结束语
随着垃圾焚烧发电技术的迅速发展，控制系统性能的不断提高，可以预见，STEC2000控制系统在垃圾焚烧机组控制领域具有广阔的应用前景。随着对现场总线控制系统(FCS)的了解和研究的深入，智能化现场仪表和设备将应用到电厂，构成完整的FCS，会进一步提高垃圾焚烧发电机组的自动化和管理水平。