东莞西门子一级代理商CPU供应商

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一、ZJ17 卷接机组 PLC 改造介绍
1.1 原控制系统缺点
ZJ17卷接机组原来的电控系统采用逻辑电路板和继电器的控制方式，信号变换处理由的电子卡实现。缺点主要表现在如下几个方面：
◆ 元器件数量多
经统计，在 ZJ17机组的电控箱中（不包括SRM电控部分），元器件数量在220个以上。其中有触点元器件大约180个，占电控箱元器件总数80%以上，所以电控系统故障点很多，稳定性较差。用户反映因元器件触点而使机组停机停产的，占故障发生率的40%左右。
电控箱元器件的件多，达 150个以上，虽说大部分已国产化，但寿命短、质量不稳定，而进口件订货周期长，给维修换以及备件的采购带来不便。
◆ 连接线多、接点多
经统计，连接线约 2000根，接点量约4000个，其中80%接点为插接式。所以维修工作量大，故障查寻也麻烦，这也是系统不稳定的重要因素之一。
◆ 电子卡故障较多
除 SRM（重量控制系统）电子箱外，YJ17、YJ27电子箱共有41块电子卡。电子卡采用插接式连接，因烟尘较多，环境较差，加之国内采购的电子元件质量得不到严格保证。因此，电子系统故障较多，时好时坏，难查寻。
◆ 可维护性较差
电控箱、电子箱出故障后，需根据故障提示，再根据电路图分析，经过繁琐的查找、测试方可找出原因。

1.2 PLC控制系统改造的必要性
随着时间的推移，机器电气部分老化严重，故障率逐年提高，影响了的正常生产。在此情况下，采用 PLC技术对电气系统进行改造显得非常必要。
我们认为，不论是进口的PROTOS 70还是国产的ZJ17卷接机组，现用的电控系统技术是较落后的。ZJ17机组电控系统PLC技术改造很有必要，势在必行。

采用PLC控制技术具有以下优势：
◆ 元器件数量大大减少
一个 PLC模块可实现很多元器件功能，元器件将减少140个以上，比例过60%，绝大部分电子卡被取消；
◆ 连接线及接点大大降低
新系统的连接线总数约 500根，接点数量约1000个，原先需多个元器件组成的电路，在PLC中通过软件实现，取消了中间接点，系统的性大大提高，故障大大降低；
◆ 可维护性增强
PLC系统具有自诊断功能。系统外围或内部出现故障时，能直观显示、维修非常方便；
◆ 可与上位机联网，实现数据传送及数据管理；
◆ 可通过互联网，实现远程通讯及远程诊断；

1.3 PLC控制系统改造系统简介
ZJ17 卷接机组 PLC 控制系统是由常德机械有限责任公司和深圳市鸿捷源自动化系统有限公司联合开发的，已经在多家厂成功地应用了一年以上的时间。
该系统采用德国西门子公司 S7-400系列PLC作为控制系统部分，辅以一体化工控机代替原有的控制系统，取消了原来绝大部分的电子箱，大大地提高了系统的性。同时具有如下优点：
⑴采用的 PROFIBUS-DP现场工业总线 ， 将VE、SE和MAX控制部分、阀岛（FESTO）、变频器（LENZE）等单元均作为PROFIBUS-DP的子站，方便调试和维护, SRM重量控制系统和烟支检测系统则通过CANBUS总线与HJY-1人机界面交互系统相连。使用两层总线形式，即管理层使用CANBUS总线，控制层使用PROFIBUS总线。做到了 控制信息和管理信息在物理上得到了分离，保证系统的。大限度地利用已有技术方案，并且在技术上向PROTOS 1-8、PROTOS 90E靠拢。可以为引进新烟机做好技术储备。
⑵故障率低。由于 PLC控制器具有防震、防尘、抗干扰等优点，所以大大地提高了系统性能，平均无故障时间可达十万小时以上。
⑶操作直观、方便。全汉化的计算机界面，方便操作人员了解设备状况，修改工艺参数、查询产量、消耗等，同时有故障显示，报警功能。
⑷维修方便。由于采用的都是上通用的软、硬件，便于工厂技术人员掌握，同时备品备件可在国内选购，或由本公司协助采购。
⑸增加数据采集系统，可方便地显示每班所用的纸、水松纸、滤嘴棒等辅助材料的消耗及各种生产数据的统计。
⑹由于采用了的工控计算机，能够为生产车间的计算机化管理提供网络接口。
⑺PLC程序的设计按照原来逻辑线路的控制原理，并参考了PROTOS 1-8和PROTOS 90E的程序设计结构，符合操作工的维护和使用习惯。根据用户的要求可以将原来的温控系统采用软件PID控制。
⑻针对逻辑线路板控制的 PROTOS 70或ZJ17卷接机组的PLC电控改造，现场的工作时间为7至10个工作日。

二、ZJ17 卷接机组人机界面交互系统 HJY-1 （ IT80 ）介绍

用于替换原进口 PROTOS 70机组及国产ZJ17卷接机组中的IT80，并作为PLC电控系统的标准配套改造。HJY-1是SRM系统的监视器，也是SRM系统进行人机对话的界面。
HJY-1在原IT80的基础上新增加了故障诊断系统和数据采集系统。图1是HJY-1的外形图，其显示界面分为三个区域：
界面端——标题区：显示报告编号、名称、机器编号、运行状态以及系统时间等信息。
界面中间——报告区：显示卷接机组的生产信息和相关数据，点击相应的菜单按钮，显示报告内容、故障诊断（含图形提示画面，如图 2、3、4所示）、数据采集显示（如图5、6所示）等。
界面底端是一排菜单按钮，根据操作的需要可触摸相应的按钮。
针对原 IT80控制系统的特点，并考虑到与原IT80系统的兼容，HJY-1采用德国西门子公司带有触摸屏的SIMATIC PANEL PC一体化工控机代替原控制系统。其优点如下：
⑴采用工业级的一体化工作站， CPU Pentium Ⅲ 500M,RAM 128M,硬盘10G或以上，bbbbbbs NT4.0（bbbbbbs 2000）操作系统，12″或15″液晶触摸屏。方便操作者使用。
⑵故障率低。西门子工控机具有防震、防尘、抗干扰等优点，所以大大地提高了系统性能。
⑶为了方便操作人员的维修和维护，重新设计了卷接机组的故障显示系统，并按照 PROTOS 1-8的方式增加了故障的诊断系统。
⑷操作直观、方便。全汉化的计算机界面，方便操作人员了解设备状况，修改工艺参数、查询产量、消耗等。
⑸增加准确的数据采集系统，可方便地显示每班所用的纸、水松纸、滤嘴棒等辅助材料的消耗及各种生产数据的统计。
⑹增加机组的调试和运行参数设置菜单，并可按需要设置相应的保护密码。方便机组操作人员的使用和管理。
⑺由于采用了的工控计算机，能够为生产车间的计算机化管理以及厂内的 ERP系统提供网络接口，实现数据传送和管理。还可通过互联网，实现远程通讯和远程诊断，好地为用户服务。
⑻在故障显示画面动态地指示各个检测元器件的状态，以及相应的调整方法和元器件的型号说明；
⑼增加随机说明书和电器图纸的电子文档，方便操作工的维修和操作，当用户打开电器图纸帮助文档时，可以根据元器件的型号查找其所对应的电器图纸，在显示的图纸中双击高亮显示的元器件名称即可弹出一个窗口显示该元器件的型号和调试说明等内容。LC的未来发展除了产品本身的发展，大程度上取决于用户和市场的发展，任何产品存在的根本在于用户和市场的需求。ARC咨询集团新研究表明，在未来5年内，各行各业对自动化产品领域的资本将继续保持强劲势头。PLC中国市场预期以12．4％的年复合增长率（CAGR）增长，市场份额预计从2006年的接近7.5亿美元增长到2011年的13亿美元。

      时代赋予的史命

在哥本哈根气候会议上，低碳经济成为人类关注的热点。这意味着大幅度提高化石能源的生产率，将是未来几十年经济的主要模式。

工业经济社会是以高能耗产品的生产和销售为，而低碳经济社会则是以低能耗服务的提供和享受为。中国未来也许路径不尽相同，但大方向不会偏离太远，可以肯定的是，工业经济时代长期地使用传统化石能源和排放二氧化碳的状况正在离我们远去。

推进工业化、信息化融合，广泛应用信息技术是实现工业低碳的一个重要手段。在这个过程中，利用技术改造促使企业节能减排，提高生产效益就成为当前各行各业的要工作和任务。具有节能降耗的自动化技术在提倡的“低碳经济”后越发成为人们关注的技术之一。

自动化正以快速增长的趋势成为现代社会的部分，也成为制造商快速服务市场的关键。ARC 咨询集团分析师imanshu Shah表示：“很明显，在竞争日益激烈的制造业环境下，制造商为了提高产量和利润率，就依赖于自动化技术。”


PLC发展趋势图


      长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供非常的控制方案，与DCS和工业PC形成了三足鼎立之势。同时，PLC也承受着来自其它技术产品的冲击，尤其是工业PC所带来的冲击。但是中国有利的商业环境，为来自世界各地的制造业者准备了充足的投资机会和建立起工厂的条件。伴随着日益上升的消费需求，外国直接投资流入中国升速，推进了中国的制造业，紧接着推动了可编程序逻辑控制器（PLC）在中国的市场。ARC咨询集团新研究表明，在未来5年内，各行各业对自动化产品领域的资本将继续保持强劲势头。PLC中国市场预期以12．4％的年复合增长率（CAGR）增长，市场份额预计从2006年的接近7.5亿美元增长到2011年的13亿美元。    

 

      危机中平稳增长

      2007到2009年的年增长率将稳定在9.0%-10.0%之间。受金融危机的冲击，2009年PLC的市场规模略有萎缩。

 　　近年来，中国OEM机械厂家一直忙于提高国产机械的自动化水平，减少对国外机械产品的依赖。因此，PLC作为典型控制产品，在纺织机械、塑料机械、印刷机械、食品机械、包装机械、起重机械、机床和化工机械等诸多领域被广泛应用。

受危机的影响，2008年中国OEM市场低迷，尤其是下半年成本上升、出口锐减和内需萎缩导致中小企业大量倒闭，部分行业大企业严重开工不足，直接影响了该市场对PLC的需求。其中大的OEM市场——纺织机械的PLC应用规模降低到6.3亿元，同比萎缩17%。使得深耕于该行业的PLC厂商都遭受重创。

另外经济低迷导致需求的下降，在电梯、纺织机械、建筑机械、电源设备、造纸机械、电子制造设备、物料搬运、机床、HVAC、塑料机械、橡胶机械等应用中呈负增长的态势。冶金行业是应用PLC多的项目型市场，以大、中型PLC为主，由于产能过剩、需求萎缩和价格下降，也使得PLC在该继续保持低迷的态势。

纵观2009年，PLC在大部分OEM行业的应用都将维持低迷的态势，只有少数如食品机械和包装机械等受经济周期影响不大的行业仍能保持一定的增长。但是，一些行业如，汽车、公共设施、矿业、**等直接受国家刺激政策的拉动，PLC需求不减，成为PLC稳步增长的中坚力量。 


 PLC的未来发展除了产品本身的发展，大程度上取决于用户和市场的发展，任何产品存在的根本在于用户和市场的需求。随着经济的回暖和国家政策的推动，自动化产品市场的需求持续旺盛。特别是在低碳时代，制造企业充分认识到了自动化产品的作用，以及其对于企业利润和在竞争激烈的市场中成功的贡献，因而继续在自动化设备上加大资本投资。

      PLC产品可以用于离散、制程和混合式自动化产品领域，并在各个制造行业保持稳固增长。基于对高自动化程度和高能效的需要，制造业会越来越多地应用PLC。在制造过程中，以生产设备生命周期成本来实现适应性和灵活性的日益增加的需求，给PLC的与发展提供了不竭的动力。一些新兴行业的运用以及新能源产生、储存和基础设施建设的需要，无疑给PLC带来了的机遇，特别是在OEM、楼宇自控等低迷的中，将会有很大的起色。

   0、前言

    随着数字信息技术和网络技术的高速发展，人类正步入一个崭新的后PC时代。这个时代的主要特点是嵌入式系统无处不在，并不断地向科研生产及人类生活的各个方面渗透。而可编程控制器(PLC)对机床开关量信号进行控制时性高，使用方便，在大多数数控机床，特别是经济型数控机床中，要求的输入输出点数不多的情况下得到广泛应用。在兼用PC机系统资源的情况下，采用非实时多任务操作系统(如bbbbbbs)时，Win32API的设计可以满足制点复杂的数控功能要求，但由于bbbbbbs的分时性，没有考虑到实时环境的开发用途，其系统调用的效率不高，不能满足数控系统高实时场合PLC控制的实时性要求。

    VxWorks作为一运行在目标机上的、可裁减的嵌入式实时操作系统，目前以其良好的性和的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等技术及实时性要求高的领域。

    本文基于VxWorks操作系统，提出了基于VxWorks的嵌入式实时PLC设计的方法与应用，利用VxWorks的开放性、模块化和可扩展性的系统结构特性以及多线程/多任务的系统环境来达到高实时要求的PLC控制，在保证实时性的同时，实现多点位、复杂功能的PLC系统控制目标。  

    1、传统PLC系统的结构

    相比较传统的的基于通用工业PC的工业PLC，其数控系统嵌入式PLC硬件包括：工控机及其外围设备，基于ISA总线的开关量输入输出接口卡，光电隔离模块，继电器输出模块。

    工控机采用bbbbbbs等非实时操作系统，数控系统的人机界面、数控代码处理、轨迹划、参数管理以及PLC控制都通过工控机由软件来实现，不需要立的NC控制器，减少了数控系统对硬件的依赖，有利于提高系统的开放性。I/O输入输出信息通过PC机I/O接口卡实现主机与伺服接口模块和I/O接口模块之间的信息交换，PC机I/O接口卡基于ISA或PCI的总线。虽然其相较初的单片机的控制加入了工业PC来拓展其开放性，但是由于没有充分利用PC机系统资源，而开发和运行都采用的非实时多任务操作系统(如bbbbbbs，Linux)时，其设计没有考虑到实时环境的开发用途，其系统调用的效率不高，数控系统PLC控制不能满足一些场合的实时性要求。