亿维 UniMAT系列产品在纺机中的应用

纺织行业分为前纺及后纺，后纺就是印刷和织布工艺；前防则是原棉，疏棉工艺完成，以下将介绍前纺的详细工艺，前纺主要是梳棉——并条——粗纺——细纺——络筒；其中工艺国内生产的设备为：化阡机-精梳机-气流纺-细纺机-络筒机；目前国际上影响力较大的纺织机制造商为瑞士的力达及苏拉；国内知名企业为精纬集团（细纺机）, 郑州纺机，青岛宏大（络筒机），榆次纺机（细沙机）；国内用于纺织机控制基本上利用西门子200系列PLC。而目前较先进及全工艺全自动纺织机为日本的喷气及剑杆织机；要大力的提高生产效率及降低生产成本，需要一个合理的自动控制。因此下面将会介绍UniMAT产品在纺织行业中应用。

二、纺织机工艺及设计要求

纺织机控制要求：1.中断计数2.控制电机启停3.4个回路PID调节5.网络集成功能6.文本显示功能或触摸屏7.所以电气元件的使用环境0～80℃8.继电输出稳定9.电磁干扰影响小10.模拟量输出控制3～4变频器11.EM277组网络12.通信口必须2个13.其中要支持自由口通信及网络读写通信14.MUDBUS及PPI通信11.CPU需带暂存卡12高速计数为8～10

整个控制系统由PROFIBUS 网络组成。设备选用S7-400 系列PLC，CPU 为CPU412-2DP，作PROFIBUS 主站，其自身的I/0 由ET200M 组成；C 设备，D 设备，选用ET200M 远程I/0 方式作A 设备的PROFIBUS 从站；B 设备和E 设备选用S7-200系列PLC，并配EM277，直接作为A 设备的智能从站。A 设备与工程师站的联接及与管理层联网方式同方案一，操作员站同样选用TP37。A、C、D 设备的手动调试利用一个TP170B 就近联接完成。A、B、C、D、E 各设备的信息都必须通过一块CP443-1 以太网卡传送到工程师站及管理层网络，存在一个数据通讯的瓶颈问题，数据交换的实时性及速度都受到限制。另外，鉴于TP37 的能力，操作员站只能用于参数设置及少量数据显示用，而无法完成数据统计、存档、报表生成等进一步的数据处理功能，并且图形的动态显示效果也不理想。而西门子WinAC 产品的特点正好解决了这些问题。

WinAC 不仅仅是一个可编程序控制器，它将自动化控制和人机界面集成在一个PC 平台上，在进行自动化控制的同时，完成大量的数据通讯，数据处理及可视化处理。基于上述原因，对第二种设计方案进行了改进。首先，考虑到生产线运行的安全性及稳定性，用WinAC 产品中的插槽型PLC Slot 412 代替原来的S7-400PLC 的CPU412-2DP，配合使用电源扩展板，并外接24 伏直流电源，使控制系统可独立于PC 机的操作系统，保证系统运行的高可靠性。其次选用西门子嵌入式触摸面板工业PC 机IL70 作为PC 平台，其集成的TCP/IP 以太网口直接与工程师站及管理层联网，另外在IL70 上运行WinCC 人机界面软件，使操作员站能完成更强大的功能。

IL70 作为WinAC Slot 412 的运行平台，同时也作为操作员站，并通过集成的TCP/IP、网口与工程师站及管理层联网。IL70 上运行的WinCC 人机界面软件通过OPC 客户机方式从WinAC 的OPC 服务器端存取控制引擎中的数据。由于WinAC、WinCC 在一个PC平台上，因此这种数据交换方式速度快，数据量大，实时性好。
　　
WinCC 作为人机操作接口，完成整个控制系统的参数设置及实时数据显示，实现用户提出的复杂的动画显示功能，并对生产数据及各设备运行状态进行存档，生成报表，提供报警信息以及设备的维护信息。
　　
工程师站是一台普通的PC 机，通过以太网与操作员站联接。工程师站上也运行一套WinCC 软件，通过DCOM 配置，同样以OPC 方式从WinAC 存取数据，并且某些权限比操作员站上的高。由于在操作员站上使用了WinCC 工业组态软件，使管理层从该生产线获取生产信息非常方便。WinCC 具备多种方式进行网上数据交换，如可以运用WinCC 的客户机/服务器方式，或WinCC 的Web 浏览器功能等等，为将来用户厂的联网生产管理提供多种选择。
　　
一台移动式的TP170B 操作面板，通过C 或D 设备上的ET200M 接口模板IM153 上的PROFIBUS 三通接头直接联接到系统的PROFIBUS 网上，对网上的任何一台C 设备或D 设备进行手动操作，使调试人员能在设备边上直接进行手动调试。TP170B 上集成了生产线上所有A、C、D 各设备的手动调试画面，因此一台TP170B 可完成所有设备的手动调试工作。
　　
对于系统控制软件，B、E 设备的控制程序由自身的CPU224 完成。A、C、D 设备控制程序由WinAC Slot 412 完成。其中A 设备中有两路高速计数要求，由两块FM350-1高速计数模板完成。每个D 设备中有两路压力PID 调节，系统中一共有4 路PID 调节，鉴于Slot 412 的高速指令执行速度，用S7 软件PID 功能块就可以完全满足要求。
　　
系统控制软件中的一个重要部分是完成用户的多种工艺选择要求。如图一所示，纺织厂根据自己产品的工艺要求可以随意组建生产线。如可以只购买A、B、C、D 各1 套设备及若干E 设备组成一条生产线；或购买A、B 及C 设备各1 套，D 设备2 套及若干E 设备组成一条生产线；或购买1 套A 设备，B、C、D 设备各2 套，在运行时可自由选择是否开1 套C 设备，或同时开2 套C 设备等等。而生产线的生产厂家为保证产品管理的统一性，要求只用一套控制软件来完成生产线各种可能的配置的控制任务。也就是对他们的所有纺织厂用户只提供一套控制软件，由用户自己在操作员站上设置生产线的实际配备。
　　
这就出现了一个问题，即控制软件必须包括生产线最大可能配置所有设备的控制任务以及组态配置，但当某个设备在生产线上实际不存在时，又必须保证整个PROFIBUS网络运行不出现故障。
　　
西门子STEP7 软件提供了一种方法可以通过用户程序，使PROFIBUS 从站自由地从网上断开而不影响主站的运行。首先，在控制程序中，必须编制组织块OB84、OB86、OB87、OB122，这些组织块在系统出现网络故障，或I/0寻址故障时，由CPU 直接调用。如果控制程序没有包括这些组织块，当系统网络中有从站断开，CPU 会直接进入停止运行状态。因此，在Slot 412的控制程序中装入了OB84、OB86、OB87、OB122。
　　
其次，STEP7 提供了一个系统标准块SFC12，利用SFC12，控制程序可以读取DP从站的状态，禁止DP 从站或激活DP 从站。当CPU 启动时，如果是冷启动或暖启动，系统配置中的所有DP 从站被自动激活。热启动时，DP 从站保持原有状态，即如果原来是激活状态则保持激活，原来是禁止状态则保持禁止。如前所述，生产线的控制程序及配置是唯一的，也就是配置是按照生产线可能的最大配置做的，如果实际的设备配置与控制软件中不同，下载后CPU 会出现故障。因此，在生产线按装完成第一次正常通电时，初始化程序将所有Slot 412 的PROFIBUS 从站通过调用SFC 12 禁止掉，等Slot 412 正常运行后，由操作员在操作员站上通过WinCC 人机界面软件做出实际需要的配置。控制程序确认这些配置后，再将存在的或选用的设备一一激活，以后当CPU 重新启动时就会保持这种配置状态，而无需再做激活或禁止工作。通过以上两个处理，控制系统能在任何不同的配置下正常工作。
　　
目前，该项目调试正接近尾声，所有控制软件已基本调试完成，并达到了预期的目标。
　　
通过这个项目可以发现，随着PC 机及网络技术在工业现场的快速发展，基于PC 的自动化产品解决了传统PLC 不足之处，它的大容量实时数据处理，大容量的系统资源，方便的网络联接，强大的可视化功能，快速的指令处理等能力，会使该类产品在工业自动化领域中得到越来越多的应用，在扩展I/O数字及模拟量点上较多，所使用的扩展模块为UniMAT 模块。

（4）楼层召唤灯指示模块：当有楼层召唤登记（如01001）或已有该楼层召唤灯输出（如00009）时，如果实际运行楼层（40400）不等于召唤楼层，则该楼层召唤灯输出显示亮；如果实际运行楼层（40400）不等于召唤楼层，则该楼层召唤灯输出熄灭。

三、结束语

本文以亿维自动化技术有限公司生产的X5系列PLC为例，阐述了PLC在电梯控制系统中的应用，分别描述了电梯控制系统的构成及工作原理，并给出了PLC的I/O接口配置及其软件设计流程和梯形图的编写。

通过X5系列PLC在某型号电梯控制系统的现场应用，在广大电梯使用客户中获得了良好的评价，并得到了多家生产厂家对该系列PLC质量和性能的认可，该电梯控制系统只需要稍加改进即可应用于更高性能要求的电梯中。这一切都表明该系列PLC不仅可以满足电梯对高可靠性的实际需求，而且在控制水平和性能完全可以替代进口的同类产品，并将突破电梯领域应用到更为广泛的行业，未来前景将更为广阔。