西门子模块6ES7350-2AH01-0AE0技术参数

西门子模块6ES7350-2AH01-0AE0技术参数

1 引言
可编程控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC或PC，是一种以微处理器为核心器件的过程控制装置，主要用于生产过程中按时间顺序控制或逻辑控制的场合，以取代复杂的继电器控制装置。PLC一般采用梯形图（LAD）、功能块图（FBD）、指令表和顺序功能表图（SFC）编程，可以方便地通过改变控制程序实现系统的改进和扩充，不必改变硬件设备，具有良好的柔性。它从最初的逻辑控制、顺序控制已发展成为具有逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算、数据处理、联网通讯及PID回路调节等功能的现代PLC。PLC系统与通用计算机可直接或通过通讯处理单元、通讯转接器相连构成网络，以实现信息的转换，构成分布式控制系统，系统可由一台计算机与多台PLC构成，以便完成较大规模的复杂控制。它以构成简单、编程简单、可靠性高、有优良的抗干扰能力，适用于恶劣的工业环境等特点，越来越得到广泛的应用。
山西铝厂3#焙烧炉采用丹麦史密斯公司的气态悬浮焙烧炉。焙烧炉是将含水分的氢氧化铝经高温焙烧成工业用氧化铝，它的热能来自四套燃烧站，分别为干燥热发生器、启动热发生器、点火燃烧站和主燃烧站。四套燃烧站都采用德国西门子S5—95U小型可编程控制器，与Honeywell 的系统连接构成整个控制系统。下面以3#焙烧炉的干燥热发生器为例来说明了编程控制器在焙烧炉的应用。
2 S5—95U简介
S5—95U是德国西门子公司开发的SIMATIC S5系列控制器中一种小型控制器，其构成系统模块化，使其体积小而功能强大。它不单独运行，需与其它部件交换数据，与现场设备构成廉价的分布式控制系统。
2．1 组成
S5—95U由电源模板、中央处理单元（CPU）、存储器、用户存储器、输入输出模板（I/O）、编程器及外部设备组成。本机有16个数字输入、16个数字输出、8个模拟输入、1个模拟输出、4个中断输入、2个记数输入，可用扩展单元增加其容量，最大扩展到256个数字输入输出，通过接口与过程控制系统及其它PLC通讯，实现指令控制和数据交换。
2．2 程序的编程及结构
S5—95U的控制功能是靠程序的执行来实现的。通过用梯形图、语句表在个人计算机上编程，也可通过SIMATIC编程器用语句表编程，然后装载到PLC的存储器中。程序采用STEP5语言编程，模块化结构。结构化编程可完成复杂的任务，它把整个程序分成一个个独立的程序块，这样可使编程简单、容易修改，能使程序部分标准化，程序测试调试简便。有五种块类型：（1）组织块OB（组织管理程序）用以表示操作系统和应用程序之间的接口。分两大类，一类由系统程序调用，另一类由用户调用。由系统调用的组织块用以控制循环、中断驱动和定时驱动程序的执行，如可编程控制器的重新启动和设备出错的恢复等功能块。由用户调用的组织块如OB3触发扫描时间、OB251PID控制算法，它集成在操作系统中。组织块不是应用程序的一部分，因而不能被读或修改。（2）顺序块SB（给顺序控制编程的特殊块）（3）程序块PB（经结构化处理的应用程序所产生的块）一些主要程序块应能提供一个应用程序的总貌，与各种工艺相关的功能则在不同的次级程序块中被编程。应用程序大部分都由程序块组成。（4）功能块FB（一个控制程序功能需补充操作或用于实现重复使用和特别复杂的功能）它在程序存贮中只存放一次而可重复调用，每次调用可赋于不同的参数。其类型有可编程功能块、集成入操作系统的功能块和标准化功能块。（5）数据块（存储处理控制程序所需的数据）
2．3 程序的扫描
应用程序扫描一般是循环扫描。在启动程序之前，输入模板的信号被读出并传送到过程输入映象。在执行程序后，过程输出映象的信号状态被传送给输出模板，然后开始一新的程序扫描。它的扫描周期由控制程序的长短来决定。此外，还有中断控制程序处理和时间控制程序处理。

2．4 程序的装载和存贮
程序装载到PLC有两种方法：一种是以编程器在线装载，另一种是以存贮器子模板装载，分自动和手动装载。自动程序装载是程序由存贮器子模板自动装载到PLC的程序存贮器中。手动程序装载是程序由存贮器子模板拷贝到PLC的程序存贮器中。
存贮时，程序从PLC的程序存贮器拷贝到PLC的程序存贮器中。
3 工艺流程及控制要求
3．1 工艺流程
湿的氢氧化铝进入文丘里干燥器（由干燥热发生器提供热能），物料水分被蒸发后，被气流带走，文丘里干燥器的出口温度大约控制在130—160℃范围内。干燥热发生器的好坏直接影响氧化铝的提产。
3．2 控制要求
3．2．1 点火过程控制
干燥热发生器的点火过程控制是一典型的顺序控制。其启动顺序如下：
A 煤气阀V02到启动位置，风机M12启动。
B 9秒后，风门M11到最大。
C 40秒后，风门M11调到启动位置。
D 煤空阀V05关，9秒后，泄漏控制开始，运行18秒。
E 检漏阀V04开，煤气喷入，点打火，燃烧运行，火焰连续监测。
3．2．2 温度控制
干燥热发生器主要靠调节进入文丘里干燥器的煤气流量来实现温度的控制。
4 控制功能的实现
4．1 顺序控制及逻辑控制
顺序控制是可编程控制器的主要功能。以前顺序控制是采用继电器、计数器、阀门等机诫设备来实现。S5—95U利用最基本的逻辑元素和运算来实现逻辑控制功能，利用定时器、记时器来实现时间控制功能。干燥热发生器的程序包括主顺序程序块、风门电机（M11/M12）控制程序块、阀门（V02/V03/V04）控制程序块、煤气捡漏控制程序块、报警联锁程序块、模拟量的处理等几部分程序。
主程序循环扫描，通过主程序调用其它程序。
现场报警会引起启动过程中断。如电机M12报警、阀V03 V04 V05报警、火焰报警、点位置报警、点电磁阀报警等。过程报警会引起停车。如煤气压力P05报警、煤气流量报警、燃烧风流量报警等。报警信号不仅输出到继电器，同时也输出到可编程控制器的控制面板的指示灯。
干燥热发生器的起停与焙烧炉其它设备有联锁，该联锁通过系统中IPC620的逻辑控制实现，并直接输出到可编程控制器的联锁指示灯。
4．2 模拟量的控制及处理
4．2．1 V02阀定位器控制，通过自控系统中回路调节来实现
V02阀在点火过程中，都处在启动位置，燃烧运行后，通过系统给定值来自动增减阀门，实现自动调节。
4．2．2 燃烧风风门的控制，通过S5—95U可编程控制器实现
燃烧风风门的控制是根据检测的煤气流量值，经模拟量处理后，按一定的对应关系，由S5—95U计算出风门开度，然后输出到风门。具体处理过程如下：
A 煤气检测流量FT01（脉冲信号）转换成煤气流量（电流信号）
B 煤气流量值的修正
C 据修正后的标准流量FI01计算出风门控制量FC11
4．2．3 模拟量的处理
S5—95U可编程控制器只做定点运算，它的结构相对比较简单，但程序设计比较麻烦。在解决实际问题时，为不导致定点数溢出，必须在编制程序时，为参加运算的数选择适当的比例因子，使参加运算的数和中间结果的绝对值都符合定点表示法的形式，算出的得数还需程序人员还原。它的数字量一般都是二进制码的16位定点数，可以直接使用STEP5操作进行加减和比较运算。而标准功能块则用于这些值的乘除运算。所有模拟量的读入和输出都通过模拟输入输出模板和标准功能块FB250读入和FB251输出，其数据都存入数据块中。模拟输入模板把模拟过程信号转换成CPU能够处理的数字值，模拟输出模板则实现相反的功能。如模拟输入量有煤气压力P05、煤气流量F01、风流量FT11、阀位反馈值、煤气温度T01、煤气压力P01等，模拟输出量有阀位设定ZY01、面板显示的流量值FI01、面板显示风流量FI11等。
5 功能块的应用
5．1 功能块的特点
功能块可用处理器的全部操作指令系统对一个功能块编程，只能用语句表对功能块编程和存档，可用图形表示，可给功能块赋参数，功能块具有名称等特点。因此，功能块可充分利用处理器，但另一方面，功能块不如程序块那样容易编程。
5．2 功能块的编程
功能块采用语句表用编程器来编程。功能块分为两大类：即带块参数的功能块和不带功能块的功能块。无块参数的功能块编程在本质上同程序块的编程基本一样，随着编程器提示，输入功能块名（包含8个以内的字符）。带块参数的功能块，则在输入块名以后应该指定这些块参数的名字、参数类型和数据类型。当所有块参数都引入后，再用控制功能的编程继续输入。
5．3 标准功能块的应用
标准功能块都集成在CPU操作系统中，执行速度极快，且不占用户存储空间，常用的标准功能块有模拟量读入功能块FB250 RLG: AE、模拟量输出功能块FB251 。此外，可编程在运算过程中经常还会用到16位定点码变换器FB241
COD:16、16位二进制乘法FB242 MUL:16、16位二进制除法FB243 DIV:16、定点数到浮点数转换FB15、浮点数到定点数转换 FB16、浮点数相乘FB19、浮点数相除FB20等标准功能块。还有一种由用户编程的功能块，如V02调节阀自动增减功能块FB21和FB22。
6 结束语
实践证明，PLC是实现现场自动化的理想控制器。它的体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便等一系列优点特别是高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力，更是得到用户的好评。作为从事工业自动化的技术人员，不但要熟悉各种控制系统的原理和结构，而且还要了解控制对象的工艺过程和控制要求。只有这样，才能设计、安装调试和维护好工业自动控制系统，确保氧化铝生产过程安全和经济稳定运行。

、引言
细纱工序是成纱的最后一道工序，是将粗纱进一步牵伸30～50倍并加捻，纺成具有一定特数、符合相关质量标准的细纱，供捻线、机织或针织使用。纺织厂生产规模的大小是以细纱机总锭数表示的；细纱产量是决定各工序数量的依据；细纱的质量水平、原料
物料耗电量等指标、劳动生产率等是技术和管理水平的体现，因此，细纱工序在纺织厂中占有重要的地位。
传统细纱机的牵伸原理与粗纱机基本相同，而卷绕和加捻则是由钢领和钢丝圈来完成的，所以称为环锭细纱机。环锭细纱机和传统粗纱机一样由一台电机传动，通过齿轮箱变换各机构需要的速度。在环锭细纱机各组成部分中，牵伸系统是反映细纱机性能和影响纱线质量的最关键因素，而新型的紧密纺纱技术通过对牵伸部分进行创造性改造，将牵伸区和集合区分离，在环锭纺罗拉牵伸与加捻之间叠加对纤维须条的气动凝聚或集聚技术，增加了须条的紧密度，毛羽减少约20％，强力则提高约10％，同时，条干均匀度、机器效率等也有不同程度的提高，不仅可以降低加工成本，同时可以减少后加工工序。紧密纺的另一优点是与原细纱机完全一致，只多出一对集聚罗拉，在原环锭细纱机上也可进行改装，具有广阔的市场前景。
紧密纺细纱机的控制系统较环锭细纱机复杂许多，首先是前后罗拉的严格同步，实现牵伸倍数和捻度的精密控制，保证高支数纱线的成纱质量；其次是通过取消钢领板的传动齿轮，采用先进的伺服控制技术实现卷装的电子成形技术，从而实现了机械机构的简化、生产速度的提高、以及纱线支数和管纱成形的自动调节。
2、控制系统方案
在紧密纺细纱机的控制系统，我们采用了三套施耐德电气公司的Twin Line系列伺服驱动系统和无刷伺服电机，分别控制前、后罗拉以及钢领板；采用两台ATV31系列变频器，分别控制主传动电机和风机；整个系统采用Micro PLC控制，同时采用XBT-G 5.7”黑白触摸屏进行系统操作和监控。
3、控制系统简介
Micro系列PLC是施耐德电气公司推出的具有强大处理能力和较大的存储空间的中小型PLC(I/O点最多256点)，采用灵活的模块化设计，结构紧凑，为要求精密功能(PID调节、高速计数、精确定位、人机对话等)的复杂机器提供经济型的解决方案。Micro PLC内置人机界面接口和多种通讯扩展接口，易于实现与其它设备的连接；高密度的应用(64点I/O模块等)使Micro PLC成为最紧凑的控制器。
Micro PLC编程软件与Premium PLC兼容，具有中型PLC同样的通讯语句、PID调节语句、各种运算语句等精心设计的功能函数，和在线修改等高性能的调试诊断工具，极大地丰富了Micro PLC的应用范围，减少了系统设计的时间。
Twin Line系列是施耐德电气公司推出的宽范围的伺服驱动器和无刷伺服电机产品，集成了先进和优化的无刷电机控制技术，并具备IEC 61131-3标准的编程功能和各种开放的接口，通过脉冲/方向、I/O或现场总线等方式控制，电机功率范围为0.3～13.8 Nm，速度范围为4500～12000 rpm，可以灵活满足各种实时应用要求，实现经济化、智能化的应用解决方案。
通过Micro PLC准确的运算和高精度的模拟量输出，控制Twin Line系列伺服系统，可以实现紧密纺细纱机所要求的前、后罗拉精密同步、以及钢领板电子成形；Micro PLC的内存扩展功能也为紧密纺细纱机控制所需的大容量数据存储区提供了有力的保障。
ATV31系列变频器是最新推出的、ATV28系列变频器的升级产品，功率范围从0.18～15 kW，有6个逻辑输入口、3个模拟输入口、1个逻辑/模拟输出口和2个继电器输出口。ATV31系列变频器具有可靠性高、结构紧凑、便于使用等特点，内置A级EMC滤波器，集成了Modbus和CANopen两种工业现场总线，提供电机和变频器保护、加/减速斜波、16段预置速度、双极(±10V)信号给定、PI调节器、制动顺序、以及横动控制(Traverse Function)等众多功能，可以很好地满足各种机械的应用要求。
4、细纱的电子成形控制
细纱的管纱，分管顶、管身和管底三个部分，卷绕形式采用圆锥形交叉卷绕形式(又称短动程升降卷绕)，同一层纱各处的卷绕直径不同，以实现退绕时纱可从管顶抽出而管体不转动，适应高速退绕的目的。
卷绕成形运动由两个运动组合而成：
*圆周运动：电动机通过锭带拖动筒管恒速转动
*轴向移动：钢领板短动程升降运动引导纱在卷绕面上均匀分布
其中：
* 卷绕转速(nW)=锭子转速 - 钢丝圈转速 ? v/(pdx) (v：前罗拉线速度，dx：筒管的卷绕直径)
* 钢领板升降速度(vR)＝= D * nW (D：卷绕节距)
因此，在细纱的电子成形控制中，采用伺服系统控制钢领板短动程升降运动，根据前罗拉的出线速度和纱线的粗细度设定卷绕节距和成形高度，计算出纱线在管身和管底卷绕所须的钢领板升降速度；通过编码器钢领板的位置，由PLC输出相应的速度信号给伺服系统，实现细纱的电子成形。
5、结束语
本系统采用施耐德全套解决方案，具有以下几大优点：
(1) 人性化的编程软件，减少了客户工作量。
(2) 优化的闭环控制系统，降，提高了质量。
(3) 由于成形时，要求纲领板的速度始终在变化，要求PLC具有快速运算能力及输出，Micro PLC运算指令丰富，支持浮点数运算，能够快速及时地控制纲领板的速度，以保成形精度。
(4) Micro 高速计数可达500KHZ，能够满足高精度测速的要求。

通信协议
在本系统中微机和PLC采用一对一通信连接，上位机作主局，PLC作子局。通信开始时由上位 机向PLC发出呼叫，PLC收到上位机的呼叫后应答，并返回应答信号，然后上位机发首标，PL C应答，接着上位机发数据块，PLC应答，数据全部发完后上位机发一结束标志，至此上位机 与PLC的通信结束。
该协议使用的传输控制字符有：
ENQ(查询)：在需要通信时作为发送方的请求。
ACK(认可)：接收方给发送方的应答，表示正确接收信息包。
SOH(首标)：表示要传送的是首标。
ETB(数据结束)：标志数据块的结束。
STX(文本开始)：标志数据块的开始。
ETX(文本结束)：标志文本块的结束。
EOT(结束)：表示传送结束。
LRC：纵向冗余校验码，即对所有的传输码进行异或计算。
2　bbbbbbs95下用Delphi实现串行通信
在bbbbbbs95环境下用Delphi3.0实现串行通信有3种方法：①使用VB的通信构件MSComm ；② 调用bbbbbbs95下的API函数来完成通信；③熟悉C/C++或其它语言的用户可以将自己的程序 编译链接为DLL(动态链接库)，这样Delphi就可以调用DLL里的函数来通信。下面就这3种方 法分别加以讨论。
2.1　使用VB通信构件
在使用VB构件之前，首先要将VB构件文件MSComm32.OCX安装到Delphi的动态构件库中。打开 主菜单Component选择Import ActiveX Control...项，在弹出的对话框里选中Microsoft Co mm Control5.0(安装VB5.0后必有此项)，再单击Install按钮。此时Delphi载入VB构件文件并重新编译DCL(Delphi Component Library)。编译完成后，MSComm的小按钮出现在ActiveX 页中，这时程序就可以使用此 构件了。应该注意的是，安装前要确保VB通信构件的控制文件MSComm32.OCX(在VB4.0以上版 本中)在编译DCL之前已在＼bbbbbbs＼System下。接着向窗体中 添加1个MSComm构件并进行串行口的初始化，初始化子例程序如下：
 
Procedure Tbbbb1.bbbbCreate(Sender：Tbbbbbb)；
begin
mPort：=2；　{使用COM2口为通信口}
MSComm1.InBufferSize：=1024；　{设定接收队列长度为
1KB}
MSComm1.OutBufferSize：=1024；　{设定发送队列长度为
1KB}
MSComm1.Settings：=‘9600，N，8，1'；{波特率9600b/s，无校验，8个数据位，1 个停止位}
MSComm1.bbbbbLen：=0；　{读取整个接收缓冲区内容}
MSComm1.bbbbbBufferCount：=0；　{接收缓冲区}
MSComm1.PortOpen=：True；　{打开串行口}
End；
用bbbbb属性从接收对列读入字符串：ReadBuffer：=MSComm1.bbbbb；用Output属性发送字 符串：MSComm1.Output：=WriteBuffer；然后根据上述通信协议，即可快速编制出通信软件 。
2.2　调用bbbbbbs95下的API函数
bbbbbbs95对通信功能的支持非常强，它增加了一系列用于通信的API函数供用户调用。同样 ，要进行串行通信，也需要先对串口进行初始化。bbbbbbs95把串行口作为设备文件，对串 口操作就是对文件操作。因此，必须先为串口分配1个文件句柄，以后对串口操作都将通过 这个文件句柄来完成。初始化过程如下：
(1)调用CreateFile函数为串口分配1个文件句柄。
Var HComm：THandle；
HComm：=CreateFile(‘COM2'，GENERICREAD or GENERICWRITE ，0，@NULL，OPENEXISTING，FILEFLAGOVERLAPPED，0)；
如果对串行口1操作，用字符串COM1代替COM2即可。
(2)调用SetupComm函数设置串行口的输入和输出缓存区。
SetupComm(HComm，1024，1024)；
(3)填充1个DCB(设备控制块)结构来设置通信参数。通过调用GetCommState函数 获得当前系统的DCB结构，按需要赋值给DCB的成员，如波特率、奇偶校验、数据位、停止位 等，最后将创建后的DCB结构作为参数传给SetCommState函数就可以初始化串口了。
 
Var DCB：TDCB；
GetCommState(HComm，DCB)；
BuildCommDCB(‘9600，N，8，1'，DCB)；
SetCommState(HComm，DCB)；
(4)用PurgeComm函数来接收缓存区的内容。
PurgeComm(HComm，PurgeRXbbbbb)；
 
(5)串行口的初始化完成后，接下来的工作就是根据通信协议发送和接收串行口上的数据。R eadFile函数用于接收数据，WriteFile函数用于发送数据。
 
Var
OverLapped：TOverLapped；
DataIn：Byte；
DataOut：Byte；
BufferSize：Integer；
COMSTAT cs；
ReadFile(HComm，DataIn，cs.cbInQue，BufferSize，@OverLapped)；
{从串行口读输入缓存的字节，存入DataIn变量中}
WriteFile(HComm，DataOut，cs.cbOutQue，BufferSize，@OverLapped)；
{向串行口写输出缓存的字节，要写的数据存放在DataOut}
按照上述步骤，再根据的通信协议，即可完成串行通信。
2.3　调用其它语言编写的DLL
由于这里所说的其它语言包含面很广，可以是开发人员所熟悉的编程语言(只要其支持DLL即 可)，如C和C++等，所以如何编写DLL就不再详述了。将编写好的DLL进行编译，然后把编译 通过后的DLL放在＼bbbbbbs＼System子目录下，在Delphi下打开1个单元文件，将DLL里的所 有函数在单元文件中声明，格式如下：
 
unit UnitName；
interface
procedure p1(bbbbb1：type1；bbbbb2：type2；...)；stdcall；
external‘DLLName'；
…
implementation
end
 
其中UnitName为单元文件名，p1为调用过程名，bbbbb1、bbbbb2为参数名，type1、type2为 参数类型名，DLLName为DLL名。串行通信时，只要将此单元包含进编程单元就行了。
 
3　结　论
对使用Delphi开发bbbbbbs95下与PLC进行串行通信程序的3种方法进行比较可以得出这样的 结论：
(1)使用VB通信构件不但能够实现API的所有功能，而且程序简单明了。
(2)调用bbbbbbs95的API通信函数，可以设计和开发出各种通信软件，但编程复杂。
(3)第3种方法适合那些熟悉其它编程语言的开发人员。
以上所有程序均在bbbbbbs95中文版下使用Delphi3.0调试通过。

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