西门子模块6ES7231-7PC22-0XA0库存优势

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一、湖厂8000kg/h制丝线控制系统概况

    长江之滨，美丽的江城芜湖拥有一座大型的生产企业――芜湖厂，他正在悄悄发生一场技术。从制丝到卷包，从MES到ERP，全新的联合工房、加工设备、管理思想及管理方法正在改变人们的思维方式和工作效率。用不了多久，一座年产250亿支的现代化企业将建成投产。

    促使这场技术发生的核心动力是处于世界领先水平的8000kg/h制丝线。

    该制丝线精选了具有世界领先水平的德国HAUNI及英国DICKINSON-LEGG公司的关键设备，其控制系统由将神舟5号飞船送入太空的中国运载火技术集成。

    该控制系统是集生产线自控和管理的管控一体化系统，采用了信息网、控制网及现场总线三级网络结构，主控制器选用了德国SIEMENS公司的15台S7系列可编程控制器。现代化的中央控制室集中了三台IBM服务器和五台IBM图形工作站，构成了现场无人操作的监控体系和信息管理平台。监控组态软件采用SIEMENS公司的WinCC6.0，最新的Oracle9i数据库则为整个系统建立了良好的信息平台。现场总线选用了Profibus-DP和Profibus-PA。现场总线的关键――现场总线组件选用了德国Beckhoff公司产品。

    二、Beckhoff现场总线组件简介

    BECKHOFF公司是德国一家专业的自动化公司。其主要产品包括现场总线端子、高性能的工业计算机和控制面板及控制软件。

    BECKHOFF公司的现场总线端子可支持目前市场上几乎所有的现场总线。高性能的各种总线端子可满足不同现场信号的要求，特别是其新推出的电机启动器端子KL8001，配以西门子的3RT10系列接触器构成全新的高性能电机启动器，可对5.5KW以下的电机实现完全的控制。它不仅具有其他电机启动器的由总线控制电机启动、停止和返回电机状态的功能，而且对电机具有很强的诊断、检测和保护功能。

    BECKHOFF现场总线端子的主要特点是性价比高、质量可靠、结构紧凑、坚固耐用，而且安装和接线非常方便。

    三、Beckhoff现场总线组件在制丝线控制系统中的应用

    基于BECKHOFF现场总线端子的优良品质和制丝线对现场自动化产品的高要求，芜湖厂新建的8000kg/h制丝线控制系统中现场级全部采用了BECKHOFF公司的现场总线端子系统，包括总线耦合器BK3120、总线控制器BC3100、输入/输出端子和电机启动器端子KL8001。

    生产线的一个特点是具有大量的5.5KW以下的电机来驱动震槽、皮带轮和小车等设备。为了使这些设备稳定、长时间地运行，降低停机时间，对这些电机的控制及运行状态和故障信息的及时获取尤其重要。所有的这些将都由BECKHOFF的电机启动器端子KL8001来完成。

    KL8001配一个3RT10系列接触器构成一个单向电机启动器，配二个3RT10系列接触器可构成一个双向电机启动器，因此5.5KW以下的电机所采用的电机启动器端子KL8001是相同的。

这样，即使现场的电机很多，而所需的备件却很少，而且它采用的是分体结构，和其它厂家的电机启动器采用一体式结构相比，安装、拆卸方便快捷，可大大减少以后设备维修的时间，降低维修成本。对不同功率的电机通过KL8001面板上的旋转开关或软件来设定它的额定电流。通过软件可设定电机每相的过压、欠压、过载、欠载及电流差的最大值，可设定电机在出现非对称负载、相错误、过压、欠压、过载、欠载等故障时无需控制器的操作即可自行快速切断电机，从而达到最大限度地保护电机和设备的目的，同时通过总线可以给出电机故障时的详细故障信息，以便及时准确地排除故障。KL8001不仅具有通过总线控制电机的正反转和停止及返回电机的运行状态的功能，而且可通过总线方式显示电机运行时的详细性能参数，包括电机每相的实时电流、电压、功率、电机每次的启动电流、运行时间和开关次数等30余种参数。对实时电流的不仅能提供电机负载的变化情况，还可以使电机额定电流的设定更加准确，通过换相的方式使震槽等凸轮式负载电机的三相尽量达到平衡，这样在调试阶段就可以使电机的控制更趋合理，减少电机以后出现故障的几率。

    正是由于KL8001所具有的强大功能，使其占用的过程映象达到了12个字节输入/12个字节输出。为了尽可能降低现场总线网络上的数据量，提高网络的可靠性，该项目中的现场总线从站大量采用了现场总线控制器BC3100的方案。BC3100和BK3120价格相差不大，BC3100集成了一个基于IEC61131-3标准的PLC，其内存为64K。在此系统中由于输入、输出端子不需本地控制，因此可将它们均配置成现场总线模式，对输入、输出端子而言，BC3100相当于BK3120，这样BC3100只需处理电机启动器端子KL8001即可。将每个KL8001的控制字节和状态字节及电机的实时电流等主要数据直接上传到主站控制器，KL8001检测到的电机其余性能参数及状态信息通过编程在BC3100内以一个两维数组的形式存储，可采用主站查询的方式上传，这样网络上的数据将大大减少，而所需的数据均可获得。同时，通过编程将现场120多个BC3100从站的程序统一成一套程序，这将避免今后维修时因不同子站的程序不同而产生的错误，减少工作量，也有利于程序的保存。

    无论是从整条生产线对自动化控制程度的高要求及计算机信息化管理的需求，还是从将来对设备维修的及时性、方便性、经济性来说，BECKHOFF现场总线产品无疑是生产自动化设备的最佳选择。

1.概述

现场总线的技术基础是一种全数字化、双向、多站的通信系统，是应用于各种计算机控制领域的工业总线，因现场总线潜在着巨大的商机，世界范围内的各大公司投入相当大的人力、物力、财力来进行开发研究。当今现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域，由于现场总线技术的不断创新，过程控制系统由第四代的DCS发展至今的FCS（Fieldbus Control System）系统,已被称为第五代过程控制系统。而FCS和DCS的真正区别在于其现场总线技术。现场总线技术以数字信号取代模拟信号，在3C（Computer计算机、Control控制、Commcenication通信）技术的基础上，大量现场检测与控制信息就地、就地处理、就地使用，许制功能从控制室移至现场设备。由于国际上各大公司在现场总线技术这一领域的竞争，仍未形成一个统一的标准，目前，在现场总线网络互联都是遵守OSI参考模型。

现场总线控制系统是从八十年代中期发展起来的。经历了十几年的时间，现场总线控制技术已经被广泛应用于汽车、造纸、纺织、、机械、石油化工、电力、楼宇自控等各个控制领域。现场总线控制技术由于其巨大的技术优势，被认为是工业控制发展的必然趋势，将逐步取代传统的PLC点对点接线的控制方法。

2.现场总线的主要产品

连接于总线上的产品，可以分为有源和无源两大类。

2.1.有源产品

有源产品可以产生通讯信号、响应信号、调整信号或者兼而有之。 有源产品包括以下部件：

2.1.1节点（Node）；总线上可以编址的设备。

2.1.2总线模块(Bus Modulea)；任何形式的现场节点，可以使用端子或接插件连接传感器、阀门、按钮等各种现场装置。
2.1.3网关（Gateway）；一种特殊的节点，用于两面种不同的总线之间的信号和数据变换。
2.1.4放大器；一种用于实时（加强）信号，以精确复制原始信号。连接同一总线的两部分，解决通讯信号在通讯线上由于电气损耗而造成的衰减。当信号变弱而不变形时可以使用放大器。
2.1.5中继器（Repeater）；用于加强信号，产生不变形的新信号。连接同一总线的两端，当信号变弱或变形时可以使用中继器。
2.1.6.桥（Bgridge）；有两类桥。一种是用于连接同一种协议，不同传输速度的两个段。另一种是一种智能的中继器，当通讯的源地址和目的地址位于不同总线段时，用于重复两个段间的数据。桥必须被编程设定地址和相关的段。当桥读地址时，要有几个位的等待时间。桥可以应用于设备级总线，但应用并不普遍。
2.1.7路由器（Router）；用于广域网的高等级桥。这类产品很少应用于设备级总线。
2.1.8有源多端口分接器（Active hub）多端口中继器或放大器，以增加总线的分支能力。
2.1.9接口卡、接口模块（Interface card,interface module）；指网关的常用术语，作为PLC或PC到设备及总线的接口。
2.2无源总线产品

无源总线产品包括：
2.2.1T型分支（Tee）；用于产生总线上的一路分支。
2.2.2无源多端口分接器（Passive hub）；多端口T型分支。
2.2.3终端电阻（Terminating Resistor）；安装在总线的始端和末端的电阻，用于稳定和调整信号。
2.2.4总线电缆（Busline）；连接节点，传送数据的各种电缆。

3.现场总线控制系统的结构及其特点

国际电工协会（IEC）的SP50委员会对现场总线有以下三点要求：同一数据链路上过程控制单元（PCU）、 PLC等与数字1/ O设备互连；现场总线控制器可对总线上的多个操作站、传感器及执行机构等进行数据存取；通信媒体安装费用较低。现场总线是一种串行的数字数据通讯链路，它沟通了生产过程领域的基本控制设备（即现场级设备）与更高层次自动控制领域的自动化控制设备（即车间级设备）之间的联系。现场总线控制系统主要包括一些实际应用的设备，如PLC、扫描器、电源、输入输出站、终端电阻等。其它系统也可以包括变频器、智能仪表、人机界面等。

系统中的主控器（Host）可以是PLC或PC，通过总线接口对整个系统进行管理和控制。其总线接口，有时可以称为扫描器。可以是分别的卡件，也可以集成于PLC中。总线接口作为网络管理器和作为主控器到总线的网关，管理来自总线节点的信息，并且转换为主控器能够读懂的某种数据格式传送到主控器。总线接口的缺省地址通常设为"0"电源，是网络上每个节点传输和接收信息所必须的。通常输入通道与内部芯片所用电源为同一个电源，习惯称为总线电源。而输出通道使用独立的电源，称为辅助电源。

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