6ES7223-1PH22-0XA8选型手册

6ES7223-1PH22-0XA8选型手册

由蚌埠玻璃工业设计研究院蚌埠华裕机电设备有限公司开发设计和制造的平板玻璃水平辊道式钢化机组，其自动控制系统选用了北京和利时系统工程股份有限公司的FODCS和FOPLC系统。

其工艺过程是：首先将处理好的平板玻璃送入电炉加热到600℃，然后将红热的玻璃送入到风栅进行淬冷钢化，从而达到提高玻璃表面应力的目的。玻璃被加热到一定温度时会发生软化，而玻璃的加热、钢化都是在辊道上进行的，为了保证玻璃的平整度，必须使玻璃处于不断的往复运动中，对电炉和风栅辊道往复运动控制的好坏也成为整个机组控制中的一个关键环节。电炉炉膛的有效长度为4.8m，要求能够加工的较长玻璃尺寸是4.5m，因此在每一炉十几分钟的往复运动中玻璃距离前后炉门的位置要保持定值，否则就有撞炉门的危险。

考虑到以上因素，要求控制系统不仅要有较高的可靠性还要有较高的实时性，因此要借助PLC灵活，运算速度快的特点，在PLC上针对以上工艺过程组态。玻璃在炉膛中的运行位移由光电编码器给出脉冲数，直接进入PLC，由PLC闭环控制伺服电机的正反向运动。PLC系统分散了系统危险性，其运行周期可以控制在10ms左右，完全可以达到控制要求。但是如果完全使用PLC，大量的温度控制及其他的运算过程用PLC实现较复杂，另外大量的增加代码也会使PLC运行周期加长。由此分析，如果FODCS与FOPLC系统联合应用，可以取得很理想的效果。

在本套系统中两套设备的互连十分方便，充分体现了现场总线控制系统的优点。从上位软件来看，FODCS系统通过解读PLC的GSD文件，把整个FOPLC系统视为自己的一个从站（IO模块），使用数字现场总线连为一体，即共同构成一套控制系统。

FODCS系统主要负责监测和控制炉膛内的温度均匀从而保证玻璃受热均匀；风冷系统的风机启停、风量控制；显示整个工艺流程并进行人机对话。FOPLC系统主要负责玻璃上片台，进炉过程，在炉中的摆动，出炉过程，在风栅中的摆动，到卸片台。

整套系统的工艺总点数为： AI 38点；AO 3点；DI 32点；DO 80点。其中PLC系统的工艺测点为：AI 4点；AO 3点；DI 32点； DO 20点。PLC系统的全部物理点及运算中产生的大部分中间点在DCS系统中均可以监视，所有可变动的工艺参数由DCS输入PLC。

本套系统成功应用的基础在于FODCS系统与FOPLC系统的开放性，这是该套系统的诸多优点之一。基于现场总线，使用Profibus-DP协议的设备，都可以方便的与FODCS系统和FOPLC系统相连。采用这套控制系统生产的钢化玻璃颗粒度及平整度均大大优于国家标准。随着和利时公司的控制系统在工控领域中的发展完善和普及，FOPLC系统定会在更多的控制场合大放异彩。一、 项目简介

能源消耗是企业产品成本中重要的可控部分，降低能源消耗是企业降的重要途径。行业向来是耗能大户， 随着国外先进技术和成套设备的大量引进，生产从过去的低速手工生产发展到高速全自动生产，对能源的需求越来越大，因此降低能源的损耗、合理调配能源将直接提高其生产效益。集团有限公司成立于 1993 年，位于山东省济南市，是一家以为主业、多元化经营的跨地区、跨行业、跨国界的企业集团。其核心企业济南厂拥有目前世界上较先进的设备及技术中心。公司现有员工 5000 余人，总资产 73 亿元，是全国行业 36 家重点企业之一。

本能源监测系统主要用来对济南厂各部门的能源消耗情况进行监测、统计、报表和打印等。本系统的主要监测量包括全厂各部门的电、水、蒸汽、空压气等相关的参数。


二、 系统介绍

本系统由能源统计办公室、锅炉操作室和设备管理处组成三层能源监测管理系统。通过分布于全厂各个车间的传感器将蒸气、空压气、水量和电量233个点的参量采集到服务器中，锅炉操作室和设备管理处负责对实时参数和设备的监测；能源统计办公室实现数据的实时显示、能源消耗的当日和当月累积显示、累积量的日、月、时段数据的查询以及报表打印。统计办公室的能源监测评估程序完成班次的各项指标考核任务，对厂内的能源供应部门的投入、产出及能源使用用户单位的耗能情况进行统计分析，成本核算等，为提高厂内能源管理使用水平提供了可信依据。

本系统CPU主站选用Siemens 的Simatic S7-400的CPU414-2DP和S7-300的CPU314，400PLC主站配置9个ET200M子站。CPU414-2DP集成MPI通讯口和Profibus-DP通讯口，各子站与400PLC主站采用Profibus-DP 方式相连，这样可在保证数据采集性能要求的前提下使硬件费用达到较低；同时400PLC主站通过MPI接口与上位机实现通讯。300PLC主站通过MPI接口与上位机实现通讯。采用Simatic WinCC作为上位软件，采用VB6.0编辑统计办公室的能源监测评估程序 。3．统计办公室能源监测评估程序设计方案的选择

能源监测评估程序是用VB6.0开发的应用程序，安装在统计办公室的客户机上，要对各个部门进行月结考核，并据此进行奖金的评定。程序需要记录锅炉房、空压站、薄片车间、总配电室的70多个量的变化并进行相应的数据处理来实现对各部门各班次工人的考核，同时需要计算生产成本并打印详细月报表等，工作量十分大。在实践中，先后使用了以下几种方案实现程序务期间的通讯。

（1）方案一：使用VB6.0开发一个OPC客户端应用程序，利用该程序与服务器进行通讯。

缺点：客户端程序中没有实现较为完善的容错和故障诊断功能，当服务器出现短暂错误时造成OPC连接中段，造成死机。

（2）方案二：在客户端中加入诊断程序，通过不断连接服务器来判断服务器是否出现故障，若服务器状态不正常便重新启动该系统软件，实现故障的诊断和处理。

缺点：客户机与服务器频繁的连接与断开，造成服务器资源消耗大。

（3）方案三：OPC通讯分成两部分：**部分，在客户机上开发一个小型的WinCC客户端应用程序，利用WinCC内部集成的OPC接口进行服务器和客户机之间的；*二部分，利用VB6.0开发一个OPC客户端应用程序，实现该程序与客户机上的WinCC进行通讯。
优点：使用WinCC内部集成的OPC接口进行服务器和客户机之间的，有较好的稳定性和较完善的故障诊断与处理，彻底避免死机。四、 控制系统完成的功能

1．系统主要功能

本系统主要用于采集各生产车间的蒸气、空压气、水量和电量四种参数进行统计计算，为生产安排提供数据依据。具体功能如下：

(1) 实时显示：本系统包括五部分工况图实时显示生产参数，包括系统总工况图、制丝车间工况图、卷接包车间工况图、能车间工况图、非生产部门工况图。

（2）状态曲线：显示各车间采集数据的状态曲线，包括总量、制丝车间、卷接包车间、能和非生产等部门所采集数据瞬时变化趋势。

（3）统计计算：将要考核的各部门的当前半小时库中的数据进行整理、统计、生成8小时数据库和天数据库。

（4）统计报表：将各部门的数据按要求显示报表

（5）参数设置：对本系统用到的参数进行设置，包括：班次参数、班次表、口令设置和曲线参数设置。

2．项目中的技术难点

用户需要记录锅炉房，空压站，薄片车间，总配电室的70多个量的变化并进行相应的数据处理，有多种复杂报表输出要求：日报、旬报、月报、季报、年报，同时各种报表格式也不尽相同，这在wincc实现起来较为复杂，故考虑采用VB的灵活方便报表制作功能。在选择的方案中，WinCC.Client的角色非常特殊，它对于WinCC。Server来说是客户端，而对于能源管理软件来说则成了服务器端。

2. 2 总控制器结构

总控制器主要由台达触摸屏、PLC以及DVPDNET主站模块构成。总控制器通过台达的DeviceNet总线与现场控制器通讯，进行数据交换。触摸屏通过RS485总线以MODBUS协议与总控制器通讯，监视各台AHU的运行状态。现场控制器的温度与CO2浓度可以通过总控制器的触摸屏来设定，设定好的数据通过DeviceNet通讯分发给各现场控制器。通过台达DVPDNET主站模块对整个网络进行管理，并通过人机界面显示各网络节点的状态。当网络上的节点发生异常时，相应的指示灯点亮。实时显示主站模块的状态，当主站模块发生错误时，显示主站模块的错误代码。

2.3 现场控制器

现场控制器主要由台达MODBUS/DeviceNet转换模块DNA02、PLC、变频器、接触器等部件构成。现场控制器接受总控制器的温度、CO2浓度设定指令。现场控制器之间还可以通过总控制器实现数据共享，将采集到的温度、CO2浓度等信号传送给与该区域相关的其他现场控制器。现场控制器控制AHU、PAH空调机的风机转速、冷（热）水阀门开度和新风阀开度来调节室内温度和CO2浓度。

2. 4 AHU的控制流程

空调机组AHU操作箱可以选择自动控制或手动控制。自动控制时，现场温度及CO2浓度由台达PLC智能控制在允许的设定范围内；当操作箱出现故障时(如传感器损坏、出现通讯故障等)，可以选择将变频器以固定频率运行或者工频运行，以便检修。

2. 5 对于CO2的浓度和人流量的处理

在卖场中，根据空间区域布置CO2传感器位置，主要在人员集中密集处采集CO2浓度值。CO2传感器就近接线于现场控制箱的PLC，此信号经过集中控制器发送给本区域相关的空气处理机组的控制器，然后由各台AHU通过调整新风阀门开度来引进新风量，调节室内CO2浓度。新风阀门的开度的大小是通过CO2浓度、室外温度的目标值依据其权重的大小来进行PID控制的。

2. 6 火警连锁

系统与安防系统连动，当发生火警时，总控制器上人机出现报警画面，同时空调机停止工作，水阀、风阀关闭，排烟系统启动，排出烟雾。本系统提供一个干接点与安防系统连动。

3 DeviceNet网络配置设计

按照表1分别对网络上的节点进行设置。使用DeviceNet网络配置工具配置网络。
表1 网络节点设置