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西門(mén)子CPU 6ES7215-1BG40-0XB0型號(hào)規(guī)格
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西門(mén)子35度總線接頭
siemens WinAC在自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用舉例
WinAC是SIEMENS推出的基于PC的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)兼具PC強(qiáng)大的計(jì)算功能數(shù)
據(jù)處理能力和PLC邏輯測(cè)控與運(yùn)行可靠性特點(diǎn)本文介紹了WinAC在千層酥自動(dòng)化生產(chǎn)線中的
成功應(yīng)用及其*的特點(diǎn)
關(guān)鍵詞：千層酥 烘爐 基于PC自動(dòng)化 分布式控制系統(tǒng) 過(guò)程控制系統(tǒng)
一,、概述
千層酥生產(chǎn)線總長(zhǎng)度約200米主要由如下單元組成
1、疊層起酥機(jī)
疊酥機(jī)是生產(chǎn)餅干的道重要工序可根據(jù)廠房的不同來(lái)選擇立式或臥式其包括七道軋輥三次軋制配備撒酥機(jī)要求自動(dòng)化控制系統(tǒng)滿足如下要求：
傳動(dòng)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(jiǎn)單方便快捷高效,。
人機(jī)界面操控能與其它成型主機(jī)的相關(guān)部分實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制操作簡(jiǎn)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
2,、送料機(jī)
送料機(jī)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(jī)電控系統(tǒng)要求能夠同步調(diào)速控制手動(dòng)調(diào)節(jié)與自動(dòng)運(yùn)行控制。
3,、雙軋軋面機(jī)
該設(shè)備是將疊酥機(jī)或送料機(jī)輸送來(lái)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；
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(dòng)檢測(cè)張緊裝置等組成要求自動(dòng)化控制系統(tǒng)達(dá)到如下功能：
生產(chǎn)線工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
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(dòng)控制熱風(fēng)量，閉環(huán)控制,，可選擇自然與強(qiáng)制性排煙等自動(dòng)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(jī)
成型機(jī)由多臺(tái)軋面機(jī)與傳動(dòng)單元組成相互之間無(wú)機(jī)械傳動(dòng)聯(lián)鎖無(wú)張力檢測(cè)單元要求整條生產(chǎn)線通過(guò)電器控制線速度同步運(yùn)行控制難度較大對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的功能要求較高。
二,、控制系統(tǒng)特點(diǎn)
綜上所述千層酥生產(chǎn)線控制系統(tǒng)是一個(gè)集運(yùn)動(dòng)控制與過(guò)程控制的綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)歸納起來(lái)應(yīng)有如下特點(diǎn)：
分布式：生產(chǎn)線總長(zhǎng)度約200米,，控制點(diǎn)多而且分散，因此選用分布式測(cè)控系統(tǒng)較為適宜,，分布式測(cè)控系統(tǒng)具有布線量少,，搞干擾能力強(qiáng)，擴(kuò)展維護(hù)方便,，運(yùn)行安全可靠,，故障風(fēng)險(xiǎn)降的優(yōu)點(diǎn)。
總線網(wǎng)：全線采用現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)控制,，排除大量模擬信號(hào)的干擾因素,，實(shí)現(xiàn)的速度協(xié)調(diào)控制與高精度溫度測(cè)控,，檢測(cè)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(dòng)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(guò)程控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，本系統(tǒng)配備完善的人機(jī)界面操作系統(tǒng),，全面的系統(tǒng)監(jiān)控與異常報(bào)警功能,。
運(yùn)動(dòng)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(guò)網(wǎng)絡(luò)主令控制,，達(dá)到全線速度的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一,。
三、基于PC 的自動(dòng)化---WinAC
WinAC是SIEMENS公司推出的基于PC的自動(dòng)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(qiáng)大的計(jì)算功能、數(shù)據(jù)處理能力和PLC*的計(jì)算速度,，更兼顧了PLC的運(yùn)行可靠性特點(diǎn),。其海量?jī)?nèi)存貯器特別適合于大數(shù)據(jù)量計(jì)算、大量配方存貯與管理,。其計(jì)算功能與PC機(jī)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(jī)與烘爐機(jī)械設(shè)備控制系統(tǒng)的選擇：
*性
WinAC是基于標(biāo)準(zhǔn)的WINOOWs操作平臺(tái)下的PLC控制器,，梯形圖編程,，因此有獨(dú)立而嚴(yán)格的時(shí)序?？刂铺貏e滿足對(duì)于高速,、、復(fù)雜計(jì)算及嚴(yán)格時(shí)間要求的控制任務(wù),。
WinAC支持標(biāo)準(zhǔn)的WINOOWs NT 下的OPC,、Active X 和DCOM 技術(shù)?？刂坪屯ㄓ崈?nèi)核與標(biāo)準(zhǔn)的WINOOWs 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(qiáng)。
應(yīng)用程序開(kāi)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(kāi)發(fā)平臺(tái),，包括通信組態(tài),、編程、測(cè)試和啟動(dòng)以及系統(tǒng)文件的編制,，對(duì)于熟悉STEP7的工程師,，不需占用額外的培訓(xùn)時(shí)間。
系統(tǒng)組態(tài)界面
開(kāi)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(duì)于我們的應(yīng)用提供了方便,。
OPC 過(guò)程控制OLE 是一種通過(guò)WINOOWs NT應(yīng)用程序自動(dòng)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(wèn)控制驅(qū)動(dòng)程序中的過(guò)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(wèn)過(guò)程數(shù)據(jù),。這種功能使得我們可以在軟件開(kāi)發(fā)中借助于高級(jí)語(yǔ)言Visual Basic進(jìn)行更復(fù)雜的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。
計(jì)算功能
WinAC提供強(qiáng)大的計(jì)算功能,，與工業(yè)過(guò)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(jì)算機(jī)能夠?qū)崟r(shí)處理過(guò)程數(shù)據(jù),，完成復(fù)雜的測(cè)量控制與故障分析計(jì)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(jì)分析,。在過(guò)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(jiǎn)便地訪問(wèn)并能顯示和修改過(guò)程數(shù)據(jù),。對(duì)于數(shù)據(jù)處理量大，要求內(nèi)存高的過(guò)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(gè)合適而且經(jīng)濟(jì)的解決方案,。
四、系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)
全系統(tǒng)成型機(jī)共有18臺(tái)機(jī)組,，每臺(tái)機(jī)組配備一臺(tái)TD-200和CPU224控制器,，用于本機(jī)運(yùn)行速度。面皮厚度的測(cè)控及參數(shù)顯示與給定設(shè)定,，其中9臺(tái)軋面機(jī)的PLC兼控面皮厚度,，實(shí)現(xiàn)面皮厚度閉環(huán)控制。18臺(tái)PLC與18臺(tái)變頻器分布于生產(chǎn)全線,，全部控制設(shè)備配備了-DP通訊接口板,，通過(guò)一條高可靠的PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),，分布式的控制系統(tǒng),，方便的就地控制與操作。
除每臺(tái)機(jī)組可以單獨(dú)設(shè)定參數(shù)并監(jiān)控運(yùn)行數(shù)據(jù)外,，成型機(jī)控制區(qū)設(shè)有一臺(tái)觸摸式人機(jī)界面,，通過(guò)PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)對(duì)成型區(qū)全部設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在烘爐區(qū)設(shè)一臺(tái)15寸的屏式計(jì)算機(jī),，通過(guò)PROFIBUS-DP對(duì)全生產(chǎn)線的設(shè)備進(jìn)行人機(jī)操作與監(jiān)控,、人機(jī)對(duì)話、數(shù)據(jù)存貯,、報(bào)表打印,、生產(chǎn)管理。
全生產(chǎn)線的主控制器是中央控制器WinAC, 擔(dān)負(fù)著生產(chǎn)線的主控PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)管理及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的任務(wù)控制系統(tǒng)的軟件核心配方數(shù)據(jù)庫(kù)均由WinAC控制器完成為避免報(bào)表,、打印、人為操作對(duì)控制系統(tǒng)產(chǎn)生無(wú)法預(yù)測(cè)的影響,，本系統(tǒng)采用了在軟件WinAC控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上研制的硬件控制器--WBC416, 除保存了基于PC自動(dòng)化完整的優(yōu)點(diǎn)與特點(diǎn)外,，更有設(shè)計(jì)堅(jiān)固、可擴(kuò)展性強(qiáng),、堅(jiān)固的外殼設(shè)計(jì)電子硬盤(pán)無(wú)風(fēng)扇結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),。整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)針對(duì)抗振動(dòng)抗沖擊的高防護(hù)等級(jí),。集成的接口：USB、 10/100M以太網(wǎng)接口,、PROFIBUS-DP/MPI工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)鑄就了其主控制器的地位也保證了系統(tǒng)的高檔與*,。
軋面機(jī)面皮厚度控制系統(tǒng)
軋面皮厚度測(cè)控系統(tǒng)由光柵傳感器、PLC ,、步進(jìn)電機(jī)組成閉環(huán)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng),。
面皮厚度通過(guò)KA-300光柵檢測(cè)，檢測(cè)精度為0.02mm,。
厚度反饋值由PLC處理后進(jìn)行PID計(jì)算并控制步進(jìn)馬達(dá),，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，消除機(jī)械累積誤差,。
閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)在線校正厚度,。提高產(chǎn)品質(zhì)量。
五相步進(jìn)馬達(dá),，步角0.72度 輸出頻率9KHz,V=1.95 A=0.75 N.M=0.45(4.5公斤力)
這里介紹如何創(chuàng)建舒適型面板與 WinCC 之間通過(guò) OPC UA 建立安全（簽名和加密）鏈接,， 也就是鏈接認(rèn)證的操作。
本 FAQ 中,， 已經(jīng)創(chuàng)建了 WinCC（TIA Portal）V14 SP1和 WinCC V7.4 SP1 兩個(gè)項(xiàng)目,。
按照如下步驟使用 OPC UA 連接。請(qǐng)確保按照給定的順序,。 .
在 WinCC (TIA Portal) 工程系統(tǒng)
在面板的項(xiàng)目樹(shù)種,，找到 "Runtime settings" ，打開(kāi) "Services" 項(xiàng),。
在 "Read/write tags" 中激活 “Operate as OPC-UA server",。
圖. 01
打開(kāi) "OPC settings" 項(xiàng)，在 "Port number:" 中輸入 "4870",。
圖. 02
在 "Security policy of the application" 中,，為創(chuàng)建安全鏈接設(shè)置安全策略 "Basic128Rsa15" 。激活 "Enabled" 和"Sign and encrypt" (在 "Message security mode"下),。
編譯項(xiàng)目并下載到面板,。
在 WinCC V7.4 SP1
準(zhǔn)備
OPC UA 通訊不是使用 IP 地址，而是使用 Windows 設(shè)備名稱,。沒(méi)有在網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有使用 DNS 服務(wù)器,，首先將 OPC UA 服務(wù)器的 IP 地址與設(shè)備名相關(guān)聯(lián)。
在 OPC UA 客戶端的 "%systemroot%\System32\Drivers\Etc\lmhosts" 文件中,， 使用 OPC UA 服務(wù)器創(chuàng)建條目 "[IP address][computer name]"比如：
"172.16.33.2 HMI_Panel123"
注意事項(xiàng)：
此操作需要管理員權(quán)限,。.
更多信息請(qǐng)參 閱the "lmhosts" 文件和 Microsoft TechNet 中 of new entries。
如果不僅能通過(guò) IP 使用 "ping [Host]" 命令,，也能通過(guò)計(jì)算機(jī)名稱,，那么 "lmhosts" 就是正確的,。
配置步驟
在 WinCC 資源管理器中打開(kāi)項(xiàng)目的 "Tag Management" ，右鍵點(diǎn)擊的彈出菜單中,，選擇 "Add new driver -> OPC UA WinCC Channel",。 創(chuàng)建一個(gè) OPC UA 通道。
圖. 03
右鍵點(diǎn)擊的彈出菜單中,，創(chuàng)建組,，選擇 "New Connection"。
圖. 04
3.右鍵點(diǎn)擊鏈接,， 在彈出菜單中選擇 "Connection Parameters",。
圖. 05
4. 在打開(kāi)的對(duì)話框中， 選擇 the "UA Server Browser" 選項(xiàng)卡,， 在 "UA Server Discovery" -> "Custom Discovery" 中雙擊"Double click to add server",。
圖. 06