西门子模块6ES7211-0BA23-0XB0销售

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1引言
在现有的工业监控系统中，常用的信息传输方式有：数字微波、数传电台、有线光纤、有线电缆等，数字微波和数传电台将受到传输距离及频率许可的限制，而有线光纤和有线电缆的网络成本较高，不适合监控点非常分散及传输距离较远的情况下使用。
针对监控对象分散、各监控节点间缺乏联系、监控信息量相对较少，实时性要求较低等特点，CDMA 1X提供了一种很好的信息传输方式。
CDMA 1X愿意是指CDMA 2000的阶段（速于IS-95，2MB/s），可支持308kb/s的，网络部分引入分组交换，可支持移动IP业务，是在现有CDMA IS-95系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为CDMA用户提供分组形式的数据业务。
由于CDMA 1X采用了反向相干解调，快速前向功控、发送分集、Turbo编码等新技术，其容量比IS-95大为提高，从理论分析结果来看，如果用于传送语音业务，CDMA 1X系统的总容量是IS-95系统的2倍，如果用于传送数据业务，CDMA 1X系统的总容量是IS-95系统的3.2倍，CDMA 1X理论带宽可达300kb/s，目前的实际应用带宽大约在100kb/s左右（双向对称传输），在此信道上提供TCP/IP连接，可以用于Internet连接、等应用。
2 基于CDMA 1X的无线通信
2.1 组网方案
无线系统一般由数据业务、通信网络和数据终端组成，综合考虑业务数据量、性、性、网络状况与成本等因素，采用下述组网方式：通信服务器以公网固定IP或固定的域名接入Internet，CDMA数据终端单元（DTU）上电后，主动与通信服务器建立连接，如果通信服务器没有固定IP，可以通过安装花生壳软件获得固定的域名，此方案具有、通信质量稳定、性适中、运行等特点。

2.2 无线原理
根据上述组网方案，数据的上行传输原理如下：
（1）下位机通过RS232串口将数据传给DTU；
（2）DTU将数据打成TCP/IP包，发送到无线网络；
（3）TCP/IP数据包经系统分组数据服务节点，传输至Internet上并且去寻找在Internet上的一个的数据服务（通信服务器）；
（4）通信服务器将数据传给上位机并存储到历史数据库。

数据的下行传输与上述过程相反，不再赘述，系统通信结构图如图1所示。

3 系统设计
3.1 上位机设计
上位机包括实时监控系统和历史数据库两部分。
实时监控系统选用Wonderware公司的InTouch系统，主要实现以下功能：系统管理功能；数据处理功能：包括数据查询功能、数据存储功能、数据定时上报功能；告警功能：包括实时响应功能、告警联动处理功能、告警设置功能、告警确认功能、告警存储功能，操作控制功能，历史数据库选用Wonderware公司的Industrial SQL Server，主要实现以下功能：数据统计、报表功能、历史数据查询功能、历史数据曲线图、打印功能。
3.2 下位机设计
下位机选用ABB AC31系列PLC，包括CPU模块和I/O模块，CPU接收一个或多个监控对设备的操作控制命令，通过I/O模块对有关设备执行相应的操作控制动作，并向监控返回操作结果,下位机主要实现以下功能：数据采集功能，数据查询功能，定时上报功能，操作控制功能。

3.3 CDMA中断
CDMA中断选用深圳宏电技术开发有限公司的CDMA H7710 DTU该终端具有如下特点：
（1）H7710 DTU直接提供RS232/422/485接口，为用户的数据设备提供透明、全双工、对等的通道。
（2）普通GPRS/CDMA Modem通常需要附着在PC机上上网，利用PC机的资源进行数据收发和协议转换，H7710 DTU内置自动网络连接和协议处理模块，后台计算机支持。
（3）H7710 DTU可以实现点-点、点-多点、-多点的对等，传输时延一般小于1s。
（4）H7710 DTU一开始就能自动附着到GPRS或CDMA网络上，并与您的数据建立通信链路，随时收发用户数据设备的数据。
（5）H7000移动数据通信可以不依赖于运营商交换的数据接口设备，通过Internet网络随时随地的构建覆盖全中国的虚拟移动数据通信网络。
CDMA H7710 DTU在使用前设定出事参数：CDMA 1X网络登陆用户名和密码，通信接口参数、通信服务器的固定IP地址和端口或者通信服务器的域名、DTU的在线工作方式等等。
3.4 通信服务器的设计与实现
通讯服务器是整个系统的枢纽，主要实现不同协议之间的，通信服务器的设计基于OPC标准，OPC可理解为过程控制的对象连接和嵌入（OLC for Process Control）是在微软操作系统下开发的用于应用程序接口的一种技术，基于Client/Server模式，为了实现整个系统的通讯，在通讯服务器上需要装3个软件；Wonderware公司的OPCbbbb，IOServer公司的IOServer，CDMA Server。通讯服务器的工作过程及各软件之间的管理如图2所示。

下面分别讲述通讯服务器上的3个通讯软件的功能及应用。

3.4.1 OPCbbbb
OPCbbbb是工作在bbbbbbs平台下的应用软件，主要作用是通过协议转换来实现OPC服务器和InTouch吴志剑的。OPCbbbb可以与现地或者远程的OPC服务器端软件（如IOServer，RSLinx）进行连接，他将InTouch的命令转换成OPC协议然后发送到OPC服务器端软件，并从OPC服务器端软件读取数据，返回到InTouch。同样，OPCbbbb也可以连接到现地或者远程的InTouch。
3.4.2 IOServer
IOServer的作用是实现不同协议间的，IOServer支持以下14种协议：Modbus协议，AB协议、ASCII协议、Courier协议、DNP协议、GE协议、HR6000协议、IEC103协议、KingFisher协议、LoopBack协议、Melsec协议、Omron协议、TI505协议、UCA2协议。在本系统中，ABB
PLC采用的是Modbus协议、因此，IOServer从CDMA Server上读取ABB PLC的数据，并转换成TCP/IP协议，传送给OPCbbbb。
IOServer的配置主要包含以下3部分：
（1 ）Board（接口配置）：IOServer支持多种接口，其中常用的是TCP/IP和串口，在配置接口的时候，需要定义所连接设备的协议；
（2 ）OPC Explorer：提供内部测试的平台，也可进行数据观察和监视。
（3 ）OPC Gateway：允许基于不同协议的各OPC服务器之间的，以及IOServer和某个控制单元之间的。
3.4.3 CDMA Server
在本系统中，使用VisualC++6.0编写CDMA Server软件，CDMA Server作为整个系统的通讯枢纽，包括两部分功能：与IOServer进行通讯，与DTU进行通讯。
CDMA Server与IOServer的通讯基于SOCKET编程，采用TCP/IP协议进行传输，需要设置端口和IP地址，IOServer通过此端口和IP地址与CDMA Server建立通讯。
CDMA Server和DTU之间的通讯使用开发包中动态库wcomm_dll.dll，该文件包括和DTU通讯所需要的全部API函数，包括服务的启动、数据发送、数据接收、关闭服务等。
OPC Server与DTU的通信设计是基于开发工具包的用户程序接口,即动态链接库cdmagprs.dll，该库包括了与DTU通信所需要的全部API函数，例如：
start_gprs_server：该函数用于启动底层服务，服务启动后和DTU通讯，启动该服务后，主窗口中要有响应消息的函数，以便和底层服务通讯。
stop_gprs_server：停止服务；
do_read_proc：读数据。底层服务接收到DTU发送的数据后，会向启动服务函数中的DSC的窗口发送消息，该窗口中的消息响应函数应立即调用读数据函数将DBU发送过来的数据读出；
do_send_user_data：向DTU发送数据；
da_close_one_user：关闭一个DTU终端，令其下线；
do_close_all_user：关闭所有的在线DTU终端，一般停止服务前执行该API。
由于bbbbbbs基于消息驱动的，底层服务接收到远端DTU的数据后，会向启动函数的窗口发送一个消息，因此，我们可以在程序中定义一个消息响应函数来处理与DTU的，消息响应函数中，通过调用动态链接库中的数据接收函数和数据发送函数来传输数据，当结束后，调用关闭服务函数来结束通讯。

4 实验及结果分析
实验步骤如下：
（1）设置DTU主要参数：
DTU身份识别码：139********
在线报告时间间隔：40s
本地通讯端口：5001
大传输包长：1000B
主DSC IP地址：219.229.3.24

（2）在CDMA Server上添加用户，如图3所示，其中终端端口与DTU上设置一致，为5001。网关出口端口，即CDMA Server与IOServer连接端口设置为5002。

（3）在IOServer上添加端口与设备，如图4所示，在本系统中，由于IOServer和CDMA Server装在同一台机子上，因此IP地址设为127.0.0.1，端口号与CDMA Server提供的端口对应，即5002。

经过上述步骤，已建立起IOServer和DTU之间的通讯，接下去只需要IOServer和OPCbbbb上配置具体的Group和Item即可，在此不再赘述。
本系统已应用到实际项目，与有线数据采集系统相比，本系统具有以下优点：
（1）降低了通讯线路的建设成本和维护成本；
（2）提高了系统的灵活性，监控范围不受地域限制，节点控制目标可以任意扩充。
（3）通讯线路比较稳定，不易发生通讯故障，就算出现问题，也能发现和排除。
5 结论
相信随着CDMA无线通信的高速发展和3G牌照的发布，必将无线通讯的潮流，而基于CDMA无线通信的远程监控系统，将会有加广泛的应用。

随着自动控制理论和数字计算机及其应用技术的不断发展，以计算机为基础的控制技术迅猛发展，被控对象规模大,控制过程和规律也加复杂和精密，控制方法也加灵活多样[1]。在转台的控制系统中，除了用来产生输入信号的机之外，计算机还扮演了控制器的角色。根据控制器的不同形式，计算机控制系统分为集中式、分布式、集散式三种类型，其中集散式控制器又分为PC机与单片机、PC机与PC机、PC机与嵌入式控制器三种形式。转台运动控制系统是转台设计中为关键的部分，本课题中选用PC机与嵌入式控制器的形式，其中PC机采用性能稳定的IPC（工控机），嵌入式控制器选用美国DeltaTau公司的可编程多轴控制器PMAC，即IPC+PMAC。
1 转台的基本结构与组成
由于各种民用、技术的快速发展，当今都十分重视半实物技术的研究和应用，而三轴转台是半实物的重要设备之一[2]。通常，三轴转台提供模拟飞行姿态角和为被试件提供测试条件的功能，以便验证全数字的实验结果并进一步优化或改良设计方案。转台负载放在内框之上，由平板固定，内框、中框和外框均可绕其轴向做360°旋动，可以模拟的3个自由度的横滚、俯仰和航向运动。三轴转台由控制部分和机械部分组成，转台的控制部分由一个控制柜和一台IPC组成，转台机械结构由框架结构、动力源、支承结构、驱动方式、轴系结构、配重方式等组成。本课题中的转台采用UOO结构，外框架采用音叉形式(U型)，其结构简单，转动惯量小，并可相应缩小转台总体尺寸；中框架和内框架采用封闭框形式(O型)，易于实现整圈旋转。转台的3个轴系均采用精密机械轴承支撑，直流无刷电机驱动，运用海德汉增量式编码器进行速度、位置反馈，并在每轴运用滑环进行导线转接，可使框体做无限旋动。
2 PMAC控制器简介
PMAC(Programmable Multi-Axis Controller)是美国Delta -Tau公司生产的系列运动控制器。使用Motorola的DSP56000系列芯片作为CPU，多可实现8轴的伺服控制。具有良好的硬件开放性和软件开放性[3]。
2．1 PMAC的硬件开放性
PMAC支持多种工作平台，允许在PC、STD、VME、PCI等不同总线上运行,方便了用户选择主机类型；有模拟和数字两种伺服接口，能与步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机等多种电机连接，并可对不同的电机提供相应的控制信号；可接受各种检测元件的反馈信息，包括测速发电机、光电编码器、光栅、旋转变压器等；提供串行方式、并行方式和双端口RAM方式与PC机进行双向通信；绝大部分地址向用户开放，包括电机信息、坐标信息及各种保护信息，这些硬件的开放性使用户可以很方便地根据自己的需要进行硬件设备的搭建。
2．2 PMAC的软件开放性
PMAC支持各种语言，用户可以使用VB、VC、Delphi等在bbbbbbs软件平台上用户界面；PMAC提供了包含速度和加速度前馈的PID控制和阶式滤波器，电机和负载的双编码器，能纳入用户开发的伺服算法。PMAC具有很强的计算能力，许多数学、逻辑和函数的计算都能通过用户程序中的变量和常数进行；内含可编程逻辑控制器。PMAC的I/O点可以扩展至2 018位，所有的I/O点都由软件来控制，只要使用一个类似程序中的指针变量指向某一I/O地址，就可以方便地在运动程序和PLC程序中通过该指针变量来对该I/O点进行输入或输出控制。同时该PLC工具有强大的逻辑功能和判断能力，可编制复杂的逻辑关系。
3 控制系统的介绍
3．1 控制系统的原理
对于转台的方位控制，通过GPS等得到目标点的方位坐标，经过IPC机计算出目标点的方位角度，把位置信号送入PMAC卡，通过式光电码盘形成闭环，从而达到位置伺服目的，包括速度环和位置环两部分，其控制原理如图1所示。

其中速度环由直流脉宽伺服系统、直流力矩电机以及测速电机构成，测速电机与直流力矩电机同轴并反馈成与转速成正比的电压信号，至直流脉宽伺服系统，从而形成速度闭环。
位置环由PMAC卡、直流脉宽伺服系统、直流力矩电机、光电码盘构成，光电码盘与直流力矩电机同轴并反馈位置信号至PMAC卡，从而形成位置闭环，以实现动态目标跟踪的目的，

    在加气混凝土设备中，有一个不可缺少的机械，那就是浇注机，此机主要用于对按一定配比注入罐体的料浆、水泥、生石灰、石膏及膏悬浮液进行搅拌，使之均匀混合，充分反应，并及时将混合料浆注入模框内。所以在进行砌块和混凝土生产时不能少了此机，在整条生产线中，浇注机也不能随意操作，要检查浇注机设备、电器仪表、气路、阀门等是否正常，常用工具如撬杠、锤子等是否准备好。放出压缩空气气包中的积水。

    加气混凝土设备中有一个不可缺少的机械就是切割机，此机是把物料切块的设备，对于加气混凝土设备来说，各种机械都是有一定的作用的，特别是组成一条生产线之后，所要考虑的范围就广了，所以操作非常重要，切割机上人工控制适用于调试过程所需要的工况和自动控制出现故障，要求取料机继续工作，允许按非规定的取料作业的工况。操作人员在机上控制室内控制操作盘上相应按钮进行人工堆料作业。当工况开关置于机上人工控制位置时，自动、工况均不能切入，机上人工控制可对行走端梁、刮板输送系统、料耙系统进行单的启停操作，各系统之间推动相互连锁，但各系统的各项保护仍起作用。自动控制方式下的取料作业由中控室和机上控制室均可实施。当需要中控室对取料机自动控制时，操作人员只要把操作台上的自动操作按钮按下，然后按下启动按钮，取料机上所有的用电设备将按照预定的程序启动，整机操作投入正常自动运行作业状态。

    浇注机以及切割机是加气混凝土设备生产中操作不容易把握的一点，河南锐泰为客户提供浇注机和切割机的操作方法，以及众多加气混凝土设备简单的处理性能特点:(1)坯体翻转后直立使加气混凝土坯体宽度为600mm，高度为120(150)mm，这样切割钢丝短，不易拉断，不易漂移，切割精度高。(2)水平式横切装置采用链条传动能保证横切架升降传动一致，保证切割精度。(3)坯体行走，加气块切割机组固定，经过不同的设备位完成不同的切割功能，因此还可以辅助配置相应的槽口加工或真空吸附机组。(4)本机型除生产砌块外还可以生产板材，而且对坯体作六面切割，所以制品质量不受模油和模具变形的影响。(5)可以再额外配置切割翻转台，用于切割完成后翻转坯体，已便于除去底板面废料，后再重新翻转回初始状态。(6)高度智能化运行及管理，采用PLC集中控制，配合变频器实现整个切割过程全自动运行

    2.2.1本系统所有开关量信号全部输入PLC，通过逻辑运算生成输出信号，模拟量信号由外部调节器和变频器本身生成，其信号不进入PLC。其主要实现以下功能：

    1）利用PLC选择自动/手动频率调节。利用外部调节器生成的4—20mA信号和操作箱上带刻度的单圈可调电位器实现变频器从0—50Hz的全范围自动/手动调节。

    2）三段速度调节。利用操作箱上三位式转换开关来选择变频器装置实行爬行、低速、高速的三段固定速度运行。

    软件编程方面运用了结构化程序设计思路，将相对立、集中的控制放到一个程序功能或功能块中。程序中，只是满足各种条件下的功能及功能块的调用，使得程序的可读性强。程序中采用了一定的过程数据，使得程序的修改简单，即程序中定义了过程数据，将所有经常使用的I/O点传输给过程数据。

    2.2.21D、2D、3D与15/16D、17/18D联动运行

    为了保证系统投运时1#井的供水和排水两套装置能够相互连锁，在操作箱上设有单动/联动转换开关。单动时每台变频器立运行互不影响，联动时若需运行15/16D和17/18D先运行1D、2D、3D变频装置，并且1#井水位要较低报警点的设定设定水位。若要停止1D、2D、3D变频器，15/16D和17/18D变频器处于停止位置。联动时若要同时停止15/16D和17/18D，如果1#井水位处于较高水位，则停止操作无效，直至水池高水位时停止操作才有效。为了保证15/16D和17/18D运行发生变化时，1D、2D、3D的自动调节能及时跟上，在变频器参数设定时，1D、2D、3D的升降速时间要比15/16D和17/18D短。

    1D、2D、3D与15/16D和17/18D变频器运行实行现场操作与机旁操作箱两地控制，运行前先在PLC柜上选择操作位置，再在所选择的操作位置启动变频器，变频启动运行后自动实现操作位置选择自锁，此时可以任意转换操作位置而不影响变频运行。不论操作位置选在何处，两地操作的停止按钮始终有效。变频启动条件满足主回路合闸，变频器无故障等条件。当外部故障时变频器主回路立即切断，变频输出相应立即停止。

    2.3自动信号的生成

    1D、2D、3D采用声波液位计检测1#水池液位，通过压力变送器产生4-20mA信号输入外部调节器，由其计算生成自动调节信号给变频器，实现液位自动调节。15/16D、17/18D从原轧线流量测量装置取4—20mA流量信号，利用外部调节器计算后给变频器实现自动调节。

    1#井水位采用声波液位计检测，产生4—20mA信号给外部调节器，由于调节器只能接受0-5V信号，所以在仪表信号输入端口并联250Ω标准电阻，使其信号符合仪表要求。在调节器内部设置一标准水位值，同输入信号进行比较，计算其差值经过PID调节器处理后成反比例输出4—20mA信号作为变频器自动给定信号。由于1D、2D、3D都需要监测1#井水位作自动信号，所以我们选用了KD-4000信号隔离器，把输出信号由一路扩展为三路，达到了系统要求。15/16D和17/18D信号处理与1#井水位信号处理方式相同，只是减少了输出信号的隔离扩展。  3、技术点

    S7-300系列PLC以及安邦信变频器在水处理控制系统中得到了成熟的应用。利用所设计的闭环控制系统，对电机转速进行控制，提高了供水系统动态响应能力，实现的自动控制，同时减少了冷却水和电能的损耗。

    4、实施效果

    带钢水处理系统自动控制改造完成投入使用以来，运行效果良好，维护简便，节能效果显著，正常工作时，只需2/3的功率即可满足轧线用水量，年可节约电能135万千瓦时，电机转速降低平均30%以上，对于降低水泵机械设备寿命起到了积的作用，各项指标及控制功能均达到了设计预期目标，实现了水处理全过程自动控制。

    5、结论

    带钢冷却水闭环控制系统的开发应用提高了轧线供水质量，提高了轧辊冷却了能力，减小了轧辊消耗；降低工人劳动强度。开发了PLC、变频器、自动配水等自动控制功能，使整个系统简洁、、易于维护，为带钢的稳产、高产打下了坚实的基础。