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一、在塑料制板机组中，又分为3个小部分，分别为：
1、机头：塑料挤出部分
2、机身：板材压延部分
3、机尾：板材收卷部分
变频器在这三部分中主要还是调速用，根据其生产工艺要求，采用大小不同功率的变频器！机头：塑料挤出部分根据塑料挤出的镙杆的大小，选择变频器，通常为¤120的镙杆配45KW异步电机，配45KW变频器！变频器采用外部端子控制，同时外接电机转速表，在控制操作台上能及时反馈塑料挤出的生产速度！
由于生产工艺的要求，POP塑料在套筒中被不断的加温，塑化，通过镙杆不断的挤出套筒外，镙杆是被电机带动的，需要调整电机转速使受到均匀塑化的塑料被挤出，这就需要变频器有稳定的调速性能，较大的力矩输出能力，AMB变频器就具有这样的特性，能够很好的满足工艺要求！机身：板材压延部分由于塑化的塑料通过扁平的模具被挤出，呈现扁平的板材状，这时要通过压延机组把其压制成厚薄均匀的塑料板材，变频器带动压延电机转动，电机通过链传动带动三个相向运动的圆筒！扁平的板材经过机筒，一方面受挤压冷却，另一方面受传输，连续不断的将符合标准的塑料板材输出！在压延过程，选用的4KW的电机，由于压制过程中本身存在很大的挤压摩擦力，需要变频器有很大的过载能力！AMB变频器在150%/60S的过载能力，满足了其机械要求！
3、机尾：板材收卷部分
源源不断的塑料板材从压延机组出来，通过小圆筒收卷成堆，便于堆放，运输，和压制成品机组使用！收卷用一台2。2KW的电机带动，配2。2KW的变频器，根据板材成型的速度，及时蜷曲，保持生产的同步！变频器在这只起到调速作用！AMB变频器，体积小，便于装配！
二、压制成品机组 在压制成品机组中，选用了一台AMB30KW的变频器，塑料板材通过机组的加热板软化后通过成品模具的挤压，形成一个个成品，被输送到包装叠制机组！从机械传动的角度分析变频器在该机组的应用！压制成品是两个互相重合模具夹着软化塑料板材吹塑而成的，模具的重合是上下运动，这就需要用到凸轮机构，将电机的旋动转化为上下运动！凸轮机构的上下运动产生了很大的惯性，需要变频器有很大的力矩，同时也需要配置制动单元和制动电阻！AMB变频器在这个机组中要承受负载不断的变化，长时间不间断的运行，不出故障！再次印了AMB变频器作为国产的变频器的形象！
三、包装叠制机组该机组是将成品在输送过程中自动重合叠放而成，AMB变频器在该机组中只起输送调速作用！该设备厂在未使用AMB变频器之前采用了励磁调速电机，由于励磁电机调速不够稳定，精度不高，常常使生产达不到工艺要求，在AMB公司工程师和该机械厂的工程技术人员的配合下，对所有调速部份进行了变频改造，AMB变频器性能稳定，输出力矩大，技术能力强，深深的赢得了客户的信赖！客户也将配有AMB变频器的制板打杯生产线出口到东南亚和非洲等国家，了很好的经济效益，AMB变频器，作为在该生产线的传动部分其了的作用！
例一:机床型号:CYNCP — 320 数控车床,其系统为MNC862
故障现象:机床急停报警。经观察,引起机床急停的线路没有损坏现象。这时发现 PC机全部指示灯不亮。这是个明显的故障,排除。PC机(可编程序控制器)全部指示灯不亮,这种情况在实际中很少遇到。一般情况下是某些指示灯不亮(应该亮的) ,由此可判断有关指示灯不亮所代表的故障现象。全部指示灯不亮,很自然地怀疑 PC 机已经损坏。开机检查交直流保险丝均未熔断。再仔细观察,也未发现有异常情况的线路和元件。对于 PC机内部的,一般也只能做到这一些,在没有内部线路图和工作原理介绍的情况下,要深入地检查判断是很困难的。但是,PC机是用于工业顺序控制的微型计算机,它有较强的保护功能,一般情况下也不易损坏。于是,进一步检查与 PC 机有关的输入输出电路,均未发现有问题。再询问有经验丰富的技术人员,怀疑负载过重引起了 PC 机内部自保功能起作用而断开了输入输出线路。于是,将其+ 24V 直流电源的负载断开后,开机,PC 有些指示灯亮了,说明 PC机可能未损坏。但当重新接上负载时,PC机的指示灯又全部灭了。这说明 PC 机直流电源负载可能有问题。取下 PLC 机直流电源负载线测量,其阻值仅为500Ω,显然该值偏低。此负载为换操作控制线路,如图 1 所示。图中 SQ11～SQ14为霍尔开关。因而怀疑安装霍尔开关的电路圆盘有污染(这种情况已出现过多次)。
经清洗后,开机试车,PLC机指示灯亮灭正常,不再是全部指示灯不亮。机床急停报警已解除。但换动作仍不正常。再进一步确定换控制是否有故障经观察工作正常的同类机床的换动作得知:正常时,每换一个位,PC0000 号输入指示灯闪烁一下,如图1 所示。这里需要注意的是,当换到所需位时,该位就固定不变地处于那个位置。这时,霍尔开关正处于(实际上有点偏离) 磁铁的上方,该霍尔开关就一直处于接通状态,PLC机输入0000 号指示灯就一直亮着。观察指示灯的闪烁情况时,就以此状态为基准,从下一个闪烁状态开始,每闪烁一次,表示换过了一个位。由此可判断霍尔开关动作是否正常? 然后再具体确定某个霍尔开关是否损坏?经后确定,其中一个霍尔开关损坏,换上一个新的后,换动作正常。故障终排除。分析;机床急停实际上是由于安装霍尔开关的电路盘污染后引起的。这是因为 PLC 机直流电源负载过重,此电流大约有480mA(推算 24V ÷500 ,并非实测) 。查此种机型(欧姆龙)DC24V 大负载电流为 200 mA。因此,过了负载能力而使自保电路工作。但因未过熔断器的熔断值,所以输出熔断器未熔断。清洗后,测负载电阻为 5 kΩ,这样,其漏电流就降为 48 mA ,小于其负载能力,因而其内部自保电路不动作,使 PC 机指示灯亮,但还是不能正常换。只有当损坏的霍尔开关被换后,才能正常换。这时,测(取下一条负载线)负载线两端的阻值:正向(黑表笔接DC24V 的正端联接线)为∝值,反向为20K以上。当 PC机不工作时(即自保起作用时) ,其输出端控制的所有电路均不能正常工作。PC OUT 0507 无输出,继电器 KA2 工作,因而电脑NC急停输入端301 无输入,从而产生机床急停报警。这次故障,实际上是两个故障,即由电路污染引起的机床急停报警与霍尔开关损坏引起的换不正常。
例二:机床型号:CYNCP — 400 数控车床,系统为MNC862
故障现象:主轴不能启动,或换不能进行。用电脑自检程序确定其各输入输出端为正常的。再进行 X、 Z 坐标轴操作,均运行正常。观察屏幕显示:当执行到主轴启动(即正反转) 程序 895 G00 S1 M3 或换程序(即架正反) 、 90Z G00 T17 程序时,电脑程序就停止运行。起初从检查程序和电脑入手,但未获结果,只好从电脑和程序以外的电路入手。观察 PC机有关的输入输出点,发现有不正常的现象。正常时,其输出点0507 与输入点0014 指示灯应一直亮着。这时发现输出点0507 亮着而输入点0014 不亮。怀疑其受控的继电器 KA2 有故障,如上例中图 2 (两机床电路大同小异)和图 4 所示。这样就会引起 0014 灯不亮。观察 KA2 工作正常。于是怀疑 PC机有故障。但观察 PC机的电源指示灯 POWER、 运行指示灯 RUN 均显示正常,并且其故障显示灯 ALARM、 ERROM 均不亮,说明PC机工作是正常的。测PC机的DC24V 电源,发现没有,与上述工作正常的结论有矛盾。再仔细检查,发现 PC机输入端插件大部分已经拨出(这一排端子上有DC24V 输出) ,将其安装好后试车,工作正常。故障排除。由此看来,输入端子被拨出后并不从 PC 机的状态指示灯上反映出来。此故障表现为电脑不能正常运行程序,容易使人认为程序或电脑有故障,并在这方面下大功夫,造成修理中走弯路的情况。但仔细一想,电脑不能正常运行程序,原因不外乎有两种: 11 内部的,即电脑本身的软件和硬件;21外部的,即由电脑控制的电器。一般情况还是从外部元件入手。电脑是高度智能化的器件,其对外控制是很完善的。当执行某一动作时,需要得知外部器件的执行情况。这一执行情况是由 PC 机给出一个应答信号,当电脑收到这一应答信号后,再决定是否往下执行程序。代码信号是由电脑发出的信号,对主轴进行正反转、 高低速控制。电器执行完此指令后,由 PC机向电脑发回 160 ms 以上的 FIN 信号,即应答信号,电脑收到这一信号之后,关断 SF 信号,并进入下句程序的执行。图中的 SF 信号为 S功能 T代码的信号输出。在 S功能代码输出后,延时 160 ms 输出 SF 信号,机床取 T代码并执行相应操作。主轴电机、 架电机的动作是由 PC 根据电脑指令发出控制信号,并通过其 DC24V 电源实现。这次故障因DC24V 电源端子被拔出,而无法执行电脑指令,PLC 机也就不会返回一个应答信号,电脑程序当然就不可能继续往下执行。
一、引言
帘子布返卷机主要是对问题帘子布进行返卷处理的后续装置。 早期的国产帘子布主要采用主动卷饶方式,因成型太差,以被淘汰,进口的设备主要采用单驱动被动卷绕方式。 但因帘子布品种繁多,布面密度比较小,返卷效果不理想,很难满足高质量产品的要求。在传统控制方法中,卷取辊是用一个电机带动,摩擦辊通过齿轮传递,速度的传动比是固定的。为保证形成良好卷姿,要保持卷布作用力的恒定,卷布的作用力是通过向汽缸下部进行减气压控制,将布卷上提。由于布重和夹角的存在的非线形关系在,在实际运行中无法测量以及气压的控制本身造成误差较大,控制效果,不理想。返卷机是一个由计算机控制系统,气动控制系统和机械执行机构组成的复杂控制系统。
二、工作原理
卷取辊和摩擦棍的表面包丁腈橡胶, 布卷由初始的 140mm 直径卷至1800mm,n2>n1,摩擦滚在布面形成摩擦,摩擦力F 的大小与压力P、摩擦棍与布面的速度差有关,力的夹角a 为与布卷的直径有关,力Fa作用与布面,以使布卷卷紧。F=p*u*n式中,F为摩擦力;P为压力μ为摩擦系数; 为速比 。Fa=F/cosa式中Fa为卷布作用力;a为夹角布卷的松紧度由 Fa决定,μ为摩擦系数是常数。在整个卷取过程中,随着布自重的增大,使a夹角减小Fa增大。当n2与n1之间的速比不变时,Fa卷布作用力也就越来越大,使布卷越卷越紧,造成布卷成型不好,出现菊花状或锥状布样。为解决这个问题,我们将Fa卷布的作用力的控制分为两个部分:Y减压力气压对应于G 布卷的实时的重量, 速比对应与D 布卷当前的直径。对每卷成品布已经知道布的长度和总重量, 布卷当前的自重成线形变化。在生产过程中我们通过编码器测定当前的布长,计算出对应的布重之后,通过控制减压力的气压,始终保持布重与Y 减压力相等。速比范围工艺要求在3-0.4%,因此通过上位机通讯的方式来控制变频器解决。 变化是非线形的,其公式如下:n=k1*arcos(k2/D)其中KI为修正系数,K2为滚筒尺寸的修正系数, D 布卷直径。
三、系统整体构成
帘子布返卷机系统主要由导开、张力辊、调幅装置、测量辊、三爪调边装置、被动卷取机、减压系统等组成。导开和张力辊采用磁粉离合器控制,测量辊装有光电编码器。帘子布经三爪调边装置后, 进入卷取机。其中卷取机为双驱动摩擦式的被动卷取。我们通过对布卷与卷取辊的减压力控制和两根卷取棍之间的速度比控制来控制布卷的形成。系统张力控制采用恒张力控制。导开部分的张力,只需要保持导开时不松卷,张力一般控制在1kN 左右,精度要求不高。张力辊要求其布面张力保持在1-3kN。
四、人机交互界面的设计
帘子布返卷机提供了良好的人机交互界面。采用西门子TP170B 触摸屏,中文运行环境,5.7 英寸液晶显示,蓝色屏幕,提供320×240 像素,内部采用66MHz,30 位的RISC 处理器,使用SIMATIC ProTool/Lite 组态设计。所有参数的设定、显示和故障提示全部都在触摸屏上显示。张力和速度的设定全部采用数字显示,可以在触摸屏上直接调节,提高控制的性和度。
五、通讯电路的设计
如图2 所示:PLC 通讯口的RS485 信号经过RS485 电路匹配后送入光电隔离电路进行光电隔离,隔离后的信号经数据流向自动控制电路处理后,有ESD 保护的RS485 芯片输出标准的RS485 信号;反之,信号的输入过程与输出过程大致相同。设计采用了双路微型DC/DC 隔离电源,实现了24VDC 电源输入,PLC 侧的RS485 电源和总线侧的RS485 电源的全部隔离,降低了环境燥声,提高了系统的稳定性和抗干扰能力。
六、软件的设计
返卷机的主程序采用C 语言编写。按功能主要分为初始模块,数值设定模块,数据采集模块,数据处理模块,和数据通讯模块。主程序如图3 所示:当系统上电后,系统先执行初始程序,并采集端口的实时数据经数据处理后送如显示程序,进行显示。当查询到有新的设定值输入后,按照新的设定值进行控制。
七、结束语
该返卷机采用了的 PLC 控制技术、变频器技术简化了控制结构,提高控制精度。该系统的设计难点在于减压力数学模型的建立和控制参数的设定。该设计完成后,通过应用,推广。其性能传统的帘子布返卷机,为帘子布的生产发挥了积作用。
现在,互联网行业正在以日新月异的速度飞速发展,智能化 计算机、通讯技术的发展,使大楼的信息得以快速传递,从而使大厦智能化变为可行. 智能大厦中的垂直交通工具电梯,显然应是智能化的.
智能化的电梯要与智能化的大厦所有自动化信息系统联网,如与消防、保安、楼宇设备控制等系统交互联系,使电梯成为舒适、的服务工具。
串行通讯以其布线简单，信息传输量大等优点，在电梯控制系统中的应用日益增多，由于去掉了微机接口板上大量输入和输出电路，减少了井道、机房中的布线数量，性大大提高。随着大楼智能化程度的提高，现场总线技术现已开始应用于电梯控制系统中.
从电梯运行的控制智能化角度讲,要求电梯有的服务质量. 控制程序中应采用的技术,使管理有的派梯模式.现在的算法中已不是单一地依赖"乘客等候时间短"为目标,而是采用模糊理论.神经网络.系统的方法,将要综合考虑的因素(即知识)吸收到系统中去.在这些因素中既有影响乘客心理的因素,也有对即将要发生的情况作评价决策,是系统和电梯当前运行状态组合在一起的多元目标控制.电梯的语音通告和信息显示就可实施周到的服务.如当电梯停站启动前尚未满员时,会广播"还可乘几个人,请挤一下",这样就能通知尚在举棋不定的层站乘客做出判断.利用遗传算法对客流交通模式及派梯规则进行.自学习,实现电梯调度规则的进化,以适应环境的变化.
"以人为本"设计的电梯控制系统,将会使电梯的服务质量越来越好. 电梯困人故障一直因扰着电梯的承包商,80年代初就有电梯厂商对电梯增加了远程监视系统,即在电梯轿厢内装设摄像和通讯系统,被因轿厢中的乘客可以同大楼的监视人员建立联系.由于这种设施只限于电梯所在大楼,且由保安人员负责,一旦电梯困人,还得通知人员来解困. 而现在提出的远程监控服务系统是在远程 监视系统上进了一步,这种装置通讯.故障诊断.微处理机为一体,它可以通过市话线传递电梯的运行和故障信息到远程服务(即电梯远程监控维修),使维修人员知道电梯问题所在并如何去处理.如轿厢由于发生门故障而被困于某层,远程维修根据故障状况判断后,则可允许用遥控方式来打开轿门和层门,在无维修人员到现场的情况下,被困人员就可以离开轿厢.如有的故障只能要维修人员到现场排队的话,为使被困人员安心,即刻向轿厢播放安抚语音,解除紧张心理.自动扶梯安装远程监控后,除了能监视运行状况外,监控维修可根据显示的信息作出快速的停处理,以免发生伤害事故.远程服务对用户的受益是显而易见的,电梯的远程监控不仅使用户得到一个部件,而且使用户享受到一整套的服务.远程维修监控始终监控着他们所承包的电梯,随时可以知道电梯的运行状态和发生故障的属性,维修人员去故障梯之前就已知道该维修的项目,减少了维修服务的成本和时间,这种预保养式的售后服务方式在国外是深得用户的信赖的,这也将是我国电梯工业技术发展的一个重要方向。
一、引言
工业控制已从单机控制走向集中控制、 分散控制 ,并走入网络时代。工业网络控制的实现为数据采集的远传、 控制的智能化提供了方便 ,节省了成本 ,并提高了性能。现场总线是应用在生产现场中微机化测量控制设备之间 ,实现双向串行多字节数字通信的系统 ,也被称为开放式、 数字化、 多点通信的底层控制网络。它在工业网络通讯领域以其性能上的优势得到了越来越多用户的支持 ,国内一些工业控制系统的项目设计也大多采用这种技术。实际应用中 ,往往需要将不同厂家控制系统的数据共享 ,而不同的总线技术遵从各自的通信协议 ,协议之间又大都不能相互兼容 ,这给具有不同通信接口设备之间的通讯带来了问题。文献采用拆分数据帧的方法实现了 CAN协议与 HOST L I NK协议之间的兼容通信 ,这种方法的特点是 ,实时性好 ,但是也存在着局限性 ,它不能适用于数据结构、 消息格式差别大的协议之间的通讯 ,文献 [ 5 ]中提出了一种基于协议芯片的现场总线融合技术的设计思想 ,分析了关键技术 ,具体实现还需待技术的成熟。在某单位试验台供油系统的远程监控设计中 ,上位机远程监控系统集成在具有 MODBUS通讯模块的 EDPF分散控制系统 (DCS)中,从现场实时采集数据的下位机采用了 OMRON公司的 CPM2AH型号的可编程逻辑控制器 ( PLC)。CPM2AH不支持MODBUS通信协议 ,它遵从 OMRON公司为其系列PLC设计的 HOST L I NK通信协议。针对这个问题 ,成功设计的 MODBUS与 HOST L I NK间的转协议通信器 ,满足了系统通讯的需要。
二、协议介绍
MODBUS是 MOD I CON公司倡导的一种通信协议 ,经过许多公司的实际应用 ,逐渐被认可 ,成为一种应用于工业控制器上的标准通信协议。通过该协议 ,不同厂商生产的控制设备可以连接成工业网络 ,实现集散控制。MODBUS通信采用主从方式 ,在同一个网络中有一个主设备及多达 255台从设备 ,从设备的地址编码为 l～255。通常情况下 ,主设备只与一台从设备通信 ,但当主设备发出的码为 0即采用广播方式时 ,可以将消息发送给所有的从设备。MODBUS一次通信发送和接收的消息帧由若干字节组成 ,协议正是定义了这些字节的意义 ,控制器只要按照协议解释其接收和发送的消息帧 ,就能与在同一网络中采用同样协议的控制器实现通信。MODBUS通讯协议支持两种传输模式: ASCII和 RT U。EDPF通讯模块只支持 RT U模式 ,在相同的波特率下 ,这种模式比 ASC II能传输多的数据。
三、转协议通信器的设计功能要求
在整个通讯系统中 , 需要有一个可支持MODBUS 协议和 HOST L I NK协议的装置 ,该装置硬件部分具有两个接口:一个用于同 DCS通讯的RS485接口;另一个用于同 OMRON PLC通讯的RS232C接口。软件部分主要由 MODBUS通讯协议程序和 HOST L I NK通讯协议程序两部分组成 ,主要任务是与 DPU和 PLC实时交换数据 ,完成通讯功能。在上位机和下位机之间加入该装置 ,即可实现DCS与 PLC之间的数据通讯。通信装置随时准备接收上位机发送来的遵从MODUS协议的数据帧 ,接收到一个完整的命令后 ,经校验正确 ,提取命令的内容 ,保存其中的数据 ,并把命令要求转成遵从 HOST L I NK协议的命令帧发送给下位机 CPM2AH PLC,等候下位机的回应 ,验证回应正确后 ,再向上位机发送一组正确的回应帧。要实现以上过程 ,就要求通信装置具有 MODBUS协议从站和 HOST L I NK主站功能 ,并能够实现两种协议支持的数据之间的转换。
四、转协议通讯器的硬件部分设计
该装置的部件采用了一片 ST Microelec2tr onics公司生产的 uPSD3234A型号单片机。它包括一个高速时钟的 8032微控制器 ,两个 UART口和三个 16位定时 /计数器 ,可满足通讯中的接口和速度控制要求。单片机拥有两块 FLASH,支持在线应用编程 ( I AP) ,通过 JT AG接口可进行在系统编程 在单片机的 UART1上扩展了一块 MAX485芯片 ,将串口 1转换成标准的 RS485接口 ,通过屏蔽双绞线同 EDPF的通讯模块相连 , RS - 485接口的大传输距离标准值为 4000米 ,实际上可达 3000
五、转协议通信器的软件部分设计
程序入初始化部分,包括对两个串口和三个定时器的初始化 ,串口 1和 2的波特率都设定为 9600bp s,定时器 0的中断时间设定为 MODBUS协议中的 3 . 5个字符时间 ,用于检测收到的消息帧是否传输完毕 ,定时器 1和 2分别用于控制串口 1和 2的波特率。数据格式的转换包括 MODBUS协议中对数据区的任意位访问和 ASC II码与八位二进制数的相互转换两部分 , uPSD3234A微处理器的外部数据区不支持位操作 ,程序设计中通过充分运用与、 或和移位运算成功解决了这个问题。校验算法中的 CRC循环冗余校验的过程非常复杂 ,而采用异或查表的方法后 ,大大简化了程序 ,缩短了运行时间。CPM2AH的 I/O响应时间为 50mS左右 , EDPF的数据广播时间短为 100mS,当串口通讯的波特率都设定为 9600bp s,程序完成一次循环的时间约为 50～100mS,能够满足通讯要求。
六、结束语
现场总线技术正以其特有的优势在我国的工业控制领域得到推广 ,MODBUS和 HOST L I NK通讯协议都拥有自己固定的市场 ,它们之间的相互通信也日益成为人们可能遇到的问题。成功设计的转协议通讯装置是在这方面的一个尝试 ,并且已应用于供油系统的设计中 ,目前设备调试已经完成 ,运行状态良好。
在开发远程移动监控系统时，一般有两种技术路线，一种是直接开发针对特定行业特定应用的系统，另一种是选用组态软件进行二次开发，这两种技术路线各有优缺点。当管理功能是远程移动监控系统的主要功能点，或者监控对象具有非常特的行业特性，直接开发应用系统是一种合理的选择。而当监控功能是远程移动监控系统的主要功能点时，选用合适的组态软件，可以减少投入成本，缩短项目周期、提高系统稳定性，减少失败风险。
不管采取以上哪种技术路线，都不可避免地要对一个问题进行决策：如何保存采集到的数据。保存的概念包括三个方面：内存中保存的实时数据，磁盘上保存的历史数据，针对实时数据和历史数据的访问接口。可以选择的方案有五种：
1、组态软件本身的内存和历史数据库（或模块）；
2、自定义的内存和文件格式；
3、关系数据库；
4、实时数据库；
5、关系数据库+实时数据库；
针对以上两种不同的技术路线，可以选择不同的数据保存方案，当需要采集和保存的数据点达到一定的规模时，就需要采用方案4或方案5，在我的上一篇文章《实时数据库与组态软件的市场之异同》中，提到了依据工程总点数和需保存的总点数来决定是使用实时数据库还是组态软件，在远程移动监控系统中，当系统的点数规模出了组态软件能处理的范围时，关系数据库也同样不能处理。
还是以那个重型机械厂的项目为例说明，如果按照每台车辆每10秒向上传送一次数据，每次传送100个数据，车辆总数按50000台计算。
如果采用Oracle关系数据库来存贮实时和历史数据。对数据的保存有两种方式，这两种方式也决定了上层Oracle数据库的数据表设计方案。
种方案是每个车辆设备的数据用一条记录来表示，每条记录有100个字段，这样设计的好处是采集服务器操作ORACLE服务器的事务数比较小，平均每秒钟的插入事务数为50000*5/60=4167条。该方式的缺点是，对不同的DTU需要设计不同的数据表；数据不能被压缩，磁盘空间占用非常大，如果每条记录按1K来计算，则一年需占用的磁盘空间为：356*24*60*60/5*50000*1024=293335G，再加上索引等辅助内容，整个系统一年所占用的磁盘空间约为400000G。
二种方案是每个车辆设备的数据用多条记录来表示，每条记录只记录该DTU中某一个具体的数据点，这样处理，Oracle服务器的事务数达到每秒钟50000*100*5/60=416667次，在这种情况下，对数据可以采取一些压缩处理，系统一年所占用的磁盘空间与种方案相比，可以减少到1/10左右，约为40000G。
不管是采用以上的哪一种方案，都存在单位时间的读写次数达到系统处理上限，系统容量出系统上限等困难，导致系统无法使用。可以通过引入网格数据库，或重新规划需保存的历史数据等方式解决这些难点问题，但都存在缺点，不是价格高，就是不得不损失相应功能。
引入实时数据库，只能部分解决此问题，举例说明，如果使用我们的实时数据库，单台服务器只能处理5000台左右车辆设备的数据采集和保存问题（经过定制改造，如果不改造，单服务器只能处理1000台车辆设备，该问题的瓶颈不在于性能，而在于点数限制，目前我们的标准实时数据库单台服务器只支持126000个数据点），仍不能处理高达50000台车辆设备。
这时，需要使用分布式实时数据库服务器来解决大容量实时和历史数据访问，如下图所示可以看到，单台服务器处理5千台设备，处理的数据点为50万个，10台实时服务器能处理5万台设备，处理的总数据点为500万个，调度服务器对这10台服务器进行调度，使得10台服务器对外部而言（包括采集服务器和客户端）是透明的，外部只看到一台能处理500万数据点的大型实时数据库。
要实现一个分布式分布式实时数据库服务器，可能做得非常复杂，但对于大型远程移动监控系统中，可以简化处理，当然，这需要实时数据库支持层次点系统、设备模块、在线修改等功能的辅助支持，
一、概述
该生产线的主要作用是将涂覆后的片进行恒张力开卷、切边后，经过轧辊轧到规定的厚度，再进行恒张力复卷。为防止切边和复卷时的片路跑偏分别加入了一套平移纠偏系统。该系统包括开卷、轧机、复卷三部分组成，主要包括开卷纠偏控制系统、张力控制系统、辊缝调整以及复卷纠偏控制系统和张力控制系统组成。本控制系统采用施耐德TwidoPLC、ATV31、ATV71 系列变频器以及伺服控制器，可适应多种片型号，提高了生产效率，保证了产品的精度
二、系统描述
PLC 选用TWIDO 系列PLCRF，它本身所带的一个通讯口和人机界连。通过人界面可以设定系统的工作方式和运行参数，系统的自动、手动开停，检查系统运行状况，查看系统故障情况等。1#PLC控制开卷、复卷的纠偏，2#PLC是系统的主PLC，控制开卷、复卷的张力调节，辊缝调整，扩展CANopen模块，通过CAN总线与5个变频器通讯，控制变频器的运行、停止以及速度的调节。系统中的安川伺服采用位置控制模式，通过2个PLC采用脉冲+ 方向的模式控制。
（1）开卷控制
开卷主要包括纠偏控制和张力控制。片可以在直线导轨上左右平移运动，但是运动的方向和距离受纠偏传感器的控制。传感器检测到跑偏信号后送到1#PLC，由PLC发出脉冲指令去控制1# 伺服。张力控制由张力传感器、磁粉制动器等构成。张力传感器检测到的张力信号送到2#PLC，经过PID运算处理后输出一定电流到磁粉制动器，完成了闭环的张力控制。
（2）辊缝调整及转速控制
辊缝调整主要包括3#、4# 伺服，上下轧辊以及液压控制系统。片在经过轧辊时轧成需要的厚度，不同的型号辊缝大小不同。上轧辊是固定的，下轧辊可以上下移动，调整辊缝时通过2#PLC发送脉冲指令到3#、4#伺服，然后在通过液压控制系统保持下轧辊的位置固定来完成辊缝的调整。上下轧辊通过2 台同步电动机控制，为了保持电机的同步，采用ATV71 变频器控制2 台电机的同步。片在经过轧辊前，经过上下切边把片多余的边切掉。在轧辊后的上下切边是把轧好的片切割成数条分别进行复卷。前后2个上下切边通过ATV31 变频器控制。此生产线的运转速度就是轧辊的运转速度，为了保良好的切边效果，上下切边的线速度与轧机线速度按一定比例运转。
（3）复卷控制
复卷主要包括纠偏控制和张力控制。轧好的片在收卷过程中运动的方向和距离受纠偏传感器的控制。传感器检测到跑偏信号后送到1#PLC，由PLC 发出脉冲指令去控制2#伺服。张力控制由张力传感器、磁粉离合器等构成。张力传感器检测到的张力信号送到2#PLC，经过PID运算处理后输出一定电流到磁粉离合器，完成了闭环的张力控制。
三、结束语
这是小型自动化产品的功能齐全的系统集成，包括触摸屏、TWIDO PLC、变频器、伺服控制器，采用了CanOpen总线通讯、Modbus 总线通讯。随着较的带CanOpen通讯的伺服控制器推广应用，我们准备将4套伺服控制器与5套变频器联接在同一CanOpen总线上，伺服功能将得到充分利用，且系统结构统一、简捷，容易安装、调试和维护
电路的设计和原理
自动控制限流开关的设计，关键是在用户电路过载时自动切断控制，而当负载降低时自动限流开关开始作用，恢复供电。基于该种功能，此电路对用户电路信号进行取样，用取样信号来控制电路的通断，取样功能可由一个互感器电路来实现，电路开关则由继电器来实现。控制电路部分用两个三管和555型时基集成电路来实现，如图1所示，因为555型时基集成电路在结构上由模拟电路和数字电路组合而成，将逻辑功能和模拟功能兼容为一体。同时，其输入电平不一定是逻辑电平，也可以是模拟电路电平，而且，555型时基集成电路的大输出电流高达200mA，负载能力强，可以直接驱动小电机和继电器等负载。
继电器和555型时基集成电路需要工作电压，因此，开关电路中有整流稳压电路，由此可见，这种开关电路大致分为整流稳压电路和控制电路两个部分。
整流稳压电路
220V电压通过L1变压器得到15V交流电压，再通过电桥整流，在C4上得到15V直流电压，再通过7812的个引脚输入，二个引脚得到12V直流电压，此电压用于驱动继电器的线圈，同时提供三管的偏置电压。
555型时基集成电路的引脚功能如下：
1是地线，2是触发，3是输出电平，4是复位，5是控制电压，6是阀值电压，7是放电，8是电源(VDD)。
控制电路的工作原理
用户正常用电时，互感器L2上有电流通过，这时，取样电路D5、C1、R1、R2对电路进行取样，因为用户正常用电，取样电压就是R2上的电压，不足以击穿稳压管D7，T1(9014集成块)的基为低电平，T2(9013集成块)截止，555型时基集成电路的引脚2和引脚6的电压均为12V，并且V2=V6≥2/3VDD=8V。由555型时基集成电路的工作原理可知，V3=0为低电平，T2(9013集成块)截止，线包K中无电流，开关K1保持闭合，线路继续供电。当用户额用电时，取样电路使D7导通，从而使9014的基电压升高，使9014饱和，电容器C2通过9014放电，555型时基集成电路的引脚2、6电压降低，当V2=V6≤1/3VDD=4V时，V3为高电平，9013导通，而继电器J中有电流流过，继电器J动作，触点打开，线路中断供电，这时，取样电平变为0V，9014截止，C2充电，当V2=V6≥8V时，V3为0V，9013截止，继电器J中无电流，K1闭合。如果这时用户仍未移去额负载，取样电压又使9014导通，C2放电，9013导通，K1断开，电路断开，控制电路对用户电路进行检测，直到用户移去额负载，电路才会开始正常供电，这样，电路就实现了自动控制功能。
元件型号及参数
L1是电感器(220V/15V)，L2是电感器(220V/18V)，D1－D6是4001型二管，D7是2CW62型稳压管(25V)，R1是4.7kΩ可变电阻器，R2是500Ω电阻器，R3是100kΩ电阻器，R4是2kΩ电阻器，C1、C4、C5为470μF/25V电容器，C2是470μF/16V电容器，C3是0.01μF/16V电容器，7812是稳压集成块，T1为9014型，T2为9013型。
1 引言
茂名市二自来水厂的日产量为2×105立方米，提供茂名市区70%以上的日常用水。为缓解该市的供水紧张状况，市加大投资力度，对该水厂进行扩建。该水厂设备自动化程度较高，整个自控系统采用（PC+PLC）的组成形式。滤池控制在水厂自动化中属于较难设计的环节，主要表现在反冲洗过程中开、关阀顺序和开、关阀条件的复杂上。本文主要阐述该厂扩建滤池自控系统的主要设计过程。
2 滤池系统的控制任务
2.1工艺要求
二自来水厂新扩建的V型滤池共设六个滤格，每格安装有一个液位计、一个阻塞仪，每滤格均有各自的进水阀、清水阀、气冲阀、水冲阀以及排水阀和排气阀。用于气冲的鼓风机有3台（两用一备）；用于水冲的3台反冲洗泵（两用一备）；两台空气压缩机（一用一备）；1台干燥器。
待滤水进入滤池的各单元滤格，经石英沙恒滤后，再进入清水池。过滤的工艺要求滤格内的水位保持在滤料上的1.2米处，在这个水位上，过滤的效果。为实现等速恒水位过滤，就要使滤池的出水量等于进水量，应根据滤池水位变化来调节出水阀的开启度以控制出水量的大小。而当滤池的运行满足反冲洗的约束条件时，需要进行反冲洗清洁滤沙。反冲洗是通过控制滤池进水阀、清水出水阀、反冲进气阀、排气阀、反冲进水阀、反冲排水阀并运行反冲水泵、风机等来实现的。
因此，滤池控制系统的任务主要是过滤时的液拉控制和清洁过滤砂时的反冲洗控制，过滤和反冲洗不断循环交替进行。
2.2对控制系统的性能指标要求如
（1）实现自动恒水位过滤，误差：±1.5㎝；
（2）根据下列约束条件之一，能准确地实现自动反冲洗：
•过滤时间达到反冲洗设定周期（如48小时）仍未反冲洗的；
•过滤水头损失值到达设定值（150）且延时时间（15分钟）已到，仍未反冲洗的；
•强制反冲洗按钮被触发。
（3）反冲洗周期、反冲洗过程中各步骤的时间均可通过程序设定，满足工艺及实际操作要求。
（4）能直观显示滤池过滤水位、水头损失及出水阀开启度，同时显示反冲洗设备、本地滤池阀门等的开关状态。
（5）对反冲洗设备、本地滤池阀门及反冲洗过程既可以实现全自动控制，也可以进行手动控制。
3 滤池的控制原理与运行过程
3.1 恒水位控制原理
滤池的恒水位控制如图1所示。
每个滤池将滤池水位检测值和水位设定值进行比较，得到水位偏差信号Δe，经PID运算后把输出信号送给输出附加处理程序，再输出给出水阀的伺服电机以控制出水阀的开度。开度增大的数值是由一定累积时间内水位上升的速度及水位偏差共同决定的。若进水流速越快，出水阀开度就越大，反之越小。PID运算的目标是把水位保持在设定值，附加值可作为补偿添加到输出控制中。输出附加处理程序是把PID的运算结果按一定的规律输出给清水阀伺服电机。
图1滤池恒水位控制系统图
3.2 反冲洗过程
当控制系统接收到反冲洗指令信号时，按照先出的原则排队进行反冲洗。反冲洗分气洗、气水混合洗、水洗三个阶段，过程如下：关闭待滤水进水阀，当水位降至设定的反冲水位时，关闭清水出水阀并打开废水排水阀，排水阀的信号到位后先关闭排气阀，再打开反冲进气阀，启动台风机进冲，气冲需要时间1-3min；完成后，打开反冲进水阀，再启动2台风机及1台水泵，进水混合洗，时间为5min；然后关闭2台风机，关闭反冲进气阀，打开排气阀，启动2台水泵，进行单水冲洗，需要时间3-6min，完成后关闭反冲进水阀，停2台反冲洗水泵，关闭排废水阀，打开待滤进水阀，打开滤后清水阀。当水位升到过滤恒水位时，系统又转入正常的过滤程序。
4 控制系统设计
4.1 硬件构成及网络结构
本系统采用PC+PLC的构成形式。上位机由一台COMPAQ微机和两台打印机组成，下位机由模拟屏PLC8、公共冲洗PLC7和六个单元滤池PLC1-6共八台公司的PLC组成，如图2所示。
各PLC采用双绞线电缆连成的总线形接出式拓朴结构通信网，其又称FIPWAY通信网，传输速率为1Mbps。各PLC之间彼此进行通信，实现数据共享。单元滤池和公共冲洗的PLC，均配备一台现场XBT—B（人工智能接口），它通过电缆与PLC联系，在XBT操作盘上可以对滤池进行现场手动控制。各单元滤池PLC通过FIPWAY网络与公共冲洗PLC相连，公共冲洗PLC又通过网络进入水厂中控室和微机联网，故系统能在中控室内对滤池的运行进行远程监控，实现了中控室计算
图2滤池自控系统网络图
机集中监控、PLC远程控制、现场XBT操作的三级控制，从而确保了滤池生产运行的性。
本系统PLC配置如下：
PLC8：TSX47/415的CPU/COM、POWER、DI各一块；DO为9块。模拟屏设有D/A转换器。
PLC7：TSX67/455的CPU/COM、POWER、DO和AI（TSXAEM811）各1块；DI为2块。
PLC1-6：TSX47/415的CPU/COM、POWER、DI、DO、AI（TSXAEM411）各1块。PLC与PC机的通讯，要先在PC机安装TE公司的FIPWAY通讯网卡，然后通过RS422通讯接口进行数据通讯。
4.2 PLC的控制功能
单元滤池的PLC主要完成本格滤池的恒水位过滤控制和每格滤池的进水阀、出水阀、排污阀、反冲进气阀、排气阀、反冲水阀等的自动控制，及数据采集，并与公共冲洗PLC交换数据信息。当滤板下的阻塞仪将滤床阻塞程度信号转送给滤池单元PLC，PLC接收信号后，与水头设定值进行比较、显示出来，用以决定滤池是否要反冲洗，并传送至公共冲洗PLC。滤池的开启个数由进水流量决定，每个滤池由液位计和阻塞仪测出滤池的水位和水头损失值，并和滤后水阀门开度这三个参数送单元PLC，经PLC内置PID运算后，若水位偏差过1.5cm时，PLC立即启动控制单元自动调整滤池出水蝶阀的开度，维持滤池水位基本恒定，从而实现恒水位过滤。
公共冲洗PLC负责六个滤池的反冲洗排队协调、和对反冲洗设备（反冲水泵、鼓风机等）及其进出口阀门的监控。当单元PLC向公共冲洗PLC发出反冲洗请求时，公共冲洗PLC则开始启动反冲洗程序对该滤池进行反冲洗控制。当某滤格正在反冲洗时，若又有一个或多个滤池发出反冲洗请求信号时，则此信号被存入公共冲洗PLC存储器中，然后按存储先后顺序进行冲洗，排队等待反冲洗的滤池则维持正常的生产。
模拟屏PLC的作用是驱动模拟屏工作及实现与水公司电台系统、微机的通讯。在模拟屏上能动态显示整个水厂的工艺流程和设备运行状态以及其主要的工艺参数，并实现声光报警，便于生产调度管理。
4.3程序设计
当滤池满足反冲洗控制约束条件之一时进行反冲洗。本系统用一个反冲洗PLC实现六个滤池的排队反冲洗，通过公共程序的读写命令采集整组滤池的反冲信息及滤池具体水位情况并发出命令。公共程序的主要内容包括：反冲水泵风机控制程序、公共PLC与其他各单元PLC信息的读写程序和滤池排队程序。
每格滤池的工艺过程基本相同，其PLC程序结构也相同，可用子程序的形式，如图3所示。每个滤池程序包括初始化命令及滤池的自动状态、手动状态、现场状态等程序。滤池自动状态程序包含反冲洗状态、整理状态、正常过滤状态三个子程序。滤池手动状态程序包含各个阀门的手动操作命令。滤池现场状态程序主要内容包含：（1）在滤池由自动状态转到现场时已发出的命令全部复位。（2）自动状态中的某些变量，如时间变量、计数器变量等复位。（3）针对反冲在这个状态下发出一个结束反冲命令。
4.4系统软件
本系统上位机采用bbbbbbs NT操作系统，实时软件选用Wonderware公司的InTouch7.0工业组态软件,它主要包含bbbbbbMaker和bbbbbbViewer两个程序。上位机配备有遵循FIPWAY通讯协议的通讯网卡，实时采集生产数据。通过监控计算机可清晰地显示滤池的过滤、等待、反冲等运行过程中动态的工艺模拟画面，可对系统的所有设备进行远程操作和控制，并具备显示工艺布置图、实时动态参数、设备的工作状态及实时/历史报警信号、在线仪表的实时/历史趋势曲线、马达运行时间等功能，同时可进行离线/在线编程及设定参数的修改，编制和打印生产与管理报表。
5 新旧系统的联网问题
由于新建的滤池系统与水厂原系统是用不同公司的PLC开发成的两套立系统，两系统的通信协议不同，它们之间没有数据通信，这给生产和管理带来一定的麻烦。两期的监控组态软件都采用了InTouch，但所用版本不同。从技术改造成本和公司技术力量来考虑，决定利用InTouch基于以太网并兼容TCP/IP通信协议的网络功能来实现两套立系统的联网控制。
具体方法如下：
先用交换机组建一个以太网，系统示意图如图4，并在原系统监控微机PC1
和新建系统监控微机PC2别安装TCP/IP通信协议、NetDDE程序。
再对InTouch监控系统软件进行设置：a. 运行InTouch的开发环境bbbbbbmaker，利用“import”功能将新旧两期程序数据整合成为一个完整的应用程序，分别安装在PC1和PC2上，这样就可以在任一台PC上对生产进行监控；b.对InTouch的DDE Access进行设置，方法是在“Modify DDE Access Name”对话框中的“DDE Application/Server Name”栏增加“//PC2/viewer”（在PC1上）和“//PC1/viewer”（在PC2上）。通过这个设置，PC1和PC2就可通过以太网进行实时数据通信；c. 初始化NetDDE，运行InTouch bbbbbbviewer，PC1和PC2即可进行实时通信。
6 结束语
滤池经一段时间的运行后显示出控制系统应用效果良好，系统的各项控制性能指标均能达到设计要求。在正常情况下，本滤池水位波动被控制在设定值的±1.5cm范围内，实现了自动过滤及六个滤池自动排队和反冲洗，并间接实现了与水厂原系统的联网控制，整个控制系统的设计基本满足了生产要求，达到了预期效果。
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