太原西门子PLC模块DP电缆供应商

太原西门子PLC模块DP电缆供应商

1 引言
我国拥有300万平方公里的海域、近二万多公里长的海岸线以及众多岛屿，是一个海洋大国。沿海各省不仅是我国经济发达地区，而且在近海蕴藏着丰富的石油和气资源，对通讯的需求日益增加;另外，原来铺设的海底通信电缆，由于电缆通信容量小，抗干扰性差，老化现象严重，在大多数情况下使用海底光缆才能解决岛屿的通信问题。早在1986年，我单位就生产出国内条海底光缆。此后，海缆的结构不断变化，设备制造工艺也在不断的新。我单位研制的海底光缆生产线也采用了不少国内外技术，其中PC和西门子S7系列PLC在海底光缆护套生产线电气主控系统上的应用就是一个主要方面。

2 海底光缆护套生产线
海底光缆护套生产线主要用途是海底光缆用光纤松套不锈钢管护套的大长度生产，该生产线主要有Φ2500地轨龙门行走式主动放线架、主动放线张力控制装置、SJ30卧式挤出机(挤热熔胶)、SJ90挤出机、2m移动冷水冷却水槽及水箱、8m热水冷却水槽及水箱、12m温水冷却水槽及水箱、30m冷水冷却水槽、吹干装置、履带式牵引机、火花试验机、测径仪、收线张力同步器、Φ3150地轨龙门行走式收排线架和相应的电气控制系统等组成(如图1所示)。整条生产线的长度为83m。

3 生产线电气控制系统结构
海底光缆护套生产线电气控制系统是一个较大的控制系统，整个系统主要控制对象为:地轨龙门的放线，SJ30的加热和护套挤出，SJ90的加热和外护套挤出，牵引同步，地轨龙门的收排线，水槽温度的控制，张力的控制，外径的控制等。系统控制点数的分类情况与统计见表1。

由于控制点数多，生产线较长，加之采用占地面积较小、承重能力较高的地轨龙门行走式主动收放线架，如果采用单PLC控制系统，不仅系统复杂，不适应于生产线的易安装、易维护和低故障率的要求，而且性不能保证。我们经过综合分析，决定采用了分布式的PROFIBUS-DP现场总线网。
PROFIBUS是近年来上为流行的现场总线，也是目前率快的一种现场总线(传输率可达12M波特)，它以其特的技术特点、严格的认证规范、开放的标准、众多厂商的支持，已成为重要的现场总线标准，在很多领域内有广泛地应用。正是基于PROFIBUS现场总线技术上的成熟和开放性，以及在实际应用后的经济效果，因此我们在海底光缆护套生产线控制系统中选用了MPI+DP的总线控制方式。

如图2所示，整个控制系统由1台上位机、1台Profibus-DP主站和2台Profibus-DP从站及其他控制设备组成。我们之所以在生产线中选择使用西门子公司的S7系列PLC，是因为它具有高速、多功能、系统化、网络化、结构简单、安装方便、系统组织灵活、性高、维护方便等特点。PLC的每一个I/O出现故障时，只需要调换有故障的模块，而不需长时间的停产进行设备维修，特别适合于我们当前竞争日益激烈的光缆市场。网络化和通讯强化通讯能力也是该PLC的一个重要特点。

3.1 下位机控制程序设计
将控制系统分为四个大的功能块:整体投运、设备切换、清洗再生和整体停运。
(1) 除盐水箱水位控制在5~10m，当水位5m时，自动按流程顺序投运一套制水设备(包括一台清水泵、两台过滤器、一套一级除盐设备和一台混床);当水位3m时，自动投运另一套制水设备。当水位10m时，进入设备的整体停运，将所有设备按严格的操作顺序停运后，一级除盐设备进行再生。
(2) 运行中机械过滤器达到规定过滤时间要切换到下一台备用机械过滤器。一级除盐的切换为阳床出水Na+>10PPb或阴床出水电导>5us/cm、SiO2>100PPb中的任何一个。混床的切换条件为出水导电度大于0.2qus/cm或SiO2>100PPb。
(3) 一级除盐运行20个周期后要进行大反洗再生，设计为全自动步序进行。
(4) 混床再生过程间隔时间长，故设计为半自动步序进行。
机械过滤器设备采用并联运行布置，运行及清洗操作实行遥控步序操作。混床设备采用并联运行布置，运行及再生操作实行遥控点操作。
一级除盐设备采用单元连接方式。设备的运行和再生采用西门子S7系列可编程序控制器控制。阳床出口装有电导表和硅表监督终点，其运行和再生操作采用遥控手动操作。
再生设备采用计量箱加喷射器，CTN-1型音频电磁式酸碱装置，再生液浓度及中间水箱液位人工调整。
各项操作由一个转换开关控制，可实现设备手动、步操、半自动和全自动四种操作方式，同时也可在监控系统上用软件实现。
3.2 上位机监控程序设计
本监控系统是以微软公司的bbbbbbs98/NT/2000为工作平台使用组态王6.02开发出来的。组态王是基于网络的，是一种客户/服务器模式，可在在配置其网络时绑定TCP/IP协议，即可利用其网络功能实现远程控制。操作人员可在控制室向下位机发出各种控制命令，同时将生产过程中各种信息数据过来，反映在屏幕上的各种画面中，使操作人员一目了然。
我们按工艺过程作出了各幅监控画面，对每一个工艺处理过程都可监控及操作;根据电厂实际操作运行需要设计了四种操作运行方式:全自动、半自动、步操和手动。全自动运行方式即是人员干涉，当一个阴、阳床或混床水质取样仪表检测水质失效，程序自动进入下一个工艺流程;半自动运行方式则是连续自动地完成一个工艺流程;步操运行方式则是对于每一个工艺生产过程可由人工进行单个步序的操作;手动方式即是可由人工对每一个受控设备进行一对一的启/停、开/关操作，尤其适用于设备初调或维修阶段。在这四种运行方式之间设计为无扰动切换，这样大地方便了工厂运行人员的操作维护。
各监控界面可用于监视流程状态也可在画面上对流程实施强制操作。将整个工艺流程在监控画面上反映出来，该画面以虚拟仪表的方式实时显示现场的信息，具有直观、动态、实时的效果。在画面中，受控件(如阀门等)状态及反馈均可在受控件上直接显示出来，我们通过不同的颜色表明设备的各个状态，画面流程随工况的不同而动态变化。画面上标有系统所有控件，在有模拟量输入的控件(如阴床电导值、定时器所余时间)旁显示即时值，供用户监控。还可对现场仪表进行参数设置。在运行过程中发生异常情况时,操作员可直接在上位机按下急停按钮,设备立即停止运行;操作员也可以在现场直接手动操作。

4 控制系统实现功能

此计算机监控系统的控制方案是使用工业计算机代替原有手动控制系统。上位机、下位机与现场之间达到同步控制，实现远距离监控及操作，节约人力资源，提高劳动效率，实现效益大化，同时在上人员的，方便了工厂运行人员的维护。
此系统具体实现以下功能:
(1) 实时监视工艺流程
将整个工艺流程在监控画面上直观实时的反映出来。本系统提供了精美的显示屏幕、汉字菜单、加速键、按钮等标准的窗口界面对象,对一些重要参数的输入提供了汉字提示的填表式输入对话框。在进行重要操作或退出时均会提示确认，人机界面做到人性化。
(2) 趋势画面及历史曲线
各模拟量参数则用棒状图画面动态显示，并有相关的实时趋势图和历史趋势图供操作人员参考，随时查询历史数据。
(3) 报警项目及打印
在每幅系统图上都有报警标志，设备故障、无阀位反馈信号或模拟量参数报警信息除控制柜有声光报警外，上位机画面上亦有报警信号，同时在配置的报警打印机中即时打印出来供运行人员维修参考。
a) 无阀位反馈报警:根据用户要求，无阀位反馈只用报警，不影响程序运行。阀位反馈按单步报警，报警项目列出无阀位反馈的成组阀门，操作员应到阀门现场查看，确定故障阀门并故障。
b) 泵故障:报警项目列出故障泵，提示操作员报修。因各泵均有备用泵，一旦在用泵出现故障则PLC自动将系统切换到备用泵，不影响系统运行。
(4) 参数显示及参数设置
在系统可调出工艺过程中各种参数，操作人员可查看并进行修改。
(5) 权限设置
在系统中，对操作人员设定一定的权限。操作人员输入自己的密码，可进行自己权限以内的操作，有效的防止了误操作。

5 结束语

本文将PLC控制结合现场总线技术应用于化学水处理程控系统上，保证了整套水处理设备、、稳定运行。投入运行以来，效果良好，受到用户的。此系统为国内新建火电厂水处理程控系统设计和老火电厂进行水处理技术改造，提供了一种理想解决方案，具有很好的借鉴推广。

3.3 简单友好的人机接口功能

TD200文本显示器是功能比较简单的人机接口设备，如何把它的功能充分开发出来，并进行合理应用，是开发过程中考虑的问题。机械设备控制点的设定是在TD200文本显示器上进行的，使用MicroWIN STEP 7 V3.2E编程软件中的TD200向导，为TD200编程，根据控制点数量，设定文本显示的条目数。在每一条目中，输入相应控制点的汉语显示文本以及要求确认的提示。在S7-200中编制相应程序，在TD200上实时显示设备位置，如果用户认为某一点可作为一个控制点，只需在TD200上按“ENTER”键，PLC把该点的位置读数存入内存，作为控制点位置比较值，当机械运动过程中，位置检测值等于存储的比较值时，对应的Q点输出一个控制信号，控制机械的启停或速度。所有控制点均按上述方法设定。本系统可以根据需要增加控制点，只需选配相应的输出模块即可，如不扩展，本系统可支持8个控制点，对于一般运动机械的位控已经够用。

3.4 设备位置数据连续跟踪
运动机械在整个行程上，减速机可能转动若干圈,编码器也随动同样的圈数，PLC能够对圈数进行累计，以在整个行程上跟踪运动位置。现在采用的单圈编码器加软件圈数累计的方法,兼顾了成本和精度，但存在一个问题，如果在系统掉电时圈数的累计值不能保持，则一旦重新上电，定位就会产生混乱，设备可能误动作，不但不能发挥编码器掉电保持的优点，而且后果严重。问题的解决是基于S7-224一个重要功能:CPU224的内存掉电保持时间小为190小时，可以保证系统掉电后，圈数计数值不丢失，重新上电后，定位功能不受影响。

3.5 故障判定与保护

本系统可对系统本身和机械设备的故障类型进行判定，不同故障有相应的判定规则:
如PLC判断机械为正转，而从机械的电气控制回路反馈来的信号为反转，则判断为机械故障;如PLC的位置读数有变化，而从机械的电气控制回路反馈来的信号没有运转,则判断为机械故障;如PLC的位置读数没有变化，而从机械的电气控制回路反馈来的信号有运转信号，则判断为系统故障等。当故障出现时, 系统强制用户设定的个和后一个位置控制点对应的Q点输出高电平，强制设备停机。一般这两个点为上下限点。用户可以屏蔽这一保护功能。

4.1 解决机械主令缺陷

与传统机械主令控制器比较，数字化数据处理，无触点输出，解决了机械主令控制器噪音大、精度低、故障多的缺点，成为机械主令的替代产品。
4.2 系统具有可扩展性

机械主令控制器控制点数固定，无法扩展，智能位控系统点数可从8点扩展到256点。多可有7个I/O扩展模块。系列化产品可为设备量身定做，具有良好的通用性。

4.3 系统具有二次开发与应用的特性

系统软硬件均具有二次开发与应用接口，使用领域不仅局限于终用户，而且考虑到本系统用于与其他设备成套的特殊需求，预留了与其他机电设备的电气和机械接口。用户可以自主改变系统的应用机械。

结束语:该系统已在六项工程项目中使用，累计使用20套。系统性能稳定，工作，近于免维护状态。系统使用范围广，具有良好的可移植性和可扩展性。系统定位精度高，在替代机械式主令控制器后，生产效率和设备开机率明显提高;系统人机对话功能简单灵活，维护效率提高。该系统故障率少，所有信号处理及联锁控制均由PLC完成，系统结构紧凑，电气线路简捷、，查故障和解决故障的时间明显减少，减少了不因素，提高了劳动生产率，改善了工作人员的工作环境，减轻了工作人员的劳动强度，了显著的社会经济效益

2．注塑机控制特点

2.1合模

合模过程可分为三段，先是低压高速，等模具接近闭合时转换成低压高速，闭合后以高压锁模。

2.2

过程分为两个阶段，阶段是把熔融物料高速的入模具中的阶段,此时的压力称为压力，二个阶段是材料充满模具后所加的压力称为保压压力。

压力过低会引起充填量不足的情况。压力过高可使制件的密度增大,收缩率减小，但过高的话则会使制件产品毛边或发生较大的残留应力，有时还会使制件脱模困难。因此在调试产品的时候,应从低压开始并逐渐地提高，以确定合适的一次压力。

保压压力是在物料充满模腔后至冷却固化后作用于物料上压力，在保压压力作用的整个时间称为保压时间。它的作用是在防止毛边的发生和过度充填的基础上把伴随着冷却固化中因收缩引起的体积减小的部分从喷嘴用融融料过行不断地，以防止制件因收缩而产生的缩痕(缩水)。其它压力设定一般比一次压力低。

2.3背压压力

在进入下一次前螺杆将通过旋转把熔融物料输送到料筒的前部加以储备，此时螺杆一边旋转一边将料输送到料筒前部的熔融物产生的反压力而后退。为了调整和控制螺杆后退的方式，可在螺杆上加上一定的和熔融物料相反的压力，这就是背压。螺杆背压可以提高材料的熔融的效果，同时也可以保证使熔融物料在螺杆前部的充满，以提高计量的正确性。但背压过高，将引起物料处理能力的下降，还将使物料因摩擦热增加而引起温度上升。相反，背压过低会引起量的计量不准。

2.4料筒温度

对料筒的温度设定时，一般是使之保持一定的温度梯度，即从后部至前部的射嘴应设定使其温度逐步增高。在送料段所设定的温度主要是对物料进行预备加热，压缩段的温度应材料的溶点，寻找和考察其物料的温度可进行2-3℃范围的小幅度调节。

2.5模具温度

模具温度低，模腔内的物料冷却快，提高了成型作效率。但模温过低引起制件品质问题，如流痕、缩水、熔合线等。

模具温度高，由于冷却慢可以使结晶度变大，有利于提高和改善其制件的尺寸精密度和机械物性等。

2.6速度

速度可以为温度压力以外的调机手段，它能对物料粘度进行控制和调节。通过速度的控制和调整，可以防止和改善制件外观，如：毛边、喷射痕、银纹或焦痕等各种不良现象。

二、控制方案

注塑机的控制内容主要筒温度、模具温度、压力、速度、保压压力、背压压力和位置控制等。在控制装置上，采用小型可编程逻辑控制器PLC组成注塑机的控制系统，来实现包括位置控制、速度控制、压力控制、温度控制、故障控制和实时显示等注塑全过程的多种控制，可大大提高塑料制品的质量，有利于提高经济效益。

温度控制采用TrustPLC® CTS7-200系列PLC的EM231 PID温控模块。该模块专门为温度控制应用量身订制的，内置PID温控算法，用户编程即可实现复杂的闭环温度控制，减轻了CPU的运算负担，控制速度快，效果出色。另外该模块使用特别方便，只需将设定温度和初始PID参数送给模块，模块便可自行进行PID控制并与CPU进行实时数据交换

.引言
宏在软件编程中非常重要。宏是由一段程序组成的命令，向子程序一样，在一些场合它用来代替在编程过程中经常出现的重复程序段。可编程序控制器（PLC）的工作方式一般为周期性循环扫描梯形图，集中采样输入，集中驱动输出。它的应用领域一般为以开关量为主的顺控系统，但随着PLC的不断发展，其功能越来越强大，使用场合也越来越多，PLC厂商提供的软件功能也越来越强，这使得在PLC编程过程中使用宏或子程序成为可能。使用宏或子程序可以完成某些应用指令中部存在的复杂处理，也可以是重复形式或同意处理的程序标准化，既减少了程序的长度，也使编程变的容易，提高了编程效率。目前在小型PLC中笔者还未见到可以使用子程序的产品，但富士电机的N系列PLC可以使用宏命令编程，下面就其使用情况和在使用中出现的问题作一些讨论。

二.N系列PLC中宏的使用及其局限性讨论
1.宏的使用简介
富士电机提供的宏命令分两类,一类是它为用户制作好的标准宏命令集,使用该宏命令及可以完成应用指令中没有的某些复杂功能的处理任务；另一类就是用户自己制作宏命令，用户宏命令有调用部和执行部组成，如图1、图2 所示。用户宏命令和主程序的关系如图3 所示。
由此可见在PLC中使用宏命令时，参数交换非常重要，也。富士电机为用户提供了几组字信息和位信息交换所使用的数据寄存器和辅助继电器，其中每组字信息和位信息的入口参数和出口参数各有16个，富士电机还就参数交换顺序、个数、使用指令以及在宏命令中使用定时器、微分指令等作了规定，编程顺序符合图1要求。
2.局限性探讨
由上面的使用简介可以看出，在PLC中使用宏有许多限制和不便，笔者在一次较大规模的软件设计中深有体会，具体体现在以下几点：
(1)使用繁琐。使用宏调用指令CALL后，还要进行参数交换工作以及宏的启动、结束工作，且编程顺序和使用指令有严格限制。当宏程序参数较多时，参数交换时宏的调用部程序变的很长，显然起不到使用宏可以缩短程序长度，容易编程的作用。
(2)使PLC的程序扫描时间变长。如果要多次使用宏程序，必然要多次使用宏调用部，CALL（宏命令调用）、UMEND（宏命令结束）等是用到的三条指令。在N系列P型机中，这三条指令都是长执行时间指令，多次使用会大大增加程序扫描时间。在新推出的N系列U型机中，这三条指令已改为短执行时间指令，这个问题以不十分。但过长的包括参数交换在内的宏调用部肯定会增加程序扫描时间，使程序的实时性降低。
(3)参数个数限制。若宏程序的功能复杂或长度较长，则使用的参数(位参数或字参数)个数可能会过16个，这时的宏功能就不能使用了。

三.相关系统软件进设想
虽然PLC的一般应用场合不需要编制复杂的程序，但在某些特殊的系统或中型以上系统中处理复杂重复的动作就可能用到宏或子程序功能，随意方便的重复程序设计功能在PLC的应用中时十分必要的。这就要求PLC厂商对PLC的系统软件进行进，增强其功能。一般来说，条件循环结构能很好地解决重复程序段的编程问题，具备该功能的PLC做到：
1.设置有参数寄存器。如I、J等，可对其进行赋值，并有相应的计算功能。
2.PLC中元器件的地址设置可以事变参数的。入当参数I从0到n变化时，M(I)(或X(I)、Y(I)、T(I)等)相应地就从M(0)(或X(0)、Y(0)、T(0)等)变化到M(n)(或X(n)、Y(n)、T(n)等),而且进位时符合PLC中元器件地址进位的要求。在处理重复程序段时，宏命令或子程序中可以使用定参数的元器件，也可以使用变参数的元器件，它们所使用的元器件状态随时到相应的元器件映像寄存器中去取，而所计算出的随时存储到相应的元器件映像寄存器中，省掉参数交换环节。这样可解决多次调用宏所造成的程序过长和增加扫描时间的问题，而且不受参数交换顺序、个数等闲置。
3.引入逆跳设计。大多数小型PLC的调转时不能逆跳的，在循环结构中，则使用逆跳功能。N系列PLC可以逆跳，但在设计程序中，注意要使用条件跳转指令，保不能出现死循环，且整个程序的扫描时间不能大于用户监视定时器（WDT）所设置的时间。

四.结束语
小型PLC中简单、方便、有效的重复程序段设计功能肯定会实现，尽管富士N系列PLC中的宏命令有一些使用上不便，但笔者认为它认为目前功能大的小型PLC。本人愿和有兴趣的**就PLC深入的使用问题进行多方面的探讨。

1 引言
可编程控制器PLC外部接线简单方便，它的控制主要是程序的设计，编制梯形图是常用的编程方式，使用中一般有经验设计法，逻辑设计法，继电器控制电路移植法和顺序控制设计法，其中顺序控制设计法也叫功能表图设计法，功能表图是一种用来描述控制系统的控制过程功能、特性的图形，它主要是由步、转换、转换条件、头线和动作组成。这是一种的设计方法，对于复杂系统，可以节约60%~的设计时间.我国1986年颁布了功能表图的(GB6988.6-86)。有了功能表图后，可以用四种方式编制梯形图，它们分别是:起保停编程方式、步进梯形指令编程方式、移位寄存器编程方式和置位复位编程方式。本文以三菱公司F1系列PLC为例，说明实现顺序控制的四种编程方式。
例如:某PLC控制的回转工作台控制钻孔的过程是:当回转工作台不转且钻头回转时，若传感器X400检测到工件到位，钻头向下工进Y430当钻到一定深度钻头套筒压到下接近开关X401时，计时器T450计时，4s后快退Y431到上接近开关X402，就回到了原位。功能表图见图1:

图1 功能表图

2 使用起保停电路的编程方式
起保停电路仅仅使用与触点和线圈有关的指令，编程元件做中间环节，各种型号PLC的指令系统都有相关指令，加上该电路利用自保持，从而具有记忆功能，且与传统继电器控制电路基本相类似，因此得到了广泛的应用。这种编程方法通用性强，编程容易掌握，一般在原继电器控制系统的PLC改造过程中应用较多。如图2为使用起保停电路编程方式编制的与图1顺序功能图所对应的梯形图，图2中只有常开触点、常闭触点及输出线圈组成。

图2 起保停电路实现顺序控制

3 使用步进梯形指令的编程方式
步进梯形指令是专门为顺序控制设计提供的指令，它的步只能用状态寄存器S来表示，状态寄存器有断电保持功能，在编制顺序控制程序时应与步进指令一起使用，而且状态寄存器用置位指令SET置位，这样才具有控制功能，状态寄存器S才能提供STL触点，否则状态寄存器S与一般的中间继电器M相同。在步进梯形图中不同的步进段允许有双重输出，即允许有重号的负载输出，在步进触点结束时要用RET指令使后面的程序返回原母线。把图1中的0-3用状态寄存器S600-S603代替，代替以后使用步进梯形指令编程，对应的梯形图如图3所示。这种编程方法很容易被初学者接受和掌握，对于有经验的工程师，也会提高设计效率，程序的调试、修改和阅读也很容易，使用方便，程序也较短，在顺序控制设计中应考虑，该法在工业自动化控制中应用较多。

图3 步进指令实现顺序控制

4 使用移位寄存器的编程方式
从功能表图可以看出，在0-3各步中只有一个步在某时刻接通而其他步都在断开，把各步用中间继电器M200-M203代替，就很容易用移位寄存器实现控制。图4为用移位寄存器编程时的梯形图，采用移位寄存器M200-M217的位M200-M203代表4个步，组成1个环形移位寄存器。用移位寄存器主要是对数据、移位、复位3个输入信号的处理。该方法设计的梯形图看起来简洁，所用指令也较少，但对较复杂控制系统设计就不方便，使用过程中在线修改能力差，在工业控制中使用较少，大多数应用在彩灯顺序控制电路中。

图4 移位寄存器实现顺序控制

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5 使用置位复位指令的编程方式
如图5为使用置位复位编程方式编制的与图1顺序功能图所对应的梯形图。在以置位复位指令的编程方式中，用某一转换所有前级步对应的辅助继电器的常开触点与转换对应的触点或电路串联，作为使所有后续步对应的辅助继电器置位和使所有前级步对应的辅助继电器复位的条件。对简单顺序控制系统也可直接对输出继电器置位或复位。该方法顺序转换关系明确，编程易理解，一般多用于自动控制系统中手动控制程序的编程。

图5 置位复位指令实现顺序控制

以上四种顺序控制编程方式各有特点，可以根据实际情况选择一种来编制梯形图，它们的一般比较见附表。教学实践表明这些编程方式很容易被初学者接受和掌握，用它们可以得心应手地设计出任意复杂的顺序控制程序。

6 结束语
采用功能表图的四种方式来编制梯形图，可适应于不同场合，供工程技术人员视工艺要求决定。它是一种的设计方法，对于复杂系统，能节省(60~90)%的时间。