西門子PLCs7300模擬量擴展模塊

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西門子PLCs7300模擬量擴展模塊

WinAC是SIEMENS推出的基于PC的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)兼具PC強大的計算功能數(shù)
據(jù)處理能力和PLC邏輯測控與運行可靠性特點本文介紹了WinAC在千層酥自動化生產(chǎn)線中的
成功應(yīng)用及其*的特點
關(guān)鍵詞：千層酥　烘爐　基于PC自動化　分布式控制系統(tǒng)　過程控制系統(tǒng)
一、概述
千層酥生產(chǎn)線總長度約200米主要由如下單元組成
1、疊層起酥機

疊酥機是生產(chǎn)餅干的*道重要工序可根據(jù)廠房的不同來選擇立式或臥式其包括七道軋輥三次軋制配備撒酥機要求自動化控制系統(tǒng)滿足如下要求：
傳動控制采用矢量型變頻器調(diào)速線速度同步工作穩(wěn)定性高。
軋輥間隙采用數(shù)字化閉環(huán)調(diào)整系統(tǒng)控制操作簡單方便快捷高效。
人機界面操控能與其它成型主機的相關(guān)部分實現(xiàn)聯(lián)動控制操作簡單方便。
疊層次數(shù)、寬度在范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)。
疊層寬度560-1000MM
疊層次數(shù)4-12層
壓片厚度0.1-10MM   電 話：（同號）
2、送料機
送料機將攪拌好的韌性餅干胚料進(jìn)行初步軋制后輸送到后一工序的雙軋軋面機電控系統(tǒng)要求能夠同步調(diào)速控制手動調(diào)節(jié)與自動運行控制。
3、雙軋軋面機
該設(shè)備是將疊酥機或送料機輸送來的面胚進(jìn)行多次軋制使面胚由厚變薄電控系統(tǒng)要求；
軋輥采用變頻調(diào)速控制,速度同步性能穩(wěn)定；
精確控制面皮厚度采用智能數(shù)字表設(shè)定與顯示。
4、烘爐
有熱風(fēng)循環(huán)烘爐遠(yuǎn)紅外線烘爐導(dǎo)熱油爐等
餅干烘烤爐是餅干生產(chǎn)線的重要組成部份由電器控制系統(tǒng)熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)加熱系統(tǒng)排煙
系統(tǒng)爐網(wǎng)輸送裝置爐網(wǎng)自動檢測張緊裝置等組成要求自動化控制系統(tǒng)達(dá)到如下功能：
生產(chǎn)線工作狀態(tài)的實時監(jiān)測
溫度坐標(biāo)升溫曲線等顯示
溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)在線修正 
歷史工作狀態(tài)記錄保存
溫度控制精度高操作方便工作穩(wěn)定高效可靠
熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)采用自動控制熱風(fēng)量，閉環(huán)控制，可選擇自然與強制性排煙等自動功能
燃?xì)鉅t欠壓、超壓、漏氣、超溫等多種安全保護(hù)功能
5、成型機
成型機由多臺軋面機與傳動單元組成相互之間無機械傳動聯(lián)鎖無張力檢測單元要求整條生產(chǎn)線通過電器控制線速度同步運行控制難度較大對自動化系統(tǒng)的功能要求較高。
二、控制系統(tǒng)特點
綜上所述千層酥生產(chǎn)線控制系統(tǒng)是一個集運動控制與過程控制的綜合自動化控制系統(tǒng)歸納起來應(yīng)有如下特點：
分布式：生產(chǎn)線總長度約200米，控制點多而且分散，因此選用分布式測控系統(tǒng)zui為適宜，分布式測控系統(tǒng)具有布線量少，搞干擾能力強，擴展維護(hù)方便，運行安全可靠，故障風(fēng)險降到zui低的優(yōu)點。
總線網(wǎng)：全線采用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)控制，排除大量模擬信號的干擾因素，實現(xiàn)精確的速度協(xié)調(diào)控制與高精度溫度測控，檢測與控制協(xié)調(diào)*。
大量配方存貯：一條生產(chǎn)線可生產(chǎn)上百種產(chǎn)品，因此有大量的配方存貯與調(diào)用，普通的PLC控制器由于受內(nèi)存的影響，很難做到大量配方的存貯與調(diào)用，因此基于PC自動化是本系統(tǒng)的*方案。
集中管理：分布式控制，集中式管理是現(xiàn)代過程控制系統(tǒng)的特點，本系統(tǒng)配備完善的人機界面操作系統(tǒng)，全面的系統(tǒng)監(jiān)控與異常報警功能。
運動控制：速度同步也是本控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，采用矢量型變頻器通，過網(wǎng)絡(luò)主令控制，達(dá)到全線速度的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。

西門子CPU數(shù)控板西門子CPU數(shù)控板
三、基于PC 的自動化---WinAC
WinAC是SIEMENS公司推出的基于PC的自動化控制系統(tǒng)，WinAC具有PLC的功能但又不同于普通的PLC控制器，其具有強大的計算功能、數(shù)據(jù)處理能力和PLC*的計算速度，更兼顧了PLC的運行可靠性特點。其海量內(nèi)存貯器特別適合于大數(shù)據(jù)量計算、大量配方存貯與管理。其計算功能與PC機相同，可靠性與功能更可與PLC-S7-400系統(tǒng)比美，是千層酥成型機與烘爐機械設(shè)備控制系統(tǒng)的選擇：
*性
WinAC是基于標(biāo)準(zhǔn)的Windows操作平臺下的PLC控制器，梯形圖編程，因此有獨立而嚴(yán)格的時序。控制特別滿足對于高速、精確、復(fù)雜計算及嚴(yán)格時間要求的控制任務(wù)。
WinAC支持標(biāo)準(zhǔn)的Windows NT 下的OPC、Active X 和DCOM 技術(shù)?？刂坪屯ㄓ崈?nèi)核與標(biāo)準(zhǔn)的Windows NT任務(wù)的通訊由其內(nèi)置的代理服務(wù)器完成，因此相比普通的PLC控制器功能更強。
應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境
SIEMENS統(tǒng)一的組態(tài)軟件STEP 7 是WinAC控制器的標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)平臺，包括通信組態(tài)、編程、測試和啟動以及系統(tǒng)文件的編制，對于熟悉STEP7的工程師，不需占用額外的培訓(xùn)時間。

系統(tǒng)組態(tài)界面

開放式接口
WinAC提供標(biāo)準(zhǔn)的OPC控件接口及Active X控件接口,對于我們的應(yīng)用提供了*的方便。
OPC 過程控制OLE 是一種通過Windows NT應(yīng)用程序自動存取數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，也是WinAC的標(biāo)準(zhǔn)特性。使用OPC服務(wù)器可以訪問控制驅(qū)動程序中的過程數(shù)據(jù)：Active X 控件接口，不用編程直接從OLE 標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序訪問過程數(shù)據(jù)。這種功能使得我們可以在軟件開發(fā)中借助于高級語言Visual Basic進(jìn)行更復(fù)雜的應(yīng)用開發(fā)。
計算功能
WinAC提供強大的計算功能，與工業(yè)過程數(shù)據(jù)，之間建立起一條工作數(shù)據(jù)鏈路。使得上位計算機能夠?qū)崟r處理過程數(shù)據(jù)，完成復(fù)雜的測量控制與故障分析計算，并能夠在Visual Basic中創(chuàng)建自己的HMI 前端或在大家熟知Excel中做統(tǒng)計分析。在過程控制和PC 應(yīng)用程序之間管理數(shù)據(jù)信息流量。允許高效、簡便地訪問并能顯示和修改過程數(shù)據(jù)。對于數(shù)據(jù)處理量大，要求內(nèi)存高的過程控制系統(tǒng)，一般的PLC控制器難以勝任的工作，用WinAC則可以輕松解決，這是我們選用WinAC的理由，也是SIEMENS給我們提供了一個合適而且經(jīng)濟(jì)的解決方案。

• 比較簡單的實現(xiàn)PID閉環(huán)控制的方法PID控制的難點在于整定控制器的參數(shù)。為了學(xué)習(xí)整定PID控制器參數(shù)的方法，必須做閉環(huán)實驗，開環(huán)運行PID程序沒有任何意義。用硬件組成一個閉環(huán)需要PLC的CPU模塊、模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊，此外還需要被控對象、檢測元件、變送器和執(zhí)行機構(gòu)。例如可以用電熱水壺作為被控對象，用熱電阻檢測溫度，用溫度變送器將溫度轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電壓，用移相控制的交流固態(tài)調(diào)壓器作執(zhí)行機構(gòu)。 有沒有比較簡單的實現(xiàn)PID閉環(huán)控制的方法呢？ 在控制理論中，用傳遞函數(shù)來描述被控對象、檢測元件、執(zhí)行機構(gòu)和PID控制器。 被控對象一般是串聯(lián)的慣性環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)的組合。在實驗室可以用以運算放大器為核心的模擬電路來模擬廣義的被控對象（包括檢測元件和執(zhí)行機構(gòu)）的傳遞函數(shù)。我曾將這種運放電路用于S7-200和S7-1200的PID參數(shù)自動調(diào)節(jié)實驗。 用運算放大器模擬被控對象一般需要做印刷電路板，還是比較麻煩。有沒有更簡單的方法呢？ 除了用運算放大器來模擬被控對象的傳遞函數(shù)，也可以用PLC的程序來模擬。為此我編寫了用來模擬被控對象的S7-200的子程序，它也可以用于S7-200 SMART。使用模擬的被控對象的PID閉環(huán)示意圖如下圖所示，虛線右邊是被控對象，DISV是系統(tǒng)的擾動輸入值。虛線左邊是PLC的PID控制程序。  被控對象的數(shù)學(xué)模型為3個串聯(lián)的慣性環(huán)節(jié)，其增益為GAIN，3個慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)分別為TIM1～TIM3。其傳遞函數(shù)為 數(shù)學(xué)模型為3個串聯(lián)的慣性環(huán)節(jié) 分母中的“s”為自動控制理論中拉普拉斯變換的拉普拉斯算子。將某一時間常數(shù)設(shè)為0，可以減少慣性環(huán)節(jié)的個數(shù)。圖中被控對象的輸入值INV是PID控制器的輸出值。被控對象的輸出值OUTV作為PID控制器的過程變量（反饋值）PV。 下圖是模擬被控對象的子程序，實際上只用了兩個慣性環(huán)節(jié)，其時間常數(shù)分別為5000ms和2000ms。用與PID的采樣周期相同的定時中斷時間間隔來調(diào)用這個子程序。 圖中被控對象的輸入值INV是PID控制器的輸出值 下圖是用來監(jiān)視PID回路運行情況的STEP 7-Micro/WIN的PID調(diào)節(jié)控制面板，可以用它進(jìn)行PID參數(shù)自整定或手動調(diào)節(jié)PID參數(shù)的實驗。標(biāo)有PV（即被控量）的是過程變量的階躍響應(yīng)曲線。

  跳轉(zhuǎn)到 應(yīng)用 設(shè)計 技術(shù)規(guī)范 附件 選項 電路圖 應(yīng)用 SINAMICS DC MASTER 控制模塊主要用于更新現(xiàn)有工廠和系統(tǒng)中的直流驅(qū)動器。在直流技術(shù)方面，有許多舊式的工廠和系統(tǒng)不能連接到現(xiàn)代化的自動化系統(tǒng)上。 當(dāng)這類工廠和系統(tǒng)需要更新或升級時，電機、機械系統(tǒng)和電源部分都可以保留，只需要用控制模塊更換閉環(huán)控制部分。這樣一來，就可以獲得價格極其有利的*直流驅(qū)動器并配有功能全面、成熟的全數(shù)字 SINAMICS DC MASTER 系列裝置。 新系統(tǒng)可以使用簡單的參數(shù)化適應(yīng)現(xiàn)有組件的組態(tài)。 SINAMICS DC MASTER 控制模塊包含用于勵磁供電的電源部分，額定電流 40A。 設(shè)計 SINAMICS DC MASTER 控制模塊以其緊湊的結(jié)構(gòu)和節(jié)省空間的設(shè)計而與眾不同。在這種緊湊式設(shè)計中，所有的獨立組件都可以輕松接近，這就提供了高等級的維護(hù)友好性。 為了能夠*化的安裝在工廠和系統(tǒng)中，SINAMICS DC MASTER 控制模塊可以在深度方向上拆分開。此外，用于生成和分配觸發(fā)脈沖以及進(jìn)行熔斷器監(jiān)視和電壓感測的 PC 板也可以實現(xiàn)成安裝到裝置之外靠近電源部分的地方。 另外，在使用 STARTER 對驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行試運行時，顯示所需的調(diào)整、設(shè)置和測量值可以使用基本操作面板 BOP20 或高級操作面板 AOP30 實現(xiàn)。 AOP30 為測量安裝在電力機柜上的設(shè)備提供價格有利的替代方案。 勵磁從單相半控橋電路 B2HZ 提供。勵磁電源部分使用電氣絕緣的晶閘管模塊實現(xiàn)，這意味著散熱片是懸浮的。 技術(shù)規(guī)范 了解一般的技術(shù)數(shù)據(jù)，請參考“直流變頻器”部分     型號     6RA8000-0MV62-0AA0 可以感測額定電樞供電電壓 V 50/125/250/575/1 000 額定供電電壓、電子裝置電源 V 24 DC (18 … 30 V DC); In = 5 A 額定勵磁供電電壓 1) V 480 V 2 AC (+10/-20 %) 額定頻率 Hz 45 … 65 額定直流勵磁電壓1) V zui多 390 額定直流勵磁電流 A 40 運行時的正常環(huán)境溫度 °C 0 … +55 尺寸     寬 mm 271 高 mm 388 深 mm 253 重量，約 kg 12   1) 勵磁供電電壓可以低于額定勵磁電壓（使用參數(shù)設(shè)置，允許輸入電壓zui高到 85V）。輸出電壓相應(yīng)的下降。規(guī)定的直流輸出電壓可以可靠的工作在zui高比線路供電電壓（額定勵磁供電電壓）欠壓 5 %。 附件 SINAMICS DC MASTER 控制模塊可以拆分成多個獨立的模塊。它們可以獨立安裝。 可以選購預(yù)制好的線纜組用于連接各模塊。 這就意味著驅(qū)動器系統(tǒng)可以快速靈活的適應(yīng)工廠或系統(tǒng)的組態(tài)。 說明 目錄 連接 訂貨號 后外殼不見包括用于安裝觸發(fā)脈沖變壓器模塊的附件和（或）用于監(jiān)視并聯(lián)模塊的熔斷器的附件。 可拆部件組   6RY1805?0CM00 用于外部安裝模塊部件的螺釘、雙頭螺栓和卡裝部件 可拆部件組   6RY1807?0CM00 預(yù)制連接套件 扁平電纜： 在分開安裝的情況下連接兩個托架 2 x 26 芯扁平電纜 屏蔽（3 m 長）   從 PC 板 -A7109- 上的 X21A、X22A 到 PC 板 -A7043- 上的 X21A、X22A 6RY1707?0CM01 1 x 10 芯扁平電纜 屏蔽（3 m 長） 從 PC 板 -A7109- 上的 X23B 到 PC 板-A7118-上的 X23B 1 x 20 芯扁平電纜 屏蔽（3 m 長） 從 PC 板 -A7109- 上的 XF1 到 PC 板 -A7116- 上的 XF1 1 x RJ45 跳線 屏蔽（3 m 長） 從 PC 板 -A7109- 上的 X45 到 PC 板-A7117-上的 X45 預(yù)制連接套件 扁平電纜： 在分開安裝的情況下連接兩個托架 2 x 26 芯扁平電纜 屏蔽（10 m 長） 從 PC 板 -A7109- 上的 X21A、X22A 到 PC 板 -A7043- 上的 X21A、X22A 6RY1807?0CM02 1 x 10 芯扁平電纜 屏蔽（10 m 長） 從 PC 板 -A7109- 上的 X23B 到 PC 板-A7118-上的 X23B 1 x 20 芯扁平電纜 屏蔽（10 m 長） 從 PC 板 -A7109- 上的 XF1 到 PC 板 -A7116- 上的 XF1 1 x RJ45 跳線 屏蔽（10 m 長） 從 PC 板 -A7109- 上的 X45 到 PC 板-A7117-上的 X45 預(yù)制連接套件，用于 電流互感器 2 x 2 芯雙絞電纜 （2 m 長） 從 PC 板 -A7109- 上的XB 到電流互感器 6RY1707?0CM03 1) 預(yù)制連接套件，用于 電流互感器 2 x 2 芯電纜 屏蔽（10 m 長） 從 PC 板 -A7109- 上的XB 到電流互感器 6RY1707?0CM04 1) 預(yù)制連接套件，用于 散熱片溫度傳感器 1 x 2 芯電纜 屏蔽（10 m 長） 從 PC 板 -A7109- 上的 XT6 到散熱片上的溫度傳感器 6RY1707?0CM05 預(yù)制連接套件，用于 觸發(fā)脈沖線 用于12 x 2 芯雙絞線（3m 長）的連接套件 從XIMP11、XIMP12、XIMP13、XIMP14、XIMP15、XIMP16、XIMP21、XIMP22、XIMP23、XIMP24、XIMP25、 XIMP26 到晶閘管 6RY1707?0CM06 1) 預(yù)制連接套件，用于 熔斷器監(jiān)視 6 x 2 芯雙絞電纜（10m 長） from XS1_5, XS2_5, XS3_5, XS4_5, XS5_5, XS6_5, XS7_5, XS8_5, XS9_5, XS10_5, XS11_5, XS12_5 or XS1_4, XS2_4, XS3_4, XS4_4, XS5_4, XS6_4, XS7_4, XS8_4, XS9_4, XS10_4, XS11_4, XS12_4 或 XS1_3, XS2_3, XS3_3, XS4_3, XS5_3, XS6_3, XS7_3, XS8_3, XS9_3, XS10 6RY1807?0CM07 預(yù)制連接套件，用于 電壓感測 1 x 3 芯雙絞電纜 U-V-W（3m 長） 1 x 2 芯雙絞電纜 C-D（3 m 長） 從 XU6, XV6, XW6 或 XU5, XV5, XW5 或 XU4, XV4, XW4 或 XU3, XV3, XW3 或 XU2, XV2, XW2 或 XU1, XV1, XW1，取決于電壓 (5,6 V, 50 V, 125 V, 250 V, 575 V 或 1000 V) 提供 XC6, XD6 或 XC5, XD5 或 XC4, XD4 或 XC3, XD3 或 XC2, XD2 6RY1807?0CM08 預(yù)制連接套件，用于 控制觸發(fā)脈沖變壓器 12 x 2 芯雙絞電纜 （1 m 長） 從 PC 板 -A7043-（側(cè)面部件）上的 XIMP1、XIMP4 或 XIMP2、XIMP5 或 XIMP3、XIMP6， 位于 滅火脈沖變壓器模塊（單板），帶端子 X11, X12, X13, X14, X15, X16, X21, X22, X23, X24, X25, X26 6RY1707?0CM13 1) 預(yù)制連接套件，用于 控制觸發(fā)脈沖變壓器 2 x 12 芯電纜 屏蔽（10 m 長） 從 PC 板 -A7043- 上的XIMP1、XIMP4 和/或 XIMP2、XIMP5 和/或 XIMP3、XIMP6 到外部觸發(fā)脈沖變壓器 6RY1707?0CM10 1) 預(yù)制連接套件，用于 相鄰的安裝托架 2 x 26 芯扁平電纜 屏蔽（10 m 長） 從 PC 板 -A7109- 上的 X21A、X22A 到 PC 板 -A7043- 上的 X21A、X22A 6RY1807?0CM11 1 x 10 芯扁平電纜 屏蔽（10 m 長） 從 PC 板 -A7109- 上的 X23B 到 PC 板-A7118-上的 X23B 1 x 20 芯扁平電纜 屏蔽（10 m 長） 從 PC 板 -A7109- 上的 XF1 到 PC 板 -A7116- 上的 XF1 1 x RJ45 跳線 屏蔽（10 m 長） 從 PC 板 -A7109- 上的 X45 到 PC 板-A7117-上的 X45   1)與 SIMOREG DC-MASTER 控制模塊相比無變化。 選項 注： 訂購帶有選件的設(shè)備時，請在訂貨號后面增加后綴“-Z”，然后在該后綴之后說明想要訂購的選件的訂購代碼。 例： 6RA8000-0MV62-0AA0-Z G00+G20+L10+... 可用選件 下表提供了現(xiàn)有選件的概況。選配件的詳細(xì)說明見“選件描述”部分。       單獨訂購的訂貨號 名稱 訂貨代碼 備注 未噴漆 已噴漆 CUD 標(biāo)準(zhǔn) CUD 左 （標(biāo)準(zhǔn)） – 6RY1803?0AA00 6RY1803?0AA20 高級 CUD 左 G00 – 6RY1803?0AA05 6RY1803?0AA25 標(biāo)準(zhǔn) CUD 右 G10 該選件需要一個高級 CUD 左 - 訂貨代碼 G00 6RY1803?0AA00 6RY1803?0AA20 高級 CUD 右 G11 該選件需要一個高級 CUD 左 - 訂貨代碼 G00 6RY1803?0AA05 6RY1803?0AA25 通訊板 CBE20 左 G20 該選件需要一個高級 CUD 左 - 訂貨代碼 G00 – 6SL3055-0AA00-2EB0 通訊板 CBE20 右 G21 該選件需要一個高級 CUD 右 - 訂貨代碼 G11 – 6SL3055-0AA00-2EB0 存儲卡左 S01 – 6RX1800-0AS01 – 存儲卡右 S02 該選件需要一個標(biāo)準(zhǔn) CUD 右 – 訂貨代碼 G10 – 或一個標(biāo)準(zhǔn) CUD 右– 訂貨代碼 G11 6RX1800-0AS01 – 勵磁 勵磁電源部分 1Q （標(biāo)準(zhǔn)） – – 1) – 1) 勵磁電源部分 2Q L11 – – 1) – 1) 沒有勵磁電源部分 L10 – – – 其它選件 涂層 PCB 板 M08 – – – 鍍鎳銅母線 M10 – – –   1) 可作為備件。   電路圖