西门子6SL3211OAB125BB1，西门子6SL3211OAB125BB1

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siemens WinAC在自动化系统中的应用举例

WinAC是SIEMENS最新推出的基于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
成功应用及其独具的特点
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第一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
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最为适宜，分布式测控系统具有布线量少，搞干扰能力强，扩展维护方便，运行安全可靠，故障风险降到最低的优点。
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，检测与控制协调一致。
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自动化是本系统的首选方案。
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。
三、基于PC 的自动化---WinAC
WinAC是SIEMENS公司最新推出的基于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无法比拟的计算速度，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最理想的选择：
先进性
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国际标准，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完美。
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.
专用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

模拟量输入模块可以记录压力或温度等过程信号，并以数字形式（16 位形式）将它们传送给控制器。这些模块适用于测量电流（2 线制和 4 线制传感器）、电压和电阻，并适合连接电阻温度计和热电偶（测量类型取决于模块）。

提供有以下模拟量输入模块：

• AI 4xU/I/RTD/TC ST
  带有 4 个通道的模拟量输入模块；分辨率 16 位；准确度 +/-0.3%；一个电位组；共模电压 10 V；可设置诊断参数；硬件中断（两个上限和下限）；在执行期间进行校准。
  模块宽度 25 mm
• AI 8xU/I/RTD/TC ST
  带有 8 个通道的模拟量输入模块；分辨率 16 位；准确度 +/-0.3%；一个电位组；共模电压 10 V；可设置诊断参数；硬件中断（两个上限和下限）；在执行期间进行校准。 
  模块宽度 35 mm
• AI 8xU/I HS 
  模拟量输入模块，带 8 个通道；分辨率 16 位；准确度 +/-0.3%; 一个电压组；共模电压 10 V；可设置诊断参数；硬件中断（两个上限和下限）；8 通道高速模块，125 μs；等时同步模式；在执行期间进行校准 
  模块宽度 35 mm
• • 用一个螺丝安装在 S7-1500 安装导轨上
  • 35 mm 模块 采用螺钉型端子或推入式端子的标准化 40 针前连接器（不能用于 25 mm 模块）
  • 25 mm 模块 采用推入式端子的标准化 40 针前连接器（不能用于 35 mm 模块）
  • 可连接芯线截面积 0.25 mm² - 1.5 mm²（AWG24 至 16），无论使用何种前连接器
  • 前连接器的预接线位置
  • 前盖带有可扩充的电缆室，即使完全接线时也如此
  • 集成式屏蔽
  • 模块正面的清晰标签
    • 模块类型
    • 订货号
    • 硬件和固件型号
    • 通道编号标签
    • 电缆连接图

  含在供货范围之内：

  • 电源元件、屏蔽支架和屏蔽端子
  • 用于手工贴标签的一个标签条
  • 一个 U 型连接器
  • 印制有文字的前门
  • 统一的显示和诊断方式：
    • 故障（红色 LED）和运行（绿色 LED）模块状态显示
    • 通道状态显示（通道已激活或已禁用，绿色 LED）或诊断显示（红色 LED）
    • 显示 24 V DC 电源电压（绿色 LED）
  • 支持的功能：
    • 持续稳定的 16 位高分辨率
    • 识别和维护数据 IM0 至 IM3
    • 固件更新
    • 与通道相关的参数分配
    • 硬件中断；可设置两个上限值和下限值
    • 按通道诊断（取决于测量类型/测量范围）
    • 等时同步模式（取决于模块）
    • 在运行过程中进行校准
  
  

西门子S7-200子程序，多次调用的“怪”现象

在S7-200编程中，子程序想必大家都用过，使用子程序可以更好地组织程序结构，便于阅读和调试，也可以缩短程序代码。但是使用子程序也有一些需要注意的地方，除了子程序在同一周期内被多次调用时，不能使用上升沿、下降沿、定时器和计数器之外，还有子程序中局部变量的特点，在编程多次调用带参数子程序时要特别注意。下面就是前些天热线上遇到的一个Case，非常有代表性，在这里跟大家分享。
E：您好，西门子技术支持。
C：您好，我想问下，200子程序是不是多次调用时会不好使？
E：不会啊，您是不是在子程序里使用了沿指令或者定时器？
C：没有啊，我就编了一句很简单的开关程序，开关闭合，线圈导通，然后主程序里调用了两次这个子程序，结果第一个I点闭合了，两个Q点都导通了。
E：（心里活动：看来是和子程序的局部变量有关了，估计客户程序逻辑有问题）那请您描述一下您的子程序吧，我帮您看看。
于是客户描述了一下自己的程序，大致了解了之后告知客户我这边测试下，稍后回复。
客户的程序是这样的：
子程序：是个常见的自保持逻辑，接口参数如红框所示。

图. 01
主程序：调用了两次上面的子程序，实现I0.0和I0.1控制Q0.0的闭合和断开，I0.2和I0.3控制Q0.1的闭合和断开。

图. 02
那么在线测试下程序执行情况，发现果然如客户所描述的，I0.0为1后，Q0.0和Q0.1都为1了。见下图.03所示。而如果闭合I0.2，则Q0.0和Q0.1都断开。

图. 03
为什么会这样呢？首先我们先明确子程序局部变量的特点。局部变量的变量类型分为四种：IN，IN_OUT，OUT和TEMP，局部变量存储区是在子程序调用时开辟的，子程序调用完成，局部变量占用的存储空间释放。
我们来分析下客户的子程序。
在主程序第一次调用子程序时，如果I0.0为1，I0.1为0，它们将自身值分别传给输入局部变量#AA和#BB，子程序中程序逻辑执行如下图.04所示。此时局部变量#CC值为1，子程序完成，#CC将值传送到输出参数Q0.0上，使其置1。根据局部变量的特点，子程序第一次调用完成后，局部变量存储区释放。

图.04

那么当主程序第二次调用该子程序时，开辟临时存储空间，但是此时的存储空间与第一次调用时开辟的不一定一致。可是，也有可能由于程序简单，仍然使用第一次调用时占用的存储空间。如果这种情况发生了，那么第一次调用时已经将#CC的L0.2置了1，而此值依旧存在，那么第二次调用时虽然输入参数I0.2和I0.3为0 ，但是#CC（L0.2）为1，由于客户的子程序逻辑有自保持部分，所以最后L0.2的逻辑结果仍然是1。子程序完成后，#CC将值传送到输出参数Q0.1上，使其置1。所以就会出现客户反映的那种问题。
那么该如何避免这种情况呢？
大家是否还记得刚刚介绍局部变量参数类型时除了IN, OUT类型外，还有一种类型叫IN_OUT，这种类型的参数是先读入，然后再写出，这里我们就可以利用它的特点解决上面的问题。
下面对子程序的参数进行修改，将原先的#CC变量类型改为IN_OUT。如下图所示：

图.05
主程序结构不变，如下所示，可以看到由于#CC的类型是IN-OUT，它在子程序块的接口位置也转到了左侧输入侧。

图.06
下面再次将I0.0置1，其他输入都为0，监控程序状态，如图.07所示，可以看到只有Q0.0为1，Q0.1状态为0。而如果将I0.1置1， Q0.0被复位，Q0.1还是0，这样就符合客户的控制要求了。

图.07
同样，如果只给I0.2置1，那么也只有Q0.1会亮，不会再影响Q0.0。
了解了IN_OUT类型变量的特点，就不难分析以上的结果。因为每次调用子程序时，局部变量#CC都会先去读取输入参数Q0.0或Q0.1的状态，所以即使两次调用子程序时，#CC变量使用的同一区域，该区域的值也会在开始被Q点的状态所修改，就不存在两次调用相互影响的情况了。
另外，如果在子程序一开始就添加一条指令，对局部变量#CC进行赋初值（如图.08），也可以避免临时变量区数值不定的问题，您可以尝试测试下。

图.08
所以，在编写200子程序时要特别注意局部变量的特点，一旦出现多次调用不正常的情况，就可以从局部变量的特点出发分析，看看是不是存在隐患。善加利用IN_OUT变量也许可以解决许多问题。