西门子6AV2123-2DB03-0AX0安装调试

西门子6AV2123-2DB03-0AX0安装调试

1引言 

据不统计，目前我国城市里的十字路通系统大都采用定时来控制(不排除繁忙路段或高峰时段用交警来取代交通灯的情况)，这样必然产生如下弊端:当某条路段的车流量很大时却要等待红灯，而此时另一条是空道或车流量相对少得多的道却长时间亮的是绿灯，这种多等少的尴尬现象是未对实际情况进行实时监控所造成的，不仅让司机乘客怨声载道，而且对人力和物力资源也是一种浪费。 

智能控制交通系统是目前研究的方向，也已经不少成果，在少数几个国家已采用智能方式来控制交通信号，其中主要运用GPS定位系统等。出于便捷和效果的综合考虑，我们可用如下方案来控制交通路况:制作传感器探测车辆数量来控制交通灯的时长。具体如下:在入路口的各个方向附近的地下按要求埋设感应线圈，当汽车经过时就会产生涡流损耗，环状绝缘电线的电感开始减少，即可出汽车的通过，并将这一信号转换为标准脉冲信号作为可编程控制器的控制输入，并用PLC计数，按一定控制规律自动调节红绿灯的时长。 

比较传统的定时交通灯控制与智能交通灯控制，可知后者的大优点在于减缓滞流现象，也不会出现空道占时的情形，提高了公路交通通行率，较定位系统而言。 

2车辆的存在与通过的检测 

(1)感应线圈(电感式传感器) 

电感式传感器其主要部件是埋设在公路下十几厘米深处的环状绝缘电线(特别适合新铺道路，可用混凝土直接预埋，老路则需开挖再埋)。当有高频电流通过电感时，公路面上就会形成如图1(a)中虚线所形成的高频磁场。当汽车进入这一高频磁场区时，汽车就会产生涡流损耗，环状绝缘电线的电感开始减少。当汽车正好在该感应线圈的正上方时，该感应线圈的电感减到小值。当汽车离开这高频磁场区时，该感应线圈电感逐渐复原到初始状态。由于电感变化该感应线圈中流动的高频电流的振幅(本论文所涉及的检测工作方式)和相位发生变化，因此，在环的始端连接上检测相位或振幅变化的检测器，就可得到汽车通过的电信号。若将环状绝缘电线作为振荡电路的一部分，则只要检测振荡频率的变化即可知道汽车的存在和通过。 

电感式传感器的高频电流频率为60kHz，尺寸为2×3m，电感约为100μH.这种传感器可检测的电感变化率在0.3％以上[1，2]。 

电感式传感器安装在公路下面，从交通和美观考虑,它是理想的传感器。传感器选用防潮性能好的原材料。 

(2)电路 

检测汽车存在的具体实现是在感应线圈的始端连接上检测电感电流变化的器,并将之转化为标准脉冲电压输出。其具体电路图由三部分组成:信号源部分、检测部分、比较鉴别部分。原理框图如图2所示,输出脉冲波形见图1(b)。 

(3)传感器的铺设 

车辆计数是智能控制的关键，为防止车辆出现漏检的现象，环状绝缘电线在地下的铺设我们设采取在每个车行道上中的出口地(停车线处)以及在离出口地一定远的进口的地方各铺设一个相同的传感器，方案如图3(以典型的十子路口为例)，同一股道上的两传感器相距的距离为该股道正常运行时所允许的长停车车龙为好。 

3用PLC实现智能交通灯控制 

3.1控制系统的组成 

车辆的流量记数、交通灯的时长控制可由可编程控制器(PLC)来实现。当然，也可选用其他种类的计算机作为控制器。本例选用PLC作为控制器件是因为可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有高性丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力;它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程;它采用模块化结构，编程简单，安装简单，维修方便。 

利用PLC，可使上述描叙的各传感器以及各道口的信号灯与之直接相连，非常方便. 

本设计例中,其输入端接收来自各个路口的车辆探测器测得的输出标准电脉冲，输出接十字路口的红绿信号交通灯。信号灯的选择:在本例中选用红、黄、绿发光二管作为信号灯(头方向型)。 

3.2车流量的计量 

车流量的计量有多种方式: 

(1)每股行车道的车流量通过PLC分别统计。当车辆进入路口经过个传感器1时，使统计数加1，经过二个传感器2出路口时，使统计数减1，其差值为该股车道上车辆的滞留量(动态值)，可以与其他道的值进行比较，据此作为调整红绿灯时长的依据。 

(2)先统计每股车道上车辆的滞留量，然后按大方向原则累加统计。如，将东西向的左行、直行、右行道上的车辆的滞留量相加，再与其它的3个方向的车流量进行比较，据此作为调整红绿灯时长的依据。 

(3)统计每股车道上车辆的滞留量后按通行大化原则(不影响行车的多道相向行驶)累加统计。如，东、西相向的2个左行、直行、右行道上的车辆的滞留量全部相加，再与南北向的总车流量进行比较，据此作为调整红绿灯时长的依据(下面的例子就是按此种方式)。 

以上计算判别全部由PLC完成。可以把以上不同计量判别方式编成不同的子程序，方便调用。 

3.3程序流程 

本例就上述所描述的车流量统计方式,就十字路口给出一例PLC自动调整红绿灯时长的程序流程，其行车顺序与现实生活中执行的一样，只是时间长短不一样。 

(1)当各路口的车辆滞留量达一定值溢满时(相当于比较严重的堵车)，红绿灯切换采用现有的常规定时控制方式; 

(2)当东、西向路口的车辆滞留量比南、北向路口的大时(反之亦然)，该方向的通行时间=小通行定时时间＋自适应滞环比较增加的延时时间(是变化的)，但不大于允许的大通行时间。其中小定时时间是为了避免红绿灯切换过快之弊;大通行时间是为了公平性，不能让其它的车或行人过分久等。进一步的说明在后面的注释中。 

(3)自适应滞环比较(本例的控制规律)增加的时间的确定若东、西向车辆滞留量≥南、北向一个偏差量σ(如30辆车或其它值)时，先让东、西向的左转弯车左行15s(定时控制，值可改)，再让直行车直行30s(直行时间的小值，值可改)后再加一段延时保持，直至东、西向的车辆滞留量比南、北向的车辆滞留量还要少一个偏差量σ，才结束该方向的通行，切换到其它路上，否则一直延时继续通行下去，直至到达大通行时间而强制切换。滞环特性如图6 所示。实际应用时σ的值需整定，过小则导致红绿灯切换过频，过大又不能实现适时控制。 

4结束语 

比较传统的定时交通灯控制与智能交通灯控制，可知后者的大优点在于减缓滞流现象，也不会出现空道占时的情形，提高了公路交通通行率，较定位系统而言，特别适合繁忙的、未立交的交通路口，适合于四个以上的路口，也可方便连网。 

 剪板机是机械行业制造和维修常用的设备之一。随着我国经济的持续高速增长，社会对各类板材的需求量不断增长，对板材加工的精度提出了高的要求；另外，随着企业之间的竞争日益加剧和人力资源成本的上升，厂家为了在竞争中占据有利地位，除了保证板材加工的精度外，对板材加工的效率也提出了高的要求。基于上述，板材生产加工企业迫切需要、率的生产设备。剪板机是板材加工企业的关键生产设备之一，一些资金雄厚的企业，出巨资购买全新数控剪板机；另外，还有相当一批中小企业希望通过对原设备的技术改造来满足这些新要求。 

       普通剪板机存在的主要不足有： 

       1. 加工精度不高。

      造成加工精度不高的主要原因，一方面是加工尺寸由操作人员用普通钢尺手动测得，精度难以保证；另一方面采用异步电动机带动链条传动机构，这样不仅定位精度低，而且易造成剪切面的机械偏差，这种偏差随加工板材宽度增加而加大。 

      2. 操作繁琐，容易出错。

      剪板机需要人工操作，剪板动作的控制需人工完成，占用，也容易出错。 

      3. 能耗大，效率低

      剪板机的动力系统一般使用普通异步电机，在剪板过程中不断启停，能耗大、效率低。

      针对这些情况，可以对剪板机进行自动化改造，提高工作效率和剪板精度，降低能耗。  

      控制系统设计的基本要求如下：

1、正常剪切功能。在正常加工某一规格产品前，可以事先设置加工尺寸、加工数量。当机器加工板材数量达到设定加工数量时，机器不再正常加工。此时，可重新设置加工参数或进入临时剪切状态。

2、临时剪切功能。选择该功能不需要设置加工参数，即可进行加工。该状态可加工任意尺寸（须在机器的机械加工范围内）和任意数量的产品。

3、设定加工参数（加工尺寸、加工数量）。

4、加工参数实时显示。

5、附加功能。包含点动调试、自动回零位、暂停等。 

改造方案一：

      如下图所示，自动控制系统由变频器、光电传感器、人机界面（文本显示器或触摸屏等）、正航A5系列PLC等构成。 

      图1  改造方案一

      人机界面可以采用文本显示器或触摸屏，可以显示和设定目前的工作状态、剪板数量、加工长度、送料速度、剪板频率等等参数； 

      变频器接受PLC的控制，控制电机的启动、停止、转速等； 

      光电传感器的作用是检测后挡料的长度，通过改变光电传感器的位置可以调节加工长度； 

      正航A5系列PLC（以下简称A5）是整个自动控制系统的，由它来根据操作人员通过人机界面设定的参数控制整个系统的动作。 

      系统的工作流程如下：

      系统上电启动，操作人员通过人机界面设定剪板数量、加工长度、送料速度、剪板频率等等参数，参数可以断电保持。正常剪切开始后，A5控制变频器启动电机，传动板材，当板材到达光电传感器的位置时，光电传感器将信号反馈至A5，A5控制变频器停车，控制切动作进行剪板，完成一块料的加工，然后 A5再控制变频器启动，进行下一块料的加工。加工过程中，A5可以完成对加工数量、剪板频率、送料速度等的统计，并可以在人机界面上实时显示。 

      在此控制过程中，A5通过光电传感器检测材料长度，然后控制变频器停车来控制加工长度。由于变频器控制异步电机停车有一个滞后量，会造成一定的偏差，在设定光电传感器的位置时，需要将这个偏差考虑进去并加以调整。 

     图2  改造方案二

      在方案一中，加工料的长度是通过光电传感器的位置来控制的。人工手工设定光电传感器的位置会有一定误差，同时如果需要加工的长度频繁改变时会很麻烦。 

      改造方案二取消了光电传感器，取而代之的是一个轮式旋转编码器。将轮式旋转编码器压紧在板材的表面，当板材向口输送时，轮式旋转编码器跟随旋转，输出的脉冲信号输送到A5的高速计数器。A5的高速计数频率可达20KHz，可以很地根据脉冲数量地测量出送料长度。 

      旋转编码器安装在口，只要旋转编码器其距离口的位置固定，就可以方便地对加工材料进行长度测量。 

      在方案二中，可以通过人机界面非常方便地设置加工长度，甚至可以设定多组加工长度和加工数量，或者尺寸也可以置为循环变动值。例如，可以设定加工100块80cm的板材，再加工200块100cm的板材；也可以设定成循环加工1块80cm的板材、1块90cm的板材。 

      以上两种方案目前都已经有批量的实际应用。实际使用结果显示，经以上两种方案改造的剪板机，大地提高了工作效率和剪板精度，降低能耗。扣除机械误差，通过手动调整传感器位置，方案一的加工精度可以达到0.3cm以上；而在选择合适的编码器的情况下，方案二的加工精度可以达到0.4%左右。 

一、概述

近年来随着国家对可再生能源扶持政策的进一步出台，可再生能源特别是风力发电呈现蓬勃发展的趋势，国内众多厂家正通过和技术引进等形式进行风电设备的成套工作。目前，国内生产厂家对高速齿轮箱、电机和叶片等已具有了立生产能力，但作为风力发电控制系统的大脑——风电控制器，一直以来主要依靠国外技术引进。通过对国内主流风电设备生产厂家的控制系统研究发现，多数厂家的控制系统是和主机一起成套技术引进而来，如MITA和WINDTEC公司的产品。由于风电设备运行环境较为恶劣，安装空间有所限制，并且要求有很强的数据处理能力，因此现有的通用可编程控制器很难达到其技术要求。一是高低温要求，通用PLC运行温度一般为0℃～50℃，但风电设备要求运行在-25℃～60℃的环境中。虽然有国内厂家采用了通用PLC作为主控器，但在系统设计时需在机柜增加加热器，以保证在低温环境下的运行，这种处理方式虽然能满足运行要求，但可能会造成在低温环境下PLC上电后不能立即运行，并且加装了加热器导致PLC安装空间加狭窄。二是数据处理能力，现有的通用可编程控制器因本身设计思想的不足导致在功能上无法满足大规模数据存储的需要。对国外引进控制系统的研究表明，国外控制系统多采用嵌入式PC（如Bachmann、BeckHoff等）作为主控制器来适应风电控制系统的需求。

本方案以NA400系列可编程控制器为基础，针对某电站3MW（可适用于2.5MW和1.5MW机组）风机控制器的技术要求，在广泛吸收国外同类产品控制系统的技术优点的基础上提出的。

由于变流器和变浆系统采用成熟系统配套，因此本方案仅涉及3MW风力发电机组主控柜（主站）和机舱柜（机舱站）的控制。

二、技术需求

  （1）编程软件符合IEC61131-3标准；

  （2）软件支持多；

  （3）对CPU速度及处理能力、存储空间等有较高要求（要求具有100M的数据存储能力）；

  （4）I/O要求：输入光电隔离、输出继电器（总点数在100点以内）；

  （5）运行环境恶劣，要求具有较高的性：

l运行温度：-20℃~50℃

 储存温度：-40℃~70℃l

 较高的湿热要求，要求防湿抗凝露l

  （6）通信要求：

 以太网接口，支持TCP/IP、UDP等l

 Profibus-DP现场总线l

l CANOpen现场总线

  （7）人机界面采用具备按键操作的平板电脑，支持WinXP 嵌入式操作系统，不采用 常规的触摸屏；

  （8）信号类型：DI、DO、AI（0~10V和4~20mA）、Pt100热电阻、AO、SSI、高速计 数器模块；

  （9）结构要求：安装方便，所有螺钉应防锈。

   三、技术方案

   针对风力发电设备运行环境严酷、技术要求高的特点，现有通用PLC很难适应其应用需求。我公司NA400型可编程控制器采用一系列计算机领域和工业控制领域的研制。系统结构、功能强大、具有多任务、趋势曲线、环境适应性强等特点，适合风电行业的特点。

 3.1系统结构 

风机控制系统结构图 

采用LAN/FieldBus系统结构，主控站控制器对外提供百兆以太网接口，利用现场总线完成机舱扩展站控制器或其它现场智能设备（变频器等）的连接。主控站以太网接口支持标准的MODBUS TCP/IP规约，并支持UDP协议。

现场总线支持ProfiBus-DP或CANOpen。可以方便地利用现场总线完成远程I/O站的扩展，并能与其它智能设备通信。本方案中拟采用CAN总线，CAN总线的短信文结构及完备的底层校验和错误处理机制使得CAN总线具有优越的抗干扰性。根据现场环境的不同可选用光通信介质以提高性。

     3.2人机界面

     3.2.1平板电脑

    人机界面（面板）硬件采用工业级平板电脑，可以采用以太网、串口、Profibus- DP等进行面板和控制器的组网连接。

采用我公司的ontrol组态软件开发界面，ontrol组态软件与控制器之间通过我公司开发的NA-PLC OPC服务器（OPC2.0规范）或者驱动程序通讯，底层协议不产生额外费用。NA-PLC OPC服务器可以方便地接入支持OPC接口的组态软件中（如iFix,WinCC等），因此如果不采用我方提供的面板，也可以方便地进行其他厂家面板与我方控制器之间的通讯。

     ontrol组态软件特点：

     基于bbbbbbs平台，采用面向对象的技术和方法进行系统设计、软件实现。遵循TCP/IP、SQL、ODBC、COM/DCOM、ActiveX、C++、Office、IEC61131-3、OPC等标准，系统功能齐全，操作简便，维护量小。具有良好的开放性、方便的扩展能力、完善的在线帮助及可不断融入新技术的特征。它具有数据采集和处理、控制与调节、画面、智能报警、报表、历史数据统计和查询、可视化顺控流程组态与执行、ONCALL、AGC/AVC应用软件、Web服务、与外系统通讯等功能。

     3.3方案优势

     结合我公司PLC技术优势和贵公司熟悉风机控制需求优势，我们开发的风机可编程控制器与其它通用PLC或者现有风机控制器相比具有的技术优势：

 （1）性高

 采用工业级或级芯片保证风机控制器可以运行在-25℃~60℃环境下。

 （2）抗干扰能力强

 采用CAN总线为现场总线网络，CAN总线是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，其有的短信文结构及完备的底层校验和错误处理机制使得CAN总线具有优越的抗干扰性。

  高等级抗电磁干扰能力可以有效地防止现场干扰、提高系统数据采集的稳定性和运行性。

 （3）支持大容量数据存储

  支持128M数据存储，可有效存储风机故障时产生的数据。

 （4）实时多任务

 风机发生故障时生成100Mbytes大小的文件，在控制器正常运行的情况下可以采用多任务技术存储，避免影响控制器的正常工作，数据存储空间为单配置的FLASH。

 由于采用了实时多任务的方式，支持定时中断方式，因此可以方便地实现定时周期执行控制程序，保证程序执行时间恒定。

    （5）编程软件

     可以根据现场实际需求，调整NAPro编程软件功能。NAPro提供的顺序控制图编程语言适合顺序控制，编程简单、直观，调试可视化。