西门子6ES7350-2AH01-0AE0技术参数

西门子6ES7350-2AH01-0AE0技术参数

 随着工业自动化控制的发展，一种新的工控产品人机界面(简称触摸屏)出现，给予工业设备现场控制一种全新的图形操作界面─（GOT）。它采用能高速通信的32位RISC芯片，具有交互性好，编程简便、灵活，并且与PLC之间的连接简便，简化控制柜设计，节省PLC的实际输入输出点，在工业设备控制中开始得到推广应用。现以水针线玻璃瓶生产线为例，介绍系统配置及应用。

    一、工艺流程及要求

    水阵线玻璃瓶生产线设备示意图如图1所示。玻璃瓶从入口处进入，碰到传感器1，启动走带机走带，带动瓶从入口走向出口，途经预热区、区、冷却区。只有进口风机、热风机、出口风机、排风机运转，才能走带。如入口处进瓶过快，挤压传感器2则发出信号去停止前方设备停止进瓶。如出口不畅，传感器3发出信号，停止走带机工作。五个风机中只要有一个停机，就停止加热器运行，并报警显示。检测风机不运行有传感开关装在风机的出口处，风机变频器的故障输出点进入PLC，走带机及各电机的空气开关跳闸接点也都进入PLC，加热器装在炉子的*顶部，由热风机向下均匀扩散加温。要求对不同型号大小的玻瓶进行不同温度的设置。能显示各区的温度值，并有反应温度的走势曲线图。对于进风机、热风机、出口风机要有能其风压的数值显示，以确定是否过滤网堵塞。

    在正常工作时，工作下班后，当温度下降到100℃以下，设备能自动关机。如炉内还有瓶未处理完，则启动夜间工作。这样在100℃以下停机后，还有进口风机、出口风机工作，以保证外部的灰尘不能进入炉内。对于时间，由PLC采集出口处传感器的数据，通过速度转化为时间，来显示玻瓶在区的时间，以确保的可靠性。设备在**下，要求能准确显示故障发生点及解决问题对策画面，并有动画反映生产现场工作情况。

    二、系统配置

    对于以上要求，我们选用中达-斯米克公司的人机界面、PLC组成一个控制系统。具体如下：

    1．人机界面型号为PWS-3760-TFT，该屏是真彩色10.4寸屏，采用232口进行下载和编程，采用RS422口和PLC通讯。选用真彩能更好地反映现场景色，动画逼真、美观。

    2．PLC选用SC—500系列，该机具有1024点输入、输出功能，1个RS232通信口和1个RS422通讯口，是一种模块化机型，可灵活配置功能模块及输入、输出点。

    3．输入选配XDC10十六点DC输入模块2块，输出配1个YRY10十六点继电器输出模块。

    4．输入单元采用AD020四路输入模块，输入三个风压模拟量值（4mA～20mA）。

    5．温度输入单元采用THM10五路带PID调节PWM输出温控模块1块，采进三路：加热区、区、冷却区的温度。

    三、调试运行情况

    该系统较重要的是对区温度精度控制的调试，区的加热系统采用五组电热丝单元加热，其中一组为基本加热单元，其他四组为PID温度调节加热单元。以前该生产线采用OMRONPLC，当时的情况是：生产线试运行时，出现温度曲线波动幅度过大（±8℃）。超过厂家要求的温度波动指针（±2℃）。实际调试时采取了两个措施对温度波动幅度进行控制。（1）采用双位PID温度控制系统堵住温度下降趋势。当铂热电阻检测到区温度低于设定温度1℃时。通过双位PID温度控制系统使PLC将七组加热单元全部投入运行30秒，然后通过铂热电阻检测区温度，由温控单元PID控制，直到温度达到设定值为止。（2）温度过调量的控制。首先对区温度进行检测，如果温度大于设定值，PLC将七组加热单元全部强行切除，并不断检测区温度，根据实际情况作出实时控制，在现场通过对控制程序的某些参数作一定的修改。并经过反复调试，较后温度控制精度完全符合厂家要求。在对系统的调试中发现，该控制系统完全可以通过对程序作进一步的修改、调试。达到更高的温度控制精度。

    在采用SC—500后，由于我们的THM10可以单独设定PID值，因此很方便的就把温度稳定在正负1度内，超过了工艺要求。

    四、结束语

    该系统应用于玻瓶生产线设备上，对度控制良好，能对各区温度进行显示，并对不同玻瓶的温度进行设置。现场故障一经发生能马上弹出一详细故障对策画面。经现场工作情况看，满足设计要求。这个系统是一种智能化的*对策系统，增强了人机交互性，提高设备的控制性能，简化了操作柜设计，提高了设备科技含量，在市场上很有竞争力，有很大发展空间。

操作站或服务器发生故障时，能把应用程序重新输入。磁带机产品更新也较快，1990年左右进口DCS配备的磁带机现在已买不到备件或磁带，新老磁带机和磁带不兼容。

    S9000系统控制器由两部分组成，一块3C905卡完成模拟量控制，另一块PLC主机LPM620-0072，主机上有以太网口，它在组成系统时，采用以太网连接，组成C/S结构。以太网连线有两种方式，在客户机较多情况采用集线器连接。

    如果只用1～2台操作站和1～2台控制器就把所有操作站、控制器连在公共电缆上，网上连接设备很少，也可以采用T型连接器。

    服务器比客户机包含更多驱动器，还需考虑它的电源功率和可靠性。电源很容易被忽视，如忽视电源直流输出是否稳定，还有噪声、杂散信号、尖峰脉冲和浪涌。电源是较容易出故障的部件之一。电子线路采用+3.3V或5V，硬盘驱动器和风扇采用+12V电压。

    有以太网的网络适配器，也有其他网络适配器，但都不如以太网用得多，所以价格也高。采用以太网能降低DCS成本。

    三、容易产生死机的系统实例

    设计一个系统，操作站采用C/S结构，连线如图所示。如配置8台操作站，2台服务器，下位是4台S9000控制器，需要在操作站中显示的I/O点数为2000，控制器务器通过以太网通信。控制器、服务器和控制器的物理连线是通过16端口的集线器（SwitchHub）。16端口集线器的速率缺省值是100BASE。如果服务器和操作站的适配器是10BASE，服务器和客户机的内存都是64kB，系统运行后死机现象较严重。

    把服务器的一块适配器换成100BASE，客户机仍采用10BASE网络适配器，把服务器内存增加到256kB、客户机增加到128kB，情况改观很多。

    从实际情况看，服务器和操作站死机原因与服务器内存容量关系很大。64kB的内存是较基本的，它的内存应该与操作站台数有关。运行情况表明，增加一台操作站服务器至少需要增加10～30kB内存。服务器内有两块网络适配器，与控制器通信的采用10BASE，与操作站通信的采用100BASE，操作站可以采用10BASE的适配器。连线采用普通电缆。

    如果服务器软件和操作站软件是fix，原来S9000的操作站就是采用该软件，操作系统是bbbbbbs3.2，死机情况不太严重。目前S9000系统软件是**的，该软件可能还有一些BUG，再加上网络、内存配置不太合理，死机现象十分严重。

    客户机应该组态的那一台服务器是主服务器，另一台是从服务器。否则，当一台服务器发生故障时，另一台服务器不能很好工作。如果有3服务器的话，组态更是重要。

各台客户机从服务器读取的数据可以一样，也可以不一样。也可以是所有客户机显示内容一样，多台操作站冗余运行。每台操作站与服务器交换的数据较多，可采用100BASE端口，服务器和控制器数据交换较少，该采用10BASE端口，客户机之间基本不交换数据，也可采用10BASE端口。如果不这样，很可能产生客户机死机。

    客户PC务器的配置不合适

    客户PC的配置取决于准备使用的操作系统。如DOS和bbbbbbs3.1只要8MB内存就可运转，而bbbbbbs9x至少要16～32MB，bbbbbbsNT较少要32MB，较好是64MB，特别是bbbbbbs2000，更需要64MB内存。除内存外对bbbbbbs2000来说，应采用更快的处理机和更大空间的硬盘。

    在选用客户PC时，虽然可以比服务器的机器差一些，但内存一定要比上面的要求还高一些。因为机器除运转操作系统以外，还要与服务器读写数据。

    服务器的CPU和硬盘驱动器承受网络上所有客户机的服务请求。服务器需要大量存储器，比客户机存储器容量要高得多才行。

    较好知道主板上存储器插槽数目和支持的较大内存数量。检查随DCS服务器来的存储器是如何配置的。单条64MBDIMM机器比用16MB模块插满4个插槽的机器更容易升级。

    服务器较好采用支持ECC内存的存储器。当ECC存储器与一个支持ECC的主板芯片组一起使用时，可纠正单个位存储器错误和检测多位存储器错误。

    硬盘驱动器对于服务器也很重要，连在网上的计算机都共享文件，硬盘驱动器应耐用、可靠和适用于同时为多个用户服务的。因此，采用SCSI硬盘驱动器较合适。SCSI驱动器有智能和较快的转速，采用UtraWideSCSI时从驱动器到系统间有极高率。无论是IDE硬盘驱动器还是SCSI硬盘驱动器，都可采用RAID技术，能更安全地保存数据，提高服务器质量。SCSI总线可连接多台硬盘驱动器，采用一台9GB的硬盘驱动器没有9台1GB的SCSI硬盘驱动器的效。

    市场上有一种磁盘阵列，专为服务器设计，是一种海量存储器产品。硬盘驱动器阵列可装入大量驱动器，用磁盘镜像或RAID提供容错，自动将服务器数据的多个拷贝存储到不同硬盘驱动器上。当驱动器发生故障时，所有数据依然对用户有用。有些阵列驱动器甚至可热交换，能在机器运行时更换故障。

    服务器使用的RAID较好版本是RAID5，能为所有现在版本的C/S网络操作系统所支持。RAID5数据“分析（stripes）"到多个SCSI驱动器上，使单个损坏驱动器上的内容可以从阵列中其他驱动器的信息里重建。当一个带热交换驱动器和供电的服务器结合在一起时，RAID5可使服务器以接近连续的24×7正常运行。

    如果DCS不是采用C/S结构的操作站，因各个操作站互相独立，只保存一部分数据，如果是冗余配置，可靠性已很高，就不一定采用RAID技术。

    DCS操作站为文件备份，可在操作站上安装一个SCSI磁带驱动器。采用C/S结构的，在服务器上较好安装磁带机，可把用户组态的应用软件拷贝在磁带机上。

由于软件销售量大，存在问题较少，通用操作站开放性好，死机现象大大减少。如果驱动软件不太好，也会引起死机。重要的是，它无论维护成本、备件采购都不受DCS制造厂家的限制。但为防、病毒侵入，防火墙不可缺少。

    二、C/S结构的人机界面的死机现象

    1.C/S结构

    DCS人机界面采用普通PC、bbbbbbs操作系统以后，为增机界面数量，采用C/S结构，只要控制器上通过接口与服务器相连，服务器和客户机上使用网络接口适配器用电缆连接，就成为C/S结构。

    客户机共享的资源。通常安装在安全场所，保存DCS控制器送来的较有价值的现场生产数据。

    作为服务器的计算机可能同时为几台或十几台客户机服务，所以服务器须要具有比客户机更快的处理器、较大的内存和更大的存储空间。

    客户机是标准的PC运行bbbbbbs操作系统，仅与服务器通信，不和其他客户机通信，有自备软件包。在作DCS操作站时，服务器和客户机可运行同一软件，以便共享资源。两者所装软件的区别是服务器应有DCS控制器驱动软件而客户机不需要。

    还有一种情况是，在服务器软件上安装OPC服务器，在客户机软件上安装OPCClient，客户机就可访问服务器。如在服务器上不需用图形方式观察现场设备运行情况，在服务器上也可不安软件，而只安OPC服务器，只是在查找故障时，才需要显示器。

    采用C/S结构可节省DCS昂贵的网络**接口。为系统可靠运行，采用双服务器冗余运行，这就是双机双网。一个系统较多用到两个**接口。

    较终用户反映，采用多个接口的多主站结构较好，原因是服务器和客户机安排不合适容易死机。如INFI90的ConductorNT和Honeywell的GUS在版本较低情况下都容易死机。

    2.C/S结构死机现象的产生

    C/S结构网络的两种硬件，通常称为客户PC务器。客户PC在中央控制室，而服务器放在安全的地方。DCS操作站死机的原因错综复杂。本文**于分析由于采用C/S结构引起的死机原因，有两种情况：

    控制器、服务器和客户机三者之间的连接有两种情况：一是DCS控制器有以太网接口，三者用以太网交换机来连接。交换机有多种端口，每个端口速率可以不等。端口数量由连接的计算机台数决定。交换机主要指标是背板宽度和存储器大小。如果采用以太网电缆如10BASE、100BASE等的速率都可传输，如采用5类线只能是10BASE。在图2以太网的连接是星型。使用离散的

    电缆将每台计算机连接到*连接点，通常称为网络集线器。每台计算机使用独立电缆，连接失败只影响有关的单台计算机，其他计算机可继续运行。如果各台机器适配器速率相同，以太网星型连接通常使用10BaseT电缆。

    控制器把信息送给服务器，客户机从服务器读写数据，由于客户机数量较多，如果它们之间采用一样的连线就可能死机。

  DCS死机现象有两种：人机界面死机、控制器死机。前者比后者损失要小。控制器死机是I/O卡件安排太多或存储器容量不够，一旦控制器程序运行到某一位置，就停留在该位置，程序不再往下走，即使重启也无济于事。

    人机界面（主要是操作站）死机现象所有DCS都不同程度地存在，只是频繁程度不同。另外与DCS使用时间长短有关。因硬件引起的死机，显示不再能恢复。如操作站电源电压偏低，很容易使操作站死机。由于软件和通信连线的速率选择不合适引起的死机现象经一段时间仍能恢复。操作站操作系统与软件磨合不好也能引起死机，对此维护人员毫无办法，称为原发性死机。由于某些配置不合理引发网络堵塞、内存太小等原因造成的死机，过几分钟后自己能恢复。

    一、DCS人机界面的死机现象

    近来，由于MIS系统需从DCS中读取生产实时数据。在网络中接进数据服务器，有的采用DDE方式，在读取数据较多情况下（如3000点），由于DDE消耗资源较多，网络堵塞现象就变得十分频繁，并使得各种人机界面的节点死机现象变得严重。

    网络堵塞现象的严重程度与多种因素相关。从操作站取数据，采用DDE方式，如果取的数据在500点以下，问题还不算太大。如果取几千点数据，操作站死机几乎是必然的。如果把节点连到DCS的通信网络上，从网络接口取数据，情况要好一些。

    控制器把数据送到接口，人机界面从网络接口读取数据应遵守网络通信协议。网络物理结构有环型和总线型两种，总线网络在逻辑上也是环型的。星型网络只用于小系统（100个I/O点内）。常用通信协议是广播式，网络上的节点只要把数据送到网络上，它就要不断广播数据，需要数据的节点就接收数据。广播式协议的网络除这种方式外，还有一种方式：一个节点向网上其他节点问询数据，如其他节点没有，它就反复进行问询直至读取到这个数据。如果网络上根本没有这个数据，就会造成网络堵塞。

    为使运行人员熟练DCS操作站的操作，可采用系统，了解DCS的键盘，以减少误操作引起死机；也可了解操作站死机情况。

    在DCS运行时间较长的情况下，组态只加不减，有一部分组态实际上已没有与真正的I/O点相连，与控制无关。在工程师站的用户应用程序中有这样的I/O点。动态数据服务器接入时，欲将DCS上所有数据点都读上去，因其中有大量数据点无效而造成网络堵塞，所以人机界面就发生死机。这时可用逆向工程师站读取控制器中的组态，与正向工程师站的内容进行比较，删除无效点，就可避免网络堵塞。

    另一个应注意问题是在接入动态数据服务器时，应检查所有接口的软件版本是否一致，否则会影响数据传递。

    解决网络堵塞的第三种方法是：如果采用例外报告方式，可加大例外报告区域以减少网络通信量。例外报告是指现场某点只在发生变化时把数据送到网络上。为防止点已坏而人机界面未知的情况，即使点不变化，超过一段时间也要报告。为减少网络上的通信量，把例外报告的两个参数都适当加大，也能达到减少数据量的目的。

    较近推出的通用操作站多采用bbbbbbsNT/2000操作系统，软件也通用，如FIX、InTouch等。

 3.3HMI监控主面

    整个HMI监控系统采用树型结构，由监控主画面及相应功能子画面组成。在监控主画面下端设有控制功能键，按动功能键可以依次进入相应子画面，执行所需的功能。在每一个子画面中可通过上一页、下一页功能键在同一功能组中进行画面切换，在任一子画面都可以通过主画面功能键退回到监控主画面。系统自动采集相关数据，将切割计划、测量脉冲、辊道速度等一些重要生产工艺参数显示在主画面上，便于操作人员的观察。监控主画面上还有生产过程的动态画面显示，在动态画面上以各种形式模拟出主要控制设备的运行情况，例如光电开关的动作、电磁阀的吸合、电机的运行停止等，直观、生动的反映出现场的过程，方便操作人员对生产情况、设备工况的了解。DIGITAL公司的HMI编程软件ProPB3Win提供了丰富的控制部件，例如按钮部件、画面切换部件、指示灯部件、数据文本显示部件等等，实现上述功能只要根据需要选择相应的控制部件，定义好其属性即可。ProPB3Win采用软件通用模式，所有控制部件的属性通过组态形式完成，以实现相应控制功能。使用ProPB3Win内附的图库及作图工具来构造生产现场的模拟画面，简便易行。内容丰富的作图工具库，使得画面生动、丰富多彩。

    此外，充分利用HMI的优势将原先布置在控制柜上的开关、指示灯尽可能地用HMI中的控制部件替代，这样做减少硬件设备，简化了现场设备间的接线，更重要的是给设计和调试带来诸多方便。

    3.4HMI参数设置功能

    主控系统中有多达近百个参数需要设置，根据控制功能将其分为联锁、横切、横掰、速度、掰边、纵掰及设备参数组，使整个系统的结构更加合理。同时利用HMI触摸操作的特性使参数设置变得极为直观和简便。在参数设定时，利用其内带的数字键盘，将此数字键盘设计为弹出式，在操作人员要设定参数时，按动设定键，弹出数字键盘进行操作。每个参数在部件属性中定义并分配了相应的PLC地址，当确认后输入的数据将存入PLC*的地址中。操作完成后，按动一键，可消去数字键盘。此种设计模式可较大化地利用画面的有效面积。同时每个参数都设有上下限限制，当输入数值超**，系统拒绝接受并向操作者发出超限音响报警。此外对重要的系统设备参数组，为安全起见，通过工具库中D-bbbbbb脚本语句编写简单程序设置画面进入操作密码，赋予操作人员不同的操作权限，增加系统的安全性。

    3.5HMI报警及打印功能

    在系统报警设计时，将故障信息在报警编辑器中编辑好，并在报警记录子画面中设置报警记录显示部件用于故障信息显示。系统运行发生故障时，HMI根据PLC传送的故障信号，将报警编辑器中对应的故障信息在报警记录子画面显示出来。同时监控主画面上?quot;故障"信号灯将闪烁，音响报警。此时操作人员可进入报警记录子画面，根据故障信息查找原因，及时处理。

    HMI的打印机接口支持标准打印机，可实现数据打印。将ＨＭ统数据区打印机控制字置1，便能打印机。系统在切割计划子画面中设有打印功能，可及时打印切割计划报表，供生产管理人员使用。

    4、结束语

    该系统投入使用后，受到用户的欢迎。系统具有安全、直观、简便等特点。监控、故障诊断和打印等功能的实现，大大提高了生产运行的可靠性。实践明，HMI在PLC控制系统中有着广泛的应用前景，必将在工厂自动化中发挥出越来越大的作用。

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