6ES7223-1BL22-0XA8质量保障

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概述

随着密炼机的发展，每一车混炼的物料越来越多，转速越来越快，人工投料在混炼周期中所占用时间的百分比也越来越大，严重影响密炼机效率的发挥和混炼胶的质量。另外，密炼机所需物料很多，如果都需靠人工搬运、称量、投料，工人的劳动强度将会很大。而且炭黑粒子很细，所经过的工序对人和环境污染严重。为了发挥密炼机的效率，减轻工人的劳动强度和对环境的污染，迫切需要对密炼机混炼所需物料的运输、储存、称量、投料等环节实施机械化和自动化。在这样的背景下，上辅机就应运而生。上辅机就是是指炼胶所需的炭黑、胶料、小料、油料等的储存、输送、称量、投料等设备。

不同的企业上辅机差别很大，但一般都包含有以下内容：炭黑的输送、储存、称量、投料；油料输送、储存、称量、压注；塑炼胶或母炼胶导开、称量、投料等。炭黑称量和油料称量工艺基本一致，所不同的是炭黑是用变频器来控制称量速度，而油料是通过快慢阀来控制称量速度。为保证油料称量精度还需增加蒸汽加热或电加热系统，用来降低油料的粘度，确保油料卸料干净。胶料称量也是用变频器来控制称量速度。称量总体要求是快速、准确。

改造前的控制系统。

某轮胎厂原有的上辅机控制系统采用plc5控制器，带dh+总线的远程io，由于plc5属于ab早期产品，已逐步淘汰，其产品备件难买且价格较高，增加了设备的维护成本。上位机需安装dh+板卡通过dh+总线与plc交换数据。

改造后的控制系统。

现改为ab主流1756controllogix5000控制器，远程io采用1794分布式控制系统，各控制器之间可通过controlnet网络交换数据。上位机通过串口与plc进行数据交换。

控制系统改进之处

1由于上下位机之间交换数据不多，所以上位机与plc通讯方式采用串口通讯，不需购买价格昂贵的通讯板卡，节约了客户项目成本。

2上位机监控画面更加人性化。易于配方参数的输入、修改及配方执行。

3控制器选用ab新的controllogix系统，不仅具有先进的通讯能力和新的io技术，而且能同时提供顺序、过程、运动和传动控制。同时logix平台也提供了通用的控制引擎、软件编程环境，以及跨多个平台的硬件通讯支持，一个编程软件可对所有类型logix控制器进行编程。

4控制层网络采用实时、高效的controlnet网络。controlnet网络是一种高性能的工业局域网，具有开放性、高效率、多功能、确定性、可重复性和灵活性等特点，扩展性极强，可共享i/o，并具有强大、方便的网络组态，诊断功能及可靠性，网络通讯不会随着将来系统扩容时节点增加导致网络性能下降，通讯速率始终保持在5mbps。

5结合现场工艺，优化了控制程序。在称量过程中采用变频方法调节给料速度，刚开始快速给料，等称量值接近设定值时变成慢速给料，以防称重过量，在更加接近设定值时变成点动给料，一点一点地微量自动给料，直至到设定值范围内为止。快称值、慢称值及点动值可通过上位机修改，客户可根据现场实际情况修改参数，即保证了称量速度，又能保证称量精度。

概述

钢丝裁断机是用来在规定的宽度下，裁切未硫化的压延钢丝帘布，并将裁断的钢丝帘布对接成连续的钢丝帘布，通过卷取装置卷成需要长度的卷。对接后的钢丝帘布可进行贴合子口包胶条及包边等，形成一条钢丝帘布裁断接头自动生产线。

改造前控制系统

某轮胎厂的钢丝裁断机，控制系统主要控制器件是以三菱a系列plc与伺服系统为主，使用的是三菱公司早期推出的产品，在十多年的使用过程中，逐渐暴露出以下一些问题。

1、使用的三菱a系列plc已经退出市场，三菱公司不再提供备件，给设备维护带来了无法克服的困难。

2、plc与伺服驱动器本身的使用时间都已达到了使用年限，故障率便高。

3、处理器运算速度、伺服控制速度及伺服控制精度与现在主流产品相比有较大的差距。

4、网络结构复杂。

改造后控制系统

1、采用三菱高端q系列plc替换原有的a系列plc。q系列是三菱公司plc中新的一款plc，具有市场占有率高、小型化、、可维护周期长、可长期提供备件。

2、采用三菱的mr－j3系列的伺服系统替换原有的伺服系统，并通过sscnetⅢ网络进行伺服控制。mr－j3系列伺服驱动器是三菱公司新推出的高精度的驱动器，更紧凑，更灵活，接线方式也更简单。sscnetiii网络是三菱公司推出采用光纤作为介质的新通讯方式，通讯速度可达50mbps，同步**性、位置/速度的**性都得到了增强，具有较强的抗干扰能力。

3、采用日本proface公司的gp2500来替换原有的操作终端。gp2500采用触摸的方式操作，通过触摸屏可以设定参数，监控设备io及运行状态，手动测试等功能。

一、系统结构组成

1.1 概述

车载定位监控系统是基于gprs/cdma无线通讯、gps(全球定位系统)、gis（地理信息系统）、互联网络技术及数据库编程技术开发的面向车辆定位监控的管理系统，用户通过本系统能够在时间知道车辆的位置，运行状态，甚至车牌，车型，所属单位，驾乘人员，维护保养等信息，也可以查看车辆的历史使用情况，运行轨迹和统计管理等工作。本系统的出现能够为使用者带来管理和决策的信息化依据，提供管理的科学性与准确性。

车载定位监控系统由gps车辆信息管理软件、客户端软件和车载终端硬件以及能够与internet相连的网络设备组成；系统可以对各种移动用户实施全天候动态监控、定位、跟踪及调度指挥并完成实时、准确、快速、有效的智能化管理，已广泛应用于现代化社会中各部门。

gps车辆信息管理软件是b/c（浏览器和服务器结构）和c/s（客户机和服务器结构）混合架构。系统管理软件支持无线网络（gpps/cdma）和ddn专线等多种通讯和数据交互方式。

系统车载定位终端硬件负责gps定位数据的采集，通过无线gprs网络将数据发送到中心服务器。

同时，系统需要有internet网络的支持，依托互联网络才能够实现定位数据采集、管理和发布等工作。

系统是由数据服务器软件和客户端软件、车载定位终端和互联网络组成的。

1.1 建设原则

时效性

系统要求信息反应速度快，指令控制在2秒内完成在近乎可以忽略的时间内完成信息的传送及处理。

稳定性

系统要求24小时，一年365天不停机作业，数据传输量大，响应快，软硬件的处理能力必须保证这种需求。

实用性

整个系统的操作以方便、简捷、高效为目标，多操作平台整体设计统一操作，既充分体现快速反应的特点又能便于工作人员进行业务处理和综合管理，便于领导层、管理层及时了解各项统计信息和决策信息。

先进性

系统采用成熟的高新科技，以目前较为先进的方法实现需要的功能，既反应当今科技的先进水平，又具有发展潜力，保证系统在相当长的时间内不被淘汰。

可扩充性

要求系统在结构、容量、通信和处理能力等方面具有扩充性和升级的能力。

可靠性

系统必须高可靠地连续运行，设计在经济条件允许范围内，从系统结构、设计方案、技术保障等方面综合考虑，使得系统稳定可靠；另一方面，系统尽可能地采用成熟的技术、商品化的软硬件产品，这也是系统可靠稳定运行的保证。系统容错性能力强，对重要数据，提供备份的能力,保证系统高可靠性。

经济性

中心的设备尽量采用性能价格比高的产品。

兼容性

该系统可支持兼容多种系统软件和数据库。

二、各组成部分功能说明

2.1 数据服务器软件功能

gps车辆信息管理软件基于ip互联技术为用户提供数据存储检索等功能，采用s数据库，同时支持oricle、sybase数据库；模块化设计，对总中心的逻辑功能进行了模块化，并对内部数据流进行了优化，可以灵活构成大容量系统及中小规模的数据系统。使整个系统具有强大的扩展容量，功能扩展架构灵活重组的能力。

gps车辆信息管理系统的b/c结构支持web浏览功能，用户通过ie等浏览器软件登录服务器管理监控系统，使用事先提供用户名和密码登录进行车辆编辑、管理和维护等工作。

gps车辆信息管理系统包括系统管理、车辆管理和参数维护功能，能够为用户提供车辆分组，权限设定，车辆信息编辑和网络数据维护等支持，权限管理，简洁方便，条理清晰。

gps车辆信息管理系统提供帐户分层管理，包括系统管理员、公司管理员、部门管理员、车队管理员。分别记录详细客户信息，权限明确。所有的管理人员包括操作员都是想当拥有一个自己的账号，每个账号在系统中是唯一的；可以添加、修改、删除，每个账号都会分配不同的权限，权限的管理包括：

◆ 操作的权限：设定某个账号是否能够进行一些操作，如呼叫车辆、设定报警、规定账号的权限等。

◆ 管理车辆的权限：设定本账号权限一下的账号或添加本组账户下属车辆。

◆ 数据管理的权限：可以设定某个或者某组帐户能够查看管理系统中的数据。

2.2 客户端软件功能

客户端可以对指定车辆进行实时位置跟踪、车辆限速报警、区域报警功能设置、报警查询和清除、偏航报警、状态监控、历史轨迹回放、数据发送周期调整、报警统计等功能。

其他功能：gis地图编辑，地图缩放功能，面积测量，距离测量，车辆显示与屏蔽以及显示车辆基本信息等功能。

●实时位置跟踪

车载终端将实时gps定位数据回传到数据中心服务器，定位数据包括经度、纬度、速度、方向等；

用户可以通过客户端软件登录到中心服务器，在客户端gis地图上能够实时监视车辆的位置轨迹；

●车辆限速报警

超速报警：当车辆超出预定大速度时，会自动回传报警信息。

分段限速报警：可以根据不同路段设定不同的限速报警值，也可实现一条道路的不同地段限定不同的速度。

●区域报警功能设置

区域报警包括驶入报警、驶出报警和区域限速报警，

驶入报警：当车辆驶入被限定的区域，终端会自动回传报警信息，给出报警位置。

驶出报警：当车辆驶出被限定的区域，终端自动回传报警信息，同时给出报警位置。

区域限速报警：当车辆驶入被限速的区域，在区域内超过限定的速度时，终端会回传报警信息，同时给出报警位置。

●报警查询和清除

系统软件可以向指定车载终端发送报警查询指令，收到报警查询的终端将向客户端回传所有的报警设置类型等信息；同时客户端软件可以清除指定车载的某一类型报警或全部。

●断电报警

当人为切断车载单元的外部电源或意外造成车载电源损害，车载单元会自动向中心回传断电报警信息。

●偏航报警

用户可以为指定车辆设定行驶路线，在限定航道内如果偏离航线系统将自动报警。

●状态监控

系统可以定时监控车辆的一些工作状态，如紧急求助、事件触发、车辆熄火、断电报警等。

●历史轨迹回放

系统支持轨迹回放，能保存全部车辆的行驶轨迹线路，轨迹回放可以快进、回放和暂停等，同时显示回放位置的时间等信息，自动调节地图随车辆移动，轨迹以点、线显示，支持车辆运行轨迹打印功能。可保存车辆运行路线、运行区域、到达的地方，并记录在数据库中，以备以后查询、分析使用。

●数据发送周期调整

定位数据发送周期可以随时调整，在车辆静止是可以自动增加gps定位数据发送时间间隔，降低通讯费用。

●报警统计

系统可以对指定车辆按报警类型进行统计以及打印等，方便用户对车辆进行管理。

●其他功能

gis地图编辑，地图缩放功能，面积测量，距离测量，车辆显示与屏蔽以及显示车辆基本信息等功能。

地图采用先进的电子矢量地图，用户可以自主编辑和调节地图上的地物特征等，对自己关心的地物属性和图层进行控制；地图显示窗口可以无极放大和缩小，开启和关闭相同属性的地标名称等；地图显示支持自动调图，使被监控车辆完全处于可视的佳监控视野，当车辆走出地图时，可以自动调整地图，被监控车辆位于地图的中心。

在gis地图上可以进行面积测量和距离测量，对区域内车辆可以屏蔽显示，可以选择显示指定车组的车辆及其基本信息；

2.3 车载定位终端功能

a.永远在线，自动连接服务器；

b.支持固定ip和域名动态连接；

c.实时gps定位数据采集；

d.gprs无线数据通讯；

e.执行断油断电控制；

f.触发报警（防抢）检测；

g.中心信息显示；

h.电源过流自保护、自恢复功能；

i.tcp/udp通讯方式；

车载定位终端是安装于车辆上的gps定位数据采集的必要设备，能够使用多种车辆上的多种电源，大程度的适应了车辆安装的要求，具有上线时间短定位精度高的特点。

三、硬件相关技术参数

◆ 电源

宽电源输入，外接直流电源dc 9-36v；

适合多种车辆安装，可内置锂电池供电；

◆ 功耗

大工作电流1.2a，平均功耗小于5w；

◆ 外型尺寸

105×80×28mm；

采用金属外壳，外壳具有抗震和跌落的强度;

◆ 工作温度

工作环境温度：-35℃ ~ 65℃；

保存温度：-45℃ ~ 85℃；

◆ gprs参数

gprs车载天线吸盘，

工作频率900~1800mhz；

接口sma阴头；

◆ gps参数

3~5伏gps吸盘天线；

1  引言
   配电自动化是对配电网上的设备进行远程实时监控、协调以及控制的集成系统。目前的系统设计大多面向微处理器，难以构建开放的硬件体系结构，用不同编成语言在不同平台上开发完成，缺乏开放性，重用性和互操作性，为了打破传统plc产品互不兼容的局限性，提出利用软plc技术，采用面向现场总线网络的体系结构以及开放的以太网通信接口来实现配电网自动化的遥测、遥信、遥调、遥控、遥视功能。

2  配电自动化系统的体系结构
   根据《电力系统调度自动化的设计规程》和《地区电网调度自动化技术规范》，配电自动化系统结构一般分为三个层次：配电控制中心、站控终端层和配电自动化终端层(监控终端、监测终端、其他终端)。配电控制中心层采用pc工业控制计算机作为配电中心主站，从整体上实现配电网的监测和控制，分析配电网的运行状态，谐调配电子网之间的关系，对整个网络进行有效的管理，使其处于优的运行状态，它作为人机交互的窗口，可完成各种图形显示、系统维护设备管理、报表打印等功能，并具有可控装置和控制可调功能。由于配电网中监控设备点多面广，如变电站、开闭所、变压器、静止无功补偿设备、开关房/柜、断路器等别控设备，不可能把所有的站端监控设备直接连接到配电自动化中心主站上，必须增设站控终端，这里选择softplc公司的softplc作为站控制端，软plc通过网络实现rtu和ftu现场设备与配电控制中心主站层直接通讯，每个站控制端作为网络节点，通过internet网有机的连接在一起，浏览rtu和ftu采集的各种现场信息，基于tcp/ip协议，将信号传输到主站服务器上，同样主站服务器传输下来控制指令，经站控制端处理后，输出到被控对象的执行机构。该系统各个层次通过配电自动化通信系统internet将它们有机的连接起来，形成1个整体，完成配电网的监控和管理，如图1所示。

图1  配电自动化系统结构

3  系统设计
   配电自动化管理系统是对电网进行在线和离线的智能化监控与管理，是配电网运行于安全、可靠、经济、优质、高效的优状态，它是我国配电网改造的重要组成部分。为实现实时监控与管理功能，必须解决“五遥”问题。
3.1 遥测
   使用网络型电力监测智能前端实现遥测。电力监测智能前端系统是用于实时测量变压器的有功和无功功率、线路的有功功率、母线的电压和线路的电流等配电网重要的电参量系统，主要由模拟部分、信号处理部分、人机接口部分以及通讯接口部分组成，具有精度高、实时性强、性能稳定等优点，其扩充的远程数据传输功能包括485传输和基于tcp/ip协议的udp网络数据包传输，如图2所示。

图2  配电网电能监控结构图

3.2 遥信、遥调、遥控
   使用softplc实现遥信、遥调、遥控。软plc系统(站控制端)由开发系统和运行系统组成。软plc的运行系统是软plc的核心，能够完成输入处理、程序执行、输出刷新的工作，亦即实现硬件plc的扫描周期，具有丰富的控制模块、开放的控制算法接口、实时在线监测功能，并具有强大的网络功能，支持tcp/ip网络，通过网络实现plc远程监控，在线修改，如图3所示。

图3  软plc的运行系统

   配电终端与站控制端采用rs485总线，modbus协议通讯；站控制端(软plc)采集被控对象如变压器、无功补偿设备、开关房/所的模拟量和开关量，并通过tcp/ip协议，将信号传送到internet上，由配电控制中心主站监控系统运行状况，下达控制指令，经过站控制端softplc处理后，输出模拟量或开关量实现对被控设备的执行机构的控制。
   利用softplc的离散输入点来实现遥信、用softplc离散输出点来实现遥控、用模拟采样输入来实现遥测、用模拟输出功能来实现配电网的遥调，调节如升或降有载调压装置、静止无功补偿设备的电压电流相角等。
   将遥视监控系统中的视频数据融入配电自动化中，就形成了遥测、遥信、遥调、遥控、遥视为内容的“五遥”监控，实现在操作界面上，发出遥控命令时，同时可以观测到隔离开关等设备的实时情况，同时系统能在一台监视器屏幕上同时实时显示多个变电站图像，具备图像监视、远程控制、对讲报警的监控功能。

4  系统软件
    系统的配电中心主站采用中文工控组态软件mcgs(monitor and controlgeneratedsystem)设计，mcgs是一套基于bbbbbbs平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，可稳定运行于microsoftbbbbbbs95/98/me/nt/2000等操作系统，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出等功能，使生成的系统图文并貌，稳定可靠运行。
    系统站控制端的软件采用turboc设计，采用模块化的设计方法，实时数据库为核心，对现场的各种数据采集、处理、运算以及控制功能成功能块的形式，该系统的实时数据以及各功能块参数都存在实时数据库中，各功能块通过实时数据库交换数据。主站与站终端之间采用modbus协议交换数据。

5  结束语
   本文的创新点是提出一种基于软plc的分层式配电自动化网络结构的实时监控系统的解决方案，完好的实现了信息处理、故障定位、负荷管理、远方抄表、以及gis等“五遥”功能，这样的软plc可以放到嵌入式系统上运行，打破传统产品互不兼容的局限性，不但具有开放性、可扩展性的优点，利用软plc具有的强大的网络功能实现远程控制，实现了控制与监控一体化。