西門子PLC數字量輸入輸出模塊

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上海晉營自動化科技有限公司

  ：喬 靜
 
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WinAC是SIEMENS推出的基于PC的工業自動化控制系統兼具PC強大的計算功能數
據處理能力和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線中的
成功應用及其*的特點
關鍵詞：千層酥　烘爐　基于PC自動化　分布式控制系統　過程控制系統
一、概述
千層酥生產線總長度約200米主要由如下單元組成
1、疊層起酥機

疊酥機是生產餅干的*道重要工序可根據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滿足如下要求：
傳動控制采用矢量型變頻器調速線速度同步工作穩定性高。
軋輥間隙采用數字化閉環調整系統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部分實現聯動控制操作簡單方便。
疊層次數、寬度在范圍內任意調節。
疊層寬度560-1000MM
疊層次數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行初步軋制后輸送到后一工序的雙軋軋面機電控系統要求能夠同步調速控制手動調節與自動運行控制。
3、雙軋軋面機
該設備是將疊酥機或送料機輸送來的面胚進行多次軋制使面胚由厚變薄電控系統要求；
軋輥采用變頻調速控制,速度同步性能穩定；
精確控制面皮厚度采用智能數字表設定與顯示。
4、烘爐
有熱風循環烘爐遠紅外線烘爐導熱油爐等
餅干烘烤爐是餅干生產線的重要組成部份由電器控制系統熱風循環系統加熱系統排煙
系統爐網輸送裝置爐網自動檢測張緊裝置等組成要求自動化控制系統達到如下功能：
生產線工作狀態的實時監測
溫度坐標升溫曲線等顯示
溫度調節系統參數在線修正 
歷史工作狀態記錄保存
溫度控制精度高操作方便工作穩定高效可靠
熱風循環系統采用自動控制熱風量，閉環控制，可選擇自然與強制性排煙等自動功能
燃氣爐欠壓、超壓、漏氣、超溫等多種安全保護功能
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鎖無張力檢測單元要求整條生產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的功能要求較高。
二、控制系統特點
綜上所述千層酥生產線控制系統是一個集運動控制與過程控制的綜合自動化控制系統歸納起來應有如下特點：
分布式：生產線總長度約200米，控制點多而且分散，因此選用分布式測控系統zui為適宜，分布式測控系統具有布線量少，搞干擾能力強，擴展維護方便，運行安全可靠，故障風險降到zui低的優點。
總線網：全線采用現場總線網絡控制，排除大量模擬信號的干擾因素，實現精確的速度協調控制與高精度溫度測控，檢測與控制協調*。
大量配方存貯：一條生產線可生產上百種產品，因此有大量的配方存貯與調用，普通的PLC控制器由于受內存的影響，很難做到大量配方的存貯與調用，因此基于PC自動化是本系統的*方案。
集中管理：分布式控制，集中式管理是現代過程控制系統的特點，本系統配備完善的人機界面操作系統，全面的系統監控與異常報警功能。
運動控制：速度同步也是本控制系統的關鍵，采用矢量型變頻器通，過網絡主令控制，達到全線速度的協調與統一。

西門子PLC數字量輸入輸出模塊
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，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、數據處理能力和PLC*的計算速度，更兼顧了PLC的運行可靠性特點。其海量內存貯器特別適合于大數據量計算、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系統比美，是千層酥成型機與烘爐機械設備控制系統的選擇：
*性
WinAC是基于標準的Windows操作平臺下的PLC控制器，梯形圖編程，因此有獨立而嚴格的時序。控制特別滿足對于高速、精確、復雜計算及嚴格時間要求的控制任務。
WinAC支持標準的Windows NT 下的OPC、Active X 和DCOM 技術。控制和通訊內核與標準的Windows NT任務的通訊由其內置的代理服務器完成，因此相比普通的PLC控制器功能更強。
應用程序開發環境
SIEMENS統一的組態軟件STEP 7 是WinAC控制器的標準開發平臺，包括通信組態、編程、測試和啟動以及系統文件的編制，對于熟悉STEP7的工程師，不需占用額外的培訓時間。

系統組態界面

開放式接口
WinAC提供標準的OPC控件接口及Active X控件接口,對于我們的應用提供了*的方便。
OPC 過程控制OLE 是一種通過Windows NT應用程序自動存取數據的標準，也是WinAC的標準特性。使用OPC服務器可以訪問控制驅動程序中的過程數據：Active X 控件接口，不用編程直接從OLE 標準應用程序訪問過程數據。這種功能使得我們可以在軟件開發中借助于高級語言Visual Basic進行更復雜的應用開發。
計算功能
WinAC提供強大的計算功能，與工業過程數據，之間建立起一條工作數據鏈路。使得上位計算機能夠實時處理過程數據，完成復雜的測量控制與故障分析計算，并能夠在Visual Basic中創建自己的HMI 前端或在大家熟知Excel中做統計分析。在過程控制和PC 應用程序之間管理數據信息流量。允許高效、簡便地訪問并能顯示和修改過程數據。對于數據處理量大，要求內存高的過程控制系統，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濟的解決方案。

• 比較簡單的實現PID閉環控制的方法PID控制的難點在于整定控制器的參數。為了學習整定PID控制器參數的方法，必須做閉環實驗，開環運行PID程序沒有任何意義。用硬件組成一個閉環需要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、變送器和執行機構。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換為標準電壓，用移相控制的交流固態調壓器作執行機構。 有沒有比較簡單的實現PID閉環控制的方法呢？ 在控制理論中，用傳遞函數來描述被控對象、檢測元件、執行機構和PID控制器。 被控對象一般是串聯的慣性環節和積分環節的組合。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（包括檢測元件和執行機構）的傳遞函數。我曾將這種運放電路用于S7-200和S7-1200的PID參數自動調節實驗。 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，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閉環示意圖如下圖所示，虛線右邊是被控對象，DISV是系統的擾動輸入值。虛線左邊是PLC的PID控制程序。  被控對象的數學模型為3個串聯的慣性環節，其增益為GAIN，3個慣性環節的時間常數分別為TIM1～TIM3。其傳遞函數為 數學模型為3個串聯的慣性環節 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。將某一時間常數設為0，可以減少慣性環節的個數。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節，其時間常數分別為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 下圖是用來監視PID回路運行情況的STEP 7-Micro/WIN的PID調節控制面板，可以用它進行PID參數自整定或手動調節PID參數的實驗。標有PV（即被控量）的是過程變量的階躍響應曲線。

   

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  SIZER WEB ENGINEERING 工具用于在大功率范圍內從 1 kW 至 30 MW 及以上的低功率范圍內為廣泛的應用設計電機，變頻器/逆變器和驅動系統。為了組態一種解決方案，用戶需要輸入電機、變頻器/逆變器或系統的參數以及具體應用的參數。

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  SIZER WEB ENGINEERING 可以在從詢價階段直至產品和驅動系統的工程組態的整個過程中為用戶提供全面支持，直至完成具體報價。該工具會提供定價信息，然后將組態的產品傳送到工業產品網上商城中的購物車。通過在工程組態過程中獲得的連續支持，用戶只需要輸入數據一次，因而可以節省時間并提高效率。用戶可以將輸入的數據和結果用作詢價和訂貨的基礎。

  SIZER WEB ENGINEERING 是一個靈活的工程組態平臺，與工程組態工具 Drive Technology Configurator 和 SIZER for Siemens Drives 相結合，可用于完成驅動任務并方便地管理項目。

  

  功能

  

  使用基于 Web 的工具，可快速找到具體傳動任務的解決方案：菜單提示的工作流程可引導用戶完成產品與傳動系統的設計與選型時（包括附件）。基于集成的查詢功能，SIZER WEB ENGINEERING 還可針對無法使用“標準產品”實現的應用，為用戶提供專門定制解決方案，即重點放在靈活性方面的定制解決方案。

  除了低壓系列產品外，用戶還可以為項目組態高壓電機、中壓系統和整流器。該工具中的集成功能還包括詳盡的文檔，如數據表、低壓和高壓電機的初始計算、2D 尺寸圖和 3D CAD 模型等。