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西门子模块6ES7352-5AH01-0AE0详细说明

价格：面议
产品规格：模块式
产品数量：1000.00台
发货地址：上海市松江区永丰街道
关键词：西门子代理商,西门子一级代理商
发布日期：2024-05-11
阅读量：12
销售电话：15221406036
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产品描述

产品规格模块式包装说明全新品牌西门子

在组合机床自动线中，由于加工精度的不同，滑台的设置也不同，一般设置三种滑台：

1、液压滑台，用于切削量大，加工精度要求较低的粗加工工序中；

2、机械滑台，用于切削量中等，具有一定加工精度要求的半精加工工序中；

3、数控滑台，用于切削量小，加工精度要求很高的精加工工序中。

PLC控制器具有通用性强、可靠性高、指令系统简单、编程简便易学、易于掌握、体积小、维修工作少、现场接口安装方便等一系列优点，因此广泛应用于工业自动控制中。而它控制的步进电机开环伺服机构应用于组合机床自动生产线上的数控滑台控制，可省去该单元的数控系统使该单元的控制系统成本降低70~，甚至只占用自动线控制单元PLC的3~5个I/O接口及<1KB的内存，在大型自动线中，可以使控制系统的成本下降得更加显著。

PLC控制步进电机驱动的数控滑台

一般组合机床自动线中的数控滑台采用步进电机驱动的开环伺服机构。采用PLC控制的数控滑台由可编程控制器、环行脉冲分配器、步进电机驱动器、步进电机和伺服传动机构等部分组成，见图。

PLC控制数控滑台的方法

1、行程控制：数控滑台的行程则采用数字控制来实现，由于滑台的行程正比于步进电机的总转角，只要控制步进电机的总转角即可，而步进电机的总转角正比于所输入的控制脉冲个数；因此可以根据伺服机构的位移量确定PLC输出的脉冲个数：

n=DL/d（1）

式中DL——伺服机构的位移量（mm），d——伺服机构的脉冲当量（mm/脉冲）

2、进给速度控制：伺服机构的进给速度取决于步进电机的转速，而步进电机的转速取决于输入的脉冲频率;因此可以根据该工序要求的进给速度,确定其PLC输出的脉冲频率:

f=Vf/60d（Hz）（2）

式中Vf——伺服机构的进给速度（mm/min）

3、进给方向控制

进给方向控制即步进电机的转向控制。步进电机的转向可以通过改变步进电机各绕组的通电顺序来改变其正反转方向，也可以通过PLC输出的方向控制信号改变硬件环行分配器的输出顺序来实现。

随着微电子技术和计算机技术的发展，可编程序控制器有了突飞猛进的发展，其功能已远远超出了逻辑控制、顺序控制的范围，它与计算机有效结合，可进行模拟量控制，具有远程通信功能等。有人将其称为现代工业控制的三大支柱（即PLC，机器人，/CAM）之一。目前PLC已广泛应用于冶金、矿业、机械、轻工等领域，为工业自动化提供了有力的工具。

1 PLC的基本结构

PLC采用了典型的计算机结构，主要包括CPU、RAM、ROM和输入/输出接口电路等。如果把PLC看作一个系统，该系统由输入变量-PLC-输出变量组成，外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的信号均作为PLC的输入变量，它们经PLC外部端子输入到内部寄存器中，经PLC内部逻辑运算或其它各种运算、处理后送到输出端子，它们是PLC的输出变量，由这些输出变量对外围设备进行各种控制。

2 控制方法及研究

2.1 FP1的特殊功能简介

(1) 脉冲输出

FP1的输出端Y7可输出脉冲，脉冲频率可通过软件编程进行调节，其输出频率范围为360Hz～5kHz。

(2) 高速计数器（HSC）

FP1内部有高速计数器，可同时输入两路脉冲，较高计数频率为10kHz，计数范围-8388608～+8388607。

(3) 输入延时滤波

FP1的输入端采用输入延时滤波，可防止因开关机械抖动带来的不可靠性，其延时时间可根据需要进行调节，调节范围为1ms～128ms。

(4) 中断功能

FP1的中断有两种类型，一种是外部硬中断，一种是内部定时中断。

2.2 步进电机的速度控制

FP1有一条SPD0指令，该指令配合HSC和Y7的脉冲输出功能可实现速度及位置控制。速度控制梯形图见图3-1，控制方式参数见图3-2，脉冲输出频率设定曲线见图3-3。

1 引言
随着产业信息技术的飞速发展，以提高综合经济效益为目标的综合生产及管理的自动化成为必然趋势。日本横河电机公司在产品的设计制造、研究开发上提出了面向21世纪的ETS(Enterprise Technology Solution)概念，从企业的生产运行和综合效益为出发点，充分满足工厂的各种需求，以较先进的技术及较可靠的产品，为用户提供从设计开发到现场服务的完善的优化的适用的综合决策方案。CS(Concentrate Solution)就是来自于综合和解决方案两个含义。CS3000是一个功能齐全的系统，它综合了各种控制、各种管理、各种自动化以及实时控制数据和其它信息数据。由于该系统具有极高的抗干扰和耐环境等特点，因此非常适用于电力、石化及化工行业的运行环境。本文根据某集团公司热电厂5号锅炉的工程实践, 较详细地介绍CS3000系统的组成和应用软件组态的一些做法及体会。

2 CS3000集散型控制系统的配置和锅炉工艺要求
2.1 配置设计
该热电厂5号锅炉控制系统配置了1台工程师站，3台操作员站(HIS)，1台冗余的现场控制站(FCS)，2台UPS。3台操作员站(HIS)互为冗余对等配置，由于工程师站也可以作为操作员站使用，故相当于有4台操作员站，均能独立监视整个生产过程。每台HIS都有自己的硬盘，可以存储大量的数据，当系统中某台HIS发生故障时，其他的任一台HIS均可代替故障HIS完成操作监视任务。冗余的现场控制站(FCS)主要技术指标为:
(1) CPU:R3000(25MHz);存储器:16M, 具误码校正功能; 数据保存:72小时(失电后)。FCS具有闭环控制、电机联锁控制、数据采集、数据处理存储、报警等功能，可完成对生产流程的逻辑联锁，顺序控制，分组启动/停止，同时通过高速通道(V-NET，10Mbps)与中央控制室进行，接受来自操作人员的各种控制命令，完成检测控制要求。系统的高速通道V-NET为冗余配置，能交替运行并不断进行自检，时刻保系统的信息传输不间断，并能在故障产生1s之内，将故障信息传送至所有操作员站;后的软件也通过控制网络在线送至各操作员站显示。此外,系统还配置了2台UPS，组成双机热备形式。
(2) 工控对象:35t/h循环流化床锅炉及给水除氧系统;
(3) 操作员站配置: DELL PC PⅣ/2.4G，256M，80G，22"CRT;
(4) 工控软件:日本横河电机公司LHSKM软件包;
(5) 软件环境:bbbbbbs 2000;
(6) I/O点数:AI=109, AO=26, DI=115, DO=76, TC=56, RTD=18;
(7) 控制回路:炉膛压力控制，给水控制，给煤控制，风量控制，风压控制，床温控制，主蒸汽温度控制，除氧器水位和压力控制;
(8) 画面名称:总貌画面，分组画面，流程图画面，棒图画面，PID调整画面，趋势画面，报警画面，操作指导窗口画面，系统维护画面，报表画面。
2.2 工艺要求
完成各检测和控制参数的I/O组态，实现各控制回路的组态，能够在线监控各运行参数，能够在运行中修改PID参数，可查询重要参数的历史趋势，打印报表。

3 控制系统描述
CS3000控制系统包括数据采集系统(DAS)、模拟量控制系统(MCS)、顺序控制系统(SCS)、锅炉炉膛安全监控系统(FSSS)、热控系统少量与机组安全有关的常规显示仪表、报警光字牌和后备操作设备(如:紧急停炉、紧急停机，汽包紧急放水等操作按钮)。
3.1 数据采集系统(DAS)
DAS能连续采集和处理所有与机组有关的测点信号及设备状态信号，及时向操作提供有关的运行信息，实现机组安全经济运行。一旦机组发生任何异常工况，可及时报警，提高机组的可利用率。DAS具有下列功能:
(1) 显示:包括操作显示、成组显示、棒状图显示、趋势显示、报警、模拟图显示等;
(2) 制表记录:包括定期记录、事故追忆记录、跳闸一览记录、操作一览记录等;
(3) 历史数据存储和检索(HSR);
(4) 事件顺序记录(SOE)。
3.2 模拟量控制系统(MCS)
MCS控制系统将锅炉一汽机一发电机组作为一个单元整体进行控制，使锅炉和汽机同时响应控制要求，确保机组快速和稳定地满足机组安全启、停及定压、滑压运行的要求。
(1) MCS功能设计
●频率协调:汽机转速控制用于维持系统频率的稳定。机组负荷指令能自动跟踪实际测得的发电机负荷，以避免产生扰动。
●限制:机组较大负荷指令与锅炉较大出力和汽机负荷能力相适应。提供燃料——风的导前／滞后和交叉限制控制功能。当被控容量或允许出力达到较大、较小限值时能发出闭锁增、闭锁减的控制信号。
●快速减负荷(RUN BACK):提供一次风机、二次风机、引风机、给水泵发生出力故障工况时的RUN BACK功能。每种RUNBACK有单独的较大允许负荷或减负荷速率，以适应各种设备的动态特性。运行人员能通过CRT得到RUN BACK工况时的信息，所有的RUN BACK可自动完成。
(2) 控制特征
锅炉主控将机组负荷指令以并行协调的方式转化为对锅炉燃料和风量的控制，并具有以下特点:
●为加快燃料量对负荷变化的响应，信号回路有速率可调的“加速”功能。
●系统按加负荷时，先加风、后增加燃料量;减负荷时，先减少燃料、后减少风量的原则设计。锅炉指令按可供的风量来限制燃料量出力，以保燃料量不**风量。
●锅炉指令按送入锅炉的总燃料量(包括所有辅助燃料)来限制风量，以保证风量不低于燃料量对风量的需求。
●根据燃料的不同发热量进行修正。

3.3 顺序控制系统(SCS)
顺序控制系统SCS进行自动顺序操作，目的是为了在机组启，停时减少或取消操作人员的常规操作和缩短机组的启停时间。
SCS控制范围包括在控制室内监视和控制机组所有的辅机、阀门和挡板及设备保护和联锁。所设计的子组级程控进行自动顺序操作，可在机组启、停时减少操作人员的常规操作。在可能的情况下，各子组项的启、停能独立进行。
SCS系统用于启动/停止上述的机组系统中的子组。一个子组被定义为由一些相关设备组成的完成某些功能的设备组合，如一台风机及其所有相关设备(包括风机润滑油泵、出口／入口挡板等)。这些设备之间有联锁控制关系，SCS可以通过自动／手动的方式完成一个子组的启动／停止控制和在事故状态下紧急处理。操作人员可以改变子组的运行／控制方式。在手动方式下，操作人员可以操作子组中的所有设备。在自动运行方式下，如出现故障／人工中断指令，子组控制程序中断，停止在中断位置或恢复到安全状态。
对于每一个子组项及其相关设备，它们的状态、启动许可条件、操作顺序和运行方式，均能在CRT上显示出系统画面。为了在日常维护时机组能正常运行，减小操作人员的劳动强度，及减少启／停时间，每个设备的子项顺序控制均设计为可执行自动方式，并提供每个子项的手动操作功能。CS3000系统对于每一个子组项都有相应的画面对应。这些画面显示子组项的工艺流程，目前子组项停留在哪一步及停留时间，子组项是在自动运行还是在手动运行，及相应的许可条件。
3.4 锅炉安全监控系统(FSSS)
FSSS包括燃烧器控制系统(BCS)和燃料安全系统(FSS)。由FSSS完成锅炉自动点火、燃烧器管理及炉膛安全保护的所有功能。炉膛安全监控系统能适应锅炉的运行方式和各种工况以及不同的负荷需求。当运行工况不符合要求或有不稳定趋势时，依照规定的运行工序，保护动作跳闸，以避免锅炉不正常运行。并符合以下要求:
(1) 炉膛安全监控系统符合NFPA标准的有关要求;
(2) 炉膛安全监控系统包括完整的联锁、保护和自诊断功能。重要设备(如处理器模件)采用冗余设计;
(3) 在CRT上提供运行所需的各种图形显示信息，以便操作员使用顺序操作或当必要时采用手动控制。手动控制时给出操作指导，这些指导给出要执行的下一步及程序的进程。信息显示随状态变化在CRT上做出不同的彩色显示并配有曲线说明。联锁保护将较大限度地防止或减少由于设备或某部件的非正常工作而造成的危险因素;
(4) 系统提供SOE所需的事故顺序接点输入信号。
CS3000过程控制系统构成如图1所示，主要组成部件有:工程师站(EWS)、操作员站(HIS)、现场控制站(FCS)、过程控制网(V-NET)、打印机(PRT)。

4 LHSKM软件包的主要特点和组态方法
CS3000系统提供完整的、满足工艺要求的LHSKM软件包，包括实时操作系统和各种应用程序以及用户所需的批量控制有关的软件。系统组态、生成、应用软件均通过图形界面和交互式菜单会话方式，十分方便快捷，工程师站提供了CAE计算机辅助工程及填表的组态方式。模拟控制回路组态可采用Control Drawing一边画控制方案图，一边输入数据的方式，顺序控制可采用逻辑图、顺控表及面向批量和顺控的高级语言的方式。设计和组态工作可同步进行，简化了工作流程。丰富的用户自定义宏功能，使组态更加容易和。
4.1 主要功能
(1) 仪表，电气控制功能;
(2) 控制Drawing:200个/FCS;
(3) 控制Block:8000个/FCS;
(4) 连续控制与演算功能;
(5) 顺序控制功能;
(6) 面板显示功能;
(7) 与PLC、Field-Bus等通讯功能;
(8) 连续控制。

4.2 算法
(1) 过程算法
过程控制器可以完成基本的调节和先进的控制，控制器能够提供以下算法:
●各种PID控制，(如: 采样PI，带批量开关的PID，自整定PID等);
●开方/平方;
●加/减/乘/除四则运算;
●分段线性化;
●超前/滞后;
●延时;
●高/中/低选择;
●变化率限制;
●质量补偿运算;
●累积/平均;
●采样和保持;
●用户自定义的功能块。
(2) 离散算法
在离散控制中主要提供了以下算法:
●开关控制;
●与或非逻辑;
●计数/计时。
4.3 组态过程
锅炉软件的编制组态过程可按以下步骤进行
(1) 以工程设计图纸为基础确定监控系统的I/O参数表，在组态各参数时需确定每个参数的通道、数据类型、参数范围、报警上下限及安全机制等，此项工作涉及硬件系统的选型和设计。
(2) 以工程项目的实际情况为依据,进行监控画面的组态设计,其中需要:
●确定画面的数量;
●确定各画面内的参数名称、量程;
●根据设计中的监控要求编制系统运行程序,该程序包括:系统启动程序、系统周期性运转程序和系统结束程序;
●确定监控组态程序的安全机制。
(3) 根据需要设计组态系统趋势画面;
(4) 根据需要设计组态系统报警模块;
(5) 根据需要设计组态系统DDE模块，做好数据链接工作。
4.4 LHSKM软件包在锅炉监控中的应用
根据工程的实际需求，系统共设置20余幅监控画面，以下介绍各主要画面的内容、功能及操作方法:
(1) 总貌画面
总貌画面将本项目绝大多数运行参数的实时值均组态于绘有锅炉工艺过程的立体画面中，参数值显示在锅炉相应的位置上，操作者可在画面上对锅炉及相应设备的运行状况、报警情况一目了然。组态中还对工艺管路和风机传动等采用动态方式进行处理，使画面效果更加形象逼真。
(2) 控制画面
在控制画面中采用与普通电动调节器仪表相类似的形式来表示控制器，使操作者易于接受，每个调节器面板上设有手/自动切换开关、回路设定值、参数运行值、控制输出值、阀位反馈值，这些数值均采用棒状色带和数字量同时显示。
(3) 参数画面
画面内设有锅炉及相应设备各部位烟气温度、进出水温度、蒸汽温度、进出水压力、流量等显示仪表。
(4) 趋势画面
在趋势画面组态时，将锅炉进出水温度和压力、炉膛负压等重要参数列入趋势曲线，可监测各参数的历史趋势。
(5) PID参数画面
每个控制回路的PID参数均需要在调试时予以调整，可用鼠标器或直接键入数据修改比例、积分、微分及积分饱和控制值,使调节回路特性满足工艺运行要求。
(6) 报表画面
采用报表格式将需要记录的工艺参数以及报警状态放入**表格内,并设置日期和时间。

5 结束语
技术先进、性能可靠、易于扩展、开放性局域网结构、成熟简捷的工程组态方式这些是CS3000集散型控制系统的主要特点，也是笔者对某集团公司热电厂5号锅炉过程控制系统选型的着眼点。通过在LHSKM软件包基础上编制组态锅炉软件并将其投入运行，使笔者更加深入了解了工控软件在使用中的应用方法和特点，这套集散型控制系统于2005年2月完成安装调试及试运行，现已正常运行一年多时间。随着该系统的稳定运行和不断开发完善，在生产和管理上起着控制生产设备、保证产品质量、提高生产效率、加强科学管理和辅助科学决策的作用，对企业提高竞争能力，获取经济效益将起重要的促进作用。

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号时就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（称为“步距角”），其旋转以固定的角度运行。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量以达到准确定位的目的;同时也可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度而达到调速的目的。步进电机作为一种控制用的特种电机，因其没有积累误差（精度为**）而广泛应用于各种开环控制。

1 定位原理及方案

1.1 步进电机加减速控制原理

步进电机驱动执行机构从一个位置向另一个位置移动时，要经历升速、恒速和减程。当步进电机的运行频率低于其本身起动频率时，可以用运行频率直接起动并以此频率运行，需要停止时，可从运行频率直接降到零速。当步进电机运行频率fb>fa（有载起动时的起动频率）时，若直接用fb频率起动会造成步进电机失步甚至堵转。同样在fb频率下突然停止时，由于惯性作用，步进电机会发生过冲，影响定位精度。如果非常缓慢的升降速，步进电机虽然不会产生失步和过冲现象，但影响了执行机构的工作效率。所以对步进电机加减速要保在不失步和过冲前提下，用较快的速度（或较短的时间）移动到*位置。

步进电机常用的升降频控制方法有2种：直线升降频（图1）和指数曲线升降频（图2）。指数曲线法具有较强的跟踪能力，但当速度变化较大时平衡性差。直线法平稳性好，适用于速度变化较大的快速定位方式。以恒定的加速度升降，规律简练，用软件实现比较简单，本文即采用此方法。

1.2 定位方案

要保证系统的定位精度，脉冲当量即步进电机转一个步距角所移动的距离不能太大，而且步进电机的升降速要缓慢，以防止产生失步或过冲现象。但这两个因素合在一起带来了一个**问题：定位时间太长，影响执行机构的工作效率。因此要获得高的定位速度，同时又要保定位精度，可以把整个定位过程划分为两个阶段：粗定位阶段和精定位阶段。粗定位阶段，采用较大的脉冲当量，如0.1mm/步或1mm/步，甚至更高。精定位阶段，为了保证定位精度，换用较小的脉冲当量，如0.01mm/步。虽然脉冲当量变小，但由于精定位行程很短（可定为全行程的五十分之一左右），并不会影响到定位速度。为了实现此目的，机械方面可通过采用不同变速机构实现。

工业机床控制在工业自动化控制中占有重要位置，定位钻孔是常用工步。设或工作台欲从A点移至C点，已知AC=200mm，把AC划分为AB与BC两段，AB=196mm，BC=4mm，AB段为粗定位行程，采用0.1mm/步的脉冲当量依据直线升降频规律快速移动，BC段为精定位行程，采用0.01mm/步的脉冲当量，以B点的低频恒速运动完成精确定位。在粗定位结束进入精定位的同时，PLC自动实现变速机构的更换。

2 定位程序设计

2.1 PLC脉冲输出指令

目前较为先进的PLC不仅具有满足顺序控制要求的基本逻辑指令，而且还提供了丰富的功能指令。Siemens S7-200系列PLC的PLUS指令在Q0.0和Q0.1输出PTO或PWM高速脉冲，较大输出频率为20KHz。脉冲串（PTO）提供方波输出（50%占空比），用户控制周期和脉冲数。脉冲宽度可调制（PWM）酮能提供连续、变占空比输出，用户控制周期和脉冲宽度。本文采用PTO的多段管线工作方式实现粗定位，PTO的单段管线方式实现精定位。

上述例子中，定电机的起动和结束频率是2KHz，较大脉冲频率是10KHz。在粗定位过程中，用200个脉冲完成升频加速，400个脉冲完成降频减速。使用PLC的PTO多段管线脉冲输出时，用下面的公式计算升降频过程中的脉冲增量值。

给定段的周期增量=（ECT—ICT）/Q

式中：ECT=该段结束周期时间

ICT=该段初始周期时间

利用这个公式，加速部分（第1段）周期增量为2，减速部分（第3段）周期增量为1。因第2段是恒速部分，故周期增量为0。如果PTO的包络表从VB500开始存放，则表1为上例的包络表值。

2.2 源程序

//主程序

LD SM0.1 //**扫描为1

R Q0.0，1 //复位映像寄存器位

CALL 0 //调用子程序0，初始化粗定位相关参数

LD M0.0 //粗定位完成

R Q0.0，1