西门子模块6ES7526-2BF00-0AB0安装调试

西门子模块6ES7526-2BF00-0AB0安装调试

一、系统综述

整个系统由中央控制单元、底盘测功机、尾气取样单元、分析仪器单元以及相关辅助设备组成。首先底盘测功机模拟汽车的工况，然后尾气取样系统对样气进行**的定量采集，后由分析仪器单元对样气中的污染物浓度加以定量检测，中央控制单元实现对整个系统的自动控制。其中中央控制单元采用嵌入式系统作为核心控制单元，系统操作站为运行bbbbbbs CE嵌入式操作系统和组态王6.0嵌入版组态软件的工控机，负责发布命令给作为现场控制及命令执行元件的PLC。同时工控机与远程上位PC之间采用TCP／IP协议进行通讯。

精简的bbbbbbs CE嵌入式操作系统使运行于该操作系统上的嵌入版组态王6.0组态软件的执行效率很高，完全可以满足设备现场运行的需要。

1. 工作原理

系统总体示意图如图1所示。打开引擎的汽车在底盘测功机上模拟各种行驶工况，其尾气排放的污染物在鼓风机作用下经环境空气滤清器后进入尾气取样系统采样器，进行定容稀释取样（CVS）。分析仪器分别从背景气袋中、稀释排气气袋取样气进行分析，测量得出污染物的体积浓度。汽车尾气中污染物的排放值由以下公式进行计算：

m_i=1/S*V*d_i*c_i/10⁶ （i for HC、NOx、CO）

式中：m_i一排出的污染物的质量；S一行使距离；V一温度为273K，大气压力为101.33KPa的基准条件下稀释排气总容积，单位：m³；d_i—各种污染物在温度273K，大气压力101.33 KPa时的密度；d_CO=1.25kg／m3；d_HC=0.619kg／m³；d_NO2=2.05kg／m³（排气中NOx的浓度用NO₂当量表示）；c_i —稀释排气中污染物的容积浓度，10^-6。

2. 控制系统的工作过程

工控机通过CVS系统和分析单元的传感器获取测量数据，通过数据采集模块转换为符合RS-485规范的数字信号，传送给触摸屏，触摸屏将测量数据通过TCP／IP协议传送给PC机（上位机），完成数据处理工作。同时，触摸屏根据采集信号的数值判断目前的工作状态，将控制指令发送给分析单元和CVS系统的PLC。分析单元的PLC主要完成对分析仪器进行一系列气路切换、量程转换的操作，CVS系统PLC主要对CVS进行流程控制，实现自动清洗、采样等一系列功能。控制指令经PLC处理后，转换为直接的继电器开闭信号，实现打开和关闭CVS系统电磁阀、取样泵的任务。另外，配电箱还为风机提供了380V动力电的开关，可手动控制风机的启动与停止。控制系统结构框图如图2所示。

二、系统硬件组成

为了确保系统的准确性和可靠性，本文选用了工控领域中稳定可靠的bbbbbbs CE嵌入式操作系统作为工控机的控制核心。数据采集模块、PLC、继电器等元件性能稳定，采集和控制精度高，响应速度快。

1. 工控机

作为操作站的工控机基于嵌入式操作系统bbbbbbs CE和嵌入式组态软件组态王6.0（128点）开发的客户端应用程序。bbbbbbs CE嵌入式系统的优越性在于其设备管理简单高效，支持不同类别的设备，支持即插即用的管理模式和设备节能控制；处理系统的输入输出具有实时响应能力。

组态王嵌入版6.0提供了基于嵌入式操作系统的开发平台，由于组态王嵌入版6．0的稳定性较高，占用系统资源较小，组态软件本身提供大量通用设备的驱动程序，开发周期短，故选用组态王嵌入版6.0作为开发工具。

硬件选用的是ADVANTECH-研华TPC064触摸屏（嵌入式一体化工控机），其主要系统参数如下：

液晶显示器尺寸：5.7"TFT；CPU主频：ARM9266MHz；内存：64M；CF卡：64M。

触摸屏对外数据传输接口主要有四个RS232接口、两个RS485接口、一个USB接口，1个10／100M网络接口。

采用工控机的方式，可多串口输入，处理速度快、效率高，而且触摸屏有良好的人机对话界面，操作简便、直观，满足了检测设备实时操作和实时显示的功能。

2. PLC

本文选用SIMATIC S7-200系列PLC，主模块与工控机通过RS-232串口通讯，用step7-Microwin实现软件编程。PLC作为一种专门用于工业生产过程控制的现场设备，具有可靠性高、适应性强、通讯和编程方便、结构模块化的特点。

PLC执行操作站发出的指令并进行报警处理等简单的运算。整个系统中PLC控制的硬件开关量共有24个，其中分析仪器单元有5个三通电磁阀和一个取样泵，CVS单元有7个两通电磁阀、8个三通电磁阀和三个泵。

3. 传感器与数据采集模块

系统中分析仪器单元测量浓度值经后面板的输出端子以模拟量输出，CVS单元的**计量单元测量数据由传感器以模拟量输出，具体的传感器包括：

• 标准长径喷嘴**计：BYW-S-80，4 m³／min～8 m³／min，喷管直径80mm，用于主流道恒定**测量；

• 数字压力变送器：BYD-8，标准长径喷嘴**计前端压力测量，输出信号4 mA～20mA DC，24V；

• 电容式压差变送器：1151DP3E22M183，标准长径喷嘴**计前端、后端压力差测量，输出信号4-20mA DC，24V；

• 防爆型数字温度变送器：BWD-8，标准长径喷嘴**计后端温度测量，输出信号4 mA ～20mA DC，24V，量程0～50℃；

• 压力变送器：CS20FUCIIIERC₃L_m（3）A，用于控制样气取样袋压力并保护之，输出信号4 mA ～20mA DC，供电范围15 V ～28VDC。

• 数据采集模块：研华16通道A／D PCL-818数据采集卡。

4. 通讯模块

系统通讯方式分为两种：串口通讯和TCP／IP协议通讯。PLC和数据采集模块与工控机之间为串口通讯；工控机与PC机之间采用TCP／IP协议进行通讯。硬件参数如下：工控机网卡：1个10／100M网络接口；PC机网卡-TP-bbbb，100M。

三、系统软件设计

本嵌入式控制系统的编程分为两部分，一是PLC软件编程，实现对工作单元的现场控制；二是操作站触摸屏的编程，触摸屏根据传感器获取的测量数据判断目前的工作状态，然后将控制指令发送给各单元的PLC，同时生成交互式的人机对话界面。

1. PLC编程

（1） 控制流程描述

分析仪器单元的PLC负责气路和量程切换的操作，CVS单元的PLC主要对CVS系统进行流程控制，实现自动清洗、自动采样等一系列功能控制。以CVS系统为例，PLC首先控制CVS单元排气过程，将气囊中的废气排空；然后控制清洗过程，进行管路清洗；后控制自动采样，将背景气体和稀释气体分别抽到两个气囊，为分析仪器的气体分析做好准备。上述过程主要包含对泵、阀开关和定时延时的控制。控制过程如图3所示。

（2）控制程序

整个控制程序我们采用程序代码编程，它较之梯形图、功能模块灵活、方便，结构紧凑。主程序模块为：

LD SM0.1 ／／初始化，调用子程序0
CALL SBR_0
S M2.0，4 ／／设置程序执行标志位

LD M0.1 ／／启用等待程序
A M2.0 ／／M2．0设为1
LPS
LD M8.1 ／／有复位请求
ALD
CALL SBR_I／／调用子程序1
／／SBR_0：
LD SM0.0
…．． ／／初始化泵阀状态
CRET
，，SBR_I：
LD SM0.0
LD M3.0
…．． ／／控制CVS工作流程
CRET

2. 触摸屏控制程序设计

系统中操作站我们采用触摸屏实现交互式人机对话。包括5个主要界面：系统主界面、CVS界面、分析仪器界面、报表和历史数据查询打印界面、手动界面。设计以按钮形式简便、直观地来控制PLC运行，有显示操作状态和数据、故障报警以及报表查询等功能。

1前言
　　近年来，随着经济的迅速增长和人民生活水平的不断**，作为传统行业之一的包装工业，呈快速发展态势，是人们普遍看好的“朝阳产业”，随之而来的就是包装机应用需求的大幅增长。自动化控制技术已越来越受到各方面的关注，它在改善人民生活、**工作效率、节约能源、降低材料消耗、增强企业竞争力等方面起着极大的作用。
　　在自动化技术迅速发展的，随着科学技术的发展，包装机已全部实现了自动化。自动包装机一般分为半自动包装机和全自动包机两种，由人工供给包装材料和内装物，但能自动完成其它包装工序的机器称为半自动包装机，自动完成主要包装工序和其它辅助包装工序的机器称为全自动包装机。
　　本文介绍了Horner公司新一代小型一体化控制器XLE013在DXD系列全自动包装机上的应用，该应用在**包装机自动化方面取得了很好效果，具有很好的推广前景。其产品外形如下：

2系统概述

　　DXD系列全自动包装机、颗粒自动包装机适用于制药、食品、植物种子、化妆品、化工等产品中的松散状无粘性粗粉状、颗粒状物料的自动包装，如：冲剂、小丸、味精、白糖、汤料、麦片等，颗粒自动包装机可以在包装过程中自动完成计量、拉袋、充填、封口、切断、计数、热压批号等全部工作，是医药制药、食品、化工等行业广大客户实现生产自动化、**生产效率的优选设备。北京某包装机械制造有限公司是生产DXD系列自动包装机及灌装机的厂家，其生产的DXD系列自动包装机及灌装机行销海内外，得到用户的普遍好评。Horner公司技术工程师在认真研究了包装机工作原理之后，提出了基于XLE103小型一体化PLC的控制系统。其具体说明如下：
　　DXD全自动包装机要求加料、充填、拉袋、封口、剪切、撕口、热压批号等工序全自动完成，包装速度、制袋长度可以人为调整。采用XLE103控制的DXD全自动包装机是集PLC控制器、人机界面、温度PID控制、高速I/O、步进电机控制等多种功能于一体的多用途自动包装机，该包装机具有自动给料、高速计数、袋长可调、温度可自调节，并且具有性能稳定、操作维护方便、效率高等特点，保证了包装袋的长度稳定，图形美观。根据工艺要求，DXD全自动包装机采用XLE103进行自动控制，包含一个关键的步进电机的协调运行。XLE103是一款高度集成的一体化控制器，它本身集成12路数字量入，12路数字量出，4路高达10KHz的高速计数器输入，2路大道100KHz的PWM（高速脉冲）输出，2路14位的模拟量输入，自身可支持8路的PID数字调节。此外还集成2个串口，可以支持MODBUS协议和其他的串口协议。并且编程软件免费，编程电缆用户可自己制作。其外观如下：

3系统设计
　　采用XLE103控制的DXD全自动包装机可以实现自动上料、自动计量、自动制袋、自动封装、无纸报警、无料报警等多项功能，并可对生产过程中的封口温度、包装袋数等关键数据进行实时监控，完成自动诊断、自动报警和数据存储等功能。其人机互动界面如下：

图1

　　人机界面操作及显示系统如图1所示。根据用户要求，设定打包袋数、每分钟的包装速度，系统可**显示出实际产量（当前完成袋数）和准确封口温度（摄氏度），能够对计量数手动清零，具有正常的启动、停止及点动按钮。并且可以根据用户要求设置画面带有权限保护。
　　下面对DXD全自动包装机的各控制部分做一简单说明：
　　制袋控制系统：制袋过程的启停有两种控制方式，即机侧按钮和人机界面操作。无论采用哪种方式，当操作者按下启动按钮时，拉袋步进电机根据XLE103设定的各种参数工作，步进电机进给，XLE103实时检测步进电机的进给量。当达到设定范围时，开始检测拉袋停止传感器，传感器信号为ON时，拉袋到位，步进电机进给停止，计数加1。然后进入下一次拉袋准备。在整个制袋过程中，XLE103实时跟踪、显示各个数据变化，一旦有故障（如电机堵转等）或是不合理的数据出现，整个机器就会停止，并强行在屏幕上显示并报警，并接通警报器，及时通知操作人员。参数设定参见图2。

图2

　　封装及剪切控制系统： PLC根据实时采集到的数据进行计算，每袋在进料结束后输出封装。根据XLE设定的值进行对比，条件满足输出完成剪切。包装机封装和剪切过程保证不在制袋过程中进行，必须加以互锁。
4系统其他功能
　　该系统可以对包装机的所有电机状态进行时时监控，也可以根据运行的状况进行点动操作。尤其使拉袋得点动操作，可以使操作员能方便快速的上袋。其监控画面见图3：

图3

5结束语

　　经过长时间的调试和生产实验，XLE103已在DXD全自动包装机上得到实际应用。系统在包装机上的成功运行表明，Horner系列小型一体化PLC功能完善、性能可靠，是小型PLC的代表，具有**、经济、实用、可靠、灵活的显著特点，不仅**了系统的安全性和经济性，而且大大**了系统的灵活性，为不同客户的不同需求提供了灵活的解决方案。