6ES7322-1HF10-0AA0产品齐全

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汽车灯泡的寿命是产品质量的重要指标之一，产品在质量放行之前，在各种通电状态下对其寿命进行抽样测试。公司现有的寿命测试设备主要由变压器及电气控制仪表组成，在实际运行中频繁发生故障，备件换和维修成本高，自动化程度低，测试结果不准确，大地影响了产品质量控制的水平。因此，质量技术部迫切需要一套高稳定性、高性和的汽车灯泡寿命测试设备。自动化电气控制部门负责此项目的具体实施。根据要求，这套设备需要对公司生产的10多种不同型号的汽车灯泡进行寿命测试。的汽车灯泡寿命测试系统。为了简单，本文只介绍了其中2种型号的灯泡，基于S7-300西门子PLC的寿命测试系统的设计方案。

2  控制系统设计
 
2.1控制系统硬件设计 
    本系统采用S7-300西门子PLC进行控制。由于配电电路比较简单，元器件也比较少，采用正泰小型户内配电箱JXF1-4030/20。金钟穆勒电源开关控制系统电源输入，内置指示灯的启动与停止按钮控制系统的工作状态。由于被测试灯泡型号繁多，且每一种型号都需要进行不同要求的通电测试，采用一组两位拨码开关可以实现00-99共100种功能选择。灯座通电板上安装了不同型号的灯座，用来固定各种不同型号的被测试灯泡。发光检测器用于检测灯泡的点亮或者熄灭状态，将所检测信号输入西门子PLC进行处理。灯泡的通电电压将通过MT8100iE显示出来。电气控制柜外侧元件布局如图1。根据西门子电气产品型号选择及其标准，控制系统的电源模块将选择PS 307 10A（订货号 6ES7307-1KA00-0AA0）；CPU选择CPU314 (订货号6ES7314-1AE04-0AB0/V1.2)；数字量输入信号有15个点，为了方便扩展和备用，数字量输入模块选择DI32xDC24V（订货号6ES7321-1BL00-0AA0）；数字量输出点数较少，数字量输出模块选择DO8xDC24V/2A（订货号6ES7322-1BF00-0AA0）；根据数字电压表的显示精度要求，模拟量输出模块选择AO4x12Bit （订货号6ES7332-5HD01-0AB0）；电气控制柜内部元件还包括ABB小型断路器（220V）、OMRON LY型继电器、线槽、接线排、接线端、接地线等。电气控制柜内部元件布局如图2。硬件电气原理图如图3所示。主线路AC230V交流电经电源总开关分别接入PS307电源模块和DC5V变压电路板，分别为CPU和电压表供电；在DC0~30V直流源模块之前用小型断路器限流，被控直流电压经继电器输出给灯泡负载。

2.2控制系统软件设计
 运行STEP7软件，选择CPU型号并新建一个项目，在Block中，建立OB1、OB100、FC1、FC2、FC3、FC10…，其功能描述如表2。西门子PLC程序采用顺序功能控制结构如图4。当信捷plc系统电源接通，西门子PLC进行初始化。系统启动后，组织块OB1调用系统初始化功能块，系统根据产品类型选择按钮所产生的信号来调用功能块FC10、FC11、FC12…灯泡进行通电测试。若灯丝被烧毁，保持电压表读数，系统停止程序结束；否则，如果没有换新灯泡，立刻启动警报系统，通知寿命测试值班人员；若已经换新灯泡，则寿命测试值班人员可以继续进行功能选择，系统将进行下一次通电测试。在软件设计过程中，需要解决的关键问题包括：（1）BCD拨码开关输入信号处理。系统操作人员通过BCD拨码开关进行不同测试要求的功能选择，为了得到良好的选通信号，对BCD拨码开关输入的信号进行处理。BCD信号先与十六进制数FF相与，对信号进行，再进行数据类型转换，和功能编号整型数值进行比较后得到产品类型选择信号，来实现该型号灯泡的测试功能，其程序功能块如图5。（2）电压模拟量输出处理。将电压值MW100进行数据类型转换，使其的为实数类型数据MD120。双字节有16位，16位为符号位，可以用7FFF即32767来表示直流源模块输出的电压30V，通过计算可以得到比例系数91.6。通过模拟量模块的输出信号PQW272来控制0~30V直流源的输出电压，供给被测试的灯泡负载。

3  PLCSIM软件
 
    STEP7的可选软件工具PLCSIM是一个西门子PLC软件，它能够在PG/PC上模拟S7-300系列西门子PLC的下载、测试运行和故障诊断。与真实的PLC相比，它可以实现程序的暂停和继续功能，单循环执行模式，定时器手动设置，灵活性高，使用也方便。PLCSIM的运行界面如图7。在程序的调试过程中，选择CPU在RUN模式， IW0不同的数值，表示不同的功能的选择；定时器T定时功能启动，QW就可以显示电压表读数值。在硬件安装完成之后，系统通电并进行程序下载。按照公司各种不同型号灯泡的测试要求，完善所有要求的测试功能。通过实际运行表明，该控制系统满足汽车灯泡寿命测试特殊的控制要求，能够长时间稳定运行，自动显示和记录通电测试电压，实现故障自动报警等功能

电池性能检测控制流程图（部分控制流程）
5应用效果分析 
经整个系统稳定后，全自动包装流水线在各监控中下**的稳定生产；S7-200西门子PLC和UniMAT扩展模块抗干扰性强、稳定及性增强该系统运行和监控能力。今后全自动流水线将是大型企业发展趋势，其控制系统的性，功能的强大性也是PLC发展趋势。

a、在电梯控制中采用西门子PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，性大大提高。

b、去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。

c、PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。

d、PLC可进行故障自动检测与报警显示，提高运行性，并便于检修。

e、用于调配和管理，并提高电梯运行效率。

f、改控制方案时不需改动硬件接线。

3. VS-616G5型通用西门子变频器电梯调速系统

  通用变频VS-616G5可直接控制交流异步电动机的电流，使电动机保持较高的输出转矩；它适合用于各种应用场合，可以低速下实现平稳起动并且其地运行，其自动调整功能可使各种电动机达到的控制。VS-616G5将U/F控制、矢量控制、闭环U/F控制、闭环矢量控制四种控制方式融为一体，其中闭环矢量控制是适合电梯控制要求的。

  VS-616G5西门子变频器用在电梯调速系统中时，配PG卡及旋转编码器，以供电动机测速及反馈。旋转编码器与电动机同轴连接，对电动机进行测速。旋转编码器输出A、B、两相脉冲，当 A相脉冲前B相脉冲90°时，可认为电动机处于正转状态。当A相脉冲滞后于B相脉冲90°时可认为电动机处于反转状态，旋转编码器根据AB相脉冲的相序，可判断电动机旋转方向，并根据AB脉冲的频率测得电动机的转速。旋转编码器将此脉冲输出给PG卡，PG卡再将此反馈信号送给616G5内部，以便进行运算调节。AB两相脉冲波形图如图所示。

VS-616G5用在电梯调速系统中时，还配置制动电阻。当电梯减速运行时，电动机处于发电状态，向变频器回馈电能。这时同步转速下降，交-直-交变频器的直流部分电压升高，制动电阻的作用就是消耗回馈电能。抑制直流电压升高。

    西门子变频器的功率可根据曳引机电机功率、电梯运行速度、电梯载重与配重进行计算。设电梯曳引机电机功率为P1，电梯运行速度为V，电梯自重为W1，电梯载重为W2，配重为W3，重力加速度为g ，变频器功率为P。在大载重下，电梯上升所需要曳引功率为P2，P2=[(W1+W2+W3)g+F1] V，其中F1＝=(W1+W2+W3)g+σ，为摩擦力，σ可忽略，电动机功率P1，变频器功率P应接近电机功率P2，相对于P2留有裕量，可取P=1.52P2 。

（二）制动电阻参数的计算

  由于电梯为位能负载，电梯运行过程中产生再生能量，所以变频器调速装置应具有制动功能。带有逆变功能的变频调速装置通过逆变器虽然能够将再生能量回馈电网，但成本太高，采用能耗制动方式通过制动单元将再生能量消耗在制动电阻Rz上，成本较低而且具有良好的使用效果，能耗制动电阻的大小应使制动电流Iz的值不过西门子变频器额定电流的一半.

4 电梯控制系统的设计

4.1 信号控制系统

  电梯信号控制基本由西门子PLC软件来实现，电梯信号控制系统如图5.1所示，输入到西门子PLC的控制信号有运行方式选择、运行控制、轿内指令、层站外呼召唤、保护信息、旋转编码器、开关门、门区和平层信号等。

4.2 电梯控制系统实现的功能

  （1）开始时，电梯处于任意一层。

  （2）当有外呼电梯信号到来时，轿厢响应该呼梯信号，达到该楼层时，轿厢停止运行，轿厢门打开，当没有人员进出时，延时5秒后自动关门，或者按关门按钮关门。

  （3）当有内呼电梯信号到来是，轿厢响应该呼梯信号，达到该楼层时，轿厢停止运行，轿厢门打开，当没有人员进出时，延时5秒后自动关门，或者按关门按钮关门。

  （4）在电梯轿厢运行过程中，即轿厢上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼信号均不响应，但如果反方向外呼梯信号前方再无其他内、外呼梯信号时，则电梯响应该外呼梯信号。

  （5）电梯具有远反向外呼梯功能。

  （6）电梯未平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。平层且电梯轿厢停止运行后，按开门按钮轿厢开门，按关门按钮轿厢关门。

4.3 速度控制及平层控制

  电梯作为一种载人工具，在位势负载状态下，除要求外，还要求运行平稳，乘坐舒适，停靠准确，电梯的运行曲线如图 5.2所示。但在现场调试时，应使爬行段尽可能短，并要求在各种负载下都大于零为标准来调整减速起始点。

随着科技的发展，人们对电梯的要求不断提高：不仅速度快、提升高度高，还要占地少和运营。同时还不能丝毫损失乘客舒适性。乘坐舒适必然要求平稳启动和连续加速已经柔和制动和准确抵达目的位置，要做到这些的关键是准确发出减速信号和平层信号，在接近层楼面时按距离自动矫正速度给定曲线。采用MT8100iE变频器调速双闭环控制可基本满足要求。利用旋转编码器在构成速度闭环的同时，也可构成位置闭环控制。

  旋转编码器的输出一般为A和A、B和B两对差动信号，可用于位置和速度测量，A和A、B和B四个方波被引入PG卡，经辨向和乘以倍率后，变成代表位移的测量脉冲，将其引入PLC高速计数端，进行位置控制。本系统采用相对计数方式进行位置测量。运行前通过编程方式将各信号，如换速点位置、平层点位置等所对应的脉冲数，分别存入相应的内存单元，在电梯运行过程中，通过旋转编码器、软件实时计算以下信号:电梯所在层楼位置、换速点位置、平层点位置，从而进行楼层计数、发出换速信号和平层信号。

4.4 I/O点数的分配

5.1 各环节设计方法

一、开关门环节

（一）开门环节

  (1) 呼梯开门：电梯在某层站待命时，若有人在该层站呼梯则电梯开门；电梯在运行过程中，有外呼梯信号时，若顺向运行则电梯停层开门，逆行不停层。

 （2）自动运行停层时的开门：电梯在停层时，至平层位置，M3.0接通，电梯开门。

 （3）关门过程中重新开门：关门过程中重新开门时，按开门按钮（I0.4）重开；当电梯关门时有东西夹在门上，使I4.4接通，门重开；当电梯载时，使I4.3接通，门重开。

 （4）电梯运行中禁止开门, 电梯检修时开门均为手动开门，通过开门和关门按钮进行。

(二) 关门环节

 （1）电梯开门后计时，5s后自动关门,计时未到5s时可用关门按钮（I0.5）提前关门。

 （2）检修时关门不自锁,电梯重时禁止关门。

（三）保护及故障显示环节

（1）电梯在关门过程中因各种原因不能关门到位，电梯会重新开门，开门时间到后又会自动关门，关门不到位又重新开门，如此反复开、关门，若不及时处理，门很损坏。所以在出现这种情况时，用计数器C0计数，当开、关门动作5次时，电梯停止运行，并0、2交替显示。当电梯关门到位时，对C0复位。

（2）当电梯继电器断开时，电梯停止运行，且0、1交替显示。

二、层楼信号产生与环节

  三、 呼梯信号登记、、显示环节

（一）内选信号的登记、、显示
通过对轿厢内操作盘上1楼~8楼选层按钮的操作，选择欲去的楼层，选层信号被登记，且选层按钮下的指示灯亮。当电梯到达所选楼层后，停层信号被，指示灯也应熄灭。

（二）外呼信号的登记、、显示

  通过对电梯每层厅门处外呼按钮的操作，选择要上楼或是要下楼，呼梯信号被登记，且相应外呼按钮下的指示灯亮。当电梯到达该层时，且电梯的运行方向与呼梯目的方向一致时，呼梯满足要求，呼梯信号应被，不一致时，呼梯不满足要求，呼梯信号保持。

四、电梯定向环节

  电梯的定向即上行和下行。电梯在处于待命状态下，接收到内选和外呼信号时，将电梯所处的位置与内选信号和外呼信号进行比较，确定是上行或下行，且上行指示和下行指示相应指示，一旦电梯定向，内选信号和外呼信号对电梯进行顺向运行要求没有满足的情况下，定向信号不能。检修状态下运行方向直接由上行和下行启动按钮确定，不需定向。

五、停层信号产生和环节

  电梯在停车制动前，应确定其停层信号，即确定要停靠的楼层，每一层产生一个停层辅助信号，1楼~8楼的停层辅助分别是M15.0~M15.7。1楼停层条件是电梯下行到1楼，8楼的停层条件是电梯上行至8楼；中间层产生条件是根据电梯的运行方向与外呼信号的位置和内选信号比较后得出。当外呼信号方向与电梯运行方向一致时，产生停层信号，不一致时不产生停层信号，外呼信号被登记；当到达内选信号产生要去的楼层时，产生停层信号。电梯在到达需停层的楼层3s后，该层的停层信号。

六、启动加速、稳定运行、制动环节

（一）启动加速：电梯启动的条件是运行方向已确定，门已关好。

（二）稳定运行：电梯在经3s加速后达到快车速度（50Hz），进入稳定运行阶段。

（三）停车制动：停层信号产生后，电梯就减速阶段，接收到爬行信号，经3s减速后达到爬行速度（6Hz）。当电梯行进至平层位置时，撤去爬行信号并停车制动、自动开门。

（四）检修时，接通检修开关I0.3，通过上行启动和下行启动按钮，控制电梯上行或下行，门时候关好不影响电梯的运行，此时电梯只能低速运行。

现地控制单元为电站监控系统全分布式结构中的智能控制设备，由它实现监控系统与电站设备的接口，完成监控系统对电站设备的监控。它可以作为所属设备的立监控装置运行，当现地控制单元与主控级失去联系时，由它立完成对所属设备的监控，包括在现地由操作人员实行的监控及由现地控制单元对设备的自动监控。

2.1 机组现地控制单元
机组现地控制单元每台机组配置S7-200西门子plc一套，分别编号为1#LCU、2#LCU、3#LCU、4#LCU。屏上配有触摸屏、PLC模块、交流量智能变送器，每套机组现地控制单元采用温度变送器及智能温度巡检装置两种方式采集机组各测温点的温度。温度巡检装置经通信接口与本单元进行通信。相关的备用、调相、发电、故障和事故等状态指示，以及开停机、紧停、过速保护等功能按钮及连片。
西门子PLC配置
机组现地控制单元的PLC采用S7-200CN西门子plc可编程控制器（PLC）模块。该系列西门子PLC 适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200CN系列的强大功能使其无论在立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200CN系列具有高的性能/价格比。
根据系统要求，西门子PLC配置如下：
①处理模块（CPU）：选用CPU226CN（24点DI/16点DO）。
②数字量输入模块（DI）：选用EM221，共2块（16点DI/块）。
③数字量输入输出模块（DI/DO）：选用EM223，1块（16点DI/16点DO）。
④温度量输入模块（RTD）：选用EM231，共2块（8点/块）
⑤ PROFIBUS-DP接口模块：EM277，1块。
⑥ PROFIBUS-DP网络连接器1个。
威纶触摸屏配置
触摸屏采用K-TP178micro西门子触摸屏。该屏是西门子专门针对中小型自动化产品用户需求而设计的全新西门子触摸屏。通过点对点连接（PPI或者MPI）完成和S7-200CN控制器的连接，整个系统浑然一体，具有良好的稳定性和抗干扰性。通信速率可达187.5kbaud。它的操作界面非常友好，不但可以通过MT8121iE触摸屏来执行操作，可以通过面板上的6个按键来执行操作。此外该屏采用了32位ARM7的CPU处理芯片，同时拥有大的内存空间使操作响应加快速。
2.2公用及开关站现地控制单元

公用及开关站现地控制单元配置S7-200西门子plc一套，编号为5#LCU，配置西门子PLC模块、温度采集模块、CM-320B多对象微机准同期装置、交流量智能变送器、西门子K-TP178micro触摸屏、开出继电器、交流采样装置等相关器件。主要对全厂公用的油、气、水辅助系统，厂用交流电源系统，直流电源系统及开关站等监控对象的数据采集及实时控制。
根据系统要求，西门子PLC配置如下：
①处理模块（CPU）：选用CPU226（24点DI/16点DO）。
②数字量输入模块（DI）：选用EM221，共2块（16点DI/块）。
③数字量输入输出模块（DI/DO）：选用EM223，1块（16点DI/16点DO）。
④温度量输入模块（RTD）：选用EM231，共2块（8点/块）
⑤模拟量输入模块（AI）：选用EM231，1块（4点AI）。
⑥ PROFIBUS-DP接口模块：EM277，1块。
⑦ PROFIBUS-DP网络连接器1个。
2.3现地控制单元系统实现的功能：
2.3.2运行监视
运行监视包括全厂运行实时监视及参数在线修改、状变监视、越限检查、过程监视、趋势分析和监控系统异常监视。
2.3.3控制与调节
机组现地控制单元能自动完成开、停机操作和有功、无功功率的调节，而不需依赖于电站控制。在接受电站控制命令后，工况转换及调节能自动完成，也能分步自动完成。机组现地控制单元也能执行现地人机接口发出的现场命令。
机旁设控制权切换开关（上行信息不受切换开关位置影响）。开关置于“中控室”时，则机组仅受控于电站控制，置于“现地”时则仅可由运行人员通过现地控制单元对机组进行控制。
机组控制单元顺序控制
机组同步并网
机组辅助设备的自动控制、监视
①事件检测和发送
自动检测本单元所属的设备、继电保护和自动装置的动作情况，当发生状变时，将事件的性质依次检测、归类存档，并上送电站控制。
2.3.4数据通信
完成与电站控制的数据交换，实时上送电站控制所需的过程信息，接收电站控制的控制和调节命令。
机组现地控制单元接收电站控制所用的同步时钟信息以保持同电站控制同步。
与电能计量装置及其他承包商提供的微机励磁调节器、微机调速器、微机继保装置、微机测速装置、温度巡检装置等之间通信，进行信息交换，提供接口软件。
2.3.5系统诊断
机组现地控制单元硬件故障诊断：可在线或离线自检设备的故障，故障诊断能定位到模块。
软件故障诊断：应用软件运行时，若遇故障能自动给出故障性质及部位，并提供相应的软件诊断工具。
2.4上位机配置
①服务器 (DELL P4 2.8G处理器、512MB内存、80GB的硬盘)。
②彩色显示器 (DELL 21寸彩色显示器)。
③语音报警设备 (多媒体声卡、音箱)。
④ CP5611网卡
⑤ SIMATIC NET 6.0。
⑥ WINCC 5.1。
上位机监控系统采用西门子WinCC人机接口软件，该软件可以很好的支持S7系列西门子plc，且具有强大的画面组态、报警设置、数据存档、报表设计等功能。此外还集成了多种网络连接方式，使其与自动化系统连接起来加方便。
2.5上位机监控系统实现的功能：
2.5.1数据采集与处理；
主控级自动采集和处理各现地控制单元的各类实时数据和处理电站设备的运行参数，采集的数据及处理量主要有以下几种：
①电气量：主控级收集由现地控制单元采集的各电气量：
②模拟量
温度：机组上导、下导、水导、推力轴承的瓦温、油温、冷却水温、转子线圈、定子线圈和铁芯的温度及变压器油温等。
③数字量：各现地控制单元将采集到的数字量上送主控级进行处理或现地处理
④脉冲量：各现地控制单元对采集到的脉冲量进行累计，换算成相应的电度量后，上送主控级进行全厂日、月、年发电量累加处理。
⑤数据压缩精简：对实时数据和历史数据按要求进行筛选整理，去掉无用的数据后，将“压缩”了的数据存入数据库。
WinCC控制画面
三、关键技术的使用
3.1 PROFIBUS现场总线技术
随着制造业自动化和过程自动化中分散化结构的增长，现场总线的应用日益广泛，现场总线实现了数字和模拟输入/输出模块、智能信号装置和过程调节装置与可编程逻辑控制（PLC）和PC之间的，把I/O通道分散到实际需要的现场设备附近，从而使整个系统的工程费用、装配费用、硬件成本、设备调试和维修成本减少到少。PROFIBUS现场总线满足了生产过程现场数据可存取性的重要要求，一方面它覆盖了传感器/执行器领域的通信需求，另一方面又具有单元级领域的所有网络通信功能。
在宝坛一、二级站计算机监控系统中各控制单元之间通过PROFIBUS现场总线连接。装有CP5611网卡的上位机作主站，各控制单元以PROFIBUS-DP从站的方式接入。

WinCC连接PROFIBUS-DP从站
编程时，要配置CP5611网卡。像配置S7-300西门子plc站一样将其组态为PROFIBUS主站（DP-MASTER），将其下载到硬件中。WinCC侧的组态，在WinCC程序中添加PROFIBUS-DP协议，并设置其系统参数。在DP连接协议下添加新的连接及变量即可。
3.2 数据库软件Sybase
数据库软件采用了Sybase公司的Sybase服务器软件，利用Sybase数据库强大的数据引擎，确保各个电站子控制系统的历史数据和操作、报警记录的而准确的记录，同时保证各个电站子控制系统对历史数据的报表统计、查询等功能的实现。并为将来和MIS系统的连接作好预留手段。
3.3 S7-200系列西门子plc与PMAC通讯
系统采用的S7-200系列CPU226CN模块上具有两个可编程的自由通讯口， PMAC采用标准的485通讯方式，支持PROFIBUS通讯协议。我们将PMAC的485+接入CPU一个通讯口的3脚，485-接入8脚，用STEP 7-Micro/WIN软件对通讯口进行编程