西门子6ES7231-7PC22-0XA0物优价廉

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1　引言
在建立控制系统时，系统集成商毫无例外地总是希望能使用比较少的设备来实现更多的功能。他们需要控制系统不仅能处理数字i/o和运动，而且还可以集成用于自动化监控和测试的视觉功能和模块化仪器。此外，控制系统还必须能实时地处理控制算法和分析任务并把数据传送回企业。您是否能同时拥有pc的功能和plc(可编程控制器)的可靠性呢？
倍福公司设计可编程自动控制器(pac)，就是这样一个的平台，它是一种新类型的控制器，该控制器结合了pc的处理器、ram和软件的优势，以及plc固有的可靠性、坚固性和分布特性正逐渐占领自动化领域。
基于以上特点，在我们设计的风电变流器中选择了倍福的pac。

2　pac硬件简介
2.1　系统构成
一个完整的pac系统包括以下几种模块组成(但不是每种都必须有):
(1) 基本cpu模块;
(2) 系统接口模块;
(3) 电源和i/o接口模块;
(4) 现场总线模块;
(5) 数字量和模拟量采集模块;
(6) ups模块。
pac系统外观图如图1所示。

图1　倍福pac系统外观图

2.2　cpu模块
(1)存储器选配: 64m字节闪存 + 128 m字节 ram;
(2)dvi/usb 选配: 选带或不带 dvi/usb 接口模块;
(3)操作系统选配: bbbbbbs ce.ne;
bbbbbbs xp 嵌入式 (要求 cf 卡);
(4)twincat 实时plc选配
不带 twincat;
twincat ce plc 或 twincat plc (取决于操作系统);
twincat ce nc 或 twincat nc (取决于操作系统)。
2.3　接口模块
(1)显示器和触摸屏接口
dvi:视频信号通过标准的 dvi 连接 到显示器上。usb:可连接触摸屏或鼠标、键盘、扫描仪、打印机、 cd-rom读写器。
(2) 高速度232接口:大传输速率115k;
(3) 音频信号接口:主要提供音频输入/输出接口;
(4) 视频信号接口:主要提供视频输入/输出接口。

3　九洲powerwinvert-a型风电变流器主电路工作原理
笔者选用的是不可控整流＋升压斩波＋spwm逆变的电路结构，如图2所示。

图2　powerwinvert-a型风电变流器主电路拓扑结构

3.1　主电路结构
发电机使用的是永磁同步发电机，采用六相不可控整流桥对其进行12脉冲整流，在输出端并上电容进行稳压，减小直流脉动。考虑到电流波形畸变和发电机内感的存在，在发电机输出端并上无功补偿电容，tigao发电机的功率因数和利用效率。在中间直流环节，采用升压斩波电路。在逆变环节，采用两个spwm逆变桥通过滤波电抗并联的形式，以减小每个igbt通过的电流大小，还能在一定的控制方法配合下防止两个逆变器输出电流不等从而防止环流问题出现。另外，为了防止直流母线电压过高损坏器件，加入了直流母线箝位电路;为了防止电路开始运行对电容充电电流过大，加入了电容的预充电支路，同时该支路还保证发电机没工作时的直流母线侧上也有电压，能对电网进行无功补偿。
3.2工作原理
随着风速的变化，风轮的转速也在变化，因此发电机发出的交流电的电压和频率是不断变化的，该变压变频的交流点经过ac-dc变换后变为了幅度不断变化的直流电，然后经过升压斩波稳压后转化为电压幅值稳定而电流大小随风速度不断变化的直流电，再经过spwm逆变器，变成了与电网相位、频率相同，输出电压随风速不断变化且略高于电网电压的三相交流电，后经过滤波电抗器并网，输出电压高于电网部分降在滤波电抗器上，从而完成了直驱并网型风力发电机变流电路将变频变压交流电转化为能并网的交流电的任务。

4　倍福pac在变流器中的应用
4.1应用框图
倍福pac在变流器中的应用如图3所示。

图3　倍福pac在变流器中的应用框图

4.2 系统介绍
整个系统可以实现对变流器运行的全方位监控，其中以太网门接口用于连接风场集中控制站，交换机2可以实现与其他变流器的信息互联。触摸屏用于本地变流器状态信息的查看和设置，主控器通过prifibus总线与变流器plc，机舱plc，低压plc的连接，具体负责现场各点的模拟量与数字量的采集和控制。
4.3主控制器部分
作为现场总线的主站，负责系统的整体控制，主要由以下几部分组成:
(1)cx1020-0111:cpu模块，带以太网接口和usb/dvi 接口;
(2)cx1020-0002:电源模块;
(3) cx1500-m310:现场总线主站。
4.4变流器plc部分
作为现场总线的从站，负责变流器功率控制电路模拟量和开关量的采集和控制，主要有以下部分组成:
(1) bk3150:现场总线耦合器;
(2) kl9210:电源模块;
(3) kl1104:数字量输入模块;
(4) kl2134:数字量输出模块;
(5) kl6904:数字量输出模块，安全端子;
(6) kl1904:数字量输入模块，安全端子;
(7) kl3404:模拟量输入模块;
(8) kl4032:模拟量输出模块;
(9) kl9010:总线末端模块。
4.5 低压plc部分
作为现场总线的从站，负责变流器低压电器部分(空气开关，断路器等)模拟量和开关量的采集和控制，在数字量与模拟量模块的数量上与变流器plc有所区别。

5　结束语
backhoffpac系统已经在本公司研发的powerwinvert-a型风电变流器中成功应用(如图4所示)，并取得了良好的效果。随着自动化技术的发展，倍福的pac一定会得到更加广泛的应用。

、 前言
　　我们都知道，使用传统的普通平头设备的进行工件的平头操作，平头面的光滑度和平面度，会受到刀具的jingque程度以及操作人员的熟练程度等诸多因素的影响。鉴于存在这种问题，我们研制了数控平头机，它可以按照输入的进刀曲线连续工作，始终保持高精度和高效率，从而充分保证平头质量。
　　2、 控制要求
　　数控平头机控制要求为：
　　（1）控制系统应可调整刀头加工程序；
　　（2）不同的加工阶段可以选择不同的加工速度和加工深度。空程的时候的进刀曲线如图1所示，加工时的进刀曲线如图2所示；
　　（3）主轴转速应可调节，且范围应宽广；
　　（4）加工jingque度高，加工材料平面的光滑度要求为ra≤1.6μm；
　　（5）定尺尺寸精度：±0.5mm
　　
　　

　　3、系统的硬件设计
　　根据系统的控制要求配置硬件如下：
　　·可编程控制器：1个西门子公司的s7-200系列cpu222plc；
　　·人机界面：1个dp210；
　　·外设：2个步进电动机、2个步进电机驱动器、2个三相电动机、1台变频器、1个em222、8个电磁开关、4个光电传感器和1个霍尔传感器。系统的硬件结构如图3所示。
　　3.1 系统的i/o点分配
　　由硬件结构图可知,系统需要5个输入点和14个输出点.cpu222plc有8个输入点和6个输出点,因此需要增加一个扩展模块,选用8点输出的数字量扩展模块em222.输入点是i0.0-i0.7;输出点是和,分配情况见下表1和表2:
　　

　　
　　3.2 控制器
　　系统的关键的设备部分是plc。plc是以单片机为核心专门用于工业过程自动化控制的电脑器件，具有极高的可靠性和稳定性。本系统选用西门子公司的s7-200系列cpu222plc作为控制的核心，利用cpu222的2路独立的20khz的高速脉冲输出来控制步进电动机的运动。此高速脉冲信号不能直接驱动步进电动机，需通过步进电机驱动器将功率放大后才能起作用。5路数字量输入分别与5个传感器相连接，用来判断步进电机的位置、工件的位置、刀头的位置。14路数字量输出中，有6路用来控制步进电机驱动器，8路用来控制电磁阀开关。
　　plc本机有一个通讯口，为标准的rs-485借口，在plc与上位机进行通讯时需将rs-485接口转换成标准的rs-232接口，可以采用四门子提供的隔离型plc/ppi电缆进行转换。该电缆有拨码开关可以进行设置。在上位几上将控制软件编写好后，通过此线下载程序并监视程序的运行情况。为了降低成本，在程序调试好以后就可以不必用上位机进行操作和控制，而是用简单的操作面板即可。本系统选择是dp210操作面板。
　　3.3 系统的外设
　　根据系统对刀具加工精度的高要求，选用步进电机来控制加工程序。步进电机可以jingque到一个脉冲，在本系统中一个脉冲的精度是0.005mm。步进电机驱动器用于驱动步进电机,从而控制刀头的动作,完成平头。步进电机驱动器接收到plc的信号,包括cp步进脉冲信号,dir方向信号,free脱机信号,经过其内部的功放电路和处理电路后输出到后面连接的两相步进电机。步进电机根据信号的编号来产生相应的动作。电磁阀直接接受来自plc的控制信号产生动作。另外,plc直接接受传感器的信号,通过内部程序的运算和逻辑判断来决定输出。
　　变频器用来控制主轴三相电机的转速。本系统中变频器采用基本参数运行模式,由电位器来设定运行频率,变频器的启动和停止由外部端子控制.根据不同工件的特点,通过旋转电位器来改变主轴电机的转速,外部端子的信号由plc的第12路数字量输出控制。
　　
　　4、 系统的软件设计
　　系统的软件包括人机交互界面dp210程序和系统的主控程序。dp210程序完成操作人员同plc之间的对话，主要是各个操作画面之间的相互转换和每个操作画面当中各个按键动作所对应的plc程序的控制位。程序画面要与生产现场的工作流程相适应，越是前面的画面就越是使用率高的画面。
　　plc程序接收到dp210的操作信号后，按照工作要求进行整个刀头工作的控制。主程序的流程图如图4所示。plc主控程序中的核心控制是对步进电机的控制，启动1#步进电机的程序如图5，控制电机方向的程序如图6。
　　
　　
 

　　

　　
　　
　　5、结束语
　　本文所设计的系统操作简单，加工产品范围广，加工精度高，已经成功应用于生产实践中。该平头机目前已经在某材料生产厂进行规则几何体的平头。自从开始生产以来，该系统运行稳定，产品质量显著tigao，废品率明显下降。同时，极大的减轻了操作人员的劳动强度，tigao了生产效率，还可以用于其它器件的平头。此外，我们设计一定范围内的刀头尺寸以适应不同工件尺寸的平头动作，且具有可更换功能。

一、应用背景
　　钢铁工业作为高能耗、多排放的行业，在全国节能减排的工作中承担着重大的责任。我国重点钢铁企业2005～2007年的吨钢耗用新水量分别为8.6m3/t、6.43m3/t、5.31m3/t，但与国外先进钢铁企业吨钢耗用新水量相比（日本鹿岛为2.1m3/t）仍有不少差距。为了进一步降低钢铁企业吨钢耗用新水量、tigao钢铁企业水的重复利用率，需要积极推广少用水或不用水的工艺技术装备，并应该强化合理串级用水以及加强工业污水的综合处理回用。

二、解决方案
　　水处理自动化控制系统主要有几个部分：一沉池监控、层流泵房监控、加压泵房监控和中心泵房监控。考虑系统的稳定性和各站距离问题，特采用了分布式控制系统，引进了先进的分散集中控制系统。本系统选用gepacsystemsrx3i　PLC系统作为主站，versamax作为远程io子站，通过genius总线将主站和各子站进行互联。
　　考虑水处理自动化控制系统的设备比较多，监控设备多，导致操作工作量大。另一个考虑系统的稳定性、数据完整性、安全性采用了上位机冗余模式。通过以太网和主站CPU进行数据交换。计算机和PLC备有不间断电源，避免系统突然断电对系统的不可预见的破坏性的影响。同时备有激光打印机，方便打印系统运行记录、报表、事件记录和报警内
　　上位软件采用力控大型scada软件eforcecon，力控scada软件eforcecon，软件的设计完全符合远程大型工厂管理与监控模式，提供集成化的设计环境，支持多人协作与远程部署工程，支持工程模型的导入与导出、方便快速进行工程组态，系统具备自诊断与自恢复技术，统一的进程管理具备自诊断　　与自恢复的“看门狗”功能，充分保证整个系统的稳定与安全。
　　通过水处理监控系统，可以在一幅监控画面中非常方便地知道现场的生产情况．本系统数据监视的内容有：电流、吸水池液位、压力、温度、liuliang、水泵运行状态、阀门状态等参数。

图：主监控画面

图：一级曝气鼓风机系统

　　模拟量数据在水处理监控系统监控画面“主系统”中都已经显示出来了，包含文字说明和单位，其中液位还以图形化百分比填充方式显示液位的变化，非常直观，当该模拟量如液位发生超限（低于低限和高于高限时）发生报警，以画面闪烁和声音方式提示控制室值班人员。

图：　模拟量数据显示及报警

图：　液位动态显示（垂直填充）

　
　　开关量数据包含泵的远控、运行、停止、故障；阀远控、开状态、关状态、全开状态、全关状态、开过扭矩、关过扭矩、故障；风机的远控、运行、停止、故障。这些状态均以颜色或文字方式体现设备状态。

图：泵运行、停止和故障状态图形化显示

图：风机运行、停止和故障状态图形化显示

三、结束语
　　该钢厂采用力控scada软件eforcecon结合gepacsystemsrx3i　PLC实现了对污水处理的实时监控、故障报警、历史数据的存储和查询、报表的显示和打印等多项功能，且用户界面操作良好，易于学习。系统具有良好的通用性、可扩展性和可维护性。由于其具有设计简单、投资少、控制效果好、易维护等优点，，大大降低了工人的劳动强度，tigao了管理水平，使水资源得到了循环利用，达到了节能减排要求。