CODESYS在嵌入式自动化的应用案例:蒸汽发生器

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地点：
德国Krefeld

目标

根据需要并以节能的方式提供蒸汽。

解决方案：
带有SmartWire-DT系统的电动机启动器PKZ、安全控制继电器easySafety、断路器FAZ。

背景

许多工厂都需要连续性、季节性或阶段性的使用蒸汽。应用范围从消毒或容器清洁（例如在食堂厨房和医院中）到食品加工或混凝土厂。蒸汽还可以加热足球场的草坪，或为北极的破冰船除冰。

挑战

快速蒸汽发生器启动后，首先将水泵接入加热系统，达到目标流速后，锅炉立即启动，最终通过水汽分离释放蒸汽。现在，锅炉升至设定的目标压力。过去，蒸汽发生器尤其是大容量的热水锅炉，具有两级回路，即50％和100％。如今，Certuss生产高速蒸汽发生器，从第一阶段开始就以调节方式产生50％至100％的蒸汽。无需存储蒸汽，就可以保证恒定、均匀的蒸汽输送。通过这种方式，可以精确调节能量。

解决方案

Certuss选择了具有7英寸宽屏、集成CANopen总线和SmartWire-DT接口的Eaton XV102----带触摸屏的控制器，用于蒸汽发生器的电气控制。带触摸屏的控制器可直接访问各个执行器，例如泵，鼓风机，风扇或其他加热器。泵通过SmartWire-DT的PKZ电机启动器进行控制，SmartWire-DT软件的一个优势是集成用户诊断功能：故障以纯文本形式显示在触摸屏上，因此可以快速定位并消除故障。

一个PLC控制整个系统，可以与Galileo可视化软件通信，能够使用CODESYS编程。将来，根据客户的要求，Certuss蒸汽发生器还将通过Profibus或A-DSL或GSM模块配备基于以太网的远程访问，届时整个系统可以通过SMS服务器启动或停止。有几种授权级别可以防止未经授权的访问，最低级别仅允许操作员打开和关闭锅炉，必要时向技术或生产经理发送SMS批准请求。此外，该过程以图形方式进行动画展示，因此通过图形提示操作员必须在哪个时间操作哪个阀门。该系统设计为全自动系统，但出于安全原因每次开机时需要初始化。

所有设备运行时间和错误消息均与系统日期和时间一起保存。这样，管理人员可以随时查看锅炉的状态或手动开启和关闭设备的频率。为了符合当前的信号采集需求，Eaton的easySafety分别为所有压力和温度分配输入通道。easySafety的优点是易于安装：安全信号灯指示是否存在接线错误或电线短缺。凭借其新一代系统，Certuss尤其重视在任何控制技术中实现无故障集成。这些系统可以通过总线系统的分散连接，这样可以在发生故障的情况下简化锅炉的排气控制，或支持其他锅炉的蒸汽生产需求。在较大的工厂中，可以通过环形线路系统（例如，通过以太网）在锅炉之间分配生产需求。

赛特斯（Certuss）系统还为控制柜的构造提供了高度的灵活性：气体控制柜是标准型，对此控制系统进行较小的改动便可用于制造油或气油。为这些额外的功能提供了电路图，同样软件也有类似的扩展能力。因此，客户在订购软件系统时不会只考虑现在的需求，而是想要拥有面向未来的系统。由于SmartWire-DT现在可以全面地支持此模块化系统，因此Certuss与伊顿签署了巨额的合同-因为“ SmartWire-DT”在市场上还是一片空白。

Certuss Dampf automaten公司的开发主管Alfred Thomas总结道：“安全问题是我们设计蒸汽发生器之初考虑的重中之重。不管是使用按照EN/IEC标准进行测试和认证的组件，还是按照北美/加拿大使用的UL和CSA认证的组件，甚至按照是俄罗斯的GOST-R认证的组件， 对于我们来说都一样重要，而伊顿的控制组件均满足这些要求。

为了使硬件设备可以使用基于IEC 61131-3标准的编程环境CODESYS IDE进行编程，必须在对应的硬件设备中移植CODESYS Runtime System。CODESYS Runtime System为工业级的实时操作系统内核，通过在硬件平台上移植CODESYS Runtime System，可以将任何嵌入式设备或基于PC的设备转变为符合IEC 61131-3标准的工业控制器。

CODESYS代码执行机制为编译执行，即在CODESYS IDE中编写的IEC代码，通过集成的编译器编译为机器代码，再通过网线或串口下载到CODESYS Runtime 里。CODESYS Runtime可以调动硬件平台的资源（如时钟资源、内存资源等）来处理这些指令。3S公司的技术工程师负责将CODESYS Runtime部署到客户选用的硬件平台上，并且我们开放CODESYS Runtime接口，支持用户作二次开发。

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CODESYS 软件工具包是一款基于先进的NET架构和IEC61131-3国际编程标准的、面向工业4.0及物联网应用的软件开发平台。CODESYS软件开发平台的独特优势是用户使用此单一软件工具套件就可以实现一个完整的工业自动化解决方案，即在CODESYS软件平台下可以实现：逻辑控制（PLC）、运动控制（Motion Control）及CNC控制、人机界面(HMI)、基于Web Service的网络可视化编程和远程监控、冗余控制（Redundancy）和安全控制（Safety）、以及项目开发与工程协同管理等多个目标和需求。