西门子模块6ES7216-2AD23-0XB8接线图形

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二、项目的简要工艺

　　浆纱是纺织行业织布前一道非常重要的工序，浆纱的目的在于增强纱线的强度和韧性，减少毛羽，纱线上浆的好坏直接影响织造的效率，纱浆得好等于布织了一半，浆纱机在纺织上的重要性。以前的浆纱机 多采用边轴传动、控制精度差，卷绕部分无级变速器故障率高，经纱上浆质量难以提高。为了适应对浆纱的高要求，各企业纷纷开发了七单元传动的浆纱机。而浆纱机性能的好坏关键在于对自动控制系统的精度和速度响应等要求较高，从纱线的退卷开始，浆槽浸浆、烘房烘干到卷绕成型，中间要经过伸长控制、温度控制、回潮控制、张力控制、计长控制、卷绕控制等多种高精度控制过程，使纱线变为具有所需要的适宜回潮率、伸长率、上浆率和卷绕张力的实用价值的经纱。

三、控制系统构成

　　这套九单元浆纱机电气控制系统采用全套德国西门子元器件，应用以西门子SIMOTION D435系统为控制核心，再外挂CU320控制装置一个，共直流母线技术，一个电源模块带4个电机模块，主要的配置如下：
　　控制系统D435： 6AU1435-OAAO-OAA1　 1台
　　CU320控制装置：6SL3040-OMA00-OAA1　1台
　　人机界面：　　 6AV6542-0DA10-0AX0　1台
　　ET200M：　　　 6ES7153-2BA00-0XB0　2台
　　电源模块：6SL3130-7TE23-6AA1　　　 1台
　　电机模块：6SL3120-1TE23-0AA1　　　 1台
　　　　　　　6SL3120-2TE21-8AA0　　　 3台
　　　　　　　6SL3120-2TE21-0AA0　　　 1台
　　制动模块：6SL3100-1AE31-OAB0　　　 1台
　　电　　机：1PH7163-2NB20-0BA0　　　 1台
　　　　　　　1FT6086-1AF71-3AH1　　　 4台
　　　　　　　1FT6084-1AF71-3AH1　　　 2台
　　　　　　　1FT6082-1AF71-3AH1　　　 2台
这套系统的网络结构图见如下：

这套系统的监视画面见如下：

这台设备的外貌：

四、控制系统完成的功能

经轴退绕张力控制：采用当今先进的AC300退绕系统，只需开车前先设定好经纱长度、经纱根数、经纱支数、轴心直径等参数后，开车过程中系统将会自动实时计算所需气压，真正保证退绕过程中张力的恒定。
车速和伸长率控制：利用西门子SINAMICS 伺服系统独有的装置间同步数据传送功能及SINAMICS D435内外置的S120具有的速度－转矩闭环控制系统，使伸长率控制精度达到%，并且保证在升降速过程和稳态过程中保持不变，减少纱线断头，保证上浆率和伸长率。
回潮控制：利用当今世界先进的德国mahlo回潮仪，在线测量纱线的回潮率，由回潮检测控制仪输出控制信号和参考信号，SINAMICS D435自动控制全机车速在设定范围内升降，以达到控制回潮率的目的。
烘房温度控制、浆槽温度控制：浆液温度和烘房温度的自动控制是获得良好上浆及伸长率、回潮率的必要条件。SINAMICS D435独立的PID控制，响应速度快，实时性好，具有低速防过烘功能。
浆槽压力控制：压浆辊压力随着车速的变化按照预先定义的多段斜率曲线变化，满足上浆率在不同速度下保持一致。控制曲线可自由定义，适应更多纱线品种。
卷绕控制：运用西门子独有的jingque卷绕控制软件（系统自动运算材料的转动惯量、摩擦力等），无需张力传感器，能够将织轴从φ100mm卷到φ1000mm。卷绕张力可以实现从0－500K gf曲线设定。

五、系统特色

　　1、采用西门子同步伺服电机，大扭矩，小功率，系统装机功率不到40千瓦，而其它的电气系统由于采用的是变频电机，同样的系统装机功率需要75千瓦。
　　2、驱动系统采用直流母线连接技术和可逆变的IGBT技术，使得多台同步运转的电机中处于发电状态的电机产生的电能反馈到直流母线上供其它电机驱动，系统所需的能量小化。实际生产中较其它电气系统节能50%。
　　3、自然风冷伺服电机配套原装德国变速箱，原装伺服电机专用动力电缆和编码器电缆的应用，系统的可靠性大幅度提高，运行稳定可靠。
　　4、高性能价格比。性能优：采用西门子的SIMOTION D435伺服控制器和机床专用的高精度伺服电机，高响应、高动态特性；价格低：西门子是目前世界上大的机床数控系统供应商，产品性能先进，产量大，纺织业只是应用之一，将数控系统的产品应用于纺织工业，是西门子的优势和强项，而其它中小公司研制的专用产品势必在开发费用、产量价格和性能水平上无法与西门子相匹敌。
　　5、采用汉化人机界面，适合中国用户。人机界面博采世界多家纺织机械生产厂家之精华，结合西门子专用软件和中国特色，开发出适合中国用户要求和习惯的低成本软件方案，实现优控制和佳效能。

六、与其它电气系统的比较

　　跟其它电控系统相比，采用西门子的SINAMICS D435伺服系统的九单元电控系统具有节能、可靠性高、系统运行稳定、成纱质量高、系统无故障运行时间长等优点，具优势的特点是节能和高运行可靠性。在能源日益紧张的，节能已成为衡量一个设备技术先进性的重要指标；浆纱机是纺织准备工序的重要设备，一台机器后面都跟着几十台织机，浆纱机的运行稳定性和可靠性是非常重要的。

七、

　　由于采用先进技术，减少了功率损耗，使系统总功率减小，如卷绕电机采用西门子通用数字主轴电机，加上特种卷绕软件，只需要9.5KW，而其他厂家用特种卷绕电机或变频电机需要22KW，本套全伺服控制系统总价甚至比其它厂家的普通变频系统还便宜，打破了以往伺服系统价格高昂的观念。

作为奥林匹克运动会的东道主，北京长期致力于缓解交通压力，减少环境污染和改善空气质量，以保障“绿色奥运”。新地铁5号线的开通也正是为了这个目的。

北京地铁5号线为乘客提供四季如春的站台候车环境。5号线使用一套环境控制系统，将地下隧道通风系统与站内通风及空气调节系统结合起来。

　　西门子S7-400H系统，包括带有CP443-1的S7 414-4H CPU、带有CP343-5的S7 315-2DP CPU、带有EM277 的S7 CPU 224（OEM 制冷机）、SCALANCE X202-2 X204-2（冗余环网）、 ET 200M 分布 I/O（Y-bbbb连接转换器）、WinCC 亚洲6.0版以及带有冗余CP1613的SIMATIC IPC等产品，投入使用于北京地铁5号线综合监控系统中，以其高可用性系统、提供舒适安全的站内环境、完整且开放的系统以及友好型人机接口满足了客户的各类需求。其中，高可用性SIMATIC H系统、冗余环网、分布I/O和智能站保证了系统的正常运行；H系统的事件同步原理节省了工程时间；运用STEP 7和WinCC进行快速诊断减少了维护费用；且其使用能实现节能环保，它给客户带来了切实的利益。

柔性制造是当代汽车生产中一个充满魔力的词汇，数年来，北京奔驰一直追逐着汽车柔性制造的梦想。所谓“柔性制造”是由信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能灵活、迅速的适应加工对象变换的自动化机械制造系统（FMS）。经过柔性制造的“温柔”助推，汽车市场上各主要汽车生产厂家之间的竞争形态，从成本、价格为主的竞争，转向市场适应能力、新产品推出速度、产品个性化等方面的竞争，而不具有“柔性制造”能力的厂家将与此绝缘。

图1：BBDC新厂全貌

　　我们的主人公——北京奔驰-戴姆勒•克莱斯勒汽车有限公司（BBDC）被业界认为是现代化轿车厂制造工艺的一本教科书，BBDC新厂一期工程30万平方米，2006年9月15日投产，具备年产10万辆汽车的生产能力，协同工作生产不同款式的奔驰和克莱斯勒品牌汽车，高性能的生产线和装配线是其根本保证。在北京奔驰新厂的设计阶段，工程师们便把柔性化、精益化制造作为战略性措施予以重视，BBDC电气&材料主管高宏君先生说：“为了走好奔驰迈向国产化的步，我们在新厂的设计中一直坚持生产线柔性化和控制系统透明化，这就对操作的高度自动化和生产线的安全性依赖非常大。在生产和管理中大量采用大型安全PLC和计算机控制技术，拥有国际先进水平的国内条能够生产5种车型的柔性化生产线，涵盖了冲压、焊装、涂装、总装等整车制造环节。”

　　控制和安全系统合为一体
　　在BBDC的柔性制造中，两个“融合”是其大特色，那就是生产安全系统和控制系统的融合，以及全厂控制系统和IT管理系统的信息融合。“BBDC对安全非常重视，”高先生说，“我们不仅要对产品负责，还要对员工负责。BBDC在制定自动化安全控制策略时，基于安全可靠，和成本优先前提，终选用自动化领域战略合作伙伴西门子公司的安全型PLC作为控制系统主控制器，以此实现安全系统与普通控制系统融合。”

图2：BBDC总装生产线上使用的动态看板，ANDON实时显示生产信息

　　BBDC通过制定和执行统一的电气自动化控制标准，采用西门子的故障安全解决方案，已经建立覆盖整个公司生产车间的安全控制系统，实现了标准化和集成化的安全控制回路。 “使用集成系统，能够大大降低配线需要，从而节省了配线费用以及柜内空间。另一个主要优点是它的通用工程环境，统一的结构大大减少了对工程、培训、操作、维护和备件种类的需求，也相应减少了成本费用。我们看到了全集成自动化概念的明显优势，灵活性更强，接线和所需电缆更短，网络功能更加丰富，PROFIBUS集成以及更短的调试时间等。”

　　物理与信息双重透明
　　BBDC项目中，信息透明性方面也堪称。网络方面为透明性提供了必要的支持，向上与车间管理监控层设备通过工业以太网连接。向下，通过标准的PROFIBUS/ PROFIsafe现场总线系统和现场传感器和操作设备和驱动设备连接，使得生产信息能够直接提交到BBDC的ERP系统。高先生认同BBDC目前的成功得益于统一的电气控制标准和与战略伙伴西门子的合作，“奔驰的企业文化一向比较稳重，对西门子的选择基于长期的产品应用经验的积累，以及奔驰与西门子全球合作的背景，拥有扎实的基础。”使用西门子全新SIMATIC安全集成概念，BBDC满足了汽车生产车间不同区域的安全等级要求。

图3：西门子故障安全解决方案充分实现了BBDC的多种需求

　　在中国汽车产业，原材料价格上涨和人工成本上升等生产端的因素，传递给企业较大的成本压力，但轿车市场的竞争格局又不支持产品的价格提升，柔性制造是许多厂家的唯一出路。另一方面，对于面临全球化的中国汽车企业来说，使自己的生产系统能够进行安全等级评价，增强了企业的综合竞争力，安全总线及其带来的经济利益将倍受关注。与独立的安全网络和独立的安全PLC相比，故障安全系统中使用的安全通信协议PROFIsafe，可将安全设备和标准设备的数据流完全整合在以PROFIBUS为平台的总线系统中，使标准设备和安全设备能共用一条通信链路。随着柔性制造技术的加速普及和现场总线技术的进步，故障安全系统必将越来越凸现其重要性，拥有更加广阔的应用天地。BBDC采用西门子安全型控制产品，是汽车行业成功案例的一个缩影，其丰富的行业经验和工艺Know How，成为在市场中独领风骚的竞争优势。