西门子6ES511-1UK01-0AB0型号介绍

Smart 分布式交通控制系统架构

    Micro PAC 微型可编程自动化控制器与分布式模块在(ITS)智能型交通监控系统的整合应用，是现今在远距离的交通控制系统整合应用的主要架构之一。智能型交通监控系统可分为下列三种应用架构：

    (1) 道路环境监测

    透过分布式模块将远程数据(风速雨量浓雾坍方侦测器)收集，再由MicroPAC(I-7188I-8000)经过运算转换成有效的气象与环境信息，并可直接连网回传到控制中心，判断是否须关闭某路段以保证行车安全。

    (2) 道路行车状况监测

    透过环形感应器可将车辆车速、车长、经过时间(单位路面拥挤程度)数据记录并透过Mirco PAC 回传到控制中心，以判断车流状态是否要采取管制(限量)、开放路间或封闭交流道，并透过广播系统建议驾驶人改道。

    (3) 隧道环境安全监测

    收集隧道口辉度计的讯号值，透过Mirco PAC 的运算和控制，调整隧道出入口灯光明暗变化，让驾驶人在进入隧道内时，内外灯光明暗变化不会超过眼球所能适应的状态，以确保驾驶人的安全；隧道内的测烟计可测量是否有火警发生，由Mirco PAC 启动火警消防系统警报，并将抽风机依序打开保持隧道空气流通，避免行驶人吸入浓烟而产生危险。

    以往数据收集系统是以远程分布式的架构，从远程传感器收集数据给主机控制器(master)，再传给计算机完成运算后上传到中控室计算机主机，旧式架构会产生2项缺点：

    1.倘若数据量过大数据直接上传给计算机容易造成数据流「瞬间堵车」现象；

    2.交控系统范围大、距离长，若主机控制器无法直接连网，会造成现场端须再配备IPC上网，不仅**成本且易造成系统的不稳定。

    新式架构采用可连网及可程序的主机控制器(Micro PAC)，可以将旧式架构「中央集权式」的三层式架构，把远程IO 资料全部集中在PC 端，改成新架构「地方分权式」的分布式架构，由各区域现场主机(Micro PAC)实时处理远程IO 的讯号并运算转换成有效的数据后连接以太网或光纤网络，如此不但在数据收集转换时具有高效能与高灵活性，同时在长距离与大范围的环境可延伸扩充多个数据收集的子系统，减轻中控计算机的负担**系统稳定性。

图2 智能型分布式交控系统 

商标织机是剑杆织机的一类，它和一般织机的区别主要在于它的开口装置是电子提花。
 　　现在市场上的商标织机就送经、卷取控制一般有两大类：
 　　1、机械送经、机械卷取；即通过与主轴连接轴、通过机械齿轮换档来实现调速或变纬密。这种机型机械复杂、变速有限、织物的纬密亦有限。它一般都是属于旧型机器。
 　　2、第二大类是属于电送电卷系统，即通过电气控制来实现调速、变纬密。目前市场上这种机型的控制方式都采用专控器+伺服或步进方式。
 　　我们这种电送电卷控制方式是采用目前比较流行的可编程控制器（DELTA EH 型PLC）+伺服（DELTA 1k ASDA）+人机界面（DELTA A型）来构建整个电子送经、电子卷取的电气控制系统。具体是以DELTA EH型PLC作为信号采集及处理CPU、以两台DELTA 伺服系统作为执行器，并运用DELTA人机界面作为界面来实现信息的显示、参数的设定等，改造的电控箱内示意如图2：
 　　

 　　图2 电送电卷控制箱箱内图

 　　
 　　我们这种控制系统的优点：
 　　A、实现电送电卷功能，纬密可任意改变
 　　B、整个卷曲送经电控系统统一采用DELTA 自动化产品，这样便于今后的维护和技术支持。
 　　C、整个电控系统采用模块化设计，故系统易升级。
 　　
 　　二、系统构架
 　　1、硬件结构
 　　 A、系统构架图如图3 ：
 　　
 
 　　图3 系统构架图

 　　说明：
 　　1）用于检测经轴的张力传感器张力量程为：350KG；实际上量程大小和实际织机有关，同时和压力弹簧安装亦有关！
 　　2) PLC采用高速脉冲来控制伺服速度！
 　　
 　　　B、PLC 接线控制图如下图4：
 　　

 　　图4 PLC接线控制图

 　　C、伺服接线控制图如下图5：
 　　
 
 　　图5 伺服接线控制图

 　　2、软件结构：
 　　根据事先调研、和用户交流以及现场调试结果，后软件构架如表一所示：
 　　
 
 　　表一 软件结构表

 　　说明：
 　　1、工艺逻辑部分主要处理快车、点动、松经、紧经、卷布、退布、急停等逻辑工艺。
 　　2、模拟部分主要采集并处理来自送经架上张力传感器的信号。
 　　3、工艺数据处理张力、纬密、送经/卷取直径等数据。
 　　4、子程序处理工艺参数设定（张力、送经/卷取直径、传动比等）。
 　　5、HMI画面主要实现显示、操作、工艺参数设定功能。
 　　
 　　三、调试
 　　1、阶段电气箱室内调试：包括接线情况、上电初步测试。
 　　2、第二阶段用户现场调试：张力测试和校正、工艺参数输入、伺服参数 设定等。
 　　3、第三阶段带载调试：慢车、逻辑动作，后快车。
 　　4、第四阶段系统完善：根据运行情况对系统后完善。
 　　注意事项：
 　　A、在开车前一定要测试张力传感器信号输出和实际张力变化对应情况，目的测出张力传感器信号与张力信号是正还是相反关系。
 　　B、张力一定要设定上下限，目的确保运行时布的张力在一定的范围内，不然张力太小出现经纱松乱或张力太大出现断经。
 　　C、调整好伺服有关参数（如控制模式、脉冲类型、加减速、负载惯量比、速度、位置增益、电子齿能比、共振参数、增益模式等。
 　　
 　　四、结论
 　　本系统已在浙江某一家商标制造厂成功使用，效果很好！该系统结构简单，操作方便，界面友好性好，它整个系统采用DELTA自动化产品构成，故该系统，市场开发应用前景广阔！本文可供使用DELTA 自动化产品或商标织机的相关人员参考。
 　　
 　　五、技术参数
 　　1、伺服参数：
 　　主要是设置控制模式、脉冲类型、加减速、负载惯量比、速度和位置增益、电子齿能比、共振参数、增益模式等！
 　　2、工艺参数：
 　　主要是设置张力、送经直径及传动比、卷取直径及传动比、纬密等！

 一，引言
 　　ABB公司在收购了贝利（Bailey）公司后，将它旗下的多款控制系统整合到了以工业IT为基础，针对目标技术的800XA系列控制系统中。在继续为国内的电力，冶金，石化，造纸等行业提供整体的解决方案以外，已将它旗下的一款已有十几年发展历史的中小型控制系统AC31作为产品引入中国。目前在此基础上推出更为现进的AC500系列，可为国内的系统集成和OEM等应用提供更多的选择。本文将介绍此系统及其在污水处理中的应用。

 二，AC500控制系统介绍 
 　　AC500系统由CPU，通讯模块，CPU底板，I/O模块和端子板，FBP接口模块和端子板，CPU底板等组成,如图1所示。
 

 CPU
 　　CPU有PM571、PM581 和PM591三个不同的等级。均带有：LCD显示、操作按键、一个SD卡的扩展口和两个集成的串行通讯口。CPU可直接插在CPU底板上，底板可选择集成以太网或者ARCNET网络接口。此外，保留的CS31的通讯接口是考虑到了和AC31等ABB公司其他系列PLC的兼容性。
 通讯模块
 　　除了CPU上集成的通讯接口外，每一个CPU上还可多扩展4个通讯接口。这4个通讯接口可扩展为任意的标准总线协议。CPU上集成的两个Modbus通讯接口和可选集成的以太网或ARCNET网络接口外，通过通讯扩展接口还能扩展 : ProfibusDP-V1、DeviceNet、CANopen和以太网等总线接口。
 I/O 模块
 　　输入/输出模块有模拟量和开关量两大种类。每个输入/输出模块均可直接插到端子板上，CPU本地和通过FBP分布式扩展的子站，可大扩展到7个输入/输出模块。AC500还可以提供每一点都可以根据用户的需求及可设置为输入又可设置为输出的开关量模块。
 FBP 的接口模块
 　　这种模块集成了一定数量的开关量输入/输出，并且通过它实现和CPU 的通讯和分布I/O。这个分布模块后面又可大扩展7个输入/输出模块。
 AC500 Control Builder 编程
 　　AC500 Control Builder 编程是一套可对所有系列AC500 CPU进行编程的工程工具，这套编程软件符合IEC61131-3的，可支持五种不同的编程语言：
 　　－功能块（FBD）
 　　－语句表（IL）
 　　－梯形图（LD）
 　　－结构文本（ST）
 　　－顺控图（SFC）
 　　这套软件可完成AC500系统的全部设置，包括所有的总线接口，而且还有全面的自诊断功能、报警处理、可视化调试工具和开放的数据接口。此外还可以提供离线仿真,变量跟踪功能,配方管理和监视列表,可视化的调试工具,通讯接口的设置,开放的数据接口,工程接口.

 三，SBR污水处理工艺介绍
 　　序批式活性污泥法简称SBR (Sequence Batch Reactor)法，是早期充排式反应器的一种改进。随着自动控制水平的**，SBR法引起人们的重新重视，并对他进行了更加深入的研究与改进，自1985年我国座SBR处理设备在的投产，目前已经广泛的应用在工业污水和城市污水的处理中 。
 　　SBR工艺的基本操作流程由进水，反应，沉淀，出水和闲置等五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行的。

 
 　　　　　　　　　　　　　　　　图2 SBR污水处理工艺流程图
 　　SBR工艺系统组成简单（如图2），不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功能，无污泥回流设备。SBR具有效率高，脱氢除磷效果好，防止污泥膨胀性能强，耐冲击负荷和处理能力强等优点。

 四，AC500在SBR控制中的具体实现
 　　SBR污水处理厂的自动控制系统由三级分布式控制系统组成（如图3）。

 
 　　　　　　　　　　　　　　　　图3 污水处理控制系统图
 　　级—监控管理，由中央控制室的操作站实现。选用工控计算机，以TCP/ IP工业以太网与PLC系统通讯,实行集中控制。通过工控软件实时监视全厂工艺参数变化、设备运行、故障发生等情况，同时负责日常报表打印、事故打印和数据记录等。
 　　第二级—过程控制，由现场的各分系统或成套设备的控制系统实现。以AC500 PLC系统作为现场控制核心 ,按场区配置分站 ,通过CS31网与所属分布I/O通讯对**、液位、pH值、电机等参数进行采集、控制。
 　　第三级—单机就地控制，由现场电气控制系统实现。采用ABB公司的AC31系列产品组成分布I/O,采集现场参数,执行上一级PLC主站的控制命令。
 监控组态设计及与PLC主站的通讯
 　　由于污水处理控制对象多且分散,生产工艺流程复杂,如果采用集中控制方式,则需要使用大量导线，在长距离传输过程中非常容易受到干扰,所以本系统采用分布式集散控制系统,将管理与控制分离。计算机选用HP工业PC机,预装北京昆仑通态公司的MCGS 5.5通用版。MCGS监控组态设计包含监控界面设计，定义数据变量，组态设计，动画等方面。用MCGS提供的基本绘图工具与元件库创建图形块并进行组态设计，污水处理系统工艺流程组态画面（如图4）：

 
 　　　　　　　　　　　　　　　　图4 污水处理工艺流程组态图
 　　鼓风机，水泵，运行阀的工作状态可以通过动画实时显示；污水，污泥，药水，空气的流动方向及**表的数据也能根据现场的情况随时更新。操作人员在登陆并输入用户名和密码后，可任意调入各局部工艺图、运行表、设定表和控制表，工艺图以图形的方式显示各个工段的工艺流程和数据，并能根据控制的需要直接设定现场的相应参数（例如，泵站的变频器的恒定水位，报警水位，停泵水位的设定，排泥时间的设定等）。此外，系统还可以提供故障报警查询，工作报表生成等功能。MCGS中的实时数据库是监控系统的核心，而数据变量是构成实时数据库的基本单元。将用户界面中的图形对象与实时数据库中的数据变量建立联系，现场的运行情况就可以通过动画实时的显示在监控界面上了。
 　　工控计算机只需一块普通的网卡就可以通过Ethernet LAN接收到来自PLC主站的数据。PLC主站由1台AC500系列PLC及相应的外围设备组成,置于中央控制室。PLC主站从分布I/O接收数据，进行相关的处理与控制，同时通过标准工业以太网TCP/IP通讯模块(TB521-ETH)传输给工控计算机,传输速率为10Mbit/s ,介质为屏蔽双绞线。
 PLC主站与分布I/O的通信
 　　PLC主站与分布I/O的通讯网络框图，如图5所示。

 　　　　　　　　　　　　　　　　图5 CS31通讯网络图
 　　PLC主站通过CPU(PM581)上保留的CS31通讯接口、CS31通讯总线与分布I/O（AC31远程扩展模块）构成高速通讯网络,随时采集现场设备的运行状况和故障信息,并上传工控计算机 ,形成分布控制。
 　　本系统共设8个分布I/O。从经济角度考虑，由于AC500系统可以兼容AC31的远程扩展模块， 1#～8# 分布I/O分别选用AC31系统的远程扩展模块（ICMK14 N1-24DC）。分布I/O置于污水控制现场, 就近控制所属设备,形成分布控制的能力,并采集现场设备的运行状况和故障信息,通过CS31总线联接到PLC主站 。CS31总线是一种点对多点的RS485串行通讯。每个通讯系统由一个主站和大31个从站组成。通讯距离不加中继为500米，加中继大可达到2000米。通讯介质为:屏蔽双绞线。
 　　以1＃分布I/O远程扩展模块为例，定义它的地址表，如表1：
 

 　　地址%MX0.0.0至%MX0.0.7是ICMK14N1-M的系统保留区域，不能使用。地址%MX0.1.0至%MX0.1.7作为此远程扩展模块自带的开关量输入，分别对应进水泵房及沉砂池的相应设备。依照同样的方法，可以继续定义1＃分布I/O的（XI16E1,XC32L,HE10-20,…等）开关量及模拟量输入/输出模块，然后依次是2＃～8＃分布I/O的所有模块。
 　　在完成所有I/O地址表的设定后，就可以通过AC500的Control Builder软件来编写PLC的内部通信程序。由于AC500的Control Builder软件可以提供现成的MODBUS功能块，编程十分简单。以1#分布I/O的读指令为例，如图6：
 
 　　　　　　　　　　　　　　　　图6 AC500 程序图
 　　只需设定好MODBUS功能块的（COM,SLAVE,FCT,ADDR,NB等）参数，PLC主站就可以顺利的从1#I/O子站读取数据。其中FCT，NB的参数可根据实际情况依照表2确定 。

 
 　　运用MODBUS功能块依次完成1～8＃分布I/O的读，写指令的编程，PLC主站与分布I/O之间的通信就建立完成了。在实际调试中，发现还需通过软件的PLC组态选项，将MODBUS的参数：RTS control设置为“bbbegram”, Parity设置为“none”，Operation Mode设置为：“Master”。至此，PLC的主站已经可以对I/O从站中的各种参数进行采集与控制，并通过以太网显示在工控计算机的监控界面上。

 五，结语
 　　以本文的研究结果为基础的技术方案,在浙江某生活污水处理厂具体实施。实际的运行结果表明,其设计合理,安全可靠,控制精度高，满足了生产的实际需要，。AC500 PLC系统除了有外形美观，性能可靠，价格适中等特点，在项目具体实施中还具有如下优点：可设置输入/输出的开关量模块，为备用点数的设置提供了方便并能进一步降低成本；模拟量的每个输入通道都可以设定电流，电压或者热电阻等输入信号，使用方便；编程软件中集成的MODBUS功能块，非常实用，易于操作，大大节省了编程时间；此外，CS31总线的连接只需要普通的屏蔽双绞线就可以完成，成本低廉，操作灵活简单。