西门子模块6ES7222-1BD22-0XA0厂家供应

西门子模块6ES7222-1BD22-0XA0厂家供应

改造主要目的：
对粗轧区域油库控制设备进行升级。
主要问题：
1.系统抗环境干扰能力差。
2.系统本身的固有缺陷难以克服，S5-115U的位故障不断发生，而始终不能找到根本的原因，而且故障一旦发生根本无法准确地找到故障点，只能逐块换模板直到故障排除。
3.L1网是西门子公司开发的低速网，扩展性差，速率低。
4.VIDEO 2000监控系统组态复杂，维护困难，备件已无法供应,出现问题很难解决。

改造方案
航星公司对系统的改造采用西门子的S7-400产品来替代原有的S5-115U，并将这两个系统上连入西门子的开放性好、扩展性强、速度快的PROFIBUS 网络上。原有ProfiBus网因当时站点少、通讯距离短，从经济上考虑采用电缆作为通讯媒介。
本次改造后，通讯距离大大加长，考虑到将来整个系统都将逐步改造升级连入ProfiBus网络，通讯速度、网络的抗干扰能力及网络通讯的性也改善，所以这次改造将原有的ProfiBus 电网络改为光网，以提高网络的通讯速度和性。

具体方案：
1.控制设备采用西门子公司的S7-400，分别用作换辊平衡液压系统、E1 AWC液压系统等七个系统。
2.四个换辊的操作台，操作站改为系统通过PROFIBUS-DP网与西门子的液晶操作面板相连。
3.监控采用WinCC。
4.在SHC电气室放置与BA相连的操作站用于监视基础自动化的状态和工程师站用于维护和临时修改程序。



改造特点：
1.此次S5升级S7系统，柜内接线上基本不变，模板的选型也基本与原设计保持一致,这样可以给年修提供多的调试时间。
2.此次改造将原西门子低速网L1网改造为西门子开发的开放性好的PROFIBUS网,保了现场设备的快速性并提高了系统的抗干扰性。通过该网将新改造的油库控制系统和已有的R3、R4换辊控制系统及WINCC操作系统组成的ProfiBus 现场总线（为提高其性和通讯能力，将现有的ProfiBus 电网络改为光网）相连接, 使它们之间进行的数据交换 。
3.该改造后的系统增加上位监视功能,，监控该系统的运行状况。
4.改善后的系统在每套150U中加一块网卡，使新老系统的信息可相互传送。
5.增加4个操作箱站，可以就地进行换辊操作。
6.将使以前立的阀手动调节控制改为S7-400内部的闭环自动控制系统，操作加方便，性大大提高。
7.将多套系统并入改造后的PROFIBUS网内，进行统一的集中监控。

0.序言：
为适应现代铜加工行业的激烈竞争，铜产品的产量和质量非常重要，而引进大锭半连铸生产线，并配合步进炉、热轧机生产，就体现了生产效率和产量的提高。而产品性能除通过半连铸的熔化工艺上控制外，还在引锭系统的控制性和适用性上得到体现。我公司通过消化国内外的大锭半连铸设备控制思想，并多方与各讨论，自行设计与制作了黄铜锭、紫铜锭半连铸生产线，引锭采用的是下引法。

1.引锭系统的主要外部设备及其工作原理：
此引锭系统包括铸锭头、结晶器、引锭平台、引锭油缸、铸锭小车、振动器等，其中：
（1）铸锭头和结晶器安装在铸锭小车上，分别接受从保温炉里倒出的铜水并通过强制水冷使其冷却结晶，结晶器的窗口大小就是铜锭的断面形状；
（2）平台在铸锭小车下方，由引锭油缸牵引其向下移动，使结晶后的铜锭随着引锭平台（靠铜自身重力作用）下引，而油缸是由比例伺服阀通过PID调节控制其下引速度的，平台上联结有一链条，链条的另一端固定一重物，被拉紧的链条中间联结一个链轮，在这个链轮轴上装有一个位置旋转编码器，平台的上下移动就转化成链轮的转动，也就是转化成了编码器的脉冲数了，它就可转化为引锭的长度；
（3）振动器安装在铸锭小车上，是使铜在结晶前性能均匀化之用，它由一台直流电机带动凸轮机构产生振动，调整此电机的速度即是调整其振动频率。



2． 控制系统的硬件构成：
我们采用西门子S7-200PLC及其扩展I/O,AS-I接口模块，模拟量模块，配以TD200文本显示器等进行控制。


位置旋转编码器，用P+F公司的AS-I形式的编码器，通过AS-I接口模块计数数据；模拟量模块EM235为4入/1出，其中一块输出接伺服阀放大器去控制伺服阀，另一块输出接直流驱动器（欧陆590）速度给定信号，从而控制振动器的振动频率。

3． 系统控制思想：
（1） TD200中文显示及操作界面，可进行工艺参数的设定：引锭速度（mm/min）、铸锭长度（mm）、振动频率（HZ），显示当前工作数据：实际引锭速度、平台位置、铸锭当前长度、重量，显示当前工作状态，全中文报警显示等。
（2） 通过AS-I接口模块位置旋转编码器的数据，后转换为实际平台位置和铸锭长度，对其进行定时中断处理可算出实际的引锭速度，根据设定的引锭速度进行PID调节，计算出从模拟量输出到比例阀上的信号，从而对引锭过程形成了一个速度闭环控制。
（3） 平台位置或铸锭长度的计算方法是：在平台处于位置时，把编码器计数值作为参考值，油缸带动平台上下移动，也带动链轮上的旋转编码器旋转，此计数值相对参考值就得到了铸锭的长度值。

4． 系统的特点和优点：
（1）为适应操作方便，在操作面板上安装了手动/自动、快速/慢速转换开关，可视实际情况进行相应的操作，使操作具有灵活性；
（2）用链条带动链轮，使直线行程转换为旋转的脉冲计数，而不必安装长行程的线性位移传感器，实现了其可行性又节约了成本；
（3）用TD200中文显示界面，使操作变得透明、友好，全中文报警自动前台显示，使故障点清晰可见、易于快除。

1 引言
随着城市建设的不断发展，高层建筑的不断增多，电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；二种控制方式用可编程控制器取代微机实现信号控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。PLC性高，程序设计方便灵活。本设计在用PLC控制变频调速实现电流、速度双闭环的基础上，在不增加硬件设备的条件下，实现电流、速度、位移三环控制。
2 硬件电路
2．1 硬件结构
系统硬件结构图如图1所示。
PLC为西门子公司S7-200系列CPU221， PLC接受来自操纵盘和每层呼梯盒的召唤信号、轿厢和门系统的功能信号以及井道和变频器的状态信号，经程序判断与运算实现电梯的集选控制。PLC在输出显示和监控信号的同时，向变频器发出运行方向、启动、加/减速运行和制动电梯等信号。
2．2 电流、速度双闭环电路
采用YASAKWA公司的VS - 616G5 CIM- RG 4022变频器。变频器本身设有电流检测装置，由此构成电流闭环；通过和电机同轴联结的旋转编码器，产生a、b两相脉冲进入变频器，在确认方向的同时，利用脉冲计数构成速度闭环。


3 位移和运行曲线控制
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，理想的运行曲线如图2所示。


3．1 位移控制
采用变频调速双环控制可基本满足要求，但和国外电梯相比还需进一步改进。本设计正是基于这一想法，利用现有旋转编码器构成速度环的同时，通过变频器的PG卡输出与电机速度及电梯位移成比例的脉冲数，将其引入PLC的高速计数输入端口0000，通过累计脉冲数，经式(1)计算出脉冲当量，由此确定电梯位置。
电梯位移h=SI
式中I：累计脉冲数S：脉冲当量
S=lpD／(pr) (1)
本系统采用的减速机，其减速比1=1／20，拽引
轮直径D=580mm，电机额定转速ne=1450r／ min，旋转编码器每转对应脉冲数p=1024，PG卡分频比r=1／18，代人式(1)得
S=1．6mm／脉冲
3．2 速度控制
本方法是利用PLC扩展功能模块D／A模块实现的，事先将数字化的理想速度曲线存入PLC寄存器，程序运行时，通过查表方式写入D／A，由 D／A转换成模拟量后将理想曲线输出。
3．2．1 加速给定曲线的产生
8位D／A输出0～5V／0～10V，对应数字值为16进制数00～FF，共255级。东洋电梯加速实践在2．5～3秒之问。按保守值计算，电梯加程中每次查表的时间间隔不宜过10ms。
由于电梯逻辑控制部分程序大，而PLC运行采用周期扫描机制，因而采用通常的查表方法，每次查表的指令时间间隔过长，不能满足给定曲线的精度要求。在PLC运行过程中，其CPU与各设备之间的信息交换、用户程序的执行、信号采集、控制量的输出等操作都是按照固定的顺序以循环扫描的方式进行的，每个循环都要对所有功能进行查询、判断和操作。这种顺序和格式不能人为改变。通常一个扫描周期，基本要完成六个步骤的工作，包括运行监视、与编程器交换信息、与数字处理器交换信息、与通讯处理器交换信息、执行用户程序和输入输出接口服务等。在一个周期内，CPU对整个用户程序只执行一遍。这种机制有其方便的一面，但实时性差。过长的扫描时间，直接影响系统对信号响应的效果，在保证控制功能的前提下，大限度地缩短CPU的周期扫描时间是一个很复杂的问题。一般只能从用户程序执行时间短采取方法。电梯逻辑控制部分的程序扫描时间已过10ms，尽管采取了一些减少程序扫描时间的办法，但仍无法将扫描时间降到10ms以下。同时，制动段曲线采用按距离原则，每段距离到的响应时间也不宜过10ms。为满足系统的实时性要求，本文在速度曲线的产生方式中，采用中断方法，从而有效地克服了PLC扫描机制的限制。
本文采用的PLC有三种中断功能：(1)外部中断；(2)高速计数内部中断(3)定周期中断。前两种中断各有8个中断点，后一种有4个中断点。在程序中采用了后面两种中断方式．起动过程采用定周期中断，制动过程采用高速计数内部中断。中断服务程序放在主程序后，运行状态检测＼运行保护＼内选外呼等逻辑控制均在主程序中实现。而运行条件的判断＼运行模式的选择＼查表等与运行曲线产生有关的程序放在中断服务程序中。
起动加速运行由定周期中断服务程序完成。这种中断不能由程序进行开关，一旦设定，就一直按设定时间间隔循环中断，所以，起动运行条件需放在中断服务程序中，在不满足运行条件时，中断即返回。
3．2．2 减速制动曲线的产生
为保证制动过程的完成，需在主程序中进行制动条件判断和减速点确定。在减速点确定之前，电梯一直处于加速或稳速运行过程中。加程由固定周期中断完成，加速到对应模式的大值之后，加速程序运行条件不再满足，每次中断后，不再执行加速程序，直接从中断返回。电梯以对应模式的大值运行，在该模式减速点到后，产生高速计数中断，执行减速服务程序。在该中断服务程序中计数器设定值的条件，保证下次中断执行。
在PLC的内部寄存器中，减速曲线表的数值由大到小排列，每次中断都执行一次表指针加1操作，则下一次中断的查表值将小于本次中断的查表值。门区和平层区的判断均由外部信号给出，以保减程的性。
4 程序设计
利用变频器PG卡输出端将脉冲信号引入 PLC的高速计数输入端，构成位置反馈．高速计数器累加的脉冲数反映电梯的位置．高速计数器的值不断地与各信号点对应的脉冲数进行比较，由此判断电梯的运行距离，换速点，平层点和制动停车点等信号。理论上这种控制方式其平层误差可在个脉冲当量范围．在考虑减速机齿轮合间隙等机械因素情况下，电梯的平层精度可达内，大大的标准，满足电梯起制动平滑，运行平稳，平层准确的要求．电梯在运行过程中，通过位置信号检测，软件实时计算以下位置信号：电梯所在楼层位置，快速换速点，中速换速点，门区信号和平层位置信号等．由此省去原来每层在井道中设置的上述信号检测装置，大大减少井道检测元件和信号连接，降。下面针对在实现集选控制基础上新增添的楼层计数，快速换速，中速换速，门区和平层信号5个子程序进行介绍。
4．1 楼层计数
本设计采用相对计数方式．运行前通过自学习方式，测出相应楼层高度脉冲数，对应17层电梯分别存入16个内存单元D01 - D16。
楼层计数器CNTl0为一双向计数器，当到达各层的楼层计数点时，根据运行方向进行加1或减计数。
运行中，高速计数器累计值实时与楼层计数点对应的脉冲数进行比较，相等时发出楼层计数信号，上行加1，下行减1，为防止计数器在计数脉冲高电平期间重复计数，采用楼层计数信号上沿触发楼层计数器。
4．2 快速换速
当高速计数器值与快速换速点对应的脉冲数相等时，若电梯处于快速运行且本层有选层信号，发快速换速信号．若电梯中速运行或虽快速运行但本层无选层信号，则不发换速信号。中速换速与快速换速判断方法类似，不再重复。
4．3 门区信号
当高速计数器CNT47数值在门区所对应脉冲数范围内时，发门区信号．平层信号与区信号判断方法类似，不再重复。
4．4 脉冲信号故障检测
脉冲信号的准确采集和传输在本系统中显得尤为重要，为旋转编码器和脉冲传输电路故障，设计了有无脉冲信号和错漏脉冲检测电路，通过实时检测确保系统正常运行。为脉冲计数累计误差，在基站设置复位开关，接入PLC高速计数器CNT47的复位端0001。
5 结论
本文所述系统基于电气集选控制原则，采用脉冲计数方法，用脉冲编码器取代井道中原有的位置检测装置，实现位移控制，用软件代替部分硬件功能，既降低系统成本，又提高了系统的性和性，实现电梯的全数字化控制。
在实验室调试的基础上，采用上述方法，实地对两台17层电梯进行改造，经有关部分检测和近一年的实际运行表明，系统运行，