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上海非俗工控自動(dòng)化設(shè)備有限公司（西門子合作伙伴）
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冗余的CPU414H中央控制單元
本自控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制站的中央控制器采用冗余設(shè)計(jì)，它由2套AS-400型中央控制器組成。它們預(yù)裝有冗余軟件，并通過(guò)一個(gè)
通訊接口實(shí)現(xiàn)相互連接。在系統(tǒng)正常的運(yùn)行中，當(dāng)某個(gè)中央控制器出現(xiàn)故障時(shí)，另一個(gè)中央控制器能自動(dòng)接管所有的工作，保證了系統(tǒng)繼續(xù)正常運(yùn)行。因此系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制站的AS-400中央控制器具有很好的冗余性能。
AS 的中央處理器采用S7-400 系列工業(yè)控制器中S-414 以上的CPU，專為過(guò)程控制應(yīng)用設(shè)計(jì)，CPU 芯片的底層程序采用類PASCAL語(yǔ)言編寫，為CFC,SFC等過(guò)程控制語(yǔ)言提供平臺(tái)。中央控制器中預(yù)裝有冗余軟件，用戶在組態(tài)時(shí)可完全忽略其冗余特性，象對(duì)非冗余系統(tǒng)組態(tài)一樣只需輸入用戶程序。
3．遠(yuǎn)程I/O站
每個(gè)分布式I/O站的有源背板總線上插有2個(gè)IM153-2通訊接口模塊 ，分別通過(guò)2條獨(dú)立的PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線與AS-400中央控制站進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)其中某一個(gè)IM153-2通訊接口模塊發(fā)生故障時(shí)， 系統(tǒng)能自動(dòng)地切換到另一個(gè)IM153-2通訊接口模塊，并可帶電熱插拔更換故障的通訊接口模塊，不會(huì)影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。
4．冗余的通訊網(wǎng)絡(luò)
CP443-1作為標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)以太網(wǎng)連接裝置，在物理層上采用高防護(hù)等級(jí)的通訊線纜，工業(yè)以太網(wǎng)的卡件上帶有CPU可以獨(dú)立處理通訊信號(hào)。高速工業(yè)以太網(wǎng)是在工業(yè)以太網(wǎng)的通訊協(xié)議的基礎(chǔ)上，將通訊速率提高到了100M/s。SIMATIC NET 中的高速以太網(wǎng)采用了全雙工并行(FDX)通訊模式，這種模式允許站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，通訊速率可提高一倍。SIMATIC NET 在高速以太網(wǎng)上還采用了交換技術(shù)，利用交換機(jī)模塊將整個(gè)網(wǎng)段分成若干子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)都可以獨(dú)立地形成一個(gè)數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)段，可以大大地提高通訊效率。普通以太網(wǎng)上由于網(wǎng)段上數(shù)據(jù)通訊阻塞的存在，使得網(wǎng)絡(luò)上實(shí)際通訊技術(shù)只有40%，采用了全雙工并行通訊技術(shù)和交換技術(shù)后，使得網(wǎng)絡(luò)的通訊能力得以充分地利用。
5．主要
監(jiān)控功能描述：
(1) 工藝流程顯示：依據(jù)系統(tǒng)工藝控制過(guò)程以流程圖形式表現(xiàn)工藝流程圖；
(2) 順序控制操作指導(dǎo)：在PCS7中提供SFC順序功能圖，以圖形方式監(jiān)控順序控制過(guò)程；
(3) 系統(tǒng)控制和設(shè)定功能：控制系統(tǒng)提供豐富的回路控制監(jiān)控庫(kù)，可以對(duì)回路控制和參數(shù)設(shè)定進(jìn)行集中顯示、集中監(jiān)控；
(4) 趨勢(shì)顯示：以實(shí)時(shí)趨勢(shì)和歷史趨勢(shì)方式顯示重要過(guò)程參數(shù)的變化趨勢(shì)；
(5) 報(bào)警記錄與顯示
(6) 報(bào)表管理：提供日?qǐng)?bào)、月報(bào)打印功能，可提供定時(shí)打印、事件驅(qū)動(dòng)打印、召喚打印等；
(7) 用戶級(jí)別管理：為了保證系統(tǒng)的
安全操作，系統(tǒng)提供多級(jí)用戶權(quán)限管理，不同權(quán)限的用戶對(duì)應(yīng)不同的操作范圍。
四 使用效果分析
該DCS系統(tǒng)經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行證明，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，主要表現(xiàn)如下：
(1) 燃燒效率高：垃圾在爐排上與空氣混合均勻燃燒充分，垃圾燃盡率高；
(2) 處理垃圾范圍廣泛 ：由于設(shè)計(jì)了根據(jù)不同垃圾類型而調(diào)整的控制策略，垃圾處理范圍大大提高，能夠處理工業(yè)垃圾、生活垃圾、廢棄
橡膠輪胎等；
(3) 運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低 ：由于自動(dòng)控制水平高，運(yùn)行人員少，定檢和不定期檢修費(fèi)用低，降低了維護(hù)費(fèi)用；
(4) 可靠性高 ：經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行表明，控制系統(tǒng)故障率非常低，系統(tǒng)可用率可達(dá)99.9%以上，滿足設(shè)計(jì)要求；
倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)控制系統(tǒng)模型如下圖所示：
在兩臺(tái)傳送帶之間有一個(gè)倉(cāng)庫(kù)區(qū)。傳送帶1將包裹運(yùn)送至倉(cāng)庫(kù)區(qū)，傳送帶1由電動(dòng)機(jī)M1驅(qū)動(dòng)。傳送帶2將包裹運(yùn)出倉(cāng)庫(kù)區(qū)，傳送帶2有電動(dòng)機(jī)M2驅(qū)動(dòng)。傳送帶1靠近倉(cāng)庫(kù)一端安裝光電開(kāi)關(guān)PEB1確定入庫(kù)的包裹數(shù)，傳送帶2靠近庫(kù)區(qū)一端安裝光電開(kāi)關(guān)PEB2確定出庫(kù)的包裹數(shù)。
控制要求如下：
（1）5個(gè)指示燈（HL1~HL5）顯示倉(cāng)庫(kù)區(qū)的占用程度。
（2）電機(jī)M1的起停由按鈕SB1和SB2控制，若倉(cāng)庫(kù)裝滿則傳送帶1自動(dòng)停止。電動(dòng)機(jī)M2的起停由按鈕SB3和SB4控制，若倉(cāng)庫(kù)已空，則傳送帶2自動(dòng)停止。
（3）庫(kù)區(qū)存儲(chǔ)量由MW0中的值決定，MW0的初值為100。MW0中的內(nèi)容可以通過(guò)按鈕SB5增加，每按一次SB5，MW0中的內(nèi)容增加10，每按一次按鈕SB6，MW0中的內(nèi)容減10。MW0的內(nèi)容小不能少于10，大不能大于200。只用當(dāng)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)都處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)才可修改MW0中的值。
（4）倉(cāng)庫(kù)內(nèi)剩余空間的包裹存儲(chǔ)數(shù)以BCD碼格式保存在MW10中。
1. PLC硬件配置
控制系統(tǒng)中的硬件配置如下：
| 序號(hào) |
名稱 |
型號(hào)說(shuō)明 |
數(shù)量 |
| 1 |
CPU |
CPU313 |
1 |
| 2 |
電源模塊 |
PS307 |
1 |
| 3 |
開(kāi)關(guān)量輸入模塊 |
SM321 |
1 |
| 4 |
開(kāi)關(guān)量輸出模塊 |
SM322 |
1 |
| 5 |
前連接器 |
20針 |
2 |
2．分析控制要求進(jìn)行輸入輸出點(diǎn)分配，并根據(jù)分配畫出外部接線圖。
輸出：
| 序號(hào) |
輸入信號(hào)名稱 |
地址 |
| 1 |
M1開(kāi)始按鈕SB1（常開(kāi)） |
I0.0 |
| 2 |
M1停止按鈕SB2（常開(kāi)） |
I0.1 |
| 3 |
M2開(kāi)始按鈕SB3（常開(kāi)） |
I0.2 |
| 4 |
M2停止按鈕SB4（常開(kāi)） |
I0.3 |
| 5 |
加數(shù)按鈕SB5（常開(kāi)） |
I0.4 |
| 6 |
減數(shù)按鈕SB6（常開(kāi)） |
I0.5 |
| 7 |
光電開(kāi)關(guān)PEB1 |
I0.6 |
| 8 |
光電開(kāi)關(guān)PEB2 |
I0.7 |
輸入：
| 序號(hào) |
輸出信號(hào)名稱 |
地址 |
序號(hào) |
輸出信號(hào)名稱 |
地址 |
| 1 |
指示燈HL1 |
Q4.0 |
5 |
指示燈HL5 |
Q4.4 |
| 2 |
指示燈HL2 |
Q4.1 |
6 |
電動(dòng)機(jī)M1（KM1） |
Q4.5 |
| 3 |
指示燈HL3 |
Q4.2 |
7 |
電動(dòng)機(jī)M2（KM2） |
Q4.6 |
| 4 |
指示燈HL4 |
Q4.3 |
|
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西門子PLC S7-200支持的波特率和設(shè)備的缺省地址
數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俣仁遣ㄌ芈?，其單位通常是Kbaud或者M(jìn)baud。波特率是指在給定時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是多少。例如，19.2Kbaud表示的1秒內(nèi)傳輸19200位數(shù)據(jù)。在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中通訊的器件必須被配置成相同的波特率，網(wǎng)絡(luò)的高波特率取決于連接在該網(wǎng)絡(luò)上的波特率低的設(shè)備。
下面是西門子PLC S7-200支持的波特率。
表1 S7-200支持的波特率
| 網(wǎng)絡(luò) |
波特率 |
| 標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò) |
9.6K到187.5K |
| 使用EM277 |
9.6K到12M |
| 自由端口 |
1200到115.2K |
在網(wǎng)絡(luò)中要為每一個(gè)設(shè)備指定一個(gè)一的地址. 一的地址可以確保數(shù)據(jù)發(fā)送到正確的設(shè)備或者來(lái)自正確的設(shè)備。S7-200支持的網(wǎng)絡(luò)地址為0到126。對(duì)于有兩個(gè)通訊口的S7-200，每一個(gè)通訊口可以有自己的站地址。
下面是西門子PLC S7-200設(shè)備的缺省地址。
表2 S7-200設(shè)備的缺省地址
| S7-200設(shè)備 |
缺省地址 |
| STEP7-Micro/WIN |
0 |
| HMI(TD200,TD或OP) |
1 |
| S7-200CPU |
2 |
西門子S7 PLC自由通信口模式的應(yīng)用（打印機(jī)和條形碼閱讀程序
西門子S7 PLC的自由通信口模式(Freeport Mode)的通信協(xié)議可自由定義，通信所需要的信息存放在特殊存儲(chǔ)字節(jié)SMB30中，用戶須作如下說(shuō)明:
奇偶校驗(yàn)
每個(gè)字符的位數(shù)
波特率
自由通信口模式可以接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。本例用一個(gè)仿真的打印機(jī)程序來(lái)描述數(shù)據(jù)發(fā)送，再用一個(gè)條形碼閱讀程序來(lái)說(shuō)明數(shù)據(jù)接收。
例圖
用S7-200進(jìn)行定位控制、監(jiān)視和位置校正設(shè)計(jì)舉例
本例用S7-200 CPU 214 DC/DC/DC進(jìn)行定位控制，并具有位置監(jiān)視和位置校正
概述
本例相對(duì)位置山增量傳感器進(jìn)行位置監(jiān)視。為了求出傳感器信號(hào)，將該信號(hào)作為CPU 214中的大可處理7kHz信號(hào)的高速計(jì)數(shù)器的輸入，這樣，就可檢測(cè)出位置誤差。例如，當(dāng)起一停頻率超出時(shí)，通過(guò)步數(shù)丟失可以檢測(cè)到位置錯(cuò)誤。一旦檢測(cè)出位置誤差，就以較低頻率進(jìn)行位置校正。
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