6ES7 212-1BE40-0XB0技术参数

一、概述

，全球的工业自动化动力、控制和信息系统解决方案供应商罗克韦尔自动化的集成架构产品和解决方案已经在冶金、电力、水处理、乳品饮料、烟草、水泥、石化、矿山、汽车制造等各个行业得到成功的应用和广泛的认同，其控制系统、软件、变频器在冶金各工艺生产中的应用举不胜数。济钢2#、3#1750m3高炉槽下，炉顶，水处理，热风炉，炉本体，原燃料等系统全部采用了ControlLogix系统，工程于2005年9月18日顺利投产。

近年来，随着炼铁高炉自动化程度的提高，随着生产安全性、可靠性要求的提高，随着全厂调度管理网络自动化的提高，**的、开放的控制系统在生产中得到越来越广泛的应用。

二、系统简介

2．1．控制系统配置

整个工程共包括原燃料、槽下配料、无钟炉顶、热风炉、净环、浊环、渣处理、出铁场除尘以及高炉煤气清洗和TRT子系统。主要设备为1750m3高炉一座、顶燃式热风炉三座、炉顶为串罐式无料钟结构。本工程的自动化设计由济南钢铁公司设计院设计完成，应用两级自动化控制实现高炉的自动化控制。整个高炉基础自动化系统由电气和仪表系统组成，主要功能完成对从原燃料上料、槽下配料、无钟炉顶布料、煤粉制备喷吹以及炉体水冷和净环、浊环系统等生产过程进行数据采集、顺序控制、连续控制、监控操作、人机对话和数据通信（包括接受过程自动化系统的设定值和发送实际过程数据给过程自动化系统）。采用电仪一体化（电气、仪表共用）的PLC控制系统、HMI人机界面、控制软件及相关的环型工业以太网组成。

控制系统联接网络共有四层：1.设备网（DeviceNet）；2.控制网（冗余ControlNet）； 3.工业以太网（EtherNet/IP）。

现场设备联接的设备网有DeviceNet，如探尺编码器，第三方设备如MODICON的PLC通过位于本体的第三方通讯模块经过以太网进行通讯。

各子系统PLC主机与RIO分站之间以冗余的ControlNet网通讯，保证系统网络的安全、稳定性。

整个高炉区域通过光纤连接成一个100M TCP/IP 工业以太网，2#、3#高炉各子系统及公用部分的PLC、操作站、服务器之间采用工业以太网（EtherNet/IP）连为一体，实现PLC、操作站、服务器数据共享、实时交换。其中高炉的原燃料、槽下、无钟炉顶、炉体水冷、高炉软水密闭循环、热风炉等对于高炉连续生产相对比校重要的子系统链接成环形工业以太网，其他辅助系统如煤粉喷吹子系统，渣处理、高炉干法除尘等子系统子系统成树型拓扑结构连接在环形以太网上。所有链接在网络上的服务器、操作站、PLC处理器都有相应的地址规划，并保留了一些地址用于以后的扩建如图所示。

高炉服务器采用DELL中高端配置服务器。HMI服务器、域控制器操作系统平台为bbbbbbs2003。操作站采用西门子工控机，其操作系统平台为bbbbbbsXP，操作站上位监控软件为监控软件使用Rockwell Automation公司的RSView SE，从各级设备中采集数据、并分配到整个系统，以实现生产过程的实时监控，同时具备历史数据存储、报警、统计、报表打印等功能。

2．2．控制系统特点

ControlLogix控制器平台是将高速离散控制、过程控制、协调传动控制、运动控制、批次控制和安全控制融于一体的一个控制平台。允许混合使用多个处理器、多种网络和I/O。系统灵活性强、易于集成、模块化设计、开放式结构，特有的升级固件，使得系统在应用**能强大、安全可靠，而且极大地节省培训费用和工程实施费用。

ControlLogix在济钢高炉自动化控制中应用的技术，具有下述特点：

1、控制器：每台Logix5555控制器大寻址量128000点DI/O，4000点AI/O及回路。ControlLogix平台通过背板提供了高速数据传输。各控制器能产生(广播)和使用(接收)系统标签，这种技术使得多个控制器共享输入信息和输出状态，非常实用。控制器采用1756-L55M16：带有7.5M内存，位执行时间为0.08μs,支持浮点运算及快速事件处理，适用于大规模、复杂控制过程的编程需求。I/O扩展方式灵活，能适应多分站、远距离的结构。支持控制器冗余，在槽下配料，炉顶控制等重要环节采用处理器冗余提高了系统的可靠性，具有与controlNET、Ethernet/IP、DeviceNET、DH+、RS-232（DF1）、DH-485通讯功能。

2、1756系列智能I/O模块：I/O模块种类繁多，可拆卸端子，具有带电拔插、分变则报(COS)、自诊断、时间标记、模块标识、闪存升级、电子保险、单独隔离等功能。模块广播数据的速率可设定。

3、网络设置：网络分层、分工明确、安全可靠。控制网ControlNet冗余、开放、高速、实时、对等传送数据信息，ControlNet能够可靠预测数据何时发送，具有高度的确定性。设备网DevicelNet，是一种开放式的底层通用网络，基于标准的CAN技术，具有互操作性。成本及维护费用低。

2．3．控制系统主要功能及效果

整个系统可以实现原燃料输送、槽下配料、无钟炉顶控制、热风炉换炉控制、净环水处理、浊环水处理、渣处理、出铁场除尘等工艺的生产参数的在线检测、数据处理运算、显示、存储、管理、控制输出、记录操作过程等功能。程序全自动时，设备由计算机控制，操作人员可通过人机对话修改设定值、可直接控制设备运行。大大减小了控制室监控人员的劳动强度。槽下配料，无钟炉顶控制是炼铁工艺中比较复杂的工艺对象，在济钢高炉控制系统中通过一些创新的程序处理，使这些工艺对象控制得非常理想。

三、结语

**的控制系统是一个现代化工厂的标志，对于企业有着深远的社会效益和经济效益。ControlLogix系统在济钢高炉一炼铁车间的成功使用，为济钢节约了能源、降低了成本、减少了操作人员，提高了生产的安全性，提高了产品的合格率、生产率。本系统自投运以来情况良好，画面清晰，易于维护，便于操作。根据工艺要求实现设备相互连锁，利于设备的启停及运行操作；利于系统操作和工艺参数的修改；完整的故障信息报表可及时发现系统的某一环节故障，减少系统的故障停机时间。保障生产顺利进行，提高了监控与管理水平。3#1750高炉自2005年9月18日投产后，在较短的时间内,各项生产指标较快地达到设计要求

1 引言
随着PLC在工厂自动化中的广泛应用，各PLC生产商不断推承出新，功能更加完善，性能更加优异的PLC不断涌现。以德国西门子公司为例，90年代中期，继S5系列PLC之后，就相继推出了S7系列的PLC。该系列PLC不仅具有S5系列PLC的优点，而且更加注重功能的改进和集成。对于现在应用广泛的闭环控制、模拟量处理、通信联网、脉冲输出等均提供了相应的指令及使用途径。编程软件STEP 7为用户提供了界面友好且功能强大的开发工具。本文拟就S7-200系列PLC中CPU214通过与一台SIMOVERT微型主电机驱动器通信来起动、停止电机，以及改变电机的频率，介绍其特点并给出相应的应用程序流程图或源程序。

2 硬件要求
(1) 硬件组成
一台带输入仿真器的S7-200 CPU214，一根RS 485电缆，一台微型主电机驱动器和电机;
(2) 参数设置
正确地将电机和微型主电机驱动器接好线，并且所用电机和微型主电机驱动器的参数已通过人工设定，且微型主电机驱动器必须设置在遥控方式(P910=1)，波特率:19.2kB(P92=7)，地址1(P91=1);
(3) 接线方式
用一根带9针阳性插头的RS 485通信电缆接在S7-200 CPU214的1、3、8端上，电缆另一端是插孔，分别接到微型主电机驱动器的13、14、15端子上。

3 分析及说明
(1) S7-200自由通信口模式
S7-200 CPU214与SIMOVERT微型主电机驱动器通信是通过S7-200自由通信口模式进行的，使用USS5字协议。输入仿真器用来初始化发给电机驱动器的命令。用程序监视RUN/TERM开关，并选择相应的协议来设置自由通信口模式的控制字节(SMB30);
(2) 输入点分配
I0.0 上升沿有效使电机以上次命令的恒定频率运转;
I0.2 上升沿有效使电机以上次命令的频率开始变频运转;
I0.4 上升沿有效停止电机;
I0.5 电平有效以1或2倍率改变频率:
I0.5=“0”:1倍，I0.5=“1”:2倍;
I0.6 上升沿有效以1或2倍频率增量增加电机频率;
I0.7 上升沿有效以1或2倍频率增量降低电机频率;
I1.0 电平有效控制电机旋转方向，I1.0=0:电机正转，I1.0=1:电机反转;
(3) 程序检测
首先对微型主电机驱动器的发送要计时，如果失败，允许再试发送，多可试发送3次。然后，对来自微型主电机驱动器的接收也要计时，在退出发送接收操作之前可重试多达3次。对来自微型主电机驱动器的响应信息要进行有效性校验(STX，LEN，ADR及BCC)，任何被检测到的错误都要进行显示;
(4) 输出点分配
QB0用来显示检测到的错误信息，具体显示含义如下:
“0”表示无错误;“1”表示非法的响应(除去坏的BBC);“2”表示坏的BBC;“3”表示发送超时;“4”表示接收超时。

4 程序结构
(1) 程序结构
整个控制程序由1个主程序(MAIN)、8个子程序(SBR 0-7)及4个中断程序(INT 0-3)组成。各程序所完成的功能如下:
l MAIN 主程序:监视用于自由通信口/PPI通信切换的RUN/TERM开关，寻找输入信号上升沿作为电机运行命令。
· SBR0 设置自由通信口通信:扫描时设置自由通信口模式的参数。
·SBR1 RUN子程序:设定电机恒速运转。
·SBR2 RAMP子程序:设定电机变速运转。
· SBR3 增加频率倍率的子程序:增加微型主电机驱动器的输出频率。
·SBR4 降低频率倍率的子程序:降低微型主电机驱动器的输出频率。
·SBR5 STOP子程序:停止电机。
·SBR6 计算输出信息的BCC。
·SBR7 发送信息，初始化发送定时器。
· INT0 发送(XMT)中断处理程序，打开接收器。
· INT1 发送超时的中断处理程序，多试发3次。
·INT2 接收字符的中断处理程序。
· INT3 接收超时的中断处理程序，多试收3次。
(2) 程序流程图如图1所示。

图1 程序流程图

5 程序及注释
由于文章篇幅的限制，在此仅给出与通信有关部分的源程序。
SBR 7 //初始化XTM及XTM定时器
XMT VB99,0 //发送
ATCH 0,9 //捕捉XTM发送中断，并
//调用中断程序0
MOVB 255,SMB34 //设置XTM定时器255MS
ATCH 1,10 //捕捉XTM定时器中断，
//并调用中断1
RET
INT 0 //中断程序0，XMT发送中断处理，
//关XMT定时器
DTCH 10 //退出XMT定时器
DTCH 9 //中止XMT事件
MOVW 3，VW204 //刷新XMT重试次数
MOVW 14，VW208 //响应信息中接收的字符数
MOVW 0，VW215 //清BCC累加器
MOVD &VB114，VD211 //设置接收缓冲区指针
ATCH 2，8 //捕捉RCV(接收)中断，并
//调用中断程序2
ATCH 3，10 //捕捉接收定时器中断，并调
//用中断程序3
RETI
INT 1 //定时器中断0处理--发送
DTCH 9 //停止XMT(发送)
DTCH 10 //退出定时器
DECW VW204 //重试次数减1，若为0，且
LD SM1.0 //SM1.0=1，则
MOVB 3，VB210
MOVB 3，QB0 //用QB0指示发送超时
MOVW 3，VW204 //刷新发送重试计数
S M0.0，1 //使RUN、RAMP有效
CRETI //条件返回
XMT VB99，0 //重试发送
ATCH 0，9 //捕捉XMT中断，并调用
//中断程序0
MOVB 255，SMB34 //设置XMT定时器为避
//免55mS
ATCH 1，10 //捕捉定时中断，并调用
//中断程序
RETI
INT 2 //接受字符处理
MOVB SMB2，AC0 //得到接收字符
XORW AC0，VW215 //累积BCC
MOVB AC0，*VD211 //把接收到的字符送
//入缓冲区
INCD VD211 //缓冲区指针加1
DECW VW208 // 有待接收的字符总数减1
LDN SM1.0 //检验是否结束
CRETI
NOT
DTCH 10 //退出接收定时器
DTCH 8 //关接收
AB= 0，VB216 //检验已算好的BCC是否为0
NOT
MOVB 2，VB210 //坏的BCC操作码
MOVB 2，QB0
JMP 0
LDB= VB114，16#02 // STX个字符吗
AB= VB115，16#0C //长度=12吗？
AB= VB116，VB102 //将信息发往同一从
//设备吗？
MOVB 0，VB210 //操作正确
MOVB 0，QB0
JMP 0
LD SM0.0
MOVB 1，VB210 //信息中有不对的地方
MOVB 1，QB0
LBL 0
MOVW 3，VW206 //刷新接收可重试次数
RETI
INT 3 //定时器中断0处理—接收
DTCH 8 //关接收中断
DTCH 10 //退出接收定时器
DECW VW206 //重试次数减1，若为0，且
LD SM1.0 //SM1.0=1，则
MOVB 4，VB210
MOVB 4，QB0 //指示接收超时
MOVW 3，VW206 //刷新接收重试次数
S M0。0，1 //使RUN/RAMP有效
CRET
NOT
MOVD &VB114,VD211 //设置接收缓冲区指针
MOVW 0，VW215 //清BCC累加器
XMT VB99，0 //重发送
ATCH VB0，9 //捕捉XMT中断，并
//调用中断程序0
MOVB 255，SMB34 //设置XMT定时器中断
ATCH 1，10 //捕捉定时器中断，并调
//用中断程序1
RETI

6 结束语
虽然此程序只与一台微型主电机驱动器通信，但可将它扩展用于另外的输入点，选择多站通信线路上的某一台微型主电机驱动器的地址，向它发送命令。另外，这个程序的基本通信结构还可用来发送别的信息给微型主电机驱动器，如监视电流、转矩等