西门子6ES7313-6CG04-0AB0

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上海晋营自动化科技有限公司

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WinAC是SIEMENS推出的基于PC的工业自动化控制系统兼具PC强大的计算功能数
据处理能力和PLC逻辑测控与运行可靠性特点本文介绍了WinAC在千层酥自动化生产线中的
成功应用及其*的特点
关键词：千层酥　烘炉　基于PC自动化　分布式控制系统　过程控制系统
一、概述
千层酥生产线总长度约200米主要由如下单元组成
1、叠层起酥机

叠酥机是生产饼干的*道重要工序可根据厂房的不同来选择立式或卧式其包括七道轧辊三次轧制配备撒酥机要求自动化控制系统满足如下要求：
传动控制采用矢量型变频器调速线速度同步工作稳定性高。
轧辊间隙采用数字化闭环调整系统控制操作简单方便快捷高效。
人机界面操控能与其它成型主机的相关部分实现联动控制操作简单方便。
叠层次数、宽度在范围内任意调节。
叠层宽度560-1000MM
叠层次数4-12层
压片厚度0.1-10MM   电 话：（同号）
2、送料机
送料机将搅拌好的韧性饼干胚料进行初步轧制后输送到后一工序的双轧轧面机电控系统要求能够同步调速控制手动调节与自动运行控制。
3、双轧轧面机
该设备是将叠酥机或送料机输送来的面胚进行多次轧制使面胚由厚变薄电控系统要求；
轧辊采用变频调速控制,速度同步性能稳定；
精确控制面皮厚度采用智能数字表设定与显示。
4、烘炉
有热风循环烘炉远红外线烘炉导热油炉等
饼干烘烤炉是饼干生产线的重要组成部份由电器控制系统热风循环系统加热系统排烟
系统炉网输送装置炉网自动检测张紧装置等组成要求自动化控制系统达到如下功能：
生产线工作状态的实时监测
温度坐标升温曲线等显示
温度调节系统参数在线修正 
历史工作状态记录保存
温度控制精度高操作方便工作稳定高效可靠
热风循环系统采用自动控制热风量，闭环控制，可选择自然与强制性排烟等自动功能
燃气炉欠压、超压、漏气、超温等多种安全保护功能
5、成型机
成型机由多台轧面机与传动单元组成相互之间无机械传动联锁无张力检测单元要求整条生产线通过电器控制线速度同步运行控制难度较大对自动化系统的功能要求较高。
二、控制系统特点
综上所述千层酥生产线控制系统是一个集运动控制与过程控制的综合自动化控制系统归纳起来应有如下特点：
分布式：生产线总长度约200米，控制点多而且分散，因此选用分布式测控系统zui为适宜，分布式测控系统具有布线量少，搞*力强，扩展维护方便，运行安全可靠，故障风险降到zui低的优点。
总线网：全线采用现场总线网络控制，排除大量模拟信号的干扰因素，实现精确的速度协调控制与高精度温度测控，检测与控制协调*。
大量配方存贮：一条生产线可生产上百种产品，因此有大量的配方存贮与调用，普通的PLC控制器由于受内存的影响，很难做到大量配方的存贮与调用，因此基于PC自动化是本系统的*方案。
集中管理：分布式控制，集中式管理是现代过程控制系统的特点，本系统配备完善的人机界面操作系统，全面的系统监控与异常报警功能。
运动控制：速度同步也是本控制系统的关键，采用矢量型变频器通，过网络主令控制，达到全线速度的协调与统一。

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三、基于PC 的自动化---WinAC
WinAC是SIEMENS公司推出的基于PC的自动化控制系统，WinAC具有PLC的功能但又不同于普通的PLC控制器，其具有强大的计算功能、数据处理能力和PLC*的计算速度，更兼顾了PLC的运行可靠性特点。其海量内存贮器特别适合于大数据量计算、大量配方存贮与管理。其计算功能与PC机相同，可靠性与功能更可与PLC-S7-400系统比美，是千层酥成型机与烘炉机械设备控制系统的选择：
性
WinAC是基于标准的Windows操作平台下的PLC控制器，梯形图编程，因此有独立而严格的时序。控制特别满足对于高速、精确、复杂计算及严格时间要求的控制任务。
WinAC支持标准的Windows NT 下的OPC、Active X 和DCOM 技术。控制和通讯内核与标准的Windows NT任务的通讯由其内置的代理服务器完成，因此相比普通的PLC控制器功能更强。
应用程序开发环境
SIEMENS统一的组态软件STEP 7 是WinAC控制器的标准开发平台，包括通信组态、编程、测试和启动以及系统文件的编制，对于熟悉STEP7的工程师，不需占用额外的培训时间。

系统组态界面

开放式接口
WinAC提供标准的OPC控件接口及Active X控件接口,对于我们的应用提供了极大的方便。
OPC 过程控制OLE 是一种通过Windows NT应用程序自动存取数据的标准，也是WinAC的标准特性。使用OPC服务器可以访问控制驱动程序中的过程数据：Active X 控件接口，不用编程直接从OLE 标准应用程序访问过程数据。这种功能使得我们可以在软件开发中借助于高级语言Visual Basic进行更复杂的应用开发。
计算功能
WinAC提供强大的计算功能，与工业过程数据，之间建立起一条工作数据链路。使得上位计算机能够实时处理过程数据，完成复杂的测量控制与故障分析计算，并能够在Visual Basic中创建自己的HMI 前端或在大家熟知Excel中做统计分析。在过程控制和PC 应用程序之间管理数据信息流量。允许高效、简便地访问并能显示和修改过程数据。对于数据处理量大，要求内存高的过程控制系统，一般的PLC控制器难以胜任的工作，用WinAC则可以轻松解决，这是我们选用WinAC的理由，也是SIEMENS给我们提供了一个合适而且经济的解决方案。
四、系统原理结构

全系统成型机共有18台机组，每台机组配备一台TD-200和CPU224控制器，用于本机运行速度。面皮厚度的测控及参数显示与给定设定，其中9台轧面机的PLC兼控面皮厚度，实现面皮厚度闭环控制。18台PLC与18台变频器分布于生产全线，全部控制设备配备了-DP通讯接口板，通过一条高可靠的PROFIBUS-DP现场总线组网，实现统一的网络结构，分布式的控制系统，方便的就地控制与操作。
除每台机组可以单独设定参数并监控运行数据外，成型机控制区设有一台触摸式人机界面，通过PROFIBUS-DP网络负责对成型区全部设备的实时监控。在烘炉区设一台15寸的屏式计算机，通过PROFIBUS-DP对全生产线的设备进行人机操作与监控、人机对话、数据存贮、报表打印、生产管理。
全生产线的主控制器是中央控制器WinAC, 担负着生产线的主控PROFIBUS-DP网络管理及网络服务器的任务控制系统的软件核心配方数据库均由WinAC控制器完成为避免报表、打印、人为操作对控制系统产生无法预测的影响，本系统采用了在软件WinAC控制系统基础上研制的硬件控制器--WBC416, 除保存了基于PC自动化完整的优点与特点外，更有设计坚固、可扩展性强、坚固的外壳设计电子硬盘无风扇结构的特点。整体的结构设计针对抗振动抗冲击的高防护等级。集成的接口：USB、 10/100M以太网接口、PROFIBUS-DP/MPI工业现场总线系统铸就了其主控制器的地位也保证了系统的高档与*。
轧面机面皮厚度控制系统
轧面皮厚度测控系统由光栅传感器、PLC 、步进电机组成闭环实时监控系统。
面皮厚度通过KA-300光栅检测，检测精度为0.02mm。
厚度反馈值由PLC处理后进行PID计算并控制步进马达，形成闭环控制系统，消除机械累积误差。
闭环控制系统能够实时在线校正厚度。提高产品质量。
五相步进马达，步角0.72度 输出频率9KHz,V=1.95 A=0.75 N.M=0.45(4.5公斤力)

烘炉温度控制系统
烘炉温度分为8个区每区温度都是一个闭环测控系统并配备有智能算法控制精度
可达到+1OC.
的热电偶模块进行温度采集面温与底温分别控制
控制可控硅调功器从而控制温度.
SCR调功器的输入信号为0—10V, 输出功率可连续调节三相平衡式调功器共8个调
功器
温区烟囱根据配方调节开度进行流量控制
自动检测钢带打滑并自动调整
智能闭环控制算法,自适应参数整定功能
中控站可进行温度设定与温度监视

五、测控系统实现的功能
中文动态人机操作界面，设备运行状态动态显示，电气参数、工艺参数、实时显示，
具备实时曲线显示、历史曲线显示、大型动态标准数据库，提供年报表、月报表、日报
表和随机打印报表的功能；
通过中央监控站可监测与控制现场设备的开/停，干预生产过程
弹出菜单方式进行参数设置、更改；包括速度设定、温度设定、厚度设定、订单更改、订单参数设置，并能下传至现场控制器PLC单元，更改工艺参数和控制过程；
配方参数设置：可根据生产需要设置上百种配方，使一线多能成为现实
美观的立体动态设备图形和工艺运行图界面
自动运行，电脑远程控制运行
内置数据库、能进行各类年报表、月报表和日报表及即时报表，方便的打印与输出功
能
三级口令保护、只有授权的人员可以相应操作
报警提示与报警记录数据库
精确的厚度设定与厚度控制
全线速度同步与速度跟踪、整机同步联控等功能
温度设定、显示、报警与控制
烟道阀门开度调节与开度显示

西门子是世界上完整自动化和驱动解决方案的主要提供商：

• 工业工艺能力
• 有性能规格的自动化解决方案的设计能力
• 总解决方案的实现能力
• 支持

我们的座右铭：

西门子的工业解决方案：不只是产品出色。

我们的服务：

我们在下述自动化方面拥有全面的工业专门技术：

• 塑料和橡胶加工机，电缆和线材拉伸机
• 打包机
• 纺织机和用于鞋类和皮革业的机器
• 压机和成型机
• 木材加工机
• 各种用于加工玻璃，陶瓷和石头的机器

我们的观念是使机器*化并强化过程。我们的方案是以创新技术为基础的，诸如模糊逻辑和神经网络及状态控制器。通过使用标准产品，经试验和测试过的软件模块及所有创新技术使我们提供的方案非常经济。

我们设计的定制解决方案清楚地定义了整个系统的性能规格。在如期完成价格固定的项目方面，我们的员工是合格的并富有经验的。

我们服务的范围包括设计工程，配置，软件开发，机柜安装，装配和调试等方面。我们用遍及世界的服务及后勤网络来支持我们的用户。

注：

在“应用和解决方案”中，你会发现重要的应用例子和解决方案，以及工业的软硬件方面的附加产品。

• 在确定电源缓冲时间时，可以将新电池模块、未老化的电池模块、充满电的电池模块的放电时间（电池温度不低于 +25℃，DC UPS 关机时间）用作参考。
• 电池的老化 当（1.2 Ah/3.2 Ah/7 Ah 等）内阻增大时，蓄电池在使用寿命终期仍然可用的容量会降到初始容量值的 50 %。当出现“Battery charge > 85%”（电池充电 > 85%）的消息时，在电池使用寿命结束时，只可使用 50% x 85 % 左右 = 约 43% 的原始可用容量。
  
  电池温度低于 +25℃ 时，可用容量再减少约 30%；电池温度为 +5 ℃ 时，可用容量约 43% 的 70%，只剩约 30% 的原始可用容量。
  
  因此，在组态系统时，必须选择相当大的电池容量：通过选择 1/约 0.5 = 约是（按照相关负载电流和相关缓冲时间表格中的内容所需的电池容量）双倍的电池容量来补偿约 50% 的容量下降。通过选择 1/约 0.43 = 约 2.33 倍的电池容量来补偿约 43% 的可用容量。通过选择 1/约 0.3 = 约 3.33 倍的电池容量来补偿约 30% 的可用容量。

建议：

• 出于以下原因，每当到电池预期使用寿命一半时（降低到大约 50% 电池容量）更换电池，而不是通过安装双倍电池容量来应对电池老化：到电池的预期使用寿命中期（或有点超过中期）为止，容量不会下降至低于 100 %。如果在达到预期使用寿命的一半寿命后定期更换电池，必须安装单节（而不是双节）电池容量（→在电池模块成本和价格方面没有影响，但可以减少一半的空间要求）。
  
  在达到使用寿命的一半寿命后更换时，电池制造商没有详细地规定剩余容量的大量分散范围，在使用寿命结束时忽略（使用寿命结束后，许多电池超过或低于平均 50 % 的剩余容量，即，即使安装了双倍容量的电池，也不会可靠地补偿使用寿命结束时的老化影响，而只是按照通常情况补偿）。如果在达到预期使用寿命的一半寿命后更换，可以更为可靠地按照计划的缓冲时间补偿。

• 在“产品和服务”中，详细描述了这些附加产品，包括技术数据和订单数据。

  			Non-residential buildings	Residential buildings	Industry
  	5SD7 lightning arresters, type 1	With plug-in protective modules for TN-C, TN-S and TT systems Rated voltage 350 V AC for lightning currents from 25 kA up to 100 kA. All versions with remote signaling contact. For installation in main distribution boards, upstream or downstream of the counter.	EN 61643-11	✓	✓	✓
  	5SD7 combination surge arresters  type 1 and type 2	With plug-in protective modules for TN-C, TN-S and TT systems Rated voltage 350 V AC for lightning currents from 25 kA to 100 kA. All versions with remote signaling contact. For installation in main distribution boards downstream of the counter.	EN 61643-11	✓	✓	✓
  	5SD7 combination arresters, Type 1 and Type 2	With plug-in protective modules for TN-C, TN-S and TT systems Rated voltage 335 V AC for lightning currents or discharge surge currents up to 50 kA. All versions have remote signaling contact	EN 61643-11	✓	✓	✓
  	5SD7 surge arresters, type 2	With plug-in protective modules for TN-C, TN-S and TT systems Rated voltage 350 V AC, rated discharge current 20 kA and discharge surge current 40 kA. For installation in sub-distribution boards.	EN 61643-11	✓	✓	✓
  	5SD7 surge arresters, type 3	With plug-in protective modules for single-phase and three-phase systems. Rated voltage single-phase 24 V, 120 V, 230 V AC/DC and three-phase 230/400 V AC. For installation as close as possible upstream from the terminal equipment.	EN 61643-11	✓	✓	✓
  	Accessories for surge arresters	Plug-in parts for lightning and surge arresters and through-type terminals for installation.	EN 61643-11	✓	✓	✓
  	5SD7 surge arresters,  for measuring and control technology	With plug-in protective modules for measuring and control technology for installation in signal circuits.	EN 61643-21	✓	--	✓

  
  对于存放在温度在 +25℃ 以下的条件下不长于 4 个月的电池，可以采用下列使用寿命（在很大程度上取决于电池温度）：

在正常情况下（在温度约为 +30℃ 时，在控制柜中温度zui低的位置安装），电池使用 1 年后，应按照选型表中的内容使用单节安装的电池容量更换电池！

• 在 DC UPS 模块 (40 A) 上，必须针对 > 30 A 的输出电流并联 2 个 7 Ah 或更高容量的电池模块。在对电池模块进行并联时，必须确保两个模块的容量和老化程度相同。
• 发生电源故障后以及在设定的缓冲时间结束时，电池模块会在 24 V 输入电压自动恢复或通过打开 On/Off 控制电路而恢复时从负载断开，并迅速通过相关 DC UPS 模块的充电电流进行充电（I-U 充电特性：首先以恒定电流 I 快速充电，然后当电池即将充满时以恒定电压 U 维持充电状态）。
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