西门子6ES7 217-1AG40-0XB0性能参数

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挑战

虽然班加罗尔联合乳业公司为他们的产品制定了严格的质量标准，然而采用人工操作方式已经很难适应新形势下市场对产量的需求。在生产过程中的一个细小问题，都可能降低生产线运行效率，成本增加。另外，人工操作需要工厂每天组织三个班次进行生产，增加了劳动力开支。

同时，产品质量也可能受到影响。比如，冷却系统经常很难将牛奶的温度降低到规定程度，从而影响了产品的保值期。

在设计该厂生产线时，班加罗尔联合乳业公司就提出，自动化系统要确保每件产品质量指标的一致性。同时，电力和劳动力的使用要更加合理、有效，整个工厂的设备控制需要集成在一起。另外，还需要对员工进行培训，让他们掌握如何使用新的自动化系统，并且能够利用主服务器采集有用的管理信息，为销售和质量评估提供依据。

为了实现这一目的，班加罗尔联合乳业公司选择罗克韦尔自动化印度分公司和印度乳业机械设备公司（IDMC）为他们提供解决方案。IDMC公司是印度大的乳制品加工设备供应商，新工厂的设计、施工和调试任务将由该公司承担。

解决方案
罗克韦尔自动化GMS全球制造业解决方案专家和IDMC公司的设计人员一道，为新工厂提供了一套全自动化的解决方案，实现了整个工厂的各种供应，生产和管理服务的全面集成：

原奶在进入工厂大门之后就立即进行质量检测。随后的每项操作都由控制系统自动完成，包括脱脂、温度控制、**控制、巴氏杀菌操作以及系统就地清洗（CIP）等。同时，控制系统还要采集、发送各种数据，用于生产、维护、质量控制、就地清洗、加压水供应等操作。

整个控制系统的核心是一套冗余配置的Allen-Bradley PLC-5/80C控制器，它通过基于生产者/消费者通讯模式的ControlNet网络连接到数字量和模拟量I/O模块。人机界面系统采用RSView32软件，并配置成服务器/客户端方式，从而使工厂中的其它计算机可以通过ControlNet网络连接到服务器，作为RSView的浮动客户端进行操作。牛奶的**控制是通过罗克韦尔自动化1336 Plus II变频器来完成的。同时，生产现场的信息和历史数据还被集成到了企业管理系统中。

效果
新控制系统不仅显著**了工厂的操作效率，而且还降低了生产成本，工厂每年将在水、电、人力和燃料等方面节省约44.4万美元的开支。同时，新系统还加快了牛奶的上市速度，**了产品质量，延长了保值期，让消费者成为终的受益者。与原来的人工操作方式相比，新系统减少了每个生产环节的滞后时间。

现在，物料和信息流更为及时、统一，每天只需要两个班次就可以完成生产任务，而原来则需要三个班次。

“生产线的效率不仅得到了**，而且也更加便于操作。一旦出现问题，我们只需要通过一个控制面板就能找到故障并予以解决。”班加罗尔联合乳业公司总经理A.S Premanath先生称赞道，“整个项目的投资只比新系统年为我们节约的费用多一点。我们对这一系统感到非常满意。”

罗克韦尔自动化的企业信息集成架构如下图所示。棕色虚线区域表示本文所涉及的自动化控制系统，其余部分表示罗克韦尔自动化目前能够提供的解决方案，帮助您实现车间现场与企业信息系统的集成。

车间现场与企业信息系统的集成架构

企业信息集成方案——可以根据需要选择
目前自动化系统包括现有的驱动器，MCC、现场设备等

午线轮胎生产技术的初期主要依赖进口，进口设备价格昂贵，投资很大，增加了生产成本。进入90年代，国内先后开发了LCZ-3型和THD-50型两种全钢丝载重子午线轮胎一次法成型机，加速了子午胎设备国产化的进程。
青岛高校软控股份有限公司在经过市场考察、预测及行的反复论证后，开始开发ZCX型系列全钢丝载重子午线轮胎一次法成型机，并于2002年底取得了成功。产品一投入市场，就得到了用户的认可，初期生产的8台机器已被抢购一空，还有不少厂家前来订货。
全钢丝载重子午线轮胎一次法成型机是一台机电一体化的设备，电气控制系统是它的“灵魂”和“大脑”，要确保控制的可靠性和**性。我公司通过反复比较，控制系统解决方案采用了罗克韦尔自动化公司的ControlLogix PLC控制系统，并利用SERCOS（串行实时通讯系统）连接多个伺服驱动器，通过DeviceNet网络连接现场FLEX I/O工作站，减少了开发、安装的工作量，增加了系统的可靠性并**了系统的整体性能。系统配置图如下：

在我们选择控制系统方案时，发现ControlLogix系统特别适合于成型机的控制，这是因为成型机不但有I/O逻辑顺序控制，而且还有伺服运动控制，而ControlLogix系统正是目前世界上惟一能把这两种类型的控制集成在一起的PLC控制系统。
ControlLogix系统不再是传统意义上的PLC，它为工业控制提供了新的、具有灵活性的整体解决方案。它的处理器是一个多任务的处理器，在它的内核中设计有通讯功能，它的无源数据总线采用了Producer/Consumer技术以提供高性能的、确定性的以及分布式的解决方案，它能与现有PLC系统之间完美结合，能与现有网络完美结合并可实现信息的透明互换，能与其他网络上的程序处理器之间完美结合，它能通过Ethernet、ControlNet和DeviceNet网络连接起来，实现分布式处理。
特别是ControlLogix处理器具有完整的运动控制功能。通过高速度的背板，处理器可与伺服接口模块进行通讯，从而实现高度的集成操作及位置环和速度环的闭环控制。Logix处理器内部含有丰富的运动控制命令。这些命令支持各种运动功能，从简单的点-对-点运动到复杂的齿轮运动。RsLogix 5000编程软件除了为顺序控制提供梯形图编程外，还可以为运动控制提供完整的编程及调试支持。这种方法大大加快了开发和集成的速度，并使得启动和故障诊断更容易。
在这个系统中，我们采用的是ControlLogix5555处理器，配有DeviceNet网络接口模板，用于连接几个现场的1794 FLEX I/O工作站和PowerFlex 70变频调速器，另外选用了一台触摸屏PanelView来进行辅鼓的提示和操作，这台PanelView也通过DeviceNet与PLC连接。伺服运动控制器通过SERCOS光纤环网络与PLC连接，在PLC上有一块可控制16轴的SERCOS模块，伺服控制器采用了一台8轴的Kinetix 6000驱动器，另外3台伺服电机一台是因为功率较大，另两台功率较小，因此各采用了一台Ultra3000驱动器进行控制。
同样采用生产者/消费者网络技术的DeviceNET现场总线在2002年已成为我国的国家标准，它负责从低层设备采集数据，有效地减少了电缆数量和敷设工作量，降低了成本和缩短了安装周期，减少了起动和维修时间。DeviceNet还增加了设备层诊断功能，可以用于趋势分析和故障诊断。
SERCOS光纤网络是1996年发布的为高速、实时设计的全球开放的专为运动控制设计的网络，它采用光纤传输信号，速度快，抗干扰能力强，多可带254个节点。
触摸屏计算机用于主鼓操作面板，它运行当今流行的bbbbbbS98/2000/NT/XP操作系统，成型机的控制软件具有轮胎参数的修改、工作过程中的状态监视及故障诊断等功能。

图1 成型机设备照片

在应用ControlLogix系统的过程中，我们在以下几个方面体会到了这个系统带来的好处。
1. 在设计阶段节省工期，减少学习时间
1.1高度集成的RSLogix5000编程软件
基于IEC1131-3标准，Logix5550控制器的指令集保持了已有的Allen-Bradley产品共同的看则有悟的特点，这使我们能充分利用已有的编程技能。
只需要安装一个RSLogix5000编程软件包即可完成可编程序控制器、伺服控制器和伺服驱动器的编程和设置，而不像有些系统那样需要2个甚至是3个单独的软件包。
1.2基于标记的寻址方式使得编程更加轻松
在Logix可编程序控制器中，处理器可直接运用实名标记，可根据数据在应用中的用途来命名有意义的标记，这使得程序具有更高的可读性，大幅减少了工程的时间和费用，也能减少编程和调试运行中的错误，更加便于维护。
1.3高度集成的运动控制
成型机有11个伺服电机，运动控制不但编程复杂，而且要与其它的I/O结合起来完成工序的控制。而ControlLogix将两者完美的结合在了一起，而且将伺服编程变成了非常容易完成的工作，只需简单地在控制器的梯形图程序中插入标准的运动指令。
1.4用户自定义数据结构
ControlLogix系统允许自己定义适合生产要求的数据结构，而不是像传统PLC那样为适应控制器的要求去存储数据。因此，我们建立了各种适合成型机的数据结构，在开发和维护过程中都使程序更加便于阅读。
在设计阶段利用ControlLogix提供的优越性，我们将原先需要4个月编程时间缩短到了1个半月。
2. 在安装阶段减少接线，减少了工作量
2.1SERCOS系统
采用光纤环网的SERCOS伺服运动控制系统使每个轴的伺服驱动器与伺服运动控制器之间的硬接线连接变成只需要用一根光纤连接，大幅减少了安装时间和成本，**了系统的可靠性，增加了系统抗电磁干扰的能力，也节省了控制机柜的空间。我们成型机的控制柜由原来的3个缩减为现在的2个，而且柜内还非常简洁,配线的工作量也少了很多。

图2 采用SERCOS的控制柜

2.2用DeviceNet网络连接的Flex I/O
现场设备就近与Flex I/O工作站连接，主PLC只用一根DeviceNet网络线将现场的Flex I/O工作站连接在一起，这样有效地减少了电缆敷设的数量和工作量，缩短了安装周期。

图3 Flex I/O现场工作站

3. 在操作阶段**了操作性能
由于ControlLogix系统功能如此强大，而且编程也非常容易，这就使我们将主要精力放在设备的工艺、操作控制上，编写的程序更加符合设备的工艺要求和操作要求。
4. 在维护阶段有出众的诊断性能，减少了停机时间
在成型机控制系统中，伺服运动控制是重要的，伺服运动控制的好坏直接关系到成型机系统的稳定性和可靠性，直接影响到了生产效率。通过SERCOS网络，ControlLogix系统不断地对伺服驱动器的关键参数进行监测。对于那些潜在的问题，在它们造成生产中断之前就向操作员报警，可减少突发停机事故，也能减少故障对伺服电机及其相关系统造成的损害。全面的诊断信息能在触摸屏计算机上显示出来，更加便于查找故障并进行处理，将生产损失减少到小。
同样，通过DeviceNet网络连接到ControlLogix系统的PowerFlex变频调速器的故障诊断也非常容易。
采用罗克韦尔自动化公司的这套方案后，我们成型机控制系统非常**，完全超过了国内其它厂家，使开发、安装、调试、维护的工作量减少，系统的可靠性增加，也为中国轮胎生产企业提供了**、可靠的成型机控制技术