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湖南亞貝納自動化設(shè)備有限公司
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當今虛擬化技術(shù)已經(jīng)滲透到社會關(guān)鍵行業(yè)核心計算業(yè)務(wù)中,虛擬化的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的單一計算機架構(gòu),虛擬化的高可用性和快速遷移特性有效保證了關(guān)鍵系統(tǒng)的計算機業(yè)務(wù)連續(xù),有效降低了由計算機故障導(dǎo)致的業(yè)務(wù)中斷,將損失降到低。虛擬化應(yīng)用到工業(yè)控制當中可以有效保證工控主機的高可用性,降低由于工控主機損壞導(dǎo)致的業(yè)務(wù)中斷,CPU的虛擬化技術(shù)可以單CPU模擬多CPU并行,允許一個平臺同時運行多個操作系統(tǒng),并且應(yīng)用程序都可以在相互獨立的空間內(nèi)運行而互不影響,從而顯著提高計算機的工作效率。
1、工控主機虛擬化技術(shù)特點
工控主機的虛擬化技術(shù)是一種硬件方案,支持虛擬技術(shù)的CPU帶有特別優(yōu)化過的指令集來控制虛擬過程,通過特殊的指令集,虛擬機會很容易提高性能,虛擬化技術(shù)可提供基于芯片的功能,借助兼容VMM軟件能夠改進純軟件解決方案。由于虛擬化硬件可提供全新的架構(gòu),支持操作系統(tǒng)直接在上面運行,從而無需進行二進制轉(zhuǎn)換,減少了相關(guān)的性能開銷,*簡化了VMM設(shè)計,進而使VMM能夠接通用標準進行編寫、性能更加強大。
工控主機的虛擬化基礎(chǔ)架構(gòu)具有在任意虛擬化平臺之間遷移虛擬機、快照、在資源池中的備用主機上自動重新啟動以及VMotion等高級功能特性,因而在它創(chuàng)建的環(huán)境中,遇到停機時多不過就是簡單的重新啟動而已。對于防止應(yīng)用程序或硬件發(fā)生故障的連續(xù)可用性解決方案來說,工控主機HA對運行在虛擬機中的應(yīng)用程序提供了易于使用、經(jīng)濟高效的保護。當需要不中斷應(yīng)用程序的連續(xù)可用性解決方案時,使用比通常情況下常規(guī)故障切換群集所需的少的多的服務(wù)器,就可以實現(xiàn)駐留在不同物理硬件平臺上的虛擬機間的N+1群集。
2、工控機現(xiàn)場工作*要求
工控機是專門為工業(yè)現(xiàn)場而設(shè)計的計算機,工業(yè)現(xiàn)場一般具有強烈的震動,灰塵特別多,另有很高的電磁場力干擾等特點,且一般工廠均是連續(xù)作業(yè)即一年中一般沒有休息,在惡劣條件下影響工控主機效能的不單單是其使用壽命,對于關(guān)鍵性業(yè)務(wù)來講確保業(yè)務(wù)的穩(wěn)定性和連續(xù)性顯得格外重要,使用虛擬化架構(gòu)主要在于虛擬化的操作系統(tǒng)僅僅是以文件形式存在,包括內(nèi)存的鏡像等,在發(fā)生災(zāi)難情況下可以做到零毫秒快速無縫切換,所以在關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用場所保障了業(yè)務(wù)的連續(xù)可靠。
調(diào)查統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),百分之八十以上工控機事故都是由于操作系統(tǒng)不穩(wěn)定造成,影響系統(tǒng)穩(wěn)定的因素有很多包括電磁干擾等間接因素,如何保證主機系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠成為防范的重點,充分利用虛擬化技術(shù)可以有效的保證操作系統(tǒng)的穩(wěn)定,工控機當中部署的是裸金屬架構(gòu)的企業(yè)版虛擬化架構(gòu),之上再部署操作系統(tǒng)和控制應(yīng)用程序,通過翻譯對接確保底層應(yīng)用的穩(wěn)定性。
3、虛擬化技術(shù)如何應(yīng)用于工控機
通過虛擬化應(yīng)用,可以讓不同的操作系統(tǒng)在同一臺控制主機上同時運行,如UNIX LINUX WINDOWS等眾多操作系統(tǒng),實現(xiàn)以往不可能實現(xiàn)的多宿主架構(gòu),在工控應(yīng)用當中,可以滿足多種業(yè)務(wù)系統(tǒng)的需要。快照功能在虛擬化環(huán)境中支持每卷創(chuàng)建多個快照拷貝,并將這些時間點拷貝分配給其他虛擬機。這樣用戶只需創(chuàng)建生產(chǎn)數(shù)據(jù)的快照拷貝并分配給專門用作測試的虛擬機,就能夠創(chuàng)建出功能強大的測試環(huán)境了。一旦用戶建立了虛擬服務(wù)器環(huán)境,用戶就能夠快速創(chuàng)建虛擬測試服務(wù)器。測試人員不僅能夠在幾秒鐘內(nèi)分配獲得真實的“實時”數(shù)據(jù),還能在整個測試過程中進行數(shù)據(jù)快照。
由于在虛擬環(huán)境中添加和刪除虛擬機及應(yīng)用非常方便,因此,環(huán)境的動態(tài)性很強。換言之,虛擬機總在被創(chuàng)建、使用,然后進行再分配或刪除。這帶來了巨大的靈活性。不過,在這種高度動態(tài)化的環(huán)境中,必須確保以與虛擬服務(wù)器相同的簡化方式來提供和再分配存儲容量。存儲虛擬化有助于實現(xiàn)這種靈活性。
如果虛擬環(huán)境中有數(shù)百臺虛擬機,不僅可能增加備份成本,而且還會大幅提高復(fù)雜性。利用快照功能,我們不必在每個虛擬機上都安裝備份代理。我們可就每臺虛擬服務(wù)器創(chuàng)建快照拷貝,然后再將這些快照拷貝分配給專門用作備份服務(wù)器的虛擬機,以此進行備份。這樣,需要安裝備份軟件的虛擬機就是備份服務(wù)器了。在處理數(shù)百個虛擬服務(wù)器時,這樣做有助于大幅降低備份許可證的成本,通過快照功能有效提高工控機的穩(wěn)定性。
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S7-200
概述 ---- S7-200 是一種小型的可編程控制器,適用于各行各業(yè),各種場合中的檢測、檢測及控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中,或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有*的性能/價格比。
出色表現(xiàn)
S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面:
1)*的可靠性。
2)極豐富的指令集。
3)易于掌握。
4)便捷的操作。
5)豐富的內(nèi)置集成功能。
6) 實時特性。
7) 強勁的通訊能力。
8) 豐富的擴展模塊。
適用范圍
----S7-200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛,覆蓋所有與自動檢測,自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域,包括各種機床、機械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護設(shè)備等等。如:沖壓機床,磨床,印刷機械,橡膠化工機械,*空調(diào),電梯控制,運動系統(tǒng)。
CPU單元設(shè)計
集成的24V負載電源:可直接連接到傳感器和變送器(執(zhí)行器),CPU 221,222具有180mA輸出, CPU 224,CPU 224XP,CPU 226分別輸出280,400mA??捎米髫撦d電源。
不同的設(shè)備類型。
CPU 221~226各有2種類型CPU,具有不同的電源電壓和控制電壓。
本機數(shù)字量輸入/輸出點。
CPU 221具有6個輸入點和4個輸出點,CPU 222具有8個輸入點和6個輸出點,CPU 224具有14個輸入點和10個輸出點,CPU 224XP具有14個輸入點和10個輸出點,CPU 226具有24個輸入點和16個輸出點。
本機模擬量輸入/輸出點。
CPU 224XP具有2個輸入點,1個輸出點。
中斷輸入。
允許以極快的速度對過程信號的上升沿作出響應(yīng)。
高速計數(shù)器。
CPU 221/222
4個高速計數(shù)器(30KHz),可編程并具有復(fù)位輸入,2個獨立的輸入端可同時作加、減計數(shù),可連接兩個相位差為90°的A/B相增量編碼器。
CPU224/224XP/226。
6個高速計數(shù)器(30KHz),具有CPU221/222相同的功能。
CPU 222/224/224XP/226。
可方便地用數(shù)字量和模擬量擴展模塊進行擴展??墒褂梅抡嫫鳎ㄟx件)對本機輸入信號進行仿真,用于調(diào)試用戶程序。
CPU221/222 1個。
CPU224/224XP/226 2個。
CPU221/222/224/224XP/226還具有。
2路高頻率脈沖輸出(zui大20KHz),用于控制步進電機或伺服電機實現(xiàn)定位任務(wù)。
例如為信息加注時間標記,記錄機器運行時間或?qū)^程進行時間控制。
EEPROM存儲器模塊(選件)
可作為修改與拷貝程序的快速工具(無需編程器),并可進行輔助軟件歸檔工作。
用于長時間數(shù)據(jù)后備。用戶數(shù)據(jù)(如標志位狀態(tài),數(shù)據(jù)塊,定時器,計數(shù)器)可通過內(nèi)部的超級電容存貯大約5天。選用電池模塊能延長存貯時間到200天(10年壽命)。電池模塊插在存儲器模塊的卡槽中。
STEP 7-Micro/WIN32 V3.1編程軟件可以對所有的CPU 221/222/224/224XP/226功能進行編程。同時也可以使用STEP 7-Micro/WIN16 V2.1軟件包,但是它只支持對S7-21x同樣具有的功能進行編程。
STEP 7-Micro/DOS不能對CPU 221/222/224/224XP/226編程。如果使用PG/PC的串口編程,則需要使用PC/PPI電纜。
如果使用STEP 7-Micro/WIN32 V3.1編程軟件,則也可以通過SIMATIC CP 5511或CP 5611編程。在這種情況下,通訊速率可高達187.5kbit/s。
可以利用PC/PPI 電纜和自由口通訊功能把 S7-200 CPU 連接到許多和RS-232標準兼容的設(shè)備。
帶有RS-232口的隔離型 PC/PPI 電纜,用5個DIP開關(guān)設(shè)置波特率和其它配置項 (見下圖)。
帶有RS-232口的非隔離型 PC/PPI 電纜,用4個DIP開關(guān)設(shè)置波特率。 有關(guān)非隔離型PC/PPI電纜的技術(shù)規(guī)范,請參閱S7-200 可編程控制器系統(tǒng)手冊。
當數(shù)據(jù)從RS-232傳送到RS-485口時,PC/PPI 電纜是發(fā)送模式。當數(shù)據(jù)從RS-485傳送到RS-232口時,PC/PPI 電纜是接收模式。當檢測到RS-232的發(fā)送線有字符時,電纜立即從接收模式轉(zhuǎn)換到發(fā)送模式。當RS-232發(fā)送線處于閑置的時間超過電纜切換時間時,電纜又切換到接收模式。這個時間與電纜上的DIP開關(guān)設(shè)定的波特率選擇有關(guān)。
CPU 221
本機集成6輸入/4輸出共10個數(shù)字量I/O點。無I/O擴展能力。6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。4個獨立的30kHz高速計數(shù)器,2路獨立的20kHz高速脈沖輸出。1個RS485通訊/編程口,具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點數(shù)控制的微型控制器。
CPU 222
本機集成8輸入/6輸出共14個數(shù)字量I/O點??蛇B接2個擴展模塊。6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。4個獨立的30kHz高速計數(shù)器,2路獨立的20kHz高速脈沖輸出。1個RS485通訊/編程口,具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點數(shù)控制的微型控制器。
CPU 224
本機集成14輸入/10輸出共24個數(shù)字量I/O點。可連接7個擴展模塊,zui大擴展至168路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O 點。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨立的30kHz高速計數(shù)器,2路獨立的20kHz高速脈沖輸出,具有PID控制器。1個RS485通訊/編程口,具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強控制能力的控制器。
CPU 224XP
本機集成14輸入/10輸出共24個數(shù)字量I/O點,2輸入/1輸出共3個模擬量I/O點,可連接7個擴展模塊,zui大擴展值至168路數(shù)字量I/O點或38路模擬量I/O點。20K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間,6個獨立的高速計數(shù)器(100KHz),2個100KHz的高速脈沖輸出,2個RS485通訊/編程口,具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。本機還新增多種功能,如內(nèi)置模擬量I/O,位控特性,自整定PID功能,線性斜坡脈沖指令,診斷LED,數(shù)據(jù)記錄及配方功能等。是具有模擬量I/O和強大控制能力的新型CPU。
CPU 226
本機集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O 點??蛇B接7個擴展模塊,zui大擴展至248路數(shù)字量I/O 點或35路模擬量I/O 點。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨立的30kHz高速計數(shù)器,2路獨立的20kHz高速脈沖輸出,具有PID控制器。2個RS485通訊/編程口,具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng),具有更多的輸入/輸出點,更強的模塊擴展能力,更快的運行速度和功能更強的內(nèi)部集成特殊功能。可*適應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。
S7-200系列PLC是西門子公司的產(chǎn)品,另外,國內(nèi)外還有一些廠家生產(chǎn)與其*兼容的產(chǎn)品,例如德國VIPA公司,中國上海正航電子科技有限公司等。
【西門子電線電纜簡介】
為了構(gòu)建 PROFIBUS DP 網(wǎng)絡(luò),提供有不同類型的電纜,可滿足不同類型應(yīng)用的要求。一般地,應(yīng)該使用所列出的電纜。有關(guān)網(wǎng)絡(luò)組態(tài)的詳細信息,請參見 PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)手冊。
UL 認證
用于網(wǎng)絡(luò)電纜的 UL 列表(安全標準)對于美國和加拿大市場尤為必需。根據(jù)電纜敷設(shè)在建筑物中位置來決定適當?shù)恼J證要求。這適用所有電纜,這些電纜從一個機器敷設(shè)到一遠程控制柜,位于電纜架上并保護著建筑物。通過 UL 認證的電纜在其名稱后面附加字母“GP”(通用)。
Ex認證
用于本質(zhì)安全 PROFIBUS DP 應(yīng)用的電纜在其名稱后面附加字母“IS”(本質(zhì)安全)
屏蔽的雙絞電纜,圓形截面
所有 PROFIBUS 總線電纜的特點:
電纜類型
全新的快速連接(FC)總線電纜為徑向?qū)ΨQ設(shè)計,可使用剝線工具。以此,可以快速、簡便地安裝總線接頭。
不采用快速連接技術(shù)的總線電纜(取決于結(jié)構(gòu)類型)
1 引言
sibas 32是德國西門子公司專為鐵路機車動車控制而研制的微機控制系統(tǒng),它的全稱為siemens bahn automatisierungs system (西門子鐵路自動化系統(tǒng))。sibas 32系統(tǒng)針對驅(qū)動裝置控制主要功能的發(fā)展遠景來考慮的,因此對系統(tǒng)提出了極苛刻的要求。sibas 32系統(tǒng)是一種高功能通用計算機系統(tǒng),它通過標準和外圍組件可與任意設(shè)備相連,基本能夠完成機車動車所有的控制和監(jiān)控任務(wù)。sibas 32系統(tǒng)可根據(jù)司機指令和牽引回路狀態(tài)以及響應(yīng)信號進行相應(yīng)的處理,對各接觸器、繼電器、電磁閥、發(fā)光二極管或數(shù)碼管、斬波器等發(fā)出控制信號??刂茊卧瑫r還能夠完成多種監(jiān)測功能,包括對自身功能的診斷和外部數(shù)值的超限監(jiān)測。當牽引電路在運行中超過預(yù)先在程序中設(shè)置的上 (或下)限值時,系統(tǒng)將根據(jù)故障的嚴重程度做出相應(yīng)的處理,自動記錄這一故障、產(chǎn)生相應(yīng)的保護并告知司機。sibas 32系統(tǒng)的zui大優(yōu)點是適用于對各種車輛的控制,不論是相控整流機車、斬波機車還是交流傳動機車都可以在其硬件結(jié)構(gòu)基本不變的情況下,通過簡單地改換相應(yīng)的控制程序從而實現(xiàn)對機車的控制。
在德國巴伐利亞州東部小城紐倫堡,有一座外形毫不起眼的電子制造工廠,卻被稱為歐洲乃至的工廠之一。
Simatic控制器。攝影:熊少翀
依賴于自動化系統(tǒng)生產(chǎn)效率提升,自投產(chǎn)至今,安貝格在工廠生產(chǎn)面積始終保持約一萬平方米、員工數(shù)量保持約1200名不變的情況下,產(chǎn)能提升了八倍。在三班制生產(chǎn)中,安貝格每年生產(chǎn)約1500萬件Simatic產(chǎn)品。按每年生產(chǎn)230天計算,平均每秒就能生產(chǎn)出一臺控制設(shè)備。
產(chǎn)品合格率亦大幅提高。相比于該工廠成立zui初的每百萬次電子產(chǎn)品加工過程出錯500次,現(xiàn)在出錯率只有12次。
“安貝格是自己生產(chǎn)自己。”該工廠產(chǎn)品工程師ChristophRaum介紹稱,Simatic設(shè)備不僅在安貝格工廠被大量生產(chǎn),而且遍布自身生產(chǎn)線,控制Simatic產(chǎn)品的生產(chǎn)過程,從而實現(xiàn)自身生產(chǎn)的高度自動化。
在安貝格工廠內(nèi)部,所有生產(chǎn)線和員工辦公區(qū)域有機分布其中。尚處于生產(chǎn)過程中的設(shè)備工件,在錯綜復(fù)雜的自動化傳輸線上有序流轉(zhuǎn),它們像“自然人”一樣,明確知道自己的目的地。在每一個分岔路口,工件會暫停1-2秒,然后選擇正確的去向。
工件在生產(chǎn)線上自動流轉(zhuǎn)。攝影:熊少翀
Christoph解釋稱,生產(chǎn)線上的所有工件都已在虛擬環(huán)境中進行規(guī)劃,有自己的“名稱”和“地址”,具備各自的身份信息,因此“知道”什么時候、哪條生產(chǎn)線或哪個工藝過程需要它們。工件在運輸線分岔路口暫停,是在識別去向信息。
到達加工中心后,工件被識別出來,生產(chǎn)設(shè)備實時調(diào)用所需要的全部加工信息,并自動調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)。加工過程中,產(chǎn)品的所有相關(guān)數(shù)據(jù),都儲存在自己的“數(shù)字化產(chǎn)品記憶庫”中,以便精確追蹤生產(chǎn)的每個步驟。加工完成后,通過光學(xué)設(shè)備或其它測量設(shè)備對工件自動進行檢測,在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)并剔除不合格的產(chǎn)品。