西门子6ES7253-1AA22-0XA0技术参数

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为通畅的物流所做的精细的项目设计和创新的自动化技术均来自位于德国威尔市的Beckhoff公司。 

坐落于Harsewinkel市的Berbbbsmann物流集散中心能够在很短的时间内把广告印刷品、表格和各种办公材料送到其大客户的手中。他们所提供的其他专项服务包括POD印刷，学习材料和技术文档的发送，移动电话、附件、更换件的分发等。客户在发出订单24h之内即可收到所订的产品。 

该物流中心共有20000m2的面积，有8个大厅。现在，快速分拣设备的自动化控制是由Beckhoff提供的产品和技术来实现的：三台Beckhoff工控机（装有TwinCAT控制软件）、Beckhoff的Lightbus总线(以光纤为传输介质)和种类繁多的现场总线端子。用户无需选择昂贵的、正在逐步过时的传统PLC技术，无需单独的可视化设备，即可同时拥有控制功能和画面显示功能。 

通用的、开放式的TwinCAT控制软件 

Beckhoff的TwinCAT PLC软件是设备控制的心脏，它不仅处理整个物流输送的工艺，而且连接管理层系统(SAP)，进行数据管理。经过多年的工作，Beckhoff开发人员开发了基于bbbbbbs NT的TwinCAT控制软件，这不仅意味在每台PC机上能够进行PLC控制(以IEC61131—3为标准)，而且能够完成数控功能(循环周期*小是50ms)。当然，TwinCAT也提供了与第三方的接口。在该项目中，Beckhoff工控机使用了原来物流管理系统中的参数，包括登记、跟踪、发送已包装好的物品。 

在3台工控机上一共有6块光导总线接口卡和6根光纤电缆。工控机被就地安装在生产线旁边，以方便机器操作者或领班自行排除一些小的故障。物品由各个纸箱输送单元传送时，用扫描器在特定的测控点进行扫描跟踪。每个大厅和每一层的传输单元链形成多个闭环。目前该系统包括5个长200m的分拣环路和一个出货传送带。所有控制功能由3套TwinCAT系统来完成。 

模块化结构节约空间 

从自动化工程的角度看，把每条输送带的控制元件安装在滚轴运输机旁的一个小控制柜中是非常有意义的。所有的外围设备，包括连接扫描仪和光电传感器的总线端子、耦合器被分散地安装在这里，甚至于电机保护开关和断路器也安装在这里。与2台主控计算机的通信由Beckhoff的光导总线来完成，它有很强的抗电磁干扰能力。5条传输线和物品装运区的每个独立的自动化元件，通过现场总线连接到上位工控机。这样就可保证来自分散的扫描仪和光电传感器的数据在很短的时间内进行交换和处理，使物流输送线连续、顺畅地运行。 

当需要重新改建工厂时，该套解决方案也给Berbbbsmann带来了相当大的灵活性。当传输回路需减少一个运输单元时，只需断开6根光缆，改一下地址表，然后重新接上光缆，整条输送线在解除了该运输单元后即可继续顺畅地运转。 

Berbbbsmann物流中心的1500个监控点对实现分布式控制具有重要意义。在这里，Beckhoff的2通道总线模块起到了关键的作用。根据外围各种类型传感器、执行器和扫描仪的需要，配置了各种类型的端子模块，在每个端子盒里，组成一个端子排。整个物流中心大约用了900个总线端子，其中大部分是数字量。用了45个串行端子连接PC机和扫描仪。有95个Lightbus总线耦合器(型号是BK2000／BK2010)通过光导总线把所有的外围设备连接到3台Beckhoff工控机上。与众多生产4通道、8通道和16通道的厂家比起来，Beckhoff总线端子具有配置灵活和节约空间的优点。Beckhoff公司通过80多种不同功能的总线端子，为模拟量和数字量的输入／输出提供了*大的选择范围。 

量体裁衣的解决方案 

正是这样的一个“拼凑物”，大大节约了分布式端子盒的空间。而且Beckhoff的总线端子也满足了其他的需要：降低了成本，减少了故障频率，因为每个传感器只需要一个12mm宽的总线端子。 

总线端子的配置也非常容易。在一个纯数字量应用中，以Berbbbsmann应用为例，无需特殊配置工作，只需把它们接插成一个端子块就可以了。Beckhoff总线端子值得被人青睐，因为它能把各种不同的测量和控制产品集成到一个统一的系统里。该解决方案也得益于同样的外围设备、统一的软／硬件和共享的编程环境。此外，一些复杂的配置，如不同的控制层面和分布式结构，在Berbbbsmann项目中得到快速而经济地实现。另外，可以很容易地扩充工厂的计划或灵活地满足一些新的要求。 

开放式系统易于集成 

TwinCAT控制软件特别适合全自动仓储和配送中心的要求。开放性及与PC标准兼容，意味着与现在流行的仓库和物流管理软件可以进行通信。由于工控机的输出借助以太网，通过TwinCAT控制软件与SAP管理系统对话，可以对产品进行连续的动态跟踪。 

分布式控制大大降低了成本 

相对于集中控制，分布式控制具有节约电缆和降低安装成本的优点，当工厂的设备比较分散时，这一优点就更为突出。由于Beckhoff模块的特点，用户可以根据外围的实际需求选择模块，无需浪费输入／输出通道。另外，工控机对调试和故障诊断，提供了强有力的支持。 

Beckhoff总线端子 

Beckhoff针对模拟量和数字量的输入／输出，提供了80多种应用相当广泛的模块化端子。这些2通道、4通道现场总线端子的*大的优点是可以根据现场实际来配置，既可以扩展，又相当经济。现场信号通过各种现场总线送到高一级别的控制层。Beckhoff可提供非常丰富的总线耦合器种类，如：Profibus、Interbus、CANopen、DeviceNet、ControlNet，Lightbus、EthernetTCP／IP，USB等。在端子系列中，有电阻桥模块和16位分辨率的模拟量模块，可谓应有尽有。所有的端子模块，宽12mm，机械尺寸相当于两个6mm接线端子。耦合器的尺寸是68mm×100mm,可与总线端子匹配连接，上有LED状态显示。插入式标签和抽拉式标签盒使人在操作时一目了然。两线制和三线制加上一个保护用的屏蔽端，使直接连接传感器／执行机构成为可能。 

现场总线端子盒系列扩展了Beckhoff总线产品的范围。该产品结构紧凑、牢固，价格经济，防护等级为IP67，可直接安装在机器设备上。总线端子盒体积很小，长宽170mm×30mm,高度只有27mm。这类产品防水、防尘，是一些特殊场合的理想选择。 

可编程序控制器是以微处理器为基础，综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制装置。可编程序控制器在我国的发展与应用已有30多年的历史，现在它已经广泛应用于国民经济的各个工业生产领域，成为提高传统工业装备水平和技术能力的重要设备和强大支柱。随着全球一体化经济的发展，努力发展可编程序控制器在我国的大规模应用，形成具有自主知识产权的可编程序控制器技术，应该是广大技术人员努力的方向。 

2 可编程序控制器的发展历程 

可编程序控制器问世于 20 世纪 60 年代，当时的可编程序控制器功能都很简单，只有逻辑、定时、计数等功能；硬件方面用于可编程序控制器的集成电路还没有投入大规模工业化生产， CPU 以分立元件组成；存储器为磁心存储器，存储容量有限；用户指令一般只有二三十条，还没有成型的编程语言；机型单一，没有形成系列。一台可编程序控制器*多只能替代200~300个继电器组成的控制系统，在体积方面，与现在的可编程序控制器相比，可以说是庞然大物。 

进入70年代，随着中小规模集成电路的工业化生产，可编程序控制器技术得到了较大的发展。可编程序控制器功能除逻辑运算外，增加了数值运算、计算机接口、模拟量控制等；软件开发有自诊断程序，程序存储开始使用EPROM ；可靠性进一步提高，初步形成系列，结构上开始有模块式和整体式的区分，整机功能从专用向通用过渡。 

70年代后期和80年代初期，微处理器技术日趋成熟，单片微处理器、半导体存储器进入工业化生产，大规模集成电路开始普遍应用。可编程序控制器开始向多处理器发展，使可编程序控制器的功能和处理速度大为增强，并具有通信和远程 I/O 能力，增加了多种特殊功能，如浮点运算、三角函数、查表、列表等，自诊断和容错技术也迅速发展。 

80年代后期到90年代中期，随着计算机和网络技术的普及应用，超大规模集成电路、门阵列以及专用集成电路的迅速发展，可编程序控制器的CPU已发展为由16位或32位微处理器构成，处理速度得到很大提高，高速计数、中断、PID、运动控制等功能引入了可编程序控制器。使得可编程序控制器能够满足工业生产过程的各个领域，可编程序控制器已完全取代了传统的逻辑控制装置，模拟量仪表控制装置和以小型机为核心的DDC（直接数字控制）控制装置。由于联网能力增强，既可和上位计算机联网，也可以下挂 FLEX I/O 或远程 I/O ，从而组成分布式控制系统（DCS）已无困难。梯型图语言和语句表语言完全成熟，基本上标准化，SFC（顺序功能图）语言逐步普及，专用的编程器已被个人计算机和相应编程软件所替代，人机界面装置日趋完善，已能进行对整个工厂的监控、管理，并发展了冗余技术，大大加强了可靠性。 

进入21世纪，可编程序控制器仍保持旺盛的发展势头，并不断扩大其应用领域，如为用户配置柔制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS）。目前可编程序控制器主要向两 个方向扩展：一是综合化控制系统，它已经突破了原有的可编程序控制器的概念，将工厂生产过程控制与信息管理系统密切结合起来，甚至向上为MES和ERP系统准备了技术基础，这种发展趋势会使得举步为艰的ERP系统有了坚实的技术基础，从而会带来工业控制的一场变革，实现真正意义上的电子信息化工厂；二是微型可编程序控制器异军突起，体积如手掌大小，功能可覆盖单体设备及整个车间的控制功能，并具备联网功能，这种微型化的可编程序控制器使得控制系统可将触角延伸到工厂的各个角落。随着世界经济一体化进程的加快，在技术发展的同时，发达国家更加注重了对可编程序控制器的知识产权的保护，国际大型可编程序控制器制造商纷纷加入了可编程序控制器的国际标准化组织，他们利用许多技术标准建立了符合他们经济利益的技术保护壁垒。