6ES7232-0HD22-0XA0参数说明

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一、 概述
DCS系统,英文名称为DISTRIBUTOR CONTROL SYSTEM,它是目前自动控制行业主流系统,它广泛应用在化工厂、电厂、变电所、炼油厂、煤矿等自动控制系统中，实现数据的集中采集、集中控制和自动控制等功能。现在，各大电气公司纷纷推出自己的DCS产品,西门子公司的S7-300PLC和WINCC v6构成的DCS系统，是比较气自动控制系统，此系统在我们淮南矿业集团已有多套应用在煤矿压风机车间。此系统应用在压风车间后，改变了以往压风车间分散仪表控制,简化了控制线路,提高了压风车间的稳定性,而且使得压风车间控制的灵活性增加,使得压风车间有加完善的控制。下面以我个人的实践经验来介绍一下煤矿压风机车间的DCS系统。

二、 DCS系统的结构
一般DCS系统分为二大部分：上位机部分和下位机部分，西门子公司的DCS系统的上位机部分为WINCC V6，下位机部分为S7-300PLC。上位机含有HMI/SA软件系统WINCC V6,它是一种组态软件，它的英文名称为bbbbbbs Control Center(视窗控制)，它不仅具有监控和数据采集（SA）功能，而且具有组态、开发和开放功能。下位机分为CPU部分和模块部分，S7-300PLC的CPU模块含有电源，它大的优点是含有I/O模块，另外它还带有三种模块，分别为模拟量输入模块（AI模块）、开关量输入模块（DI模块）、开关量输出模块（DO模块），这三种模块通过底部总线与CPU模块进行通讯，把采集来的压风机的模拟量信号、开关量信号送入CPU，一般一个CPU带8个模块，每个模块的每个通道,CPU都通过的软件分配有地址,这些地址为CPU内寄存器地址,例如DI模块分配地址为I12.0--I12.7,DO模块分配地址为O124.0—O124.7。

三、DSC系统具体控制原理
DCS系统上位机系统的主要功能为数据采集、数据历史记录、报警记录、报表系统，下位机系统主要为PLC的软件编程。

（一）上位机软件控制原理
数据采集（SA）功能是Wincc V6基本的功能，它把压风车间所有设备的运行数据上来，供给压风司机监控。以压风机的温度显示为例，说明DCS系统采集数据的过程， 压风机温度测量是采用Pt100热电阻，此热电阻采集来的温度信号通过三芯屏蔽传输到PLC的AI模块的一个通道，AI模块把此温度信号转换成数字量，然后通过底板总线传到CPU模块，CPU接到此信号后，把此信号存入到一个相应的寄存器中，然后通过Profibus协议与上位机进行通讯，上位机中的Wincc V6采集到这一地址寄存器中的数据后，通过一定的转换在上位机的界面中显示出来，使压风司机看到这一温度值。数据采集过程图解如下：


压力、流量、电压、电流、电机开停状态数据都是通过此过程把数据采集上来的。
数据历史记录是把设备运行数据记录下来，以供以后查询用，当设备出现故障时，可以记录设备当时的运行数据，以方便对设备的故障分析。报警记录是指设备运行数据出现报警值时，把报警值记录下来，以方便对系统的故障分析，另外还可以提醒运行人员及时排除故障，以防事故的扩大。报表功能是可以按时打印运行数据，不需人工抄运行数据，这大大提高了运行效率。

（二）下位机控制原理
下位机的PLC的编程，为压风机和自动控制的。现以压风机的二级排气压力自动调节为例，说明压风机的自动调节过程。智能压力变送器把压风机排气压力信号转换成4—20mA电流信号，然后通过屏蔽电缆把此信号传输到PLC的AI模块，AI模块把此信号传输到CPU模块，CPU接到此信号后，把此信号通过PLC的梯形图，与相应的卸荷值和增荷值进行比较，当测量值大于卸荷值时，PLC会输出一个量，通过DO模块来控制相应的卸荷电磁阀动作，使压风机卸荷，从而二级排气压力下降；当测量值小于增荷值时，PLC会输出一个量，通过DO模块来控制相应增荷电磁阀动作，使压风机增荷，从而二级排气压力上升。这一系列的过程都不需人干预，是自动化。调节过程示意图如下：


集中控制是指我们可以在上位机集中控制高低压开关柜合分，水泵的起停以及压风机的起停。水泵自动控制一般为水泵的联锁控制，打入联锁的情况下，当一台水泵故障停止后，另外一台水泵会自动起来，保证压风机不会因为水泵的停止而跳机。

三、 DCS系统的扩展
DCS系统通过PLC的I/O模块来采集数据，另外通过总路线技术，还可以与压风车间的数显仪表进行通讯，监控这些数显仪表。我们压风车间水泵电机综保采用的是MPC数字式电机综合保护器，具有MODBUS通讯协议，通过这一协议，上位机Wincc可以读取电机各相电流、报警类型、故障类型等。我们压风车间高压开关柜上的DMR301数字式多功能继电器，可以通过MODBUS协议与上位机进行通讯，上位机通过此继电器可以获得开关柜电压、电流、电度、报警类型、故障类型等信息。压风车间的励磁柜、直流屏、以及变压器上数显温度表也具有通讯功能，通过MODBUS协议，与上位机Wincc进行通讯，Wincc可以把励磁柜、直流屏以及变压器上数据上来，提供给压风机司机看，从而达到监控这些设备的目的。总之，利用总线技术，DCS系统可以形成一个大网络，通过这个大网络，上位机中的Wincc可以监控整个压风车间所有设备，获得这些设备的信息，从而保压风车间设备的正常运转。另外，压风车间的系统还可以向外拓展，与全矿的管理信息网联在一块，从全矿的每台计算机上都可以监控到压风车间的运行情况，我们也可以在我们矿调度室进行集中控制压风机的起动和停止，实现压风车间的无人化车间。我们还可以把此系统拓展到整个Internet网，从全世界各个角落都可以看到我们矿压风车间的运行情况。（网络示意图如下）


压风车间采用DCS系统后，提高了压风车间的自动化程度，基本上可以达到无人化车间，大的提高了压风车间的运行效率，为煤矿创造了的经济效益。

1.概述
近几年，随着人民生活水平的提高，及汽车价格的一降再降，有车在老百姓看来已是越来越平常的事。可是，如果你住在一些较老的小区，会发现，买车容易，停车可就难了；有甚者，有些人为了能在市上班地找到一个泊车位，不得不比挤公车起得还早。为什么会这样，这既有历史原因，人们没想到国人会如此快的拥有自己的家庭轿车，也有中国过于太快的城市化，使城市本就薄弱的基础设施捉襟见肘，所以，国家不能承受城市无限度的外扩，也就不允许在每个建筑外面留下大块的空地作为停车场。
为了解决城市有限的土地面积和越来越多的建设用地及停车位的需求，近国家建设部在有效利用地下空间资源及地上空间资源上了新的政策，即，要求新的住宅或写字楼，配有一定数量停车位，无论地下或地上。这样一来，立体车库就迎来了有史以来的个春天，近三年来，得到了速的发展。

2.立体车库简介及Twido PLC方案
立体车库，从其外形及功能上大体分为以下几类：升降横移类，垂降类，简易升降类，平面移动类，垂直循环类，巷道堆垛类，水平循环类，多层循环类等


目前，应用比较多的是升降横移类，因其技术相对简单。一个简单的立体车库系统通常由六个车位组成，分上下两层，六个车位只能停五辆车，留下一个空位作为横移空档。如下图所示：


其中的6个位置我们可以把它作为横移空档，当然4、5同样也可以。
如此一来，在实际停车及取车时的逻辑大概是：当要将车停到4、5两个车位时，简单，直接将车开到上面就可以了，至于是开上去还是倒上去，就看您个人喜好及车技了。如果要将车停在3号车位，也比较简单，只需将3号车位降下来，把车开上去再升到上面就可以了。如果要将车停到2号位，就要用到6号位了，要先将5号位移到6号空档，再将2号位降下来，把车停上去，再升到上面。至于要停到1号位，您就自已想想吧，逻辑很简单，至少比“华容道”救曹操简单多了。
以上就是所有立体车库的基本工作原理，无论何种结构，除了在外形和车的升降方式 有所不同外，其工作方式其本类同。
在这样的一个系统中，别看起来简单，但如果要让一堆钢铁和电机按人的意志去运行，其程序还是有点复杂的。是各位车位的互锁，其次是车辆的安保措施，这都要通过PLC的程序逻辑执行。通常情况下，一个简单的6车位系统大概要用40DI/O，当然，还要用按钮、指示灯，一些的就会用到文本显示器或触摸屏，另外很多的接近开关、限位开关、光电开关以及接触器也是的了。Twido PLC大致的配置如下：
TWDLCAA24DRF+TWDDDI8DT+TWDDRA8RT


3.产品技术新
近来，立体车库系统越来越多的采用了多层升降横移结构，而且其自动化程度越来越高，无人值守及IC卡存车取车系统应用也越来越普遍。


这样就对PLC的程序要求越来越高，而且对PLC的输入输出点数要求也越来越多。通常情况下，三层结构，每层有车位30-40之间，要用的PLC开关量大概是：200DI，100DO。这样，Twido PLC 单CPU就不能满足该系统的要求。为了解决这一问题，我建议客户采
用Twido PLC 远程I./O的方式，方便的解决了这一问题，其配置如下：
2*TWDLMDA20DRT+6*TWDDDI32DK+7*TWDDRA16RT


当然，在Twido PLC CANopen 主模块及Advantys OTB分布式I/O发布以后，我们就可以采用全新的配置方式：


由于CANopen的通讯速率可以达到1Mbps，所以，这可以轻而易举的解决多个Twido CPU间串行通讯速度不够的问题，而且，一个CANopen 主站模块可以挂十几个从站，那么，这样的配置，大的输入输出量就可以过一千点，这在立体车库系统中，已经可以应付所有的要求。
此外，如果客户要求用IC卡智能存取车系统，为了简化程序，可以有效的利用Twido PLC的查表功能，这将对解决复杂的车号与车位号对应有很大的帮助；此外，对PLC的通讯能力也有较高的要求。在现阶段，大部分IC智能系统都采用单片机开发，利用ASCII协议与PLC进行通讯，为了使PLC能够实时响应各台IC读卡器的数据，通常情况下，我们需要将PLC设为从站，这在ASCII编程上有一定的难度，详见Twido应用技巧—ASCII 从站模式编程。
不过，如果客户的读卡系统能够升级到PC机，并且能够支持以太网，那么上面的问题将不复存在，我们 可以利用Twido 内置以太 网CPU或Twido PORT，将PLC与读卡器自由快速的连在一起，这项技术，目前已经处于开发中。
4.总结
Twido PLC在立体车库中的使用，主要有以下优点：
1.10－264点I/O，可以满足大部分立体车库系统的要求。
2.Twido PLC支持多种通信，方便客户系统的升级。
3.多种扩展模块选择，可根据系统要求进行机动灵活的配置。
该客户使用Twido PLC 已经有三年历史，在北京等地有上千个车位，整体运行稳定。
如果再将Twido 以太网与CDMA/GPRS 无线通讯功能利用起来，建立自已的集中远程监控系统，就可以足不出户，遥知现场的所有运行情况，这将很大大降低立体车库现场维护工作，解放多的技术人员投入到新的工程中去。

为此，我们设计了下面8个层面

    4．1用户管理

    用户输入密码后，按“回车”键（或按照屏幕提示按F8键，或用鼠标点击“确认”按钮）确认。如果密码错误，系统会给出提示，并请用户重新输入；如果密码正确，将直接进入“工况图”。

    4．2工况图

    工况图用来实现对BE包装机工作状态的实时监控。图的右下角是故障显示区。当出现故障或者故障排除时，相应的指示灯会出现明灭变化，同时故障显示区会显示当前故障信息或者将已排除的故障信息从显示区中。

    4．3参数设置

    “参数设置”窗口用来实现33个角度相关参数和11个其他参数的设置。

    4．4控制

    “控制”窗口主要实现对“油泵”、“真空泵”、“电热”、“检测”、“上游机”、“下游机”的开/关状态控制。

    4．5调试

    在“调试”界面中，用户可以查看移位寄存器、IR以及空头调试时的状态。

    4．6统计

    统计窗口主要实现对故障信息的统计分析与显示。

    5 结论

    5．1降低故障率，提高了有效作业率

    对BE小包机的RC小包透明纸包装机的改造，由于在设计原理上剔除了原机上故障率较高而又价格昂贵的几块主板，使故障发生率大大降低。对FHZ、NK条包部分的改造，用PLC替代了以往的逻辑线路板，可以大大减少故障发生率。机组运行7个月以来，设备有效作业率平均为82％，较原来的65％提高了17个百分点，改造效果比较明显。

    5．2方便了故障的检查和排除

    重新设计的上位机界面，是汉化的。在软件的设计、开发过程中，一方面，尽量把所有的故障都给出详细、准确的提示；另一方面，各种参数修改方便。对于操作维修人员来说，当机器出现故障时，只要根据界面提示，就可以准确的判断出大多数故障位置并立即排除。

    5．3降低了备件成本

    新设计的电控系统采用了市场上通用的电器元件，绝大多数备件都可以从上直接采购，所有的备件都比原来电控系统备件价格低，可以节约维修费用，降低备件成本。

    5．4具有很强的扩展功能

    该系统软件的统计报表功能和预留的网络接口，为将来车间的网络化管理及远程数据提供技术支持。

    5．5具有很好的推广应用

    据了解，全国共拥有德国进口B1软包包装机组190多套，大部分是在1988年到1994年购进的，设备投入运行时间较长，电气控制系统处于老化、失修状态，若将该项目在全行业内推广应用，则将提高我国B1机组的整体作业率水平。

    该机组的BE小包机和RC小包透明机，原来均采用直流控制器控制的直流电机完成驱动工功能，现改为由变频器带动异步普通系列交流电机完成驱动功能；机组的其它7台电机，如：税花胶缸电机、盒片胶缸电机、烟支输送电机、烟包输入电机，大条透明纸输送电机、烟支搅拌电机，原来均为直流调速板控制的直流电机，现全部改为相应转速、功率的交流电机，并有变频器完成速度控制功能。

    机组的原有的四个显示屏：NF显示屏、BE显示屏、RC显示屏、NK/FHZ显示屏，均是由计算机控制的英文模拟显示屏，当设备某点出现故障时，个别故障点除有指示信号灯显示外，基本上都是英文显示故障名称，没有各种数据的统计功能，且故障点名称显示小，不容易观察，给操作和维修带来不便。现全部改为由工控机控制液晶触摸屏显示器，显示中文信息，完成信息数据统计，取代了英文故障点显示；用工况图实现各单机工作状态的实时监控，取代单一信号灯显示。各单机的工况显示情况。

    原NK/FHZ采用的旋钮式温控仪，温度调整不准确，且在设备后部，调整不方便，改为PLC温控模块控制温度，并将温度显示与设定，连接到该机的工控机触摸屏上，解决调整不便，调整不准确的问题；而BE包装机、RC小包透明机的温度控制在主电控柜上，采用温控表的控制方式，该方式调整也比较方便，在充分考虑费用和操作工、维修工操作习惯的基础上，此部分不进行改造，保留原控制模式。

    由于可编程控制器具有运算速度快，信息储存量大，性高等特点，它既有逻辑控制、计数、计时、分支程序等功能，也有数字运算、数据处理、模拟量调节、操作显示、联网等功能，因此，增加了各种数据据统计功能，如废品烟支、烟包剔除数量、各种故障点出现次数、班产量等数据，均可直接统计，并可与远程计算机联网，实现远程监控功能。

    3系统的软件结构

    软件部分是整个B1民装机改造成的重要组成部分，软件编程采用bbbbbbS98（2000）界面下的SYSMACC200HX软件，用户利用它可以实现以下功能：程序的输入及编辑；程序检查；PLC运用时的数据、状态的监控；系统寄存器和PLC系统各种参数的设置。软件还提供了三种编程方式：符号梯形图，布尔梯形图，布尔非梯形图。

    除了主程序以外，软件部分还采用了大量的子程序。以BE机为例有：

    （1）中断子程序；

    （2）相位处理子程序；

    （3）速度控制子程序（6个电机）；

    （4）输出控制器子程序；

    （5）推显方式子程序。

    4人机界面

    B1机控制系统的人机界面要求操作简单，易于理解。

为避免变频器在达到额定压力时出现转速波动的情况,控制死区宽度设置为1.6×±0.625%=±0.01MPa,即当测量压力与设定压力出现±0.01MPa误差时,变频器转速恒定不变。

    变频器小转速为额定转速的20%(10Hz)。

    待系统运行稳定后将1#/2#泵调节回路设为自动控制。

    控制回路名称:BPQ1

    过程变量:PI-204(二次回水压力/滤污器出口)    

    字串6

    控制输出:1BPQ-F(1#/2#疏水泵变频器转速调节信号)

    （7）该换热站监控系统共需处理72个数字量输入点、64个数字量输出点、48个模拟量输入点和10个模拟量输出点。

    （8）可使运行操作人员通过上位机中的视频窗口实时监控现场设备运行状况。

    按照上述设计要求，整个换热站自控系统可具有良好的自适应能力，可以实现无人值守、节能的设计目标。

    3系统选型及特点

    为了满足上面提到的换热站自控系统的设计要求，我们选用西门子公司SIMATICS7-300可编程控制器（PLC）和研华公司IPC-610工控机（IPC）构成的自控系统，再配以的WinCC软件，来实现换热站自控系统的各项功能。

    当前可编程控制器（PLC）是专为工业环境下应用而设计的工业控制计算机，已经成为电气控制系统中应用为广泛的位置，它不仅能实现复杂的逻辑控制，还能完成各种顺序或定时的闭环控制功能，并且抗干扰能力强、性高、稳定性好、体积小，能在恶劣环境下长时间、不间断运行，且编程简单，维护方便，并配有各类通讯接口与模块处理，可方便各级连接。字串2

    S7-300采用模块化结构、适合密集安装，模块化结构设计使得各种单的模块之间可进行广泛组合以用于扩展。在一块机架底板上可安装电源、CPU、I/O模板、通信处理器CP等模块，并且可以通过接口模块实现多个机架的扩展工作方式。根据要求本系统所选用的硬件产品，如下所示：

    （1）工业控制计算机（IPC）

    ADVANTECHIPC-610，PentiumⅣ2.8GHz处理器，512M内存，80G硬盘；

    （2）处理单元(CPU)

    CPU314，24V供电，48KB工作内存，DI/DO大1024点，AI/AO大256点；

    字串3    

    （3）信号模块(SM)

    SM321，数字量输入模块3块；