西门子CPU 6ES7212-1AE40-0XB0安装调试
0、引 言
随着社会的不断发展，自动旋转门越来越多，对旋转门控制系统的控制要求也就越来邀高。例如：当无人接近旋转门时，旋转门能自动停止；当进出旋转门的人比较多时，旋转门能自动加速旋转；当按下残疾人专用按键时，旋转门能启用残疾人专用旋转速度；当行人通过旋转门不慎被夹时，旋转门能迅速制动，待行人解脱后旋转门能自动恢复正常旋转速度；旋转门的全部运行状态都送入楼宇自动监控系统；等等。因此，要求旋转门控制系统在控制上具有更高的自动化和智能化。下面通过一实例详细介绍利用通用变频器和三菱FX系列可编程逻辑控制器(PLC)实现上述要求的控制方法。
1、系统硬件设计
图1是旋转门控制系统原理结构。该系统主要由旋转门、接近传感器、可编程序控制器和变频器组成。
1.1 旋转门及接近传感器
该旋转门由4扇玻璃门相互垂直地镶嵌在同一个轴柱上构成，电机通过减速机构带动旋转门的轴柱，从而产生门的旋转运动(见图1)。
图1 旋转门控制系统结构图
为了实现系统的全部自动化和智能化，系统在旋转门圆形框架的上端，安装了4个接近传感器，其中3个面向进门的行人(见图1中的A1)，一个面向出门的行人(见图1中的A2)；在门框外侧的边沿上分别安装了2套防夹传感器(见图1中的E1和E2)；在圆弧门框外侧的表面上，分别安装了暂停按键和残疾人专用换速按键(见图1中的B1、B2和C1、C2)；D1和D2是旋转门的定位或加减速起点行程开关。
1.2 FX2-32 PLC
该系统利用日本三菱公司的FX2系列PLC，作为该系统的控制指挥中心。该PLC把来自旋转门现场的检测信号、变频器的状态信号以及楼宇自动监控系统的指令，经过收集、处理后，完成对变频器的频率控制和对楼宇自动监控系统的信息反馈。当X0闭合时，启动该旋转门控制系统。
当xl闭合时，旋转门的转速不受客流量多少的控制，以固定不变的转速旋转。反馈给楼宇自动监控系统的信息状态如表1所示。
表1 旋转门运行状态表
注：表中“1”表示“ON”，“0”表示“OFF”。
1.3 变频器
由于旋转门处于公共场所，行人或物品阻碍旋转门正常旋转的现象时常发生，因此导致电动机的负载变化大、过电流现象发生频繁，所以选用通用FVR0l5E7s—7Ex型变频器。该变频器具有快速响应的电流限制功能，当负载波动相当大时，变频器不跳闸，能自动减速运行；当负载恢复正常时，变频器能自动升速到设定值。使用该变频器，电动机低速驱动能力强，起动转矩能达到额定值的150％。该变频器还具有电压自整定等一系列**功能。变频器接线原理见图1，所有动作都由PLC控制。
2、系统软件设计
2.1 变频器的主要控制参数
一、PWC可编程称重控制器简介
PWC全称programmable weighing controller，中文全名：可编程称重控制器，是长陆公司为满足对于多秤系统同时运行并各自有不同的执行周期，开放的通讯能力以及网络接口等复杂控制的需求，同时基于嵌入式技术的发展以及软逻辑控制在工业控制领域的成熟应用，于是就产生了PWC。
PWC结合了PC的处理器，RAM和软件的优势，以及PLC固有的可靠性、坚固性、分布特性、紧凑的安装形式，可满足单一平台多功能的需求。PWC由于逻辑内核运行于后台，可以和其它的应用程序，如HMI软件、配料控制、逻辑控制软件、数据库软件等同时在PWC系统中并存，实现实时控制、HMI组态软件、数据库等功能同时运行于一台控制器之中，在系统灵活性、稳定性、低成本等多方面为现有的采用PC+PLC+仪表的客户提供了一个全新的系统方案。
二、PWC系统构成
系统采用分布式结构，在使用过程中，用户可根据现场的需要，选用合适的模块类型，组成实用、性能安全可靠的系统。系统拓扑图如下所示：
图1 系统构成示意图
构成部分介绍：
图2 系统构成
2.1 工业计算机/触摸屏或大屏幕
主要用于数值的显示，用户参数的配置，配方的生产和修改，数据报表等，起到人机界面的作用。
2.2 PWC各种模块
PWC模块是系统的主要组成部分，目前提供8种不同功能类型的模块，主要有：
1）主控模块：整合多规格的软件功能如HMI、软逻辑、单一的数据库、配料算法软件。同时负责各种子模块的协调管理，把各种子模块的不同类型数据，和用户设定的数值进行比较，根据各个开关量的输入输出状态进行逻辑判断，把动作要求经过下面的子模块如模拟量输出模块、开关量输出模块输出到控制设备，相当于PLC的CPU功能；
2）称重模块：主要用于对重量的测量，也包含4路的开关量输入和4路开关量输出；
3）AIO模块：该模块具有4～20mA的模拟量输入和模拟量输出各两个通道，采集通道可以对具有4～20mA输出的传感器、设备等进行采集；输出通道可以用于驱动控制设备，如变频调速等。
4）DIO模块：包含8路数字量输入和8路数字量输出，主要用于现场开关量的输入和输出，输入节点连接设备的无源接点（干接点），如按钮输入、行程开关、接近开关等，输出节点是继电器输出，接点容量为AC250V5A，DC30V5A，可以驱动交流接触器，电磁阀等；
5）AI模块：具有4路4～20mA的模拟量输入通道，其作用和AIO模块的输入部分相同；
6）DI模块：提供24路开关量输入，接点类型和DIO模块的输入接点类型相同；
7）AO模块：具有4路4～20mA模拟量输出；
8）DO模块：具有24路开关量输出，接点容量为AC250V5A，DC30V5A的开关量输出。
2.3 总线介质
PWC总线的通信介质可选择双绞线、同轴电缆或光纤等，选择灵活。在一般应用中，为了廉价而实用可靠，我们建议使用1.0mm2屏蔽双绞线。
2.4 其他设备
其它在线测试仪器的数字信号输入、执行机构的反馈信号或其它PWC系统。
为保证24VDC的供电，选用西门子公司的SITOP电源，额定电流5A。如图3—5所示，洗涤剂泵电机采用Y—Δ启动器，由外部手动控制，其它的电机亦如此。在自动循环流程中，用电磁阀来控制相应的液流喷出或关闭。
为抗干扰考虑，在PLC216的电源输入端采用自耦变压器来抑制来自交流电源的干扰。
为维修方便考虑，在电控柜内安装交流220V的电源插座PLUG，供照明灯HE1电烙铁使用。
洗涤剂泵电机，驱动电机等均采用断路器保护的方式以减少空间体积。
上电开关S通过接触器K来供给继电器组和电磁阀组电源。
KM1，KM7，KT1，KM8组成Y-△启动器。KT为电子式时间继电器H5CN的线圈。
KM2─KM6为继电器线圈，1DT─14DT为电磁阀线圈。
面板上的复位按钮RESET，用于在手动过程中，把各执行器件（包括机械执行器件）回复到初始位置。
急停按钮EMERGENCY STOP，用于在运行过程中，紧急停止。
面板上的三个信号灯H9、H11、H12组成故障显示器，以编码形式定位故障类型。
灯测试旋钮SA17能在停止模式下，使所有面板上的信号灯以1秒的间隔闪烁，从而诊断灯的好坏。
对于各电磁阀，采用RC吸收网络和压敏电阻来施过压保护。
自动模式下的开始旋钮SA16用来开始自动流程。
系统共有三种工作模式：由转换开关SAI实现。
手动模式：在此模式下，按下任何一个按钮都将产生一个相对应的动作。主要是由于调试和设备维修。当然，按照操作面板上的流程指示，也可以采用手动方式完成整个工作流程。
停止模式：在此模式下，提供系统测试功能。
自动模式：在此模式下，系统的运行由外部输入状态信息及设定的程序所控制。此模式是本系统日常正常工作模式，在选择旋钮SAI旋到自动模式后，旋动自动启动钮SA16自动工作流程就开始，系统自动完成整个清洗机的复位，主定时时间参数输入（主定时器由人工输入后被记忆，即使掉电也可保持设定定时范围为0—10分钟）及计时，各工序流程的进行以及故障信息显示等等。一但主定时时间到，整个流程自动结束。
方案二，如图3—6所示，采用文本器TD200代替信号灯H9，H11，H12来显示故障信息。仍采用电子式时间继电器来输入设定的时间参数。该方案有如下特点：
（1）良好的定时器设定界面：所采用电子式时间继电器H5CN是OMRON公司的产品，计时范围0.001秒至99小时59分钟，精度为±0.005±0.03S，寿命为10×106操作，是UL和CSA认证的产品。该定时器采用BCD码拨盘，设定时简单明了；该定时器的设定参数不会因掉电而消失；同时，可在线修改定时参数。而如果采用TD200文本显示器来输入参数，并由216内部的定时器来定时，使得整个参数设定过程太复杂，对于地铁现场的操作工人而言，未免太不方便。
（2）采用TD200文本显示器来显示信息，容量大，多可显示80条信息，界面直观明了；
（3）比较方案一和方案二，可以看出，方案二节省了一个8入8出的扩展模块6ES7-223-1PH00-OXAO，而增加了一个TD200文本显示器来显示信息。从成本上来讲，略有增加。
（4）利用TD200文本显示器还可以用它的功能实现PLC216的I/O点的诊断，从而测试PLC216的各个输入和输出的实际功能。
（5）利用TD200文本显示器可以使用F1─F8实现不同控制方案的切换。
（6）利用TD200文本显示器可以修改控制的过程变量，以方便设计者现场整定参数。
3.6 系统的控制软件
本系统采用西门子公司的MicWIN STEP2.1版本，可方便地进行输入输出的定义，状态的监测与强制执行，及程序的在线仿真和参数的修改等，其主流程图如图3-7所示。
本软件由子程序1，子程序2和子程序3等组成。
子程序1，子程序2和子程序3的说明见软件清单的注释。
图3-7 主流程图
4、结论
经过试验以及国际商检，本机的综合性能均达到了设计要求，得到了伊朗业主的认可。
经过这次德黑兰地铁国际中标设备的开发设计，我们有YI以下体会：
（1）在方案选择上，一定切合标书，有针对性地做到不漏项。
（2）在系统功能设计上，切合标书尽量运用成果的独到功能。
（3）在电控器件选择上，尽可能地选择国际上公司的产品。例如，这次选用的西门子，法国TE的产品，在商检中均