厦门西门子PLC模块交换机供应商

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3.2 at命令介绍
    大部分通信软件使用菜单来配置,测试调制解调器,然而,有些通信软件要求直接发命令给调制解调器,在这种情况下要求使用at命令。
    贺氏标准at命令集是调制解调器通信接口的工业标准。at命令可以用来配置你的调制解调器与软件共同工作、与远端系统通信、发起应答一个呼叫。
    所有的at命令都以字符at开始作为前缀。at应以大写(at)或小写(at)输入，调制解调器无法识别大、小写组合(at或at)。前缀at用以引起调制解调器的注意(attention)检测计算机串行通信口发送信号的速率，识别字符格式，包括字符长度和奇偶设定等。at命令可以是单一字母也可以是字母的组合，例如：d命令用于指示调制解调器发起呼叫，&d命令控制调制解调器对dtr信号的使用。
    at命令后面所跟数字(0、1、2等)指示调制解调器执行的选项，例如：e0是关闭字符回显的命令；e1是开启字符回显。当数字没有特别指明，调制解调器作为0选项处理，如：e作为e0关闭字符回显处理。

3.3 设置modem
    (1) 将一台modem连接到计算机的串行通讯口com1口上，打开bbbbbbs的级终端，在对话框的"连接时使用"栏选择"直接连接到串口1"，然后设置波特率为9600、偶校验、7位数据位、2位停止位、无流量控制。
    (2) 设置完成后，在级终端窗口中使用"at&v"指令，此时显示的是modem当前的配置，需要使用at指令重新配置modem如下： b1 e1 l1 m1 n1 q0 t v1 w0 x4 y0 &c1 &d0 &g0 &j0 &k0 &q5 &r1 &s0 &t5 &x0 &y0
    s00:001 s01:000 s02:043 s03:013 s04:010 s05:008 s06:002 s07:050 s08:002 s09:006
    s10:014 s11:095 s12:050 s18:000 s25:005 s26:001 s36:007 s37:000 s38:020 s44:020
    s46:138 s48:007 s95:000
    因上述参数有些是modem的默认值，所以modem的当前配置可能有一些不需要改，如b1、e1等。只需把与上表设置不同的参数做相应的改动即可。方法为：如modem当前配置的&d参数为"&d2"，要改为"&d0"，在级终端窗口输入"at&d0"，回车；如modem当前s00寄存器为"000"，要改为"001"。在级终端窗口输入"ats00=1"并回车。注：&d设为0，s00设为1。
    (3) modem参数配置完成后，使用"at&w"命令将上述配置写入modem。
    (4) 将modem与计算机脱开，连接到plc的rs232口，并插入一条电话线。
    (5) 将另一台modem连接到计算机的串行通讯口(如com1口)上，打开bbbbbbs的级终端，按照上述步骤1- 3也配置好，插入另一条电话拨号线，即可按下面的方法运行cxp与plc进行通讯。

4  远程监控的实现
4.1 plc的设置
    在plc上设置特殊dm区，将plc设置成上位机链接方式(若与rs-232端口相连，则设置dm6645。设为0000，即与上位机相连且采用标准设置，若想用户设置，则将dm6645末位设为1，然后在dm6646中进行具体设置)。以及将波特率、停止位、数据位等设置成与在modem上的一致。
4.2 cx-p的设置及传送
    在上位机打开cx-p后，行pc的设置，设置plc型号、com口、通信方式、波特率、数据位、停止位等，总之将pc设置的内容也设置成与modem上的一致，随后在线。一旦在线成功后，就可以进行对plc的所有操作。
    (1) 在配置好modem并将两台modem分别接到计算机与plc后，plc和modem上电，打开计算机bbbbbbs的级终端，在对话框的"连接时使用"栏选择"直接连接到串口1"，然后设置波特率为9600、偶校验、7位数据位、2位停止位、无流量控制。在级终端窗口中用at命令拨号，如atdtxxxxxxxx，回车(xxx即为与plc相连那个modem的电话线所使用的电话号码)。
    (2) 拨号后，与计算机相连的modem oh灯亮，开始拨号，对方modem oh灯、ri灯亮，同时modem会发出连接的声音。两边通后，两个modem的cd灯(载波检测)亮，并且级终端窗口会返回结果码"connect9600"，表示modem间已经连接成功。若结果码返回为"no carrier"，说明没有连上，需要硬件连线与电话线路。在拨号后与modem连接成功之间，敲击键盘任意键均会中断本次呼叫。拨号使用at命令，否则下面的操作无法进行。 
    (3) modem连接成功后，在点击级终端窗口的挂断图标，断开连接，并小化终端窗口。此时断开的只是级终端到计算机机串口的连接，为的是让出com口来运行sss的连线功能，实际上modem的连接并没有断，此时观察两个modem，会发现cd灯仍亮，这也就是用at命令拨号的原因，否则断开的将是整条线路，modem间也会断开，cd灯灭，就不能进行对plc远程通讯的功能了。
    (4) 在上位计算机运行cxp，进行plc的设置，设定plc型号、com中、通讯方式选择hostbbbb、波特率、数据位、停止位等有关rs232c的设置应与modem的设置保持一致。设置完成后，在标准画面下按ctro+o，出现链接菜单，选f1进行连接，当屏幕出现单元号等信息后说明连接成功，即可按正常的hostbbbb链接方式对plc进行程序的传送以及远程监控plc的状态。
    (5) 对plc的操作完成后，若想断开连接，退出cxp，重新进入到级终端窗口ath0命令断开modem间的连接。若发现在级窗口无法输入at命令，可输入"+ + +" 并回车，待屏幕出现"ok"提示后再输入"ath0"命令，屏幕再次提示"ok"表示已断开本次连接。

5  结束语
    通过modem可以实现对plc 的远程监控，可以对plc的程序读写，监测运行数据。scj230b 中空机远程监控系统的实现，不但提高了我公司设备的自动化控制水平，实现远程编程、调试、实时控制、及时隐患、提高系统的性，而且可以节省人力和财力、一些人的不确定因素，能提高我公司塑料机械在竞争中的地位，使其在国内外市场上立于不败之地，设备出口量将会日益增加，这一技术必将会给我公司带来的经济效益和社会益，也将产生深远的影响。

1 引言
供水系统在人们生活和工业应用当中是的。随着人们生活水平的提高和现代工业的发展，人们对供水系统的质量和性的要求越来越高。变频恒压供水系统能够很好的满足现代供水系统的要求。
在变频恒压供水系统出现以前，有以下供水方式：
(1) 单台恒定转速泵的供水系统
这种供水方式是水泵从蓄水池中抽水加压直接送往用户，严重影响了城市公用水管管网压力的稳定，水泵整日不停运转。这种系统简单、造价，但耗电严重，水压不稳，供水质量差。
(2) 恒定转速泵加水塔（或高位水箱）的供水系统
这种供水方式是由水泵先向水塔供水，再由水塔向用户供水。水塔注满水后水泵停止工作，水塔水位某一高度时水泵启动，水泵处于断续工作状态中。这种方式比种省电，供水压力比较稳定，但基建设备投资大，占地面积大，水压不可调，供水质量差。
(3)恒定转速泵加气压罐的供水系统
这种供水方式是利用封闭的气压罐代替水塔蓄水，通过检测罐内压力来控制水泵的开与停。当罐中压力降到压力下，水泵启动；当罐中压力升到压力上，水泵停止。这种方式，设备的成本比水塔要低很多。但是电机起动频繁，易造成电机的损坏，能耗大。
变频恒压供水系统不仅克服了过去供水系统的缺点，而且有其自身的优点。此系统采用了的s7－200plc和变频器mm440，s7-200具有低廉的价格和强大的指令，可以满足多种多样的小规模的控制要求，变频器mm440具有很高的运行性、功能的多样性和而完善的控制功能。这种供水方式不仅提高了供水系统的稳定性和性，而且实现水泵的无级调速，使供水压力能够跟踪系统所需水压，提高了供水质量。同时变频器对水泵采取软启动，启动时冲击电流很小，启动能耗小。

2 供水系统的基本特性
供水系统的基本特性是水泵在某一转速下扬程h与流量q之间的关系曲线f (q)，前提是供水系统管路中的阀门开度不变。扬程特性所反映的是扬程h与用水流量q之间的关系。由图1的扬程特性表明，流量q越大，扬程h越小。在阀门开度和水泵转速都不变的情况下，流量q的大小主要取决于用户的用水情况。
管阻特性是以水泵的转速不变为前提，阀门在某一开度下，扬程h与流量q之间的关系h=f (q)。管阻特性反映了水泵转动的能量用来克服水泵系统的水位及压力差、液体在管道中流动阻力的变化规律。由图1可知，在同一阀门开度下，扬程h越大，流量q也越大，流量q的大小反映了系统的供水能力。
扬程特性曲线和管阻特性曲线的交点，称为供水系统的平衡工作点，如图1中a点。在这一点，用户的用水流量和供水系统的供水流量达到平衡状态，供水系统既满足了扬程特性，也符合了管阻特性，系统稳定运行。当用水流量和供水流量达到平衡时，扬程ha稳定，供水系统的压力也保持恒定。

图1 供水系统的基本特性

3 变频恒压供水系统的构成及工作原理
3.1 系统的构成
变频恒压供水系统采用西门子的s7-200 plc作为控制器，变频器mm440是频率调节器，交流接触器和电动机作为执行机构，压力传感器作为控制的反馈元件。s7-200 plc选用内部控制模块cpu224，模拟量2路输入通用模块、模拟量2路输出通用模块和pid模块。cpu224有14路输入/10路输出，对于小型的控制系统而言够用。pid模块使用方便，在软件中只需要配置pid的每个参数。
三相交流电与mm440的电源输入口连接，经过变频器变频后的交流电接异步电动机，异步电动机带动水泵转动。s7-200数字输出口输出控制信号到交流接触器，交流接触器两端连接的是工频或变频的三相交流电，主要起接通或断开三相交流电与异步电动机。s7-200的模拟输出口输出控制电压信号给mm440的模拟电压输入口ain1+和ain1-，该控制电压主要调节交流电的频率。压力传感器从供水网络中反馈压力信号，压力信号经过滤波放大后输入给s7-200的模拟输入口。系统的结构如图2所示。

图2 变频恒压供水系统的总体框图

3.2 系统的工作原理
变频恒压供水系统是由三相异步电动机带动水泵旋转来供水，通过变频器调节输入交流电的频率而调节异步电动机的转速，从而改变水泵的出水流量来调节供水系统的压力。因此，供水系统变频的实质是三相异步电动机的变频调速，通过改变定子供电频率来改变同步转速而实现调速的。
异步电机的转速为：

其中：
n0为异步电机同步转速；
n为异步电机转子转速；
f为异步电机的定子输入交流电的频率；
s为异步电机的转差率；
p为异步电机的对数。
由上式可知，当异步电机的对数p不变时，电机转子转速n与定子输入交流电频率f成正比。
当系统启动，运行在自动模式时，此时手动模式无效。系统按照给定的水压进行设定，plc根据给定的水压自动调节交流电的频率，跟踪给定的供水压力。在用水量高峰时期，系统的用水量猛增，扬程降低，供水量不足，供水水压下降，1#电机输入交流电的频率会升高，以提高供水水压。当交流电的频率达到大频率，供水水压仍然小于设定的水压时，1#电机会自动切换到工频状态下，同时2#电机启动并工作在变频状态。在夜间，系统的用水量递减，扬程升高，供水量过大，2#电机会退出变频状态，1#电机由工频切换到变频状态，并不断调节交流电频率，系统终要维持供水的设定压力。当系统运行在手动模式时，自动模式无效。在自动模式出现问题或系统在维护期间时，系统才会采用手动模式。用户根据需要，可以从plc的输入开关输入信号，选择1#电机或2#电机运行在工频状态。
变频恒压供水系统的功能要求：系统的供水压力能够准确跟踪给定供水压力（稳态误差在5％内）；可以自动进行自动模式/手动模式切换。
系统的控制原理框图如图3所示。压力传感器从供水管网反馈电压信号，电压信号经过滤波放大后送到s7-200的模拟输入口，与给定的供水压力信号比较形成压力偏差信号，经过plc（s7-200）pid模块pi调节后发出控制电压信号，送到变频器mm440的模拟输入调节端口。送到变频器mm440的模拟电压信号与连接到变频器mm440的三相交流电的频率一一对应，调节控制电压信号就可以调节三相交流电的频率。系统是以供水管网的供水压力为控制对象而构成的闭环控制系统，其设计是按照两个电机就可以满足供水要求。

图3 变频恒压供水系统的控制原理框图

4 硬件电路设计
4.1 主电路
变频恒压供水系统就是利用异步电机拖动水泵的。系统的主电路由电源开关q、熔断器fu、交流接触器km、热继电器kr等组成，采用了一台变频器切换控制两台电机，1#电机和2#电机可以在工频和变频状态下进行切换，交流接触器的通断由s7－200的输出口控制。主电路如图4所示。

图4 系统主电路图

4.2 控制电路
控制电路主要由plc（s7－200）、变频器mm440等组成，plc外围电路接线图如图5所示。总电源开关为q，sb0为plc的程序启动按钮，与plc的i0.0输入口相连接，当按下sb0时，i0.0为“1”，plc程序启动。k1为系统的自动模式开关，当k1接通时，i0.1为“1”，交流接触器km1闭合，系统自动运行。当变频器的频率达到上限频率时，i0.5为“1”，1#泵和电机切换到工频状态下，2#泵和电机变频启动。当变频器的频率达到下限频率时，i0.6为“1”，2#电机停止运行，1#电机由工频切换到变频状态下。i0.5和i0.6的状态由变频器输入。k2为系统的手动模式开关，当k2接通时，i0.2为“1”，交流接触器km1断开，系统不能自动运行，用户可以根据需要接通k3或k4来选取1#电机或2#电机工频运行。km1为控制1#电机和2#电机在自动模式下运行的交流接触器，km2为控制1#电机在变频下运行的交流接触器，km3为控制1#电机在工频下运行的交流接触器，km4为控制2#电机在变频下运行的交流接触器，km5为控制2#电机在工频下运行的交流接触器。

图5 plc外围接线图

5 程序设计
5.1 plc程序设计
plc程序设计的主要流程如图6所示。合上开关q，按下起动按钮sb0，plc程序复位。当合上开关k1，i0.1为“1”，系统在自动模式下运行，交流接触器km1接通，系统将根据程序跟踪设定供水压力。

图6 主程序流程图

当用户用水量递增，变频器达到频率50hz，供水压力还没有达到设定的供水压力时，mm440输出高电平到i0.5。此时，q0.1为“0”， q0.2为“1”，交流接触器km2断开，km3接通，1#电机由变频切换到工频。定时器计时3s，变频器停止，变频器的频率由频率50hz逐渐下降，3s后q0.3为“1”，2#电机接到变频器开始变频运行。设置延迟时间主要原因是让变频器的频率下降，软启动静止的2#电机，减小电机启动电流，避免电机烧毁。
当用户用水量减小，变频器达到下限频率30hz，供水压力还是设定的供水压力时，mm440输出高电平到i0.6。此时，q0.4为“0”，km2断开，2#电机退出变频并逐渐停止。同时q0.1为“1”，q0.2为“0”，交流接触器km2接通，km3断开，1#电机由工频切换到变频。下限频率设定在30hz主要原因：在供水系统中，转低时会出现水泵的全扬程小于基本扬程（实际扬程）形成水泵“空转”的现象。在多数情况下，下限频率应定为30hz～35hz。
当合上开关k2，系统在手动模式下运行，交流接触器km1断开。用户可以根据需要，合上开关k3，交流接触器km3接通，选择1#电机在工频下运行。合上开关k4，交流接触器km5接通，选择2#电机在工频下运行。
5.2 变频器mm440的参数配置
变频器mm440主要使用的是模拟输入口ain1+和ain1－，模拟电压信号输入后通过a/d转换器得到数字信号。由plc模拟输出口输出模拟控制电压信号，输入到变频器的模拟口，变频器的频率和控制电压一一对应。系统使用变频器的模拟端口，频率应该设置为50hz，频率为30hz。mm440的参数配置如附表所示。

附表 mm440的参数配置

6 结束语
应用西门子plc（s7－200）内部的pid模块和变频器mm440的无调速控制恒压供水系统，节能，调速供水效果，抗干扰能力强。同时采用变频器对电机实行软起动，减少了设备损耗，延长了水泵、电机设备的使用寿命。以供水水压为控制对象的闭环控制，稳态误差小，动态响应快，运行稳定。实验效果表明，采用plc（s7－200）和变频器mm440构成的变频恒压供水系统，具有很强的实用性，体现了变频调速恒压供水的技术优势，为供水领域开辟了切实有效的途径。

 引言

纺织业是中国国民经济的支柱产业。中国纺织业是拥有完善自主产业体系的重要工业制造业。中国纺织业是世界大的纺织产业集群。20世纪80年代以来，由于传感技术、变频、伺服驱动技术、PLC技术、人机交互技术的不断进步，使纺织自动化技术有了突破性的发展。

2 纺织企业信息化问题

2.1 信息化孤岛

目前纺机的单机自动化已成熟，但车间管理监控却沦为信息孤岛。作为全流程工艺加工的载体，车间在协调前后工艺、生产数据、管理分析等时，需对单机生产数据实时采集、运算并反馈控制。但幸运的是，当前自动化控制产品在网络通讯领域有长足发展，多单机联网控制技术已相当成熟，这使智能化的网络控制成为现实，大大提高了产品品质和管理效率。

2.2 纺织车间主流信息网络

（1）串行通讯：串行通讯接口一般包括RS232/422/485，技术简单成熟、，对软硬件要求较低，成本也低。但其同时存在效率低、抗干扰能力弱、通讯距离短等问题。

（2）现场总线：此种方式在现场设备之间、现场设备和控制层之间实行双向、多结点的数字通信技术。现场总线技术是控制、计算机、通讯技术的交叉与集成，几乎涵盖了所有连续、离散工业领域。优势在于：高高响应性、智能化、分布式；目前主流现场总线包括DeviceNet、F.F、CANopen、ControlNet、Profibus等。

（3）工业以太网：工业以太网是从办公自动化领域衍生的工业网络协议，按习惯主要指IEEE 802.3协议，如果进一步采用TCP/IP协议族，则采用“以太网+TCP/IP”来表示，其技术特点主要适息管理、信息处理系统。以太网支持的传输介质为粗同轴电缆、细同轴电缆、双绞线、光纤等，大优点是简单、经济实用、兼容性好，易于连接Internet等。

3 基于台达机电产品的纺织车间网络化实施

本文以河北一纺织车间实际控制方案为例，说明网络产品的自动化控制中的综合应用。

3.1车间纺机设备概况

方案根据纺织厂的具体生产要求，并按国家相关规定设计成开放式的集散控制系统，是具有集中管理、分散控制、信息共享等特征的现代控制，包括从梳棉到络筒的各种设备，具体如下：

6台梳棉机；2套并条机（分为头并、二并）；3台悬锭式粗纱机；20台细纱机；2台络筒机。

3.2车间网络工程概况

工程控制系统内容包括：各设备的系统工艺参数的监测及设置，各运行数据的采集、处理及管理。具体内容包括：设备监测：对梳棉机、并条机、粗纱机、细纱机、络筒机设备的各种工艺参数检测、设置；设备控制：对各设备控制回路按工艺流程实施优化闭环控制，根据设备当前的运行状况调整相关其他设备；联锁报警：对每台设备的各种故障进行分级处理，根据不同级别进行本体报警，关联设备报警处理，并可建立设备运行档案，提高设备开机率；历史数据：对生产过程关键参数、每班状况的历史数据存储，为管理提供现场数据；品质追溯：通过生产全过程的监控及历史数据存储查询，当成品或后工序产品出现品质问题时，可追溯查找出现故障的工艺环节，从而快除和调整，避免大的损失。

3.3 车间信息化网络实施

DVP系列网络自控系统。DVP系列网络自控系统以FCS系统为控制主系统，上层采用以太网实现网络信息管理，如图1所示， 管理层监控界面如图2所示。其中：

（1）信息层：由上位计算机、网络交换机和组态软件构成，采用EtherNet网络通讯，一方面实现与现场系统的数据采集和交换，另一方面实现数据存储、分析、管理。甚至可实现远程IE监控和MODEM拨号监控。图2为信息层监控界面。

（2）控制层：由DVP系列网络产品构成，包括主机、以太网模块、总线模块等，针对各类设备共配置5套，主要实现对每类设备的管理和控制，并且将数据上传至上位机，同时将上位机的控制命令和数据下达到每台设备。

（3）设备层：控制每台设备完成其工艺要求，多数采用RS485串行通讯方式控制，采用DVP-COA02与上层CANOPEN

线通讯。由于台达网络产品采用开放的标准总线CANOPEN及DEVICENET，因此也可兼容其它厂商符合总线标准的设备层控制系统

3.4 网络控制系统应用特点：

（1）采用串行总线(RS485)进行设备层组网通讯，可兼容其它厂商产品的（欧姆龙、施耐德、西门子等）组网通讯；满足某些纺织厂原来已有设备控制系统多样化的网络控制升级改造。

（2）具有各班班产统计及显示、速度显示、效率显示等主要工艺参数的采集。

（3）各种报警统计，对故障进行分级（一般、严重、致命），且报警（故障）列表与视频（现场反馈）相结合（支持故障现场实时视频数据显示）。

（4）各班产量及关键参数存入数据库并保存一年，并具有Chart 统计显示功能。

（5）支持自定义报表格式及定时、实时报表打印功能。

（6）扩充能力强，支持各个的PLC入网。

（7）支持纺织工艺参数单个设定及批量修改。

（8）支持品质追溯功能，提高产品质量。

4 台达工业信息化网络能]

台达已推出全系列的EtherNet、DeviceNet、CanOpen等各种网络产品，可方便的搭建各种控制网络架构，满足不同应用场合需求，高性价比、高性。以下简单介绍台达网络产品：

4.1EtherNet以太网产品

DVPEN01-SL：TCP/IP主站模块；DVPENA01-MOD：TCP/IP转RS485模块； RTU-EN01：以太网远程模块。

4.2DeviceNet总线产品

DVPDNET-SL：DeviceNet主站模块；DVPDT01-S：DeviceNET从站模块；DVPDNA02：DeviceNET转RS485模块；RTU-DNET：DeviceNET远程模块。

4.3CanOpen总线产品

DVPCOPM-SL：CANopen主站模块；DVPCOA02：Can BUS转RS485模块；RTU-COPM：CANopen远程模块。

4.4串行通讯产品

IFD-8500：带隔离的RS-232 to RS-485/RS-422通讯转换模块；IFD-8510：带隔离的RS-485/RS-422通讯中继器；IFD-8520：带隔离可设定站号RS-485；RTU-485：RS-485远程模块。

5 结束语

纺织车间的生产与管理智能化要求，为其网络化发展提供了平台。台达子公司中达电通作为“纺纱设备网络管理通讯接口和规范”行业标准起草工作组的成员单位，专门成立了纺织行业应用处，并利用台达自身、的网络化产品，提供从设备驱动控制层到车间应用管理层网络化方案，支持EtherNet、DeviceNet、CanOpen等主流网络通讯协议，为纺织业升级提供强大助力。

引言

这几年许多轧钢厂棒材连扎线老化、结构复杂，易受到轨道温度、速度等外界因素的影响，不易控制，经常出现故障影响生产效率。以往技术人员虽然在处理故障和问题时采用了半结构化方法，即一方面根据现场信息要现场收集大量数据，并对其作计算和估算，同时还要借助自己长期积累起来的经验知识，才能对问题做出回答。这种人工方法速度很慢，如果对一些相关数据的发现、处理不及时就会导致系统运行不正常影响生产。鉴于上述情况，有必要创建统一的控制系统，来在线地对数据进行监测和处理，对连扎线做出优控制，及时的给出故障原因和操作指导，从而使系统尽快恢复正常，保生产的顺利进行。

1 硬件结构：

控制系统有两大主要任务：一是完成在线监测控制，包括采集传感器的输出信号和传感器数据的预处理，系统根据这些信号发出相应的控制指令控制整条连扎线的运转，并监测连扎线各个部分的运行情况，随时提供预警信息;二是完成故障诊断任务。在此控制系统中，按结构分为两部分：数据采集单元和处理单元。数据采集单元负责完成数据采集、信号处理的任务，然后将这些信号送到处理单元里;处理单元负责对数据进行分析和诊断，实现监测控制和故障诊断功能，并将数据通过以太网传送到远程数据的服务器中。系统硬件结构图如图1所示。

1.1数据采集单元

数据采集单元直接安装固定在工程机械各主要部位上，完成传感器标定和校准，工况参数采集、信号的特征提取。数据采集单元主要由传感器、信号调理、AD 转换组成。开发一个控制系统的要任务就是选择适当的工况参数，所谓适当，就是所测取的信号能够而准确地反映出系统工作状态的变化，能反映工程机械运行状态的特征信息多种多样。选择适当的测量参数非常重要。本系统是以棒材连扎线为控制对象，选取制动板、分离板、冷床电机的转速、动作时间，连扎线轨道速度、温度和扎件直径等参数为检测信号，通过对这些参数的自动监测和分析，进行连扎线的监测控制和故障诊断。

1.2 处理单元

初考虑采用传统的PLC+工控机方式，由PLC处理信号的采集、逻辑处理、输出控制，由工控机进行算法的实现和人机对话，此方案主要面临两大问题：稳定性，通常PC的通用操作系统不能提供用于控制足够的稳定性;性，由于PC带有旋转的磁性硬盘和非工业性牢固的部件，如电源，这使得它容易出现故障。考虑到现场的环境比较恶劣、操作台空间有限，故选取PAC方式作为开发环境。PAC 全称 Programmable Automation Controller，自提出这个概念以来，作为近年来自动化产业为重要的发展趋势之一，PAC受到了自动化业界及终端用户的广泛关注。可编程自动化控制器（PAC）作为新一代的工业控制器，结合了PC的处理器、RAM和软件的优势，以及PLC固有的性、坚固性和分布特性。作为一种多功能的控制平台，用户可以根据系统的需要，组合和搭配相关的技术和产品以实现功能的侧重，因为基于同一发展平台进行开发，所以采PAC系统保证了控制系统各功能模块具有统一性，而不仅是一个无关的部件拼凑成的集合体。

本系统处理单元采用了BECKHOFF公司CX1000型PAC。BECKHOFF公司的CX1000 控制系统是为中等规模的控制任务而设计的。它集工业PC和硬件PLC之精华，是一种可以安装在C型导轨上的模块化控制系统，并可以根据用户的需要将各种系统组件接插在一起，完成各种复杂的控制任务。该产品系列是为那些需要有工业PC的特性和计算能力，但由于工程预算方面的原因又不打算购买全套工业PC的客户而设计的。CX1000系列系统模块通过标准的 PC104 总线（16位）连接。其基本单元包括CPU模块和电源模块，系统可以选用bbbbbbs 操作系统或者嵌入式 bbbbbbs XP操作系统。在此单一系统中，可提供理想的可视化和实时连续控制。

2 系统的软件结构

软件系统的操作平台选择微软的bbbbbbs CE操作系统，开发工具为bbbbbded VC++4.0。软件采用模块化设计，主要包括监测数据库、监测控制模块、故障诊断模块。软件系统的整体结构见图。监测数据库主要用来存放个信号采集单元的工况数据参数，通过数据库管理截面可实现对检测数据的选择、导入和导出等功能。监测控制模块根据监测数据判断生产状况，对扎线各部分发出适合的控制指令。故障诊断模块根据检测数据和用户人工输入进行故障诊断，给出诊断结论和操作、维修措施等。系统软件结构如图2所示。

2.1 监测控制模块

监测控制模块对进入CX1000系统的数据进行在线监控，针对各个器件的运转情况随时给出预警信息，并根据这些数据进行控制运算得出控制指令对整个扎线进行自动控制。此模块主要分为三部分：电机时间检测部分;倍尺钢长度在线检测部分;倍尺长度优化剪切指导部分。电机时间检测部分通过对电机动作时间测量装置，测量得到一系列电机高位落到低位的时间。根据这些时间数据，以中值滤波为基础，采用具有自学习功能的加权均值滤波算法对时间检测数据进行预测，得到电机的下一次动作的时间。此算法规定：数据序列中的每个数据均包含有一定的信息，新数据所含有效信息越多，越老的数据所含有效信息越少，因此在预测下一次电机动作时间时，取新一组的数据参与计算，同时赋予不同数据不同的权值。为了算法设计方便，采用等维新息的方法，即保持参与计算的数据数量不便，将每次新采集的数据进来，将早的数据去掉。算法的公式描述为： ; 其中 为预测值，为参与计算的前2k个测量时间。倍尺钢长度在线检测部分采用编码器和高数计数器的方式，结合现场飞剪剪刃闭号，计算得到倍尺钢的在线长度。倍尺长度优化剪切指导部分根据现场采集到的扎件长度数据，运用不定方程的矩阵变换法求出适合的剪切方案，送到飞剪控制器，指导飞剪进行优剪切，提高生产效率。

2.2 故障诊断模块

故障诊断模块的部分是故障诊断系统, 是指计算机在采集被诊断对象的信息后,综合运用各种规则（经验）, 进行一系列的推理, 必要时还可以随时调用各种应用程序, 运行过程中向用户索取必要的信息后, 就可快速地找到终故障或有可能的故障, 再由用户来证实。系统的故障诊断方法由数据库、知识库、人机接口、推理机等组成。在此介绍知识库和推理机的构成。

2.2.1 知识库的构建

本系统采用的知识表示方式为产生式。系统采用了产生式规则的一般形式：

IF A THEN B CF（B,A） 即 A→B , CF（B,A）

其中A为规则的前提、条件或证据，A可以是单命题形式的条件项，也可以是由简单命题以逻辑组合起来而生成的符合命题的条件项，A可能不止支持一条规则;例如 A=就是一个复合条件，B为据A引出结论。在推理中，由于每个条件的不性给诊断带来了一定的困难，为了解决这个问题，对每个前提都设定一个发生程度，也就是可信度的问题，即CF值。例如：某个前提的可信度很强，对应的CF值为1.00;可信度一般，对应的CF值为0.5。CF（B,A）为规则的强度或可信度，表示规则的不确定性的程度，通常由给出，0≤CF（B,A）<1。系统除了对所有规则按照以上形式进行描述外，还对所有的知识，包括A、 B，即前提和结论都规定了可信度。前提A的可信度表示为CF（A），表示问题求解状态下条件A的可信度值，0

本系统中故障诊断一般都是由几个故障现象推理出一个故障原因。在现实情况总，一条推理规则的前提中的各个子前提的“重要性”是各不相同的。所谓前提的重要程度，是指各事实在条件中的重要性，即各个事实的加权系数，即Ki。例如规则“如果上空阴云密布，有风，则多半天要下雨”中，显然“上空阴云密布”是重要的，而“有风”则不太重要。因此，本系统在进行判断时，各个条件也有不同的重要性。在对每条规则的条件进行权值设定时，可以根据实际的经验，对其重要程度进行赋值，赋值原则是保证 ∑Ki= 1。除了靠经验进行权值估计外，还可以按照其重要程度进行划分：重要、很重要、一般重要、可有可无，分别对应为1、2、3、4。

例如： IF A1 （重要=4）

A2 （一般总要=2）

A3 （可有可无=1）

THEN B1

A1的权值为4/（4+2+1）=0.57;A2的权值为2/（4+2+1）=0.29;A3的权值为1/（4+2+1）=0.14。三者权值相加等于1。

2.2.2 推理机的构建

建立一个推理机重要的就是确立该推理机的控制策略和推理算法。本系统所运用的推理策略是正向推理控制策略和冲突策略相结合的控制策略。根据用户输入的故障现象集或传感器监测的现场数据，在知识库进行前提匹配，通过冲突策略好选择知识，这里的冲突策略是根据扎线控制技术工人多年的经验归纳出来的规则，规则匹配按照该顺序进行，匹配成功则得到该故障现象集对应的故障，进而得到其解决方案。

不推理有四种推理算法：确定理论方法、主观Bayes方法、可能性理论方法、证据理论方法，本系统采用了确定理论方法。确定理论方法是根据前提的可信度、权值、规则的可信度类求出结论的可信度。考虑权值的知识表示形式为：

IFTHEN B CF（B,A）

在上式中 ，加权因子的值由领域给出，组合条件的可信度由公式计算：CF（A） =∑Ki× CF（Ai） ; 结论的可信度有下式计算： CF（B） = CF（B,A）& CF（A） ; 其中&可以是相乘运算，也可以是取小值或其他合适的运算。

例如 ： IF A1 权值k1

A2 权值k2

A3 权值k3

THEN B

则 CF（B） = MIN[CF（B,A）、CF（A1） ×K1+ CF（A2） ×K2+ CF（A3） ×K3）]

根据预测得到的结论的可信度，可以给出预警信息以及故障原因。

3 运行情况

我们通过大量的调研确定了软硬件支撑平台，对此方案在实际挖掘机故障诊断领域中应用的可行性进行了试验探讨，已于2006年3月在贵州某轧钢厂投入运行。运行结果表明，该控制系统运行情况良好、性能稳定、结论正确，响应时间快，给技术人员了大的方便。

4 结束语

本文提出的控制系统是针对轧钢厂老式棒材扎线所设计的，此系统采用PAC系统作为运行平台，能够满足在线监测、自动控制与诊断所要求的高处理能力以及高数据容量，并且适合于扎钢厂特殊的工作环境，根据老式棒材连扎线故障的特点，提出了系统诊断方案，对老式棒材连扎线起到了很好的完善作用,使其能够发挥大的作用，提高生产效率。