6ES7222-1EF22-0XA0使用方式

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引言  随着我国经济的发展，制浆造纸业已经成为我国工业经济增长的重要支柱，早期的造纸生产产量较低，对电控没有太高要求，随着造纸规模的扩大，对造纸机的产量及速度要求越来越高，从而对纸机配套电控系统的要求也越来越高。
本文采用森兰SB80系列变频器和西门子S7-200 PLC组成一套文化纸机传动控制系统。通过可编程逻辑控制器（PLC）和变频器之间的通信，控制传动点的启动、停止、增速、减速、紧纸等操作，由软件自动实现负荷分配、速度链等功能，充分满足造纸工艺及电控的需要。
1 纸机对电气传动控制系统的要求
1．1  该机结构简图如图1示。纸机为1760/250 m/min长网多缸文化纸机，生产40~65g/m2文化用纸，稳态精度≤0.01%。
 

系统在功能为三个级别：
1、过程控制级：此级直接面向生产过程的现场仪表，完成生产过程的数据采集、自动调节控制、顺序控制和批量控制等。其过程输入信息是来自现场的各种传感器和变送器信号，其输出直接驱动执行机构，这一级由MODCELL控制单元完成。
2、监控操作级：此级以监控操作为主要任务，它面向现场运行操作人员、系统工程师，提供现场过程的全部信息，并指导现场操作人员的工作，配备各种外部设备，如大尺寸高分辨率CRT、大容量硬盘以及打印机等。
3、集中监控级：此级是监控系统的基本要求。《世纪星组态软件》系统将为对正常生产至关重要的测点设置了的监视画面，并设置了多媒体化的预警和报警功能，当温度出报警，系统不仅发出报警声，而且能够自动切换到发生报警的画面，等待操作人员的确认处理。
四、上位机软件
《世纪星组态软件》是在PC机上开发的智能型人机接口（MMI）软件系统，它以bbbbbbs 98/2000/NT/XP 中文平台作为其操作系统，全中文界面，并充分利用了bbbbbbs的各种便利功能。
    《世纪星组态软件》由开发系统和运行系统组成。开发系统是《世纪星组态软件》的集成开发环境，软件在这个环境中完成界面的设计、数据库定义、动画连接、硬件设备安装、网络配置、系统配置等。该系统具有完善的图形生成功能；数据库中有多种数据类型，不但能合理地抽象控制对象，而且能非常简单、方便地对数据的报警、趋势曲线、历史数据记录、防范等进行操作；利用其丰富的图形控件和自定义图库功能，可以大大减少设计界面的时间；通过简单而实用的编程命令语言，不需要编程经验就可以设计完成实际工程；方便的硬件设备安装向导和地支持国内工控底层设备，实现工控现场的数据采集和监控功能。
    运行系统是《世纪星组态软件》系统的实时运行环境，用于显示开发系统中建立的动画图形画面，并负责数据库与硬件设备的数据交换。运行系统能实时而形象地反映现场的所有参数和实际情况；通过实时数据库管理从工业控制对象采集各种数据；可把数据的变化用动画的方式形象地表示出来，同时完成实时和历史报警、历史数据记录、实时和历史趋势曲线等监控功能；可生成历史数据文件，用于追忆历史事件；灵活方便的组态式报表，可充分满足用户的各种报表需要。  目前GPS系统在各行各业了广泛应用，通过GPS系统对移动目标进行跟踪需要有相应的陆地无线数据通信网络的配合。公众网的GSM、CDPD、CDMA等系统覆盖范围广，小区制、多基站，数据速率9600kbps以上，信息传输有效，是提供车辆防盗报警类业务GPS系统的通信平台。但是在一些应用中带来了两个问题：
1. 昂贵的通信费用：公众网面向公众业务，信道共用，论次收费，目前短信息0./次。
2. 容量不够：对一些大的调度应用中，当用户容量较大时，容易造成信息阻塞和丢失，不能保实时收发信息。
现有的无线集群通信系统或常规车载电台通信系统在传输GPS信息时也存在很严重的容量问题。
目前对实时应用类GPS系统，一般系统要求在半径几十公司的范围内实时新信息。例如银行运钞车辆通常要求每8秒传送一次信息，这种系统在巡警的车辆，公共汽车实时定位、调度系统等也有相同的要求。
用户容量是无线数据网络的重要指标。无线数据网络的用户规模是由无线电台的数据速率、收发转换时间和传输的信息量决定的。为满足大容量的要求，无线数据网络提供高达19200bps以上的数据速率，并提供高速的收发转换功能。
为什么现有的集群系统与车载通信系统容量太小？
目前的无线数据网络设备基本上都是采用常规调频电台加MODEM的方式实现的。电台工作于230MHz、800MHz数传业务频段和350MHz、800MHz集群业务频段。在25KHz信道，数据速率基本上是1200bps、2400bps。一些电台采用GMSK等MODEM芯片把输出的低频信号直接加到VCO输入端可以实现9600bps的无线，但该方式的射频指标难以满足信息产业部的规定要求，且其10E－6误码接收灵敏度很低，通信距离非常近，实际应用中无法使用。另外，常规调频电台的收发转换时间在50－100ms左右，不能实现高速收发转换。
MDS高速数传电台
MDS高速数传电台为解决无线专网的通信容量问题提供解决方案。美国MDS公司采用DSP、前向纠错编码、数字调制、相干解调、Viterbi译码、均衡软判决和表面贴片一体化设计等技术，提供、高、高稳定的无线电台。电台提供标准RS232接口可直接与计算机、GPS控制板连接。25KHz信道间隔空中速率为19200bps，10－6误码灵敏度－111dBm，收发转换时间在5ms以内，电台其它指标亦符息产业部的要求。 
设每个用户终端需要传输48个字节的信息，采用MDS电台只需要分配：
48×10÷19200＋5＝30ms的时隙给每个电台。 　　同样情况，采用调频电台加MODEM，一般为2400bps，方式则需要分配： 　　　　48×10÷2400＋50＝250ms的时隙。二种情况用户容量相差约8倍。如果要求GPS系统每10秒新一次信息，采用调频电台加MODEM方式每个信道容纳不了40个用户，而采用MDS电台每个信道可容纳330个用户。
用MDS高速数传电台改造现有集群系统与车载通信系统
目前每个城市都有集群通信网，基站功达50至100瓦，覆盖范围30至50公里。这些系统的使用率都不高。把集群基站用MDS信道机略加修改，就可以变成一个数据通信平台。建设无线专网，需要向无委申请频点，获准建立数据网是一件漫长而复杂的工作。而改造现有的集群通信网，却可以马上着手。把这些利用率不高的集群通信网部分改造成19200bps的数据网，是一举两得的好事，既充分利用了现有的集群通信基站，又为GPS实时提供了平台。
用MDS高速数传电台组建无线数据通信网络
MDS也可以组建自己立的数据通信系统来传输GPS实时信息。 　　使用MDS高速数传电台可以使投资大幅降低，信道容量大幅增长，为实时定位系统推广应用提供了一个新的解决方案。
实际应用
无线数据通信平台的优越性在2001年10月上海的APEC会议上得到了充分的体现，用MDS高速数传电台构成的GPS系统显示了它的强大功能。MDS数传电台传输速，收发转换快，稳定，在多次现场实地测试中表现优异，受到各方面赞扬和，在今年上海举行的多次重要的会议中发挥了作用。
APEC会议期间，多国齐聚上海。为保证会议顺利进行，们的车辆调度需要的实时定位。从浦东机场到下榻饭店，到会议，沿线30多公里高速公路；市区内，高楼林立，无线通信条件恶劣。在会议迎接各方时，要求每位的车辆以每1分钟为间隔顺序到达，不能早也不能晚。为满足车辆的指挥调度要求，每个专车都配备了GPS定位系统。MDS高速数传电台稳定，每秒钟提供一次信息，车辆调度指挥井然有序，所有的专车都准时到位。上海APEC会议圆满结束，上海市局的高速数传GPS定位系统受到的表扬和肯定。会议结束后，有关特别参观了该系统。
在目前国内高楼密集城区上海市做的实验表明：同样的环境下，用其他公司提供的调频电台加9600bpsMODEM方式的数传电台只能覆盖不到2公里半径（BER小于10－6），而MDS电台可以覆盖约15公里半径。

   通过本文简要介绍了美国OPTO22公司的SNAP-PAC-S1控制器在石灰竖窑自动控制系统中的应用。介绍了本控制系统的设备选型、SNAP-PAC-S1控制器的硬件组态、软件编程。

关键词：石灰窑竖窑、SNAP PAC 控制器、ioProject Professional软件编程

引言：
    随着舞阳钢铁公司新的100万吨生产线的建设，作为新生产线炼钢部分的配套工程，在原来两座石灰竖窑的基础上，新建两座单窑生产能力150T/D的石灰竖窑。石灰是炼铁、炼钢生产中的原料之一。石灰品质的好坏直接影响着钢铁的质量，因此，采用的自动控制系统，对于提高炼铁炼钢的产量和质量，有十分重要的意义。

一、 自控系统设计要求：

    石灰窑生产的原料主要是石子（石灰石），成品是生石灰。在竖窑的加料口加入石灰石，经过煤气燃烧，煅烧成生石灰，输出到成品料仓。控制系统主要包括石灰石筛选、上料系统，煅烧系统，冷却空气循环系统，助燃空气循环系统，废气除尘循环系统，成品出窑、运输系统以及配套的煤气加压泵站、液压站。新建石灰窑工艺设计，自动化程度高，所有设备具备机旁手动、半自动、全自动三种控制模式，并具备设备故障诊断报警功能。

    根据用户和工艺设计的要求，石灰窑的控制系统分为三级监控系统。分别为车间生产管理级、窑前生产操作级 、现场控制级。
1、 车间生产管理级
    面向生产管理人员，使用微软的SQL 2000作为数据服务器，对生产中的各种数据进行存储、管理、产生各种生产报表。
2、 窑前生产操作级 
    面向生产操作人员，由两套工业控制计算机作为HMI,在HMI的监控画面上显示各种设备的工况参数，并通过HMI来对生产过程进行控制调节。根据生产情况可选择半自动、全自动工作模式。当生产中出现异常时，在HMI上显示报警信息。正常情况下，两台HMI分别监控两座竖窑的情况，在一个HMI出现问题时，可互为冗余，确保生产的正常进行。
3、现场控制级
     面向生产过程，由过程控制器以及现场智能I/O处理器、各种模板构成，为基础测控级。完成生产现场大量压力、温度、流量的采集和处理，对生产过程进行控制。自动控制系统通过对由振动给料筛、板链式提升机、电子秤量斗、单斗提升机，拖板出料机、卸料闸板、振动给料机构成的竖窑筛选、加料、卸料系统的自动控制，实现原料的筛选、加料、卸料的自动化。在出料过程中为保石灰竖窑的密闭型，确保上下卸料闸板只有一个同时处于开启状态。煤气加压机、助燃风机、冷却风
机是变频器控制下的罗茨风机，通过对煤气压力、助燃空气压力、冷却空气压力的PID调节，达到恒压控制的要求。控制系统不间断的对煤气压力进行监视，当出现煤气压力过低，危及到生产的，立即自动切断煤气截止阀。按照工艺要求窑废气压力控制在-0.2Kpa到+0.2Kpa的允许范围内，控制系统通过对引风机入口阀开口度的PID调节，达到设计要求。控制系统还包括除尘、液压站、带式输送机、刮板机、以及各种电动阀门的控制。

二、系统硬件选型及特点

     为了满足以上的设计要求，在本项目中我们选择了美国OPTO22公司推出的基于以态网的过程自动化控制器SNAP-PAC-S1。
SNAP-PAC-S1过程控制器CPU为主频266MHz、32位、带浮点协处理器，内存为32M的RAM、8M电池后备RAM、16M的Flash EEPROM,提供强大的处理能力和运算功能。PAC控制器可以同时运行32个任务，现场智能I/O单元完成PID功能，适应实时工业控制、远程监控、数据采集的要求。能够处理多种自动控制任务，包括开关量、模拟量、串行数据处理、PID调节。PAC控制器有支持多种通讯协议，带有2个RS-232接口、1个RS-485接口。

    由于本项目使用的开关量I/O点比较多，开关量选择的是32通道输入模块SNAP-IDC32和32通道输出模块SNAP-ODC32，以及配套的信号转接板SNAP-IDC-HDB和SANP-ODC-HDB。根据工艺的需要智能I/O处理器选择了带PID调节的SNAP-B3000-ENET。