西门子6ES7511-1UL03-0AB0型号介绍

西门子6ES7511-1UL03-0AB0型号介绍

本安防爆分布式I/O方案应用实例

详见文后附录：西门子本安防爆分布式I/O ET200iSP在无菌制药生产中的应用

7. 应用体会和结论

1) 西门子本安防爆分布式I/O方案的技术优势

      传统的现场设备和HART现场设备或智能化现场过程设备较适宜通过使用ET200系列分布式I/O 连接到PROFIBUS。这些本安传感器/ 执行器还可用于Ex.Zone 2、1或0区。这使得分布式过程I/O成为现在的主品。

      本文认为：由于本安防爆分布式I/O方案能够兼顾兼顾FISCO现场总线方式和点对点方式两类应用方案的优点，能照顾和符合目前大部分用户的使用、维护水平和要求，工程投资节约也非常明显，因此将得到广泛应用。采用本安防爆分布式I/O方案的优势主要体现在以下方面：

l 与传统安全栅方案相比

• 由于减少了电缆和控制系统I/O卡的使用量，从而可节省系统的硬件成本；

• 本安分布式I/O集成本安电路比原来I/O卡+安全栅的，而且结构简单紧凑，占用控制柜空间小，能使用相应的体积较小的控制柜，紧凑的结构导致成本大幅度地降低。

• 由于本安分布式I/O可以直接安装应用在危险Ex.Zone 2、1区，减少了电缆铺设和接线的工作量，从而可降低工程的施工费用。

• 集成的总线链接器代替过去密集、冗长的电缆，能够明显加快安装调试过程。

• 由于分布式I/O模块智能化程度大大提高，较方便用户的使用和维护。

• 从控制室到现场本安分布式I/O之间只有一条总线，一目了然且不容易发生故障并简化维护。

• 本安分布式I/O简单的结构意味着快速的安装，少量的接线，较少的故障点。

• 不依赖于有源的背板总线“热插技”技术使得ET200iSP的维护工作大大降低。不需要将整个系统停机或断电就可以在几秒钟内更换一个模块。相互独立的接线端子底板和电子模板结构避免了重复接线的工作。

l 与现场总线方案相比

• 可将传统模拟量信号挂接到现场总线上，这些模拟量信号如4~20mA信号(AI/AO)、热电偶和热电阻信号、NAMUR开关和干接点信号(DI)、NAMUR或干接点频率量信号(PI)、电磁阀驱动信号及报警输出信号(DO)等，并不会很快被现场总线完全取代；

• 与现场总线方案相同也可在一根总线上传递多点位的测量和控制信息；

• 较适应员工素质的逐步提高，既可使用传统的仪表检测工具对现场仪表进行维护和检修，又可使用PC机等智能工具学习现场总线仪表的维护和检修方法，为今后使用现场总线仪表做准备。

      可见，利用西门子本安防爆分布式I/O方案是比较适合我国目前仪表控制系统发展水平的一种本安防爆系统解决方案，其综合了传统点对点本安防爆和本安现场总线这两种方式的优点，既有技术**性，又照顾了传统仪表的使用方式，因此本安防爆分布式I/O方案具有非常强的技术、经济优越性，具有非常较大的应用发展空间。

2）西门子本安防爆分布式I/O的适用场合

虽然具有本安防爆功能的分布式I/O技术发展很快，但是什么样的防爆场合适用分布式I/O方案仍然是人们经常关心的话题。实践表明，在以下几种防爆场合，用户应考虑采用分布式I/O方案。

• 当同时建设几个比较分散的生产装置时，用户既不愿为每个装置都建设独立的主控室，又不愿将太多的钱花在电缆和桥架上。如果这些装置本来就准备采用本安防爆，选用带有本安防爆功能的西门子SIMATIC ET200iSP、ET200M系列远程 I/O便可一举两得。

• 当主要装置进行建设时，常有某些辅助装置不能同步建设，或者主装置的某一部分不能同步进行，甚至不能确定这些部分何时才能建设，如果预留这部分的主控室空间或DCS容量，单次投资又太大。此时，若这些辅助装置和不确定的部分需要本安防爆，则可设计采用分布式I/O方案，待进行后期建设时加入主系统即可。

• 防爆生产装置在原有控制系统基础上改扩建，尤其工期较紧时。推荐采用防爆分布式I/O方案，这样可以减少新增点调试时对原系统控制程序的干扰和误修改，便于独立调试。

• 或是当生产装置改扩建时，用户希望避免在已经拥挤的主控室扩充新的 DCS 机柜和安全栅机柜。此时，只要原有的DCS系统具有总线通信能力，便可采用分布式I/O方案。

• 当一个装置的检测点较多，同时购置大量I/O卡和安全栅成本很高。此时，较合理的方案就是采用结合I/O卡和安全栅功能为一体的防爆分布式I/O方案。

• 当控制系统采用现场总线方案，某一个防爆生产装置的有些现场仪表没有本安现场总线型品种，或者不值得采用现场总线型仪表。这时可采用能挂接到现场总线上去的防爆分布式I/O。

      西门子SIMATIC PCS7系统中应用于本安防爆场合的分布式I/O品种已经非常丰富，应用实例也非常多。用户应结合自己的现场情况和控制应用需要，合理选用分布式I/O，设计出既，又节省投资的应用方案。


附：西门子本安防爆分布式I/O ET200iSP在无菌制药生产中的应用

      华北制股份有限公司是目前世界上较大的生产制造基地。其某一无菌提炼精制包装车间，生产现场既是防爆区又是医药生产洁净区，因此根据生产工艺和生产线设备分布特点，设计使用了以防爆式远程I/O ET200iSP构成控制系统，完成了无菌晶体的从过滤、洗涤、干燥到分装包装全流程的自动化控制。完全符合制药生产GMP要求，具有现场布线简洁，方便清洁无死角，防爆等级高，控制元件可以实现本安带电检修等特点，非常适合在无菌制药生产过程推广。

项目介绍

      本项目包括有四台过滤、洗涤、干燥三合一大型机组，由每两台机组组成一条生产线。生产线具体组成见图1所示。生产线的设备组成按生产流程顺序依次是：罐式三合一干燥器，全排料管道，排料料仓，振荡筛，称量分装装置等组成

伺服控制系统

按照伺服系统的控制方式，可以把CNC系统分为以下几类：

⑴ 开环控制数控系统

这类数控系统不带检测装置，也无反馈电路，以伺服电动机为驱动元件。CNC装置输出的进给指令（多为脉冲接口）经驱动电路进行功率放大，转换为控制电动机各定子绕组依此通电／断电的电流脉冲信号，驱动步进电动机转动，再经机床传动机构（齿轮箱，丝杠等）带动工作台移动。这种方式控制简单，性价比较高，从70年代开始，被广泛应用于经济型数控机床中。

典型案例：西门子808系统；柏楚FSCUT2000系统（带反馈检测的脉冲型运动控制卡），广数GSK980，固高GUC和GE控制卡

⑵  闭环控制数控系统

这类系统带有位置检测装置，有反馈电路，以伺服电机或者直线电机为驱动元件。CNC系统给出模拟量信号（多为速度环信号）经驱动电路进行功率放大，转换为控制电动机各定子绕组依此通电／断电的电流脉冲信号，驱动步进电动机转动，再经机床传动机构（齿轮箱，丝杠等）带动工作台移动。由于带有检测反馈机制，这一类系统控制精度相当较高，但调试难度一般稍难。

典型案例：PA8000系统，柏楚FSCUT4000系统（模拟量闭环运动控制卡），美国PMAC运动控制卡；

⑶  总线控制数控系统

这类系统采用全新架构的控制方式控制伺服驱动器，抗干扰强，信号实时性高，能实现较多达上百轴的同步控制等。能实时监控驱动器状态，CNC系统状态，自动优化参数与检测反馈位置调整切割指令，即兼顾了切割精度又大大降低了调试难度。

典型案例：西门子840D系统，柏楚FSCUT8000（基于EtherCAT总线技术）系统，Beckhoff数控系统；西班牙Fagor总线系统

五：功能水平

⑴ 经济型数控系统

又称简易数控系统，通常采用步进电机或脉冲串接口的伺服驱动，不具有位置反。馈或位置反馈不参与位置控制；仅能满足一般精度要求的加工，能加工形状较简单的直线、斜线、圆弧及带螺纹类的零件，采用的微机系统为单板机或单片机系统；通常不具有用户可编程的PLC功能。通常装备的机床定位精度在0．02mm以上。

⑵ 普及型数控系统

介于简式型数控系统和高性能型数控系统之间的数控系统，其特点联动轴数4轴以下（含4轴），闭环控制（伺服电机反馈信息参与控制），具有螺距误差补偿和管理功能，支持用户开发PLC功能。

典型案例：柏楚FSCUT2000、FSCUT4000（基于模拟量的闭环卡）系统；PA8000数控系统

⑶ 高档型数控系统

一般是指具有多通道（两个及以上）数控设备控制能力，具有双驱控制、5轴及以上的插补联动功能、斜面加工、样条插补、双向螺距误差补偿、直线度和垂直度误差补偿、管理及长度和半径补偿功能、高静态精度（分辨率0.001μm即较小分辨率为1nm）和高动态精度（随动误差0.01mm以内）、高速度及完备的PLC控制功能数控系统。

典型案例：柏楚FSCUT8000（基于EtherCAT总线技术）系统，西门子840D系统，FU

六：用途区分

⑴ **型数控系统

专业型数控系统专注与某一个行业做开发。操作界面，参数设置，工艺调试，二次开发都贴合该行业的市场需求；对于行业内人士较人性化与友好化；上手简单，设置方便，功能齐全，有效缩短调试周期与维修难度；对操作人员技术水平要求较低。

典型案例：柏楚FSCUT系列系统，该系列系统专业针对钣金与管材类激光切割市场开发的系统，包含激光切割工艺处理、可视化图形处理与操作，常用排样功能和激光加工控制。主要功能包括图形处理，可参数设置，自定义切割过程编辑，排样，路径规划，飞行切割，模拟，以及切割加工控制。*搭配套料软件或者绘图软件就可以使用，支持多种绘图软件的文件格式直接可视化导入与编辑。

⑵  通用型数控系统

通用型数控系统专注与运动控制多个行业而开发的系统，为了兼顾多个行业的使用，有丰富的外部拓展接口，较好的控制算法，但往往只有一些基础的控制界面，高度自由的PLC编辑界面；需要使用者需要有一定的编程能力与二次开发能力才能优化出适合使用者的行业需求。一般都必须要搭配绘图软件与套料软件才能使用，支持文件格式较单一。对操作人员专业水准要求较高，经过一定的时间培训才能上岗使用。

典型案例：PA8000数控系统，Backhoff数控系统；Fagor数控系统

七：总结

通过上述分析，相信你们也理解了“数控系统”与“板卡系统”之间的关系：就像柴油发动机与汽油发动机之间的关系一样，高中低档次的汽车针对不同的运用场合两种发动机都运用的案例。

区分一个CNC系统的优缺点应该是以CNC系统的控制方式，功能水平，行业需求来决定的，而不是以系统的承载形式这一个单一的评判标准去区分CNC系统的优劣。

国内传统重工业项目目前较为落后。**基本被西门子，PA，FAgor，Baekhoff；三菱，等。