6ES7223-1PH22-0XA8供应现货

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一、前言

异步马达绕线机根据电机结构分成定子绕线机及转子绕线机两大类，就异步电机而言其种类也是十分繁多，不同的行业、产品、环境等对电机的贵的都可能有不一样的要求。响应地电机转子也是规格多样，包括不同的线径、不同的绕线层数、每个勾子对应的绕线槽数等等有区别；如此多的产品规格及工艺要求，则必定要求控制程序的易于维护及更新功能的增加，这些因素都对PLC本身及程序要求很高；

本文主要介绍汇川PLC在电机转子双飞叉式绕线机上的应用；**汇川PLC的功能性能特点与原系统方案的对比，并对设备各控制难点进行分析并做出解决的方法；

二、系统介绍

主要机械部分如下图所示，左右飞叉及电机转子位置都标注在图中；

根据产品规格及工艺要求需要在触摸屏上设备相关参数，包括转子勾数，勾线位置。绕线位置。绕线圈数、绕线速度、绕线层数、绕线方向、飞叉角度、每个勾对应的绕线槽数等等；

本系统有三台伺服，其中电机转子及两个飞叉的伺服对于PLC输出脉冲的加减速时间要求不一样，因为不同位置的定位角度不相同，如果时间一样则效率不高；加减速时间并且可根据线径的大小随意调整，所以为了满足原系统除主PLC外，还要加两个定位模块，成本非常规；汇川H2U系列PLC具有3路100K脉冲输出，没路脉冲都可以分别独立调整加减速时间；

三、汇川方案

H2U系列PLC具有许多方便指令，其中“状态初始化IST”指令非常设和本系统，程序编写简单、逻辑清晰、修改维护都非常方便；程序逻辑简图如下图所示：

“状态初始化IST”质量本身具有的功能非常丰富，特别适合于多状态之间切换的操作；质量功能包括：手动操作、单步运行、单循环运行、循环运行、原点回归、状态暂停、急停处理等等；

生产过程中操作员随时有可能需要“暂停‘运行，进行产品的检查，发现一切正常以后再接着运行；各逻辑动作的暂停功能实现是非常方便的。但如果在绕线也就是PLC在发脉冲过程中需要暂停，重新开始后又要保证所发脉冲数是原设定值，也就是保证所绕线圈数是争取的，PLC内部对脉冲数的处理必须非常精确，快速；除了采用脉冲个数判断的方法以外，汇川H2U系列PLC”**定位“功能指令，随时断开脉冲输出再驱动系统会自动记忆脉冲个数，只要用户程序不复位，系统会接着原来树枝发脉冲，非常方便；

较终用户产品的多样化在成程序中需要非常多功能选择判断，试机程序处理时比较繁琐；采用IST方便指令以后逻辑及个功能动作的切换、转移都非常方便，大大降低了编写程序的难度，提高了程序的可读性、可维护性。

为了方便较终用户操作方便，配合触摸屏的”数据配方“功能，记忆若干组产品参数；操作人员根据订单的变更可以方便的调用，简化操作，减少认为因素造成的废品；

1 引言

程控变频钢球加工机床是我公司主导产品，产销量居国内，并批量出口美、德、日、韩、意大利等国。产品设计吸收了国内外多项先进技术，本文就电气传动控制部分进行阐述。

九十年代以来，变频传动技术日臻完善，其调速稳定，节能降耗，方便可靠等优点**，已完全取代原来的滑差调速和直流调速。而可编程序控制器易于编程，易实现传统的继电器控制不能实现的许多功能。PLC与变频器的系统集成自动化已成为产品设计时的可以选择解决方案。RS485通讯只需用两根线，且传输距离远被广泛应用在变频器和PLC上，这就使变频器与可编程序控制器通讯极为便利，低廉的成本也提高了产品的竞争力。

2 工艺过程简述

研磨机的主要动作为转动研磨盘由主减速电机经一对三角皮带轮，通过卸荷带轮内的花键幅带动主轴旋转获得，输球料盘由减速电机经过一对链轮传递蜗杆减速箱，减速后由料盘内的直齿轮啮合带动料盘旋转。两者均需要选用不同的转速来加工不同系列的钢球，为此均选用变频调速。为了安全期间，在系统中也加上了机床运转保护功能。如主轴运行监控接近开关，装在机床的主轴大皮带轮上，随时监视研磨盘的运动状态，防止皮带打滑造成研磨盘卡死，当转速低于正常值时，就停车报警；料盘除设有转速外，还加有堆球时快速停机，在设定时间内若恢复正常则重新自动运行的保护。

3 系统硬件设计

3.1 单自动化平台

艾默生CT的EC10系列小型PLC因其运行速度快、通讯组网能力强、编程灵活、模拟运行方便、程序保密性强、抗干扰能力强、性能稳定可靠，钢球研球机成为钢球研球机PLC可以选择的自动化平台。根据工程经验，爱默生EV1000系列变频器故障率能极低，能实现高转矩、宽调速范围驱动，有优越的防跳闸性能，对恶劣电网、高温、潮湿和粉尘有较大的适应能力，能较好满足钢球**加工设备的多样化的使用环境，可以实现单品牌同平台技术集成，也成为项目设计的可以选择。由此项目通过选用爱默生的EC10-1614BRA小型PLC及EV1000-4T0055G和EV1000－2S0007G变频器，达到了单一自动化平台技术集成，例如EC10系列PLC对艾默生CT系列的变频器有简洁的通讯指令，一条指令即可控制变频器的运行控制。

3.2 电气原理设计

系统主电机电气原理（料盘电机控制与主电机同）。为了用户调速及监控运行速度，电动机转速由电位器调节，其数值由线性数显表显示，不通过通讯控制。主令按钮线直接接于PLC的开关量输入点上。PLC——变频器对电机的启动、停止、点动功能采用通讯控制方式，使用双绞线通过RS485口来实现PLC对变频器的启停控制，这样极少占用PLC的输出点，也*用接触器控制，降低了机床的成本。

EV1000RS485口直接端子连接，极为方便。但需要注意的是RS485口“+”，“—”极性不能接反，否则将无动作。因变频器本身具备过电流，过电压，欠电压，接地，过热和过载等多项保护功能，一旦异常故障发生，常开点RA，RC闭合，变频器立即停止输出，将断开所有的动作并停车报警，我们将其接入PLC的输入点来控制。变频器故障时可查看变频器屏幕上显示内容，对照变频器使用说明书异常原因及处置方法，采用相对应的措施进行处理即可。变频器多项对输出的保护功能使我们无须对电动机另加保护环节，直接接于变频器的输出端子上即可。针对变频器的输入端保护相对较为薄弱，在输入端加上无熔丝断路器QF实现反时限热保护。

4 系统软件设计

EV1000变频器具有丰富的控制功能。因为研球机的两控制电机均为减速电机，选择做静止自整定，然后对较高操作频率，较低操作频率，JOG点动频率，加/减速时间，频率指令来源，运转信号来源，停车方式、过载报警检出及时间等参数进行设定。针对个别机床的共振现象对载波频率，跳跃频率，电机稳定因子等参数进行设定。为实现轻压启动机床及节电等性能，对转矩提升、自动节能、AVR功能等参数设定来优化系统性能；对通讯位址，通讯送传速度，通讯资料格式等参数进行设定，以使PLC对变频器实施控制。EC10系列PLC对艾默生CT系列的变频器有简洁的通讯指令，一条指令即可控制变频器的运行。

通讯协议采用MODBUS模式，EVFWD为正转，１为COM1通道（EC10只支持通道1），１为通讯地址，其值必须预先设定，与变频器通讯地址一致，“一”且不可覆盖。EVREV为反转指令，EVDFWD为正向点动指令，EVSTOP为停止指令。

5 结束语

该系统应用变频器调速实现无级调速，满足用户工艺多样化的需求。使用RS485通讯口，不占用PLC的输出点，接线较少，提高了产品的可靠性。所选艾默生CT变频器具有较强的自诊断功能，便于维护。该系统自投入使用以来，运行稳定，工作可靠，尚未出现故障，具有很高的性价比。

随着国民经济的快速增长，旅游业、会展业的蓬勃发展以及大型国际交流的日益频繁，尤其是2008年北京夏季会的临近，北京首都国际机场现有的吞吐能力与客的增长已经出现了严重不匹配现象。为了解决以上矛盾，现已在原**场东侧规划了3号航站楼（T3）和第三条跑道，并已于2004年3月破土动工，预计2008年建成投入使用，迎接北京会的召开。3号航站楼的建设在**阶段由一个航站楼主楼T3A和一个卫星楼T3B组成，并在远期预留了增建T3A和T3B中间的卫星航站楼T3C。

为实现既有T1/T2航站楼和新建T3航站楼之间旅客的快捷运输，在航站楼T3A、T3B、T3C、T1/T2之间建设一条捷运地铁APM（AutomaticPeopleMoverSystem）系统，作为运送旅客的主要交通设施。该系统采用美国庞巴迪（运输）公司较先进的全自动无人驾驶技术，地铁列车的出库、运行、到站、开门等所有操作均由程序控制，自动完成。由于没有工作人员，旅客在此过程中的情况，站内的服务人员就无法迅速得知，一旦遇到紧急事件，对旅客的生命财产威胁很大。因此，运用现有的视频技术、无线网络技术、自动化控制技术等多种技术形式，为捷运系统提供一套从旅客踏上捷运地铁开始就全程有值班人员监护的综合管理系统十分有必要。北京捷康特光电科技有限公司中标该项目以后，通过与多家设备生产厂家的紧密合作，较终提供了一套完善的解决方案，现已在紧张有序的实施。由于该系统十分庞大，其中涉及了许多问题，但相应的很多解决方案在传统的监控系统中没有实际应用过。因此在这里选出其中的车载视频图像在高速传送的地铁上实现AP自动切换传送和模拟、数字结合监控系统与PLC系统整合两种重要实现技术的解决方案，介绍给读者。

系统描述

整个捷运系统的轨道线路全长约4公里，在T3A和T3BH之间的中间部分为嵌入式隧道，进、出站部分为高架线路，线路全长约2公里；从T3BH站前分岔处至综合维修中心和T1/T2站为地下隧道，隧道全长约2公里。轨道设计为两轨、双向，同一方向编组车辆较多由4节车厢组成，较多时在轨道上面可以运行8节列车。

每节车厢中设置两个摄像机，用于对内部所有乘客的监护，监控图像在车厢内用车载硬盘录像机实时进行录像，同时采用博世的双路实时视频编码器VIPX2进行压缩，处理成每路都具有D1分辨率的高清晰图像，然后通过思科的无线系统实时传输到地铁列车外面，由分布在轨道两旁的众多AP接收点接收后，通过光纤网络传送到控制中心，经过视频解码处理后，接入矩阵主机进行视频切换控制。

无线漫游切换

高速移动状态下的无线传输是整个系统的一个难点，为了实现图像的流畅传输，业主对AP之间的切换时间有明确的要求，“跨AP的切换时间小于200ms，同时具备完善的安全认证措施”。这个项目未开始以前我们就选择了多个厂商的无线网路产品进行高速移动状态下的切换测试，较终由思科系统（中国）网络技术有限公司提供的AIR-BR1310G系列AP产品经过思科工程师的几次调试，完全满足实际的使用要求，因此成为我们在这个项目中的无线传输产品，下面为该产品在无线漫游切换方面的解决方案。

车载设备的漫游切换，是本项目的技术关键所在。无线局域网本身具备与生俱来的移动特性，上面承载的众多应用中，很多都是对时延敏感的，当客户端漫游事件发生时，会导致系统产生额外的处理开销/延时。运用思科提供的快速安全漫游技术，可以在不牺牲安全性的前提下，简化漫游处理过程，从而满足上层应用对延时方面的严格要求。

通常的无线局域网漫游过程，需要三个方面的处理开销：

•漫游主体决定切换－寻找合适的新AP－重新关联；

•如果实施了802.1x/EAP，重认证和将会话密钥送给新AP（如果只采用静态WEP，则没有这个处理过程的开销）；

•有线网络对漫游主体的转发地址更新过程（如果是二层漫游，则更新地址转发表；如果是三层漫游，则更新IP地址转发表――本方案采用的是二层漫游的机制）。

**部分的处理，在本项目的技术实现完全集中在车载设备WGB上（WGB是WorkgroupBridge的英文缩写，当思科AIR-BR1310G工作在WGB模式时，它可以关联到其它的思科AP，并对WGB以太网接口上所连接的一组电脑提供无线网桥连接。它可以将不具备无线网卡的设备通过无线网络进行上联，并且在漫游过程中充当有线连接的一组电脑（较多255台设备）的漫游代理，从而提供令人满意的漫游切换性能。）。WGB引入“移动站”功能选项后，漫游切换时间大大缩短，当WGB发现与正在通讯AP的传输信号质量变差(RSSI值降低)，过多的无线电射频干扰，或者高误码率的时候，WGB就会在不影响当前通讯的同时开始扫描查找新的AP；一旦发现新的AP信号质量好于正在通讯的设备，马上切换。

第二部分的处理，可以通过CCKM（CiscoCentralizedKeyManagement）技术，优化处理过程。CCKM是一组处理过程，用来在客户端（支持CCKM的WGB或网卡均适用）漫游过程时替代完整的认过程，而又不降低系统安全级别。在本项目中，CCKM流程是在WDS，经过认证的合法轨旁AP，以及WGB之间实现的。在CCKM过程中，无线域服务（WDS）可以充当一个集中身份验实体，支持快速的客户端重新，而不需要在客户端每次漫游时都进行一次全面的RADIUS重新认证。由有线端**1310实现的WDS，控制的所有接入点和WGB都会通过扮演802.1X身份验证点角色的WDS，针对CiscoSecureACS(AAA服务器)进行802.1X身份验证。因为所有客户端和接入点都通过WDS进行身份验证，WDS能够在控制域中的所有轨旁AP之间建立共享密钥缓存数据库（保存在WDS内存中）。这个缓存数据库有助于实现快速安全漫游。因此，在车载设备漫游过程中，WGB重认证的请求被“漫游后关联的轨旁AP”转发给WDS，由WDS在缓存数据库中查找并将结果发送给“漫游后关联的轨旁AP”，从而在极短的时间完成重认证过程。
第三部分的地址更新过程，主要由三个主要动作完成，采用了思科*有的IAPP(Inter-AccessPointProtocol)技术，主动将漫游事件的后果通知上游设备，而不是被动等待数据流触发的学习更新和AP的关联信息的超时，从而大大缩短了地址更新的时间。

步骤1由漫游的WGB通过IAPPAssociateReport，向“漫游后关联的轨旁AP”发送当前WGB以太网端口连接的所有有线网客户端地址；

步骤2“漫游后关联的轨旁AP”发送源地址是漫游客户端地址的空层组播包。这个步骤将使上游的有线交换机及时更新地址表的对应项目，从而将数据流转发到“漫游后关联的轨旁AP”，而不是“漫游前关联的轨旁AP”。

步骤3“漫游后关联的轨旁AP”发送一个源地址是自己地址的层组播包，告知“漫游前关联的轨旁AP”：漫游设备已经连接到新的AP。这样“漫游前关联的轨旁AP”收到通知后，从它自己的关联设备表中删除已经离开自己覆盖区域的客户端地址。
经过了上述的漫游处理优化，系统总体漫游时间大大缩短，完全可以控制在<200ms的范内。

系统自动管理控制

在这个系统中，列车的运行由程序自动化控制，整个列车的运行信息（如哪一列列车出站、行驶到哪里，进哪个站台，哪个车门打开等），都可以通过一台PLC接口控制服务器给出。控制中心的电视墙上应该显示哪些图像，除了可以按操作人员的使用习惯来操作外，更多的时候是通过程序自动地把需要显示的图像切换在屏幕上。如A列车带着3节车厢进了T3A站，这时在控制中心的屏幕墙上就会自动切换出这3节车厢内部的全部图像，及每个车门对应站台上的所有摄像机。当然，显示什么，怎么显示可以由操作人员人为设定。

根据以上的需求，我们设计了一套可以不断读写PLC服务器信息，并自动完成视频编与矩阵间协调切换的整体控制程序。系统的实现主要得益于我们选择的博世安防产品的多样可定制性。无论是博世的视频矩阵切换主机LTC8600，还是数字视频管理系统VCSVIDOS，都可以通过编程进行操作。

博世LTC8600系列Aliegiant视频切换/控制器系统将切换和计算机技术结合一体，为保安系统的用户提供强大的功能和*具的特点。这些系统具备全矩阵切换能力，经过编程可以手控，或通过独立的自动切换顺序让任意一台摄像机显示在任何一台监视器上。LTC8600系列采用模块结构，可实现多种配置，较多可包括128个摄像机输入，16路监视器输出，16个键盘，512个报警输入，1个计算机接口和1个记录打印机接口。

本产品可以通过编程设置60个显示顺序，顺序中的任何一个都可使用组同步切换功能。在这种切换中可以选出任何数量的系统监视器编成1个切换组。采用LTC8659/00主控软件包或LTC8850/00博世图形用户界面伺服器，顺序可以按一天中的某个时间和一周中的某些日被或取消。

系统的操作和编程均用一个符合人体工程学的全功能键盘完成。在键盘上，可以为操作人员设置不同的**级，并可以限制某些操作人员对某些功能的使用。

而VCSVIDOS可以完全定制，允许用户完全按照自己所需要的方式运行安防系统。它能迎合客户的工作习惯，这与市场上销售的要求客户学习新规则的其他系统完全不同。VCSVIDOS可以与所有现有的外围设备（例如：球型摄像机和模拟监视器）集成。拥有强大的巡视功能、自动录制任务以及综合的存档功能。

现在该系统正在紧张的施工过程中，我们相信，在不久的将来，整个系统正式运行以后，必将为首都国际机场的运营提供安全的技术**。

LC-3是Rockwell Automation公司在二十世纪80年代早期推出的中型PLC，属于**代产品。PLC-3系列产品逐步退出历史舞台，其价格、供货期、技术支持等方面已经难以得到保证。另系统经过15年的连续运行，也已逐渐老化。主要表现出通讯速度慢；时有不明故障发生；而且编程监测设备与系统连接困难，严重影响故障处理工作。
为了确保一期输煤系统能更安全、更可靠的运行，我们采用Rockwell Automation公司的ControlLogix系列产品对该系统进行了升级改造。

二、系统配置：
2.1 控制器说明：
ControlLogix是Rockwell公司的第三代主品。由于ControlLogix可以处理的I/O容量很大，理论上单机就可以达到128000点开关量信号或者4000路模拟量信号；而卸船系统和进仓系统总共1000点开关量和40路模拟量信号，因此，我们将卸船系统和进仓系统的主机部分合并，采用一套ControlLogix系统进行控制，CPU型号为L55M24，并采用双机架、双控制器冷备方式进行控制。
ControlLogix除了具有可靠性高、指令集丰富、联网通讯能力强、I/O模板丰富、开放性好等传统PLC如PLC-5所具有的优点以外，ContolLogix还具有传统PLC所不具备的优点。ControlLogix系列产品是一个真正的集成控制平台，区别于传统控制器只能满足于单一控制要求，ControlLogix利用统一的编程软件和一个公共系统数据库将顺序控制、过程控制、传动和运动控制集成在一个框架内。
2.2 控制网络说明：
系统采用冗余的ControlNet网络连接计算机、PLC主机和I/O站点，以保的可靠性和实时性。ControlNet是当今自动化领域较现代化、较具竞争力的开放式网络，它是基于开放网络技术的一种新发明的解决方案——生产者/客户模式，满足链接PLC处理器、I/O、计算机、操作员终端及其它智能设备所需的实时、高信息吞吐量应用的要求，组合了I/O网络和对等网络的功能，同时也提供这两个网络的高速性能。ControlNet可以用于对信息传送有时间苛刻要求的、高速率、率的场合，同时也允许传送无时间苛刻要求的报文数据，但不会对有时间苛刻要求的数据传送造成冲击。
整个系统的控制设备的网络站点基本位于三个地方：煤控室、煤仓和码头，因此位于同一地点的控制器、I/O及上位机站点可以直接采用冗余的同轴电缆连接。而煤控室、煤仓层和码头之间由于距离较远，布线要经过户外，因此我们使用了光纤冗余网络连接，以提高抗干扰性能。另由于三台斗轮机上的控制电缆卷盘中的电缆无光缆也无同轴电缆，不能组建ControlNet网络，考虑改造成本，且斗轮机和煤控室之间的通信量较少，其通讯电缆仍采用原有电缆1770－CD，在煤控室PLC1站的框架上增加两块DH+/RIO模块组建RIO通讯网络；斗轮机上的RIO站点保持不变。
2.3 上位机系统：
采用两台上位机，分别负责进仓和卸船作业，同时可以互为备用，即每台都能完成进仓、卸船功能。
在计算机中安装1784-PCIC使其可以通过ControlNet网络和PLC连接，并可以进行编程、程序上下载、网络组态、读写PLC数据、监控现场各设备启停等操作。软件采用Rockwell Software公司的RSView32，采用简洁、明晰、直观的动态图形来表示各各设备的状态，并详细记录设备的运行状态、故障信息等，并能以灵活的方式查询这些信息。


三、项目实施：
由于在改造项目的实施期间，系统仍然需要对＃2机组进行供煤，每天可供使用的停机改造时间仅为4小时，因此在如何保证机组正常发电的基础上，完成好输煤系统的改造成为此项目的关键。
我们充分利用了ControlLogix系统与原DH＋/RIO通讯兼容的特点，将整个改造过程分为四步。
3.1 程序设计
基于IEC1131-3标准的RSLogix5000编程软件和Logix5550控制器丰富的指令集，使我们充分利用了已有的编程技能。用户自定义的数据结构和基于标签的寻址方式使得编程更加轻松，使控制程序具有更高的可读性，也能减少编程和调试运行中的错误，便于用户的维护。
在编程中过程中我们放弃了对原系统程序直接升级的方法进行程序编制，而是充分考虑并吸收了多年的实践操作和应用的经验，编制了更加适合本系统的逻辑控制流程图。在程序中所有应用于逻辑控制的输入输出信号均不直接使用输入输出模块标签，而采用了中间变量作为传递的桥梁，在系统更换为ControlLogix系统的调试过程中可避免对系统控制逻辑程序的修改。
3.2 工艺功能的调试。
在ControlLogix框架中安装DH＋/RIO模块，采用RIO方式与原系统I/O模块连接，调试PLC程序的逻辑功能与上位机系统的人机界面功能。
由于在程序设计中以流程图为标准编程并按照设备来划分不同的控制子程序，在调试中根据调试进程的安排可单独测试某个设备的功能，大大加快了现场调试的速度并增加了调试过程中的安全性。如图四所示为程序结构图。这样就完成了新系统各控制逻辑功能的调试并同时完成了上位机人机界面各画面功能的调试。
3.3 系统的改接线
利用进仓的时间间隔，将原来接在1771 I/O模块上的信号线改接到新增加的罗克韦尔公司1492-IFM40F接线座上，再通过1492-CABLExxxQ电缆连接1756或1771系列模块上。这是实现本次不停机改造的关键，我们先使用1492-CABLExxxQ电缆与备用的1771接线端子进行连接，在系统的进仓间隔中，将原系统信号线逐步改接到1492-IFM40F接线座上，并利用已完成的1492-CABLExxxQ电缆接回原I/O模，这样在保了项目改造稳步进行的同时，保证了机组正常供煤的需求。
3.4 ControlLogix系统的安装。
安装完各处ControlLogix框架及模块后，利用前期完成的带1756接线臂的1492-CABLExxxQ电缆连接ControlLogix系统的I/O模块与1492-IFM40F接线座，并将原程序中使用的1771I/O模块标签改为1756I/O模块的标签。
借助ControlLogix系统提供的优越性能，我们仅用了六周的时间就完成了系统的现场改造工作。