西门子模块6AV2124-0GC01-0AX0型号介绍

西门子模块6AV2124-0GC01-0AX0型号介绍

 立体停车库生产在中国是个新兴行业，从立体车库要在中国建制造业基地的角度来说，是一种世界竞争态势。总的来说，立体停车库生产还处于起步阶段，汽车每年按20%到30%的速度增长，停车库在人多地少的国家和城市大有用武之地，立体停车库可缓解城市动静态交通问题，改善居住环境，有效利用土地。

    可以预见，中国将成为一个世界立体停车库制造基地。

    一个标准的立体车库主要有三大部分构成：钢构系统、传动系统和电控系统。其中电控系统是所械停车设备的部分，它决定着设备的运行模式和控制水平。这个系统一般由控制柜、外部传感部件和控制器等组成。通过完备的电控系统实现自动存取车、检测和故障自诊断等多项功能。而所有的这些信息和信号的输出都是有一个智能部件——可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller）来完成，所以PLC的稳定性决定了这个电控系统的稳定性。众所周知立体停车行业属于国家特种机械制造行业，所以一款稳定的PLC是任何一家停车设备生产厂家的。Twido系列的PLC这符合了我们的这个要求，系门的Twido系列的PLC不只具有高的稳定性和性，同时它还具有高的性价比：

    1.具有丰富的I/O和内存扩展功能：

    大家都知道立体停车的逻辑控制关系不是很复杂，但它的控制系统的输入输出点特别多，很小的停车单元所需的点数就在60左右，稍大的停车单元所需点数都在128以上，所需内存都在8K以上，Twido系列的PLC都比其它的PLC易实现这些需求。 

    2.知识产权的保护性：

    停车设备的性能的好坏，不仅体现在它的机加工上，体现在它的控制系统上。

    所以电控系统不仅体现着公司自己的特色，体现着公司的和积累。Twido 系列的PLC对程序加以保护后，无法破译的设计别具匠心，很好的保护了客户的知识产权。

    3.简单便捷的功能块

    Twido系列的PLC丰富的功能块大大简化了编程者的逻辑控制关系，体现了浓缩的精华。

    4.丰富的通讯扩展功能

    由于停车设备的操作界面和控制柜一般都在20米左右，为了保证通讯的有效性和抗干扰性，一般都采用RS485口，而Twido系列的PLC均标配RS485口，从而减少了RS232转R485的适配器。

      灌肠机项目属于食品机械的控制系统。系统包括触摸屏、可编程控制器、伺服等。灌肠机的主要功能是把肠料定量的灌注到肠衣中，然后按要求进行绕肠。整个设备控制的主要要求是要灌注准确。由于肠料里有混入的气泡，暂时又没有办法去除，所以设备后是通过设定偏差值的方法来修正偏差的，但是由于机械机构的配合问题，在调试时经过多次软件和硬件的进后达到了要求，达到了使用要求。 
     
2 、系统设计 

     2.1工艺控制原理设计 
     项目属于机械设备的系统，要求精度较高，工艺过程相对复杂。主要要求如下：通过设定不同档次的肠料，可以加工3种规格的产品；要求实际偏差不得过±5g；要求可设定手动和自动连续运行；要求伺服的速度能够连续调整；偏差微调功能，并且显示微调值； 
设备工作示意参见图1。触摸屏主要是用来显示和控制、设定重量、采集数据显示微调、记录产量等；PLC主要是采集数据并计算，控制伺服电机和旋转电机的动作；伺服电机的作用是用来使旋转送料器准确定量。 
     （1）系统的功能要求：可以设定伺服转速，以便可以调节产品的加工速度；可以设定输出量，来控制生产产品的规格；设定扭转电机的圈数；具有偏差微调功能，并且显示微调值；根据不同的肠料设定加工不同档次的香肠；能实现连续运行和点动的功能。 
     （2）技术关键。在以上的功能中重要的功能实现就是不同的档次的香肠的控制，这也是难的部分，因为不同的档次的香肠的肠料是不同的，不同的肠料的比重是不同的，所以设备要输出相同重量的产品旋转送料器所转的圈数是不同的，通过对不同的肠料进行做试验，统计不同的肠料对应的伺服的转数，通过几轮的试验终得到了工艺所需要的定量数据，同时还通过试验找到了概略的计量误差修正数据。

CPU
CPU有PM571、PM581 和PM591三个不同的等级。均带有：LCD显示、操作按键、一个SD卡的扩展口和两个集成的串行通讯口。CPU可直接插在CPU底板上，底板可选择集成以太网或者ARCNET网络接口。此外，保留的CS31的通讯接口是考虑到了和AC31等ABB公司其他系列PLC的兼容性。
通讯模块
除了CPU上集成的通讯接口外，每一个CPU上还可多扩展4个通讯接口。这4个通讯接口可扩展为任意的标准总线协议。CPU上集成的两个Modbus通讯接口和可选集成的以太网或ARCNET网络接口外，通过通讯扩展接口还能扩展 : ProfibusDP-V1、DeviceNet、CANopen和以太网等总线接口。
I/O 模块
输入/输出模块有模拟量和开关量两大种类。每个输入/输出模块均可直接插到端子板上，CPU本地和通过FBP分布式扩展的子站，可大扩展到7个输入/输出模块。AC500还可以提供每一点都可以根据用户的需求及可设置为输入又可设置为输出的开关量模块。
FBP 的接口模块
这种模块集成了一定数量的开关量输入/输出，并且通过它实现和CPU 的通讯和分布I/O。这个分布模块后面又可大扩展7个输入/输出模块。
AC500 Control Builder 编程
AC500 Control Builder 编程是一套可对所有系列AC500 CPU进行编程的工程工具，这套编程软件符合IEC61131-3的标准，可支持五种不同的编程语言：
－功能块（FBD）
－语句表（IL）
－梯形图（LD）
－结构文本（ST）
－顺控图（SFC）
这套软件可完成AC500系统的全部设置，包括所有的总线接口，而且还有的自诊断功能、报警处理、可视化调试工具和开放的数据接口。此外还可以提供离线,变量跟踪功能,配方管理和监视列表,可视化的调试工具,通讯接口的设置,开放的数据接口,工程接口.

三、SBR污水处理工艺介绍

    序批式活性污泥法简称SBR （Sequence Batch Reactor）法，是早期充排式反应器的一种改进。随着自动控制水平的提高，SBR法引起人们的重新重视，并对他进行了加深入的研究与改进，自1985年我国座SBR处理设备在的投产，目前已经广泛的应用在工业污水和城市污水的处理中 。
    SBR工艺的基本操作流程由进水，反应，沉淀，出水和闲置等五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行的。

鼓风机，水泵，运行阀的工作状态可以通过动画实时显示；污水，污泥，药水，空气的流动方向及流量表的数据也能根据现场的情况随时新。操作人员在登陆并输入用户名和密码后，可任意调入各局部工艺图、运行表、设定表和控制表，工艺图以图形的方式显示各个工段的工艺流程和数据，并能根据控制的需要直接设定现场的相应参数（例如，泵站的变频器的恒定水位，报警水位，停泵水位的设定，排泥时间的设定等）。此外，系统还可以提供故障报警查询，工作报表生成等功能。MCGS中的实时数据库是监控系统的，而数据变量是构成实时数据库的基本单元。将用户界面中的图形对象与实时数据库中的数据变量建立联系，现场的运行情况就可以通过动画实时的显示在监控界面上了。

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工控计算机只需一块普通的网卡就可以通过Ethernet LAN接收到来自PLC主站的数据。PLC主站由1台AC500系列PLC及相应的外围设备组成,置于控制室。PLC主站从分布I/O接收数据，进行相关的处理与控制，同时通过标准工业以太网TCP/IP通讯模块（TB521-ETH）传输给工控计算机,传输速率为10Mbit/s ,介质为屏蔽双绞线。
PLC主站与分布I/O的通信
PLC主站与分布I/O的通讯网络框图，如图5所示：

PLC主站通过CPU（PM581）上保留的CS31通讯接口、CS31通讯总线与分布I/O（AC31远程扩展模块）构成高速通讯网络,随时采集现场设备的运行状况和故障信息,并上传工控计算机 ,形成分布控制。
本系统共设8个分布I/O。从经济角度考虑，由于AC500系统可以兼容AC31的远程扩展模块， 1#～8# 分布I/O分别选用AC31系统的远程扩展模块（ICMK14 N1-24DC）。分布I/O置于污水控制现场, 就近控制所属设备,形成分布控制的能力,并采集现场设备的运行状况和故障信息,通过CS31总线联接到PLC主

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站 。CS31总线是一种点对多点的RS485串行通讯。每个通讯系统由一个主站和大31个从站组成。通讯距离不加中继为500米，加中继大可达到2000米。通讯介质为:屏蔽双绞线。
以1＃分布I/O远程扩展模块为例，定义它的地址表，如表1：

五、总结语

以本文的研究结果为基础的技术方案,在浙江某生活污水处理厂具体实施。实际的运行结果表明,其设计合理,,控制精度高，满足了生产的实际需要，。AC500 PLC系统除了有外形美观，性能，价格适中等特点，在项目具体实施中还具有如下优点：可设置输入/输出的开关量模块，为备用点数的设置提供了方便并能进一步降；模拟量的每个输入通道都可以设定电流，电压或者热电阻等输入信号，使用方便；编程软件中集成的MODBUS功能块，非常实用，易于操作，大大节省了编程时间；此外，CS31总线的连接只需要普通的屏蔽双绞线就可以完成，廉，操作灵活简单。

    数据通信主要有并行通信和串行通信两种方式。
    并行通信是以字节或字为单位的方式，除了8根或16根数据线、一根公共线外，还需要数据通信联络用的控制线。并行通信的传送速度快，但是传输线的根数多，成本高，一般用于近距离的数据传送。并行通信一般用于PLC的内部，如PLC内部元件之间、PLC主机与扩展模块之间或近距离智能模块之间的数据通信。

    串行通信是以二进制的位（bit）为单位的方式，每次只传送一位，除了地线外，在一个方向上只需要一根数据线，这根线既作为数据线又作为通信联络控制线，数据和联络信号在这根线上按位进行传送。串行通信需要的信号线少，少的只需要两三根线，适用于距离较远的场合。计算机和PLC都备有通用的串行通信接口，工业控制中一般使用串行通信。串行通信多用于PLC与计算机之间、多台PLC之间的数据通信。

    在串行通信中，传输速率常用比特率（每秒传送的二进制位数）来表示，其单位是比特/秒（bit/s）或bps。传输速率是评价通信速度的重要指标。常用的标准传输速率有300、600、1200、2400、4800、9600和19200bps等。不同的串行通信的传输速率差别大，有的只有数百bps，有的可达100Mbps。

    2．单工通信与双工通信

    串行通信按信息在设备间的传送方向又分为单工、双工两种方式。
    单工通信方式只能沿单一方向发送或接收数据。双工通信方式的信息可沿两个方向传送，每一个站既可以发送数据，也可以接收数据。

    双工方式又分为全双工和半双工两种方式。数据的发送和接别由两根或两组不同的数据线传送，通信的双方都能在同一时刻接收和发送信息，这种传送方式称为全双工方式；用同一根线或同一组线接收和发送数据，通信的双方在同一时刻只能发送数据或接收数据，这种传送方式称为半双工方式。在PLC通信中常采用半双工和全双工通信。

    3．异步通信与同步通信

    在串行通信中，通信的速率与时钟脉冲有关，接收方和发送方的传送速率应相同，但是实际的发送速率与接收速率之间总是有一些微小的差别，如果不采取一定的措施，在连续传送大量的信息时，将会因积累误差造成错位，使接收方收到错误的信息。为了解决这一问题，需要使发送和接收同步。按同步方式的不同，可将串行通信分为异步通信和同步通信。

    异步通信的信息格式如图1所示，发送的数据字符由一个起始位、7～8个数据位、l个奇偶校验位（可以没有）和停止位（1位、1.5或2位）组成。通信双方需要对所采用的信息格式和数据的传输速率作相同的约定。接收方检测到停止位和起始位之间的下降沿后，将它作为接收的起始点，在每一位的中点接收信息。由于一个字符中包含的位数不多，即使发送方和接收方的收发频率略有不同，也不会因两台机器之间的时钟周期的误差积累而导致错位。异步通信传送附加的非有效信息较多，它的传输效率较低，一般用于低速通信，PLC一般使用异步通信。

    同步通信以字节为单位（一个字节由8位二进制数组成），每次传送l～2个同步字符、若干个数据字节和校验字符。同步字符起联络作用，用它来通知接收方开始接收数据。在同步通信中，发送方和接收方要保持的同步，这意味着发送方和接收方应使用同一时钟脉冲。在近距离通信时，可以在传输线中设置一根时钟信号线。在远距离通信时，可以在数据流中提取出同步信号，使接收方得到与发送方相同的接收时钟信号。由于同步通信方式不需要在每个数据字符中加起始位、停止位和奇偶校验位，只需要在数据块（往往很长）之前加一两个同步字符，所以传输，但是对硬件的要求较高，一般用于高速通信。

    4. 基带传输与频带传输

    基带传输是按照数字信号原有的波形（以脉冲形式）在信道上直接传输，它要求信道具有较宽的通频带。基带传输不需要调制解调，设备花费少，适用于较小范围的。基带传输时，通常对数字信号进行一定的编码，常用数据编码方法有非归零码NRZ、曼彻斯特编码和差动曼彻斯特编码等。后两种编码不含直流分量、包含时钟脉冲、便于双方自同步，所以应用广泛。

    频带传输是一种采用调制解调技术的传输形式。发送端采用调制手段，对数字信号进行某种变换，将代表数据的二进制“1”和“0”，变换成具有一定频带范围的模拟信号，以适应在模拟信道上传输；接收端通过解调手段进行相反变换，把模拟的调制信号复原为“1”或“0”。常用的调制方法有频率调制、振幅调制和相位调制。具有调制、解调功能的装置称为调制解调器，即Modem。频带传输较复杂，传送距离较远，若通过市话系统配备Modem，则传送距离可不受限制。

    PLC通信中，基带传输和频带传输两种传输形式都有采用，但多采用基带传输。

一、前言
    中粮屯河伊犁糖业有限公司是一家甜菜制糖企业，公司生产线上的关键工序都从德国引进了世界上、自动化程度的糖机设备。经过几年的使用、维护、维修、保养，我公司逐步掌握、消化并吸收的这些装备的技术性能，确保了公司日处理甜菜8000吨以上，各项经济技术指标居全国甜菜制糖行业的良好形势。这些糖机设备都采用了西门子S7系列的PLC控制系统，该系统运行稳定，数据，加之优化的程序设计，强大的通讯功能，使其成为了制糖工业中单机自动化的主控装置。

二、西门子PLC简介
    德国西门子公司是世界上研制PLC早的少数几个公司之一。欧洲台PLC是由该公司在1973年研制成功的，1975年推出了SIMATIC S3系列PLC，1979年推出了SIMATIC S5系列，20世纪末又推出了SIMATIC S7系列的 PLC。

    西门子公司目前新的PLC产品是SIMATIC M7、C7和S7三个系列。M7系列PLC是嵌入式的机，用于解决对时间要求非常高的的技术问题，它既可作为CPU，也可以作为功能模块使用，目前国内引进比较少；C7系列PLC往往在一个单元中集成一个PLC和一个控制操作面板（OP），由于PLC和OP同是SIMATIC系列产品，因此，C7控制系统的扩展也很容易，并可简便的在SIMATIC自动化网络中进行集成； S7系列又分为S7-200、S7-300、S7-400几个子系列，分别为小型、中型和大型PLC，这个系列的PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能强，性高，因此，应用广泛，遍布各行各业。

三、西门子S7系列PLC的性能及特点
    西门子S7系列PLC接近于现场要求：高性，减少了中间接口，具有多中断、现场总线口、集成电位器、定时器、 计数器、码盘接口等成功能，以及强大的网络功能：RS232／485接口及多种现场总线标准、远程I/O，还可以作为DCS的下位站和PC机的下位机。同时支持多种编程语言，多种编程环境和可配套的集成软件。S7系列PLC系统结构如图1所示。

    西门子S7-300是模块化中小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。各种单的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。与S7-200 PLC比较，S7-300 PLC采用模块化结构，具备高速（0.6～0.1μs）的指令运算速度；用浮点数运算比较有效地实现了为复杂的算术运算；一个带标准用户接口的软件工具方便用户给所有模块进行参数赋值；方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内，人机对话的编程要求大大减少。SIMATIC人机界面（HMI）从S7-300中数据，S7-300按用户的刷新速度传送这些数据。S7-300操作系统自动地处理数据的传送；CPU的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件（例如：时，模块换，等等）；多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改；S7-300 PLC设有操作方式选择开关，操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时，就不能改变操作方式，这样就可防止非法删除或改写用户程序。具备强大的通信功能，S7-300 PLC可通过编程软件Step 7的用户界面提供通信组态功能，这使得组态非常容易、简单。S7-300 PLC具有多种不同的通信接口，并通过多种通信处理器来连接AS-I总线接口和工业以太网总线系统；串行通信处理器用来连接点到点的通信系统；多点接口（MPI）集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATIC S7/M7/C7等自动化控制系统。

    西门子S7-400 PLC是用于中、性能范围的可编程序控制器。它采用模块化无风扇的设计，，同时可以选用多种级别（功能逐步升级）的CPU，并配有多种通用功能的模板，这使用户能根据需要组合成不同的系统。当控制系统规模扩大或升级时，只要适当地增加一些模板，便能使系统升级和充分满足需要。

四、西门子S7系列PLC在制糖工业自动化中的应用
    制糖工业是高度机械化、连续化的现代化生产工业，它的生产品就是我们通常说的食糖。它的生产过程几乎包括了所有主要的化工单元，是具有综合化工单元生产过程的食品生产企业，而它的生产规模却是其它食品生产加工企业无法与之相比的，糖厂每天生产用的原料、材料以及产品与副产品都是以千吨计算的。

    德国于1802年在库内恩建成了世界上座甜菜糖厂，并创建了甜菜制糖工业。经过200多年的发展，随着制糖工业的科技要求及工艺指标要求越来越高，对制糖装备的要求也越来越高。我国由于制糖工业基础薄弱，技术投入不足，使生产技术水平及装备水平与发达国家相比，还有一定差距，特别是在规模化生产、装备开发和自动化水平方面差距较大。

    由于制糖工业的生产线跨距较长，工序较多，控制点比较分散，但又是一个连续的，相互关联的整体流水线，每个工序又有各自的特点，因此，目前小型S7200/300系列PLC的在这些工序的生产自动化中应用很多，并收到了非常好的效益。它的灵活、、耐高温、耐潮等特点正好适应了部分工序的现场环境。

    我公司有一台丹麦制造的DDS渗出器连续渗出器，使用了近20年，其仪表控制系统原件都已老化，并且无法购买，该系统故障率高，严重影响了生产的连续进行。后我公司对其控制系统进行了改造，选用S7-200PLC控制系统来控制油泵开度、工作压力及回油压力向四个液压马达供油，并保证四路马达的同步转速，及两根搅拢的同步转速，顺序控制废粕轮和连续渗出器的启停。改造后的系统运行正常，几乎无故障停机，并且操作非常简便。

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    在碳酸法清净工艺的预灰、主灰等工序里，S7-300PLC应用到了比例加灰装置中，其要求是在渗出汁加入石灰以调节糖汁的PH值。该系统配置了1个操作站，通过西门子MPI网连接，为以后网络扩展奠定基础，下位与S7-300PLC相连，现场的液位、流量、PH值、阀门开度等模拟量信号和其它开关量信号通过模块进入S7-300PLC控制器内运算、比较后输出控制加灰泵，达到调节PH值的目的。该系统的投入大大提高了加灰的效率，还减轻了劳动力。在有些糖厂S7200/300系列PLC还应用到了蒸发罐、结晶罐单台及多台同时控制系统中。而单台自动包装秤的PLC控制已经遍布各个加工厂了。

    我公司自上世纪90年代末至今先后从德国PUTSCH公司引进了用于切丝工序的TSM1800、TSM2200转鼓切丝机，用于清净工序的PKF140压滤机、HKF80过滤机，从BMA公司引进了用于分离工序的B1750间歇式分离机、K2300连续分离机，以及由西门子公司给我公司提供的结晶罐自动煮糖系统。这些装备的控制系统都是由西门子S7系列PLC组成的。

    PUTSCH公司的TSM2200转鼓切丝机是目前世界上，加工能力大的切丝设备，它的大加工能力是日处理甜菜10000吨。该设备控制系统由S7-300PLC控制器、三台电机、两台变频器、一个液压系统、和一些按钮、限位开关、指示灯等组成，完成主电机无级调速、自动定位换框、自我保护等功能。它的控制点较多，结构比较复杂，下图2是该设备S7-300PLC控制单元的系统配置图。图中CPU通过输出模块控制变频器，再由变频器驱动电机，带动主轴旋转，并给CPU提供相关信号。当装置或者硬件限位开关动作后，变频器都会停止驱动电机。编码器用来反馈位置、方向等信息给CPU，以便继续执行PLC内固化的应用程序，并达到自我保护的作用。 PG/PC用来组态CPU功能及参数，对CPU来说，我们可以使用用户程序直接执行程序系统的功能模块。TSM2200转鼓切丝机自动化程度高，故障率非常低，并有故障显示。操作简单、维护方便。为我公司带来了非常大的经济效益。

    B1750型分离机全过程由程序控制，工作过程中一般不需要人操作。它也采用了S7-300PLC控制器及OP17操作面板，能随意监查、修改工作过程中的各个技术参数，比如转速、分离时间等参数，充分发挥设备能力，保证产品质量，并有良好的保护设施。设备出现故障时，它能显示故障点及原因，并可储存备查；同时使用2台以上设备时，当一台分离机在降程中，它可以把机械能转化成电能，反馈给另一台正在升速的分离机，起到稳定电网，节约用电的作用。

    结晶罐自动化煮糖多年来一直是制糖行业研究的主要项目之一，煮糖煮的好坏直接影响成品糖的质量。BMA公司、西门子公司及国内一些厂家都研发了自己的自动煮糖控制系统。下图3是西门子公司为我公司提供的一套由S7-300控制器组成的自动煮糖系统。

五、未来展望
    制糖工业未来的发展将朝着规模化、过程自动化控制、机械自动化方的向发展。根据制糖生产线跨距较长，工序较多，控制点比较分散的生产特点，其控制管理理念必将向着“分散控制，集中管理”模式发展。DCS系统、总线控制系统将会大量应用到制糖工业中来。该系统基于PLC控制系统作为现场基础控制器，着重强调整体的连续性、性的概念，主要特点为系统的离散性、灵活性、快速性和开放性。S7系列PLC的灵活、、耐高温、耐潮等特点适应制糖工业现场环境，而它的体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能强，性高等特点非常适应DCS系统、总线控制系统。下图4为西门子公司新设计的用于甜菜制糖行业的DCS过程自动化控制构架图。从图中可以看出全过程分为甜菜预处理、渗出、清净过滤、蒸发、结晶分离五个部分，整体分成了三级管理控制站，即S7200/300PLC控制站（操作员站）、工程师站和终的管理员站（经理人管理站），其中关键的环节，也是主要的现场控制站还是由太网联接的三段S7200/300系统。