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[西门子PLC程序的调试方法及步骤]:西门子PLC程序的调试可以分为模拟调试和现场调试两个调试过程,首先对PLC外部接线作仔细检查很重要。外部接线没有问题。为了安全考虑,最好将主电路断开。用先编写好的试验程序对外部接线做扫描通电检查来查找...
西门子PLC程序的调试可以分为模拟调试和现场调试两个调试过程,首先对PLC外部接线作仔细检查很重要。外部接线没有问题。为了安全考虑,最好将主电路断开。用先编写好的试验程序对外部接线做扫描通电检查来查找接线故障。当确认接线无误后再连接主电路,将模拟调试好的程序送入用户存储器进行调试,直到各部分的功能都正常,并能协调一致地完成整体的控制功能为止。
1.程序的模拟调试
如果程序中某些定时器或计数器的设定值过大,为了缩短调试时间,可以在调试时将它们减小,模拟调试结束后再写入它们的实际设定值。在设计和模拟调试程序的同时,可以设计、制作控制台或控制柜,PLC之外的其他硬件的安装、接线工作也可以同时进行。
将设计好的程序写入PLC后,首先逐条仔细检查,并改正写入时出现的错误。用户程序一般先在实验室模拟调试,实际的输入信号可以用钮子开关和按钮来模拟,各输出量的通/断状态用PLC上有关的发光二极管来显示,一般不用接PLC实际的负载(如接触器、电磁阀等)。可以根据功能表图,在适当的时候用开关或按钮来模拟实际的反馈信号,如限位开关触点的接通和断开。对于顺序控制程序,调试程序的主要任务是检查程序的运行是否符合功能表图的规定,即在某一转换条件实现时,是否发生步的活动状态的正确变化,即该转换所有的前级步是否变为不活动步,所有的后续步是否变为活动步,以及各步被驱动的负载是否发生相应的变化。
在调试时应充分考虑各种可能的情况,对系统各种不同的工作方式、有选择序列的功能表图中的每一条支路、各种可能的进展路线,都应逐一检查,不能遗漏。发现问题后应及时修改梯形图和PLC中的程序,直到在各种可能的情况下输入量与输出量之间的关系完全符合要求。
2.程序的现场调试
完成上述的工作后,将PLC安装在控制现场进行联机总调试,在调试过程中将暴露出系统中可能存在的传感器、执行器和硬接线等方面的问题,以及PLC的外部接线图和梯形图程序设计中的问题,应对出现的问题及时加以解决。如果调试达不到指标要求,则对相应硬件和软件部分作适当调整,通常只需要修改程序就可能达到调整的目的。全部调试通过后,经过一段时间的考验,系统就可以投入实际的运行了
西门子工业安全实验室的研究人员。该实验室提供风险评估服务,以查明安全风险,并提供这些风险的解决方案。
西门子工业安全实验室内部设有几套演示装置,包括一套典型工厂自动化测试设施。实验中,唐文会故意使用实验室的Styx工具发起一次网络袭击,以此向访客证明,如果企业想在工业安全问题上“偷工减料”,那么客要关闭一个控制器是十分容易的。这支团队还开设培训课程,教客户利用西门子提供的分析软件,提升自身网络的安全性。
目前,西门子工业安全实验室正在开展多个旨在提升工业安全措施的项目。譬如,Styx(工业安全测评系统)就是其中之一。它是实验室研发的一个工具,可向被测系统发送数百万个加载了安全专家故意生成的随机数据的数据包。这项技术被称为模糊测试,旨在检查系统是否会因此而降低速度甚或崩溃。Styx的优点是它不需要掌握关于被测系统的任何知识,并且它可以找到过去未知的错误,然后可以迅速这些错误,以提高西门子产品的安全性。不论被测控制系统是用于灌装线还是电厂,都是适用的,这种类型的“暗箱测试”适用于任何系统,Styx已经被用于对26种不同工业协议执行了上千万次测试。
Styx可用于在向客户交付自动化系统之前,对其进行测试,以及对任何疑似存在安全风险的现有系统进行测试。Janus是西门子工业安全实验室开发的另一款软件产品,它可在工业设施正常运行期间执行安全测试。Janus基于DPI(深度数据包检查),可以全天候检测并阻止非法访问工业自动化网络和应用程序。
Styx和Janus是在西门子中国研发的。为什么是在这里而不是别的地方?唐文解释道,“因为我们贴近zui终用户,通过与他们密切合作,我们得以了解他们面临的问题,从而开发出他们所需的安全工具和软件。”
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以少谋多 节能增效
建成的汽车制造厂都已具备很高的能效,但是,不断升级的竞争迫使它们寻觅能进一步削减成本的环节。生产过程中的能耗,便是这样一个具有节支潜力的环节。
汽车行业竞争激烈。对于已经在为提高总体生产率和控制成本而忙得焦头烂额的汽车制造商而言,世界范围内的产能过剩带来的价格压力,不啻于雪上加霜。另一方面,大多数主要节支环节的能效提升潜力已被挖掘殆尽。
该怎么办?降低能耗历来不乏吸引力,但在新车制造成本中,与制造过程中的能耗有关的成本仅占3%到5%。相比之下,造纸过程中的能耗成本高达15%。尽管如此,能源价格不断攀升,令汽车制造商不得不仔细审视降低能耗的可能性。例如,大众汽车集团在其《2011年可持续发展报告》中宣布,计划在2018年以前,将包括电、气和热在内的各种形式的能源的总消耗量降低四分之一。
能源管理软件(上图)可以出诸如车身装配(下图)等工序中的用电浪费情况。
压床(下图)的能效也在不断提升。
一座日产1,000辆汽车的工厂的年耗电量动辄高达数亿度,与一座中型城镇的耗电量不相上下。大型冲压设备把钢板压成一个个的车身部件;机器人通过数千次焊接和黏合操作将这些车身部件装配起来;而涂装车间则必须保证喷漆温度恰当、运行大型通风系统以及向车间内机器人供电,因此其耗电量占工厂总耗电量的45%-60%。此外,传送系统还要将车门、发动机、传动系和车内配饰等运往装配线进行组装。
上述每道工序要消耗多少能源?具体而言,哪些过程在什么时候会消耗多少电能、燃气和热能?只有先答对这些问题,工厂能找到有的放矢的提高能源效率的措施。
西门子新开发的能源管理软件系统SIMATIC B.Data能助其一臂之力。这款智能能耗追踪软件能够单独记录每一台生产机器和每一个生产系统的能源使用情况,然后对这些数据进行处理,以执行细致深入的分析。例如,在德国的一家汽车制造厂里,该软件检测到,尽管工厂计划周末停工,但机器仍疑似存在很高的本底负荷能耗。它发现制造机器人一直将车身抬在作业高度,这就要求相关压缩机不停地向机器人输送压缩气体。
Rudolf Traxler是西门子工业在奥地利林茨的能源管理系统负责人,他表示,“我们软件的主要目标之一是降低工厂的本底负荷。在非高峰时段,虽然工厂产量低至零,但这段时间的能耗通常占工作日总能耗的30%。”解决办法是关闭所有未使用的设备。位于奥地利斯泰尔的宝马发动机工厂现在就是这样做的。归功于SIMATIC B.Data及大量节能措施,这座工厂在停产期间的本底负荷已从8,000千瓦降至5,000千瓦。
在安装SIMATIC B.Data系统之前,应考虑以下因素:要测量哪些设备的能耗、度要求如何,以及需要对测量解决方案进行何种程度的改装等。宝马斯泰尔工厂可年产发动机70万台,按15分钟间隔对大约700个监测点的能耗进行测量。对Traxler而言,透明度是节能增效的关键所在。他表示,“只有准确追踪能耗,才能激励工厂采取节能措施”。在位于德国雷根斯堡的宝马工厂里,SIMATIC B.Data会自动生成能耗日报和月报,帮助找到潜在的改进空间。2012年,雷根斯堡授予该工厂一项环境奖,表彰其在提升产量,扩建工厂的同时,还将耗能量在2004年的基础上削减了30%,相当于每年节省1.68亿度电。
有了智能能耗,工厂可以针对生产及其调节控制软件,以进一步提升能效。以传动装置为例。在大多数工厂,用于驱动传送带系统、机器或生产机器人的大小各异的电机所消耗的电量,占总耗电量的三分之二左右。电机技术升级后可大幅降。以西亚特位于西班牙Martorell的首要工厂为例。西门子为其涂装车间的大型通风设备加装了变频器,以根据实际需求调节电机转速。得益于此,其耗电量降低了40%。
现代传动装置也能提升冲压设备的能效。借助数千吨压力的作用,这些大型机床可在转瞬之间将金属板材塑造成车门、车顶和引擎盖等部件。每次在机床抬起后,一个搬运机器人就会将车身部件移到邻近的压床上。许多时候,各种动作都是通过同一个由大型飞轮驱动的传动轴带动。但这种方法的能耗很高,鉴于此,大众汽车在西门子的协助下,对沃尔夫斯堡工厂的三个已经运行15年之久的冲压系统进行了升级。西门子工业的Bernd Dietz说:“现在,搬运机器人不再与主传动轴相连,而是由电子伺服系统带动。”这种方式能够更加准确地控制搬运机器人。
西门子提供的冲压生产线仿真(PLS)模型能够确保金属冲压动作得到*化控制,即使这些昂贵的机器和搬运机器人的操作间隔非常之短,亦可保证它们不会相互碰撞。部署这些系统后,大众汽车的冲压生产率从每分钟14件增加到了16件。PLS还能缩短更换工具所需时间,因为新工具的仿真动作可直接导入冲压机床控制软件。从长远来看,实用性提高后,大众汽车的冲压生产线将从17条减至8条。此外,现在可将传动装置减速时节省的电能用于加速其他传动装置,进而将冲压生产线的能效提升约30%-40%。
灵活性增强。现在,许多工厂在安装新的冲压机床时都选择了伺服电机驱动的伺服冲床。其优势在于该系统不必按照预设节奏运行,因此可根据实时要求单独控制冲压过程中上下运动的各个部件,而采用单一传动轴和飞轮的系统则做不到这一点。在将金属板材冲压成型时,冲床会慢慢下降,以保护模具,同时确保生产出高品质工件。然后,它将以zui快速度上升到冲程顶端,以便开始新一轮作业。在状态下,伺服冲床的产量是传统冲床的两倍,这将快速抵消其高昂的购置成本。
然而,正如Dietz的同事Gerald Reichl博士所解释的那样,伺服冲床的电机能耗高于飞轮-传动轴组合。他说:“我们为波兰的一家汽车制造厂设计的飞轮式冲床的功耗为500千瓦;而一台配备了6台主用电机的伺服冲床在其所有电机同时运转的情况下,理论zui高功耗达3000千瓦。”然而,智能能源管理系统可确保该冲床仅需500千瓦电力,这是因为电容器和飞轮系统会在电机减速时收集所释放的电能,以供需要时使用。
伺服冲床给冲压机床制造商带来了*的设计挑战,因为可以利用各式各样的电机和不同的转矩,通过许多不同的方式来实现所需压力。尤其需要支持的是中小型制造商,机电一体程师Reichl表示,“我们开发的一个程序可以根据所需转速和冲力,计算出冲床的尺寸和*运动参数,以及适当的能源管理系统。”销售部负责人Alexandre Bonay指出,该项目耗时多年,“那时,虽然我们已经掌握了驱动和控制系统领域的专有技术,但在冲床领域仍是一片空白。”我们投入的时间非常值得。“我们的辛勤付出,换来了一个面向伺服冲床的综合解决方案,从设计到传动系统、控制技术、甚至计算机模拟,它无所不包。”
这为冲压机床制造商提供了额外保障,因为该系统的仿真功能可按1:1的比例呈现计划制造的冲床,甚至早在制造出冲床之前,便可向客户展示其在正常生产过程中能够可靠地生产出多少件工件。汽车制造商可以将这种仿真导入其自有虚拟模型中,以确定未来车型的产量能够提高多少,进而在竞争激烈的市场上占据生产率和能效优势。
作为工业自动化的一种典型应用,PLCzui初是做为取代继电器线路、进行顺序控制为主而产生的,后来PLC厂家逐步增加了模拟量运算、PID功能以及更可靠的工业抗干扰技术等功能,并随着网络化的需求增加了各种通信接口,同时伴随着现场总线技术和以太网技术的发展,PLC的应用范围越来越广泛。PLC具有众多优点,如功能齐全并不断提升;应用上灵活简便、维护方便;不断提高可靠性和抗干扰能力;价格便宜等,这些优点是PLC产品能够持久占有市场的根本原因。
目前用户对PLC技术提出的应用需求主要集中在两个方面,一是非标定制,二是网络化。英威腾采取积极的态度不断开发新产品以满足客户的需求。首先,面对工业自动化和OEM客户的逐渐发展、PLC的应用和技术需求越来越多的现状,通用性PLC产品已经难以满足多样性的客户需求,OEM客户已经不仅仅关注PLC产品的成本和价格,更注重其企业形象、PLC与自身核心技术的融合,因此PLC定制化会越来越频繁的出现在各PLC厂家的市场需求中。英威腾一向对于PLC定制化发展持开放和支持的态度,对此不断在进行行业性产品和非标产品的研发,并不断积累行业应用经验,给客户提供的产品和解决方案,以提升客户的竞争力。在非标定制方面,针对某些用量较大的客户或行业性客户的技术需求,英威腾在与客户充分沟通并理解需求的前提下,为客户提供满足需求并具备优异性价比的产品,努力提升客户产品的竞争力。
在网络化方面,英威腾也在不断的发展和完善产品,配合英威腾电气及变频器、伺服等产品,为客户提供整体解决方案,并结合英威腾电气的物联网技术,实现PLC数据的远程监控,以及PLC程序的远程维护等功能,为客户提供了*的便利。
然而随着物联网建设的加快,物联网的安全问题必然成为制约物联网全面发展的重要因素。广泛存在的物联网设备将会对国家基础、社会和个人安全构成新的威胁。英威腾主要在以下几点做了大量而有效的工作:应用技术手段保护信息安全,包括物理上的安全措施和上的加密机制;用户权限分级,对访问者的合法性进行认证;的防火墙等。
目前国内用户在PLC的使用上,绝大多数还处于类似于单机应用的程度,后续随着智能制造的发展,将大大推动传统自动化与网络技术的密切结合,随着中国制造业实现由大变强的升华,PLC应用技术将出现更大的发展