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    浔之漫智控技术(上海)有限公司

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  • 公司认证： 营业执照已认证
  • 企业性质：私营企业
    成立时间：2017
  • 公司地址： 上海市 松江区 永丰街道 上海市松江区广富林路4855弄52号3楼
  • 姓名： 聂航
  • 认证： 手机已认证 身份证已认证 微信未绑定

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    西门子6ES334-0KE00-0AB0

  • 所属行业：电气 工控电器 DCS/PLC系统
  • 发布日期：2023-09-05
  • 阅读量：28
  • 价格：面议
  • 产品规格：模块式
  • 产品数量：1000.00 台
  • 包装说明：全新
  • 发货地址：上海松江永丰  
  • 关键词：西门子代理商,西门子一级代理商

    西门子6ES334-0KE00-0AB0详细内容

    西门子6ES334-0KE00-0AB0


     0、前言

        随着数字信息技术和网络技术的高速发展，人类正步入一个崭新的后PC时代。这个时代的主要特点是嵌入式系统无处不在，并不断地向科研生产及人类生活的各个方面渗透。而可编程控制器(PLC)对机床开关量信号进行控制时可靠性高，使用方便，在大多数数控机床，特别是经济型数控机床中，要求的输入输出点数不多的情况下得到广泛应用。在兼用PC机系统资源的情况下，采用非实时多任务操作系统(如bbbbbbs)时，Win32API的设计可以满足制点复杂的数控功能要求，但由于bbbbbbs的分时性，没有考虑到实时环境的开发用途，其系统调用的效率不高，不能满足数控系统高实时场合PLC控制的实时性要求。

        VxWorks作为一运行在目标机上的高性能、可裁减的嵌入式实时操作系统，目前以其良好的可靠性和**的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等**技术及实时性要求较高的领域。

        本文基于VxWorks操作系统，提出了基于VxWorks的嵌入式实时PLC设计的方法与应用，利用VxWorks的开放性、模块化和可扩展性的系统结构特性以及多线程/多任务的系统环境来达到高实时要求的PLC控制，在保证实时性的同时，实现多点位、复杂功能的PLC系统控制目标。  

        1、传统PLC系统的结构

        相比较传统的的基于通用工业PC的工业PLC，其数控系统嵌入式PLC硬件包括：工控机及其外围设备，基于ISA总线的开关量输入输出接口卡，光电隔离模块，继电器输出模块。

        工控机采用bbbbbbs等非实时操作系统，数控系统的人机界面、数控代码处理、轨迹划、参数管理以及PLC控制都通过工控机由软件来实现，不需要独立的NC控制器，减少了数控系统对硬件的依赖，有利于提高系统的开放性。I/O输入输出信息通过PC机I/O接口卡实现主机与伺服接口模块和I/O接口模块之间的信息交换，PC机I/O接口卡基于ISA或PCI的总线。虽然其相较较初的单片机的控制加入了工业PC来拓展其开放性，但是由于没有充分利用PC机系统资源，而开发和运行都采用的非实时多任务操作系统(如bbbbbbs，Linux)时，其设计没有考虑到实时环境的开发用途，其系统调用的效率不高，数控系统PLC控制不能满足一些高精度场合的实时性要求。

        2、基于嵌入式系统的实时PLC系统结构

        嵌入式实时PLC系统，一般由开发系统和实时运行系统两部分组成，是相互独立而又密不可分的两个系统，可以分别单独运行。开发系统基于PC机，建立在bbbbbbs操作系统平台之上，提供了PLC应用程序的编写及其编译调试环境。开发系统与实时运行系统的通讯一般通过RS232接口来实现。如果嵌入式操作系统提供网络服务，也可以通过以太网、Modbus或CAN总线进行通讯。应用程序编写完并编译调试无误后通过RS232或TCP/IP通信协议下载到嵌入式系统。实时运行系统则用于完成系统配置、输入信号处理、循环调用PLC程序及控制信号输出等操作，并且可以通过现场总线或TCP/IP通信协议与硬件层(I/O)实现通信。


        为了更好地支持实时运行系统，嵌入式系统一般要引入操作系统，嵌入式操作系统(如bbbbbbsCE，VxWorks等)为实时运行系统提供了启动代码、串行通讯接口、内存操作(malloc/free)、ANSI标准库、1ms的时钟滴答、调试接口等服务。如果实时运行系统整合了相应的功能，系统也可以不引入操作系统。我们所采用的嵌入式实时系统体系结构如图2所示，其实时操作系统采用VxWorks。

        了其通信性能，实时能力大大提高，同时此结构具有完全开放性，高度兼容性，较佳的可扩展性，使得自动控制系统的设计不受硬件的限制，可以有效地提高PLC的运行速度和可靠性，并且支持多任务的控制策略。另外相应的从嵌入式处理的设计与和BSP改造方面，也做了相应的优化处理。  

        3、基于PPC的嵌入式处理器设计

        VxWorks系统运行在基于PPC的MPC860处理器上，并作了一些有关改造以适应实时PLC的现场总线的通信要求。主要包括4个主要模块（如图3）：PowerPC核心，系统接口单元(SIU)，通信处理模块(CPM)和快速以太网控制器(FEC)。

        系统接口单元(SIU)集成几乎所有32-bit处理器系统的常用功能。MPC860采用32位内部总线，可以支持8，16或32位的外设和存储器，同时SIU提供功耗管理、复位控制、PowerPC减法器、PowerPC时钟基准以及实时时钟等功能。其内存控制器可以控制多达8个存储体，同时只需通过很少的电路就可实现与DRAM，SRAM，Flash以及其它外围设备的无缝连接，同时DRAM接口支持8，16和32位的端口，DRAM控制器提供页模式下的突发传送访问；

    PLC的未来发展除了产品本身的发展，更大程度上取决于用户和市场的发展，任何产品存在的根本在于用户和市场的需求。ARC咨询集团较新研究表明，在未来5年内，各行各业对自动化产品领域的资本将继续保持强劲势头。PLC中国市场预期以12．4％的年复合增长率（CAGR）增长，市场份额预计从2006年的接近7.5亿美元增长到2011年的13亿美元。

          时代赋予的史命

    在哥本哈根气候会议上，低碳经济成为人类关注的热点。这意味着大幅度提高化石能源的生产率，将是未来几十年经济创新的主要模式。

    工业经济社会是以高能耗产品的生产和销售为中心，而低碳经济社会则是以低能耗服务的提供和享受为中心。中国未来也许路径不尽相同，但大方向不会偏离太远，可以肯定的是，工业经济时代长期便宜地使用传统化石能源和排放二氧化碳的状况正在离我们远去。

    推进工业化、信息化融合，广泛应用信息技术是实现工业低碳的一个重要手段。在这个过程中，利用技术改造促使企业节能减排，提高生产效益就成为当前各行各业的首要工作和任务。具有节能降耗的自动化技术在**提倡的“低碳经济”后越发成为人们关注的技术之一。

    自动化正以**快速增长的趋势成为现代社会的部分，也成为制造商快速服务**市场的关键。ARC 咨询集团高级分析师imanshu Shah表示：“很明显，在竞争日益激烈的**制造业环境下，制造商为了提高产量和利润率，就必须依赖于自动化技术。”


    PLC发展趋势图


          长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供非常可靠的控制方案，与DCS和工业PC形成了三足鼎立之势。同时，PLC也承受着来自其它技术产品的冲击，尤其是工业PC所带来的冲击。但是中国有利的商业环境，为来自世界各地的制造业者准备了充足的投资机会和建立起工厂的条件。伴随着日益上升的消费需求，外国直接投资流入中国升速，推进了中国的制造业，紧接着推动了可编程序逻辑控制器（PLC）在中国的市场。ARC咨询集团较新研究表明，在未来5年内，各行各业对自动化产品领域的资本将继续保持强劲势头。PLC中国市场预期以12．4％的年复合增长率（CAGR）增长，市场份额预计从2006年的接近7.5亿美元增长到2011年的13亿美元。    

     

          危机中平稳增长

          2007到2009年的年增长率将稳定在9.0%-10.0%之间。受金融危机的冲击，2009年PLC的市场规模略有萎缩。

     　　近年来，中国OEM机械厂家一直忙于提高国产机械的自动化水平，减少对国外高端机械产品的依赖。因此，PLC作为典型控制产品，在纺织机械、塑料机械、印刷机械、食品机械、包装机械、起重机械、机床和化工机械等诸多领域被广泛应用。

    受危机的影响，2008年中国OEM市场全面低迷，尤其是下半年成本上升、出口锐减和内需萎缩导致中小企业大量倒闭，部分行业大企业严重开工不足，直接影响了该市场对PLC的需求。其中较大的OEM市场——纺织机械的PLC应用规模降低到6.3亿元，同比萎缩17%。使得深耕于该行业的PLC厂商都遭受重创。

    另外经济低迷导致需求的下降，在电梯、纺织机械、建筑机械、电源设备、造纸机械、电子制造设备、物料搬运、机床、HVAC、塑料机械、橡胶机械等应用中呈负增长的态势。冶金行业是应用PLC较多的项目型市场，以大、中型PLC为主，由于产能过剩、需求萎缩和价格下降，也使得PLC在该继续保持低迷的态势。

    纵观2009年，PLC在大部分OEM行业的应用都将维持低迷的态势，只有少数如食品机械和包装机械等受经济周期影响不大的行业仍能保持一定的增长。但是，一些行业如，汽车、公共设施、矿业、**等直接受国家刺激政策的拉动，PLC需求不减，成为PLC稳步增长的中坚力量。 


     PLC的未来发展除了产品本身的发展，更大程度上取决于用户和市场的发展，任何产品存在的根本在于用户和市场的需求。随着经济的回暖和国家政策的推动，自动化产品市场的需求持续旺盛。特别是在低碳时代，制造企业充分认识到了自动化产品的作用，以及其对于企业利润和在竞争激烈的**市场中取得成功的贡献，因而继续在自动化设备上加大资本投资。

          PLC产品可以用于离散、制程和混合式自动化产品领域，并在各个制造行业保持稳固增长。基于对更高自动化程度和更高能效的需要，制造业会越来越多地应用PLC。在制造过程中，以较低生产设备生命周期成本来实现适应性和灵活性的日益增加的需求，给PLC的创新与发展提供了不竭的动力。一些新兴行业的运用以及新能源产生、储存和基础设施建设的需要，无疑给PLC带来了巨大的机遇，特别是在OEM、楼宇自控等低迷的中，将会有很大的起色。

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       1．概 述
        唐山矿五号井提升机为缠绕式交流拖动提升机型号为2БM3000/1520，主提升电动机型号为JRQ158-8，电控系统采用TKDG系列电控系统进行调速。电控系统为上世纪七十年代的产品。因受到当时的科技水平和制造能力等各方面的限制，该电控系统存在诸多方面的问题。TKDG系列电控系统采用转子附加电阻方式启动调速，在爬行二次给电阶段大部分能量消耗在电阻中；电控系统采用TGG型高压开关柜和CG5型高压接触器来切断与接通主电机电源，高压接触器和换向器在使用中消耗大量能源，并且安装占用面积大维护检修步骤繁琐；控制系统采用继电器逻辑控制和磁放大器为控制核心的可调闸系统，该控制系统使用大量继电器和分立模拟元件，在提升机工作和间歇时一直消耗电能，且各继电器使用工作电压各异，维护、维修、更换等工作繁重，备件数量、占用资金较大；切换电阻时，做不到电流连续平稳切换，电流对主电机冲击相当大，加重电机工作负担，缩短了主电机的使用寿命。能源消耗大；维护、维修、更换等工作繁重；备件数量、占用资金大是这套电控系统存在的主要问题。
        在国家节能减排政策的号召下，经过公司相关**研究决定对其电控系统进行更新改造，采用双PLC可编程序控制器取代原来的继电器 - 接触器有触点逻辑电气控制方式。
        2．技术改造可行性分析和特点
        近年来,PLC 可编程序控制器得到了惊人发展 ,技术趋于成熟 ,性能优越可靠。经多方调研论证 ,选择了技术力量雄厚、老绞车改造经验丰富、产品质量优良的唐山东润自动化工程技术有限公司合作 ,对主井电控系统进行 PLC改造。技术特点如下:
        (1)高压电源开关 ,高压换向器真空化。高压换向器设置正、反之间、高低压之间机械电气闭锁 ,结构科学合理。真空化消弧特性好 ,绝缘状态高。高压换向器闭锁了高低压间、正反向间短路事故。
        (2)转子调速回路 ,采用可控硅 20 级编码启动**技术 ,一是实现无触点切换 ,避免触头拉弧烧损和噪音；二是启动特性曲线平滑 ,冲击电流小。
        (3) 较新西门子S7-300 型 PLC控制器 ,取代原来的继电器接触器的有触点逻辑控制方式 ,实现数程序化控制 ,减化了控制系统结构。设置双 PLC实现了两线制保护。
        (4)上位计算机显示提升机运行状况 ,各运行参数 ,保护状态直观明了 ,便于查找事故和维护 ,提升机实时监控运行。
        (5)有扩展功能 ,可与局域网连接 ,实现网络化管理。
        3．技术改造方案确定和实施
        唐山矿五号井用于提人提物，改造安装工程必须停产进行，散煤收集停产期限较长三天，人员可以走斜井，所以时间紧任务重，此项工程必须进行科学合理安排，细致周密落实。
        (1)我们与东润自动化工程技术有限公司技术人员一起,对电器设备布置方式,安装附件的制作,新系统动力控制电缆数量进行了确定，提前在井上对转子柜、主令柜、高压换向柜进行了空载调试。
        (2)对原控制系统留用的设备摸清底数，控制电缆做好标识,确定投入新系统的安全性，为新设备接线做好准备。
        (3)对车房高压开关系统进行了提前检修，确保高压供电的正常运转。
        (4)提前敷设好各条信号控制电缆以及需要更换的高压动力电缆，做好一切接线调试准备。
        (5)专门成立电控改造小组，组织多次现场会进行实地测量与设计改造方案。经过我们与厂家的共同努力，原计划3天72小时的改造工程，我们停产开始拆卸旧设备，安装新柜子，接线调试等连续工作，直到正常运转共花了32小时，提**天半完成安装调试任务。
        4．实践检验效果
        自11 月份投入运行以来,高压真空柜、高压真空换向柜、主令控制柜，没有出现真空管漏气或粘联故障 ,高压换向器正反转向、高低压间发生短路、转子调速回路快速熔解器、可控硅烧损等事故。该控制系统具有冲击电流小,调速性能好等优点，装置自调试至今,没有发生电器元件烧损事故,运行可靠,制动闭环效果好。PLC数字化程序控制 ,电控系统结构简单,提升机运行状况显示直观,易于查找事故和维修,有利于提升机高质量运行。与老电控系统相比优势如下：
        （1）使用了GYHX型真空高压换向柜代替原有CG5型高压换向器。克服了CG5型换向器结构复杂，易吸潮（必须使用大功率装置）、工作噪音大、维护维修复杂等等缺点。新的真空高压换向柜结构紧凑、工作噪音小、维护简单，取消了大功率的装置，达到了节能降耗的目的。
        （2）采用新型反并联SCR编码元件代替接触器的主触点进行转子电阻切换。原来的转子切换接触器工作时不仅产生电弧火花，而且接触器线圈吸合使需要很大电流，维护维修量大。新型的反并联可控硅属于无触点原件，导通时不需要吸合线圈，从而节约能源。并且可控硅原件无噪音、体积小、重量轻、无震动；维护工作量小，使用可靠。
        （3）由PLC控制系统代替了原来的继电器逻辑控制和磁放大器闸控系统。原有系统继电器接触器逻辑关系复杂，使用大量电气原件执行控制过程。新的PLC系统用软件代替了原来的逻辑控制继电器，仅保留小部分执行继电器原件，减少了控制原件的能量消耗，并且具有“两软一硬”的三线制安全回路，系统可靠性增强，维护维修量降低。
        （4）增加了远程操作及监视诊断功能，人员能够在井上掌握提升机工作情况，系统出现问题能及时通过PLC程序查找故障，减少了人员反复升入井浪费的时间。
        5．经济效益和社会效益
        5.1经济效益
        （1）节约电能：①更换高压真空换向柜、取消大功率装置节约电能37万千瓦时/年；原高压换向器年耗电量: P年=365P=365*4*15*4=9万千瓦时/年；大功率装置年耗电量: P年=365P=365*8*24*4=28万千瓦时/年
        ②更换新型转子控制柜节约电能35万千瓦时/年；老转子控制柜年耗电量: P年=365P=365*15*8*8.5=35万千瓦时/年；
        ③更换PLC控制系统年节约电能19万千瓦时/年；直流继电器年耗电量: P年=365P=365*15*24*1=13万千瓦时/年；交流继电器年耗电量: P年=365P=365*15*20*0.57=6万千瓦时/年；
        ④应用其他新型电力电子器件年节电约0.5万千瓦时/年；总计年节约电能：37+35+19+0.5=91.5万千瓦时；
        （2）节约维护维修费用5万元/年；
        （3）节约备品备件折合4万元；
        5.2社会效益
        主井提升机电控系统 PLC 改造后 ,数字化程序控制 ,取代了原系统中的继电器、接触器有触点逻辑控制方式 ,减化电控系统结构 ,保护齐全 ,提高了系统运行的可靠性 ,采用 SCK组件编码多级启动 ,改善了提升机调速性能，减少了大电流冲击引起的机械冲击;高压开关、高压换向器真空化 ,杜绝了拉弧引发的短路事故;该系统性能好，运行稳定，事故率低，维修量小，操作简单 ,各种保护齐全 ,确保了矿井提升。
        6.结束语
        主控的PLC,选用西门子S7-300 型PLC的较新型产品,PLC模块之间通过 PROFEBVS总线连接,简化了电控系统结构,转子可控硅多级编码技术先进,性能可靠,系统设计合理，线路设计简单可靠,外围元件较简化,性能可靠稳定,数字 PID闭路,系统可靠性高、闭路效果好,数字双线制保护与模拟信号保护,使保护功能更可靠更完善,可实现网络化管理，该项技术改造也是我公司响应国家节能减排号召的又一成功举措。



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