西门子模块6ES7214-1AD23-0XB8详解说明

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西门子模块6ES7214-1AD23-0XB8详解说明1 引言 注塑机是注塑成型的主设备，注塑机的技术参和性能与塑料性质和注塑成型工艺有着密切的关系。注塑成型设备的进一步完善和发展必将推动注塑成型技术的进步，为注塑制品的开发和应用创造条件[1]。老式中小型注塑机的电气控制系统大多采用继电器控制，线路复杂，故障率高，维修麻烦。而可编程序控制器是专为工业环境下应用而设计的工业计算机，由于它具有可靠性高、编程方便、抗干扰能力强、维修方便等特点，广泛用于各种类型的机械或生产过程的控制[2]。 2 注塑机的工作原理 注塑机是借助螺杆(或柱塞)的推力，将已塑化好的熔融状态(即粘流态)的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。注塑机操作项目包括控制键盘操作、电器控制柜操作和液压系统操作三个方面。分别进行注射过程动作、加料动作、注射压力、注射速度、顶出型式的选择，料筒各段温度及电流、电压的监控，注射压力和背压压力的调节等。注塑机生产一个产品的工作循环包括(1)快速合模；(2)慢速合模；(3)模板锁合；(4)射台前移到位；(5)注塑；(6)冷却和保压；(7)预塑；(8)射台后退；(9)开模；(10)顶出制品。工艺流程如图1所示。 图1 注塑机工艺流程注塑机在操作过程中需要实现手动控制、半自动控制和全自动控制。手动控制是在一个生产周期中，每一个动作都是由操作者拨动操作开关，控制相应的电磁铁得电而实现液压系统的控制。手动操作一般在试机调模时才选用。注塑机运行通常工作在半自动或全自动状态。半自动操作时，机器可以自动完成一个工作周期的动作，但每一个生产周期完毕后，操作者必须拉开安全门，取下工件，再关上安全门，机器方可以继续下一个周期的生产。如果顶出装置能将工件可靠地从模具中顶出，注塑机可以工作于全自动状态。全自动操作时注塑机在完成一个工作周期的动作后，可自动进入下一个工作周期，因而生产效率更高。 3 plc控制系统开发 3.1 输入输出点数的确定 m230注塑机生产工艺要求有多种操作方式转换，并以行程控制和时间控制来实现动作的转换等特点，其控制是典型的顺序控制，适合选择采用可编程序控制器实现注塑机的各个工步的控制。在选择可编程序控制器时，需要知道系统开关信号的输入点数和输出点数。本控制系统的输入设备有启动按钮sb1、停止按钮sb2，限位开关sq1～sq12，半自动需要检测安全门限位开关sa4。工作方式的选择对应转换开关sa1～sa3输入，加上控制面板上的12个控制按钮，需要输入点数30个。输出需要控制21个开关电磁阀，实现快速合模、慢速合模、锁模等注塑机的15个状态控制，需输出点数21个。 3.2 plc选型 本系统选用三菱公司的fx-2系列的fx2-64mr。该型号的plc具有丰富的指令系统，快速的输入响应功能以及完善的脉冲输出功能，为64点i/o型，其中输入点数为32点，输出点数为32点，继电器型，可直接驱动开关电磁阀，满足系统要求[3]。 3.3 plc输入输出接线图设计 本系统设计有启动按钮sb1、停止按钮sb2，限位开关sq1～sq12，半自动需要控制安全门开关sa4，工作方式选择的转换开关sa1～sa3，以及控制面板上的12个控制按钮。输出需要21个电磁阀来控制15个状态。输入信号分别接到fx2的x接线端，控制输出分别接到输出接线端，系统输入输出接线如图2所示。 图2 plc输入输出接线图3.4 梯形图设计 注塑机的控制是典型的顺序控制，它的工作循环是从慢速合模工步开始，一步一步有条不紊进行，每一个工步执行都使相应电磁阀动作，用行程开关或定时器定时来判断每一步是否完成，并决定是否启动下一个工步，采用步进梯形指令可以方便地完成相应的控制过程。本系统的设计有手动、半自动和全自动多种工作方式，因而采用条件控制指令来实现工作方式的选择。半自动与全自动的控制程序基本相同，手动控制是将控制面板上的闭模、锁模(芯移入)、射台前进、注射、保压、预塑、抽胶、射台退回、芯移出、开模、顶出的12个控制按钮接入plc，将转换开关打到手动档，x15接通，中间继电器m300得电，启动后进入手动控制子程序。全自动时，安全们不用打开，注塑机自动完成闭模、锁模(芯移入)、射台前进、注射、保压、预塑、抽胶、射台退回、芯移出、开模、顶出等过程。半自动时主要是防止顶出动作完成后，产品不能自动从模具中脱离，应此在开模时需要打开安全门，人工取下产品，然后关闭安全门，开始下一个产品生产周期，比全自动多了打开安全门和关闭安全门的动作。全自动控制部分梯形图如图3所示。 图3所示的全自动控制程序采用步进梯形指令，注塑机每一个工步与一条set指令对应，设计方便，易于实现。 图3 全自动控制梯形图4 结束语 本设计针对m230型注塑机，根据其工艺流程，使用三菱公司的fx2可编程序控制器作为注塑机的核心控制部件，实现了注塑机系统的全自动控制、半自动控制和手动控制过程，实际系统运行表明，设计的系统操作简便，运行可靠 S7-200的仿真软件不是西门子公司编写的，国内有人将它汉化，其V2.0版可以对S7-200编程软件V4.0 编写的程序仿真。该仿真软件不能对S7-200的全部指令和全部功能仿真。但是它仍然不失为一个很好的学习S7-200的工具软件。    该软件不需要安装，执行其中的“S7-200仿真.EXE”文件，就可以打开它。点击屏幕中间出现的画面，输入密码6596后按回车键，开始仿真。    软件自动打开的是老型号的CPU 214，应执行菜单命令“配置”→“CPU型号”，用打开的对话框设置CPU的型号为CPU 22x。   下图左边是CPU 224，CPU模块下面是用于输入数字量信号的小开关板。开关板下面的直线电位器用来设置SMB28和SMB29的值。   双击CPU模块右边空的方框，用出现的对话框添加扩展模块。    仿真软件不能直接接收S7-200的程序代码，必须用编程软件的“导出”功能将S7-200的用户程序转换为扩展名为“awl”的ASCII文本文件，然后再下载到仿真PLC中去。    在编程软件中打开主程序OB1，执行菜单命令“文件”→“导出”，导出ASCII文本文件。    在仿真软件中执行菜单命令“文件”→“装载程序”，在出现的对话框中选择下载什么块，点击“确定”按钮后，在出现的“打开”对话框中双击要下载的*.awl文件，开始下载。下载成功后，CPU模块上出现下载的ASCII文件的名称，同时会出现下载的程序代码文本框和梯形图（见下图）。   执行菜单命令“PLC”→“运行”，开始执行用户程序。 如果用户程序中有仿真软件不支持的指令或功能，执行菜单命令“PLC”→“运行”后，出现的对话框显示出仿真软件不能识别的指令。点击“确定”按钮，不能切换到RUN模式，CPU模块左侧的“RUN”LED的状态不会变化。    可以用鼠标点击CPU模块下面的开关板上的小开关来模拟输入信号，通过模块上的LED观察PLC输出点的状态变化，来检查程序执行的结果是否正确。    在RUN模式点击工具栏上的按钮，可以用程序状态功能监视梯形图中触点和线圈的状态。    执行菜单命令“查看”→“内存监控”，可以用出现的对话框监控V、M、T、C等内部变量的值。 STEP 7 V11将STEP 7老版本的“库”中的SFC、SFB、FC和FB也称为指令，分为基本指令、扩展指令、工艺和通信4大部分。原来“库”中的某些块被放入基本指令，原来的某些指令被合并为一条指令。    以梯形图中的比较指令为例，原来的方框比较器改为像S7-200一样的触点形式（见下图）。可用下拉式菜单设置7种数据类型，因此几十条比较指令被合并为6条。    下面是各类基本指令的变动情况：    1）IEC定时器、计数器（SFB0~SFB5）被列入基本指令。    2）数学运算指令可选3种数据类型（Int、Dint和Real），增加了MIN、MAX和LIMIT指令。    3）移动操作增加了SFC BLKMOV、UBLKMOV和FILL指令。    4）转换操作增加了SCALE（FC105）和UNSCALE（FC 106），原来的多条数据转换指令合并为一条CONV指令，转换前后的数据类型均可设置（见下图）。5）程序控制操作增加了OPN（打开全局数据块）、OPNI（打开背景数据块）、RE_TRIGR（复位循环周期监视时间）、STP（退出程序）、WAIT（设置等待时间）、PROTECT（更改保护等级）指令。6）字逻辑运算指令将不同的数据类型的指令合并为4条指令，增加了DECO（解码）、ENCO（编码）和SEL（选择）指令。7）不同数据类型的移位、循环指令合并为4条指令。8）其他操作指令：原来的状态位触点指令被合并为常开和常闭触点两条指令。新增了SET（置位位数组）、RESET（复位位数组）、SETP（在I/O 区域置位位数组）、RESETP（在I/O 区域复位位数组）、SETI（置位字节数组）、RESETI（复位字节数组）、REPL_VAL（输入替换值）、DRUM（执行顺控程序）、DRUM_X（执行顺控程序）、DCAT（离散控制定时器报警）、MCAT（电机控制定时器报警）、IMC（比较输入位与掩码位）、SMC（比较扫描矩阵）、LEAD_LAG（提前和滞后算法）、TONR_X（时间累加器）、WSR（将数据保存到移位寄存器）、SHRB（将位移动到移位寄存器）、SEG（创建7 段显示的位模式）、BCDCPL（求十进制补码）、BITSUM（统计置位位数量）。编程时可将编程区之外的其他窗口临时关闭，V11版的梯形图比V5.4的紧凑一些。  随着工业自动化程度的不断提高，可编程序控制器（PLC）正在走入工矿企业的每一个角落，只要有控制要求的场合，就有PLC的应用。PLC常被称为全能“工业电脑”，用它可以方便地对工业现场进行实时控制。在工业电气控制系统中，经常遇到控制常数设定和修改的问题，例如：某加热控制系统加热时间常数的设定和改变问题。PLC改变控制常数的常用方法有两种，其一，通过上位计算机对原程序中控制数据进行修改;其二，利用外部装置输入数据，控制系统运行。即由外设将数据送入PLC，进行数据处理，然后对PLC内部参数进行修改，实现对工业设备的实时控制。第二钟数据输入方法，具有不修改原程序，数据输入方法简单、操作方便，能实现实时控制等优点，不仅适用于计算机设计人员使用，而且还适用于普通操作人员。在电气控制设备上，有着非常广泛的应用，并且许多厂家 PLC产品都具有外部数据输入功能。所以，利用PLC控制技术对外部BCD码数据进行输入，充分发挥工业控制计算机—PLC数值计算和处理能力的编程、控制方法，具有实际应用的推广意义。这里，以SIEMENS公司PLC构成的某加热系统为例，详细、具体地对加热时间常数外部数据输入方法及用户处理程序作以介绍。1 BCD码数据外部输入应用设计举例1.1 设计思路　　首先介绍SIEMENS（西门子）公司PLC S7—200的物理存储区结构，一般情况下，物理存储区是以字节为单位的，所以存储单元为字节单元，操作数长度是字或双字时，标识符后给出的存储单元参数是字或双字内的低字节单元号。图1（a）给出了字节、字、双字的相互关系及表示方法。当使用数据宽度为字或双字时，应保证没有生成任何重叠的存储器字节分配，例如，字地址编码应采用MW10、MW12、MW14······等偶数字地址或MW11、 MW13、MW15·······等奇数字地址，由于存储器字MW10占用MB10、MB11两个字节，而MW11则要占用MB11、MB12两字节，存在字节地址重叠单元MB11，所以字地址编码时奇偶不能兼用，以免造成数据读写错误。图1（b）给出数据存储结构，数据的高位用MSB表示，低位用LSB 表示。 图1（a） 以字节单元为基准标记存储器单元 图1（b） 存储器中字节、字、双字之间的关系　　其次，以德国SIEMENS（西门子）公司的S7—200 PLC为例。构成加热控制系统，加热时间采用三位十进制数的BCD码拨盘从PLC外部输入。PLC输入/输出接点分配如下表所示：　　附表：PLC输入/输出接点地址分配　　加热系统的加热元件用PLC输出点Q0.0控制，系统起动按钮由I1.4输入，复位按钮由I1.5输入。 图2（a） 主程序流程图2（b） 子程序流程无需借助西门子的Simaticnet 软件,SIDirect DAS Server 可以通过标准的以太网卡访问S7 200, S7 300,S7 400 家族PLC。SIDirect DAServer可以通过DDE, FastDDE, Suibbbink, OPC协议连接bbbbbbs客户端软件，如Wonderware InTouch。　　本Tech Note 一步一步详细介绍了如何配置和使用Wonderware SIDirect DA Server连接/访问S7 PLC(这里，我们以S7-400 PLC 为例)，以及如何用DDE/Suibbbink协议访问此DA Server。　　在开始之前，请确保已满足以下条件：　　1.仔细阅读并按照SIDirect DAServer的Readme文件及相关文档，来得到SIDirect DAServer所需要的系统需求，正确的安装过程，操作系统等信息。　　2.安装SIDirect DAServer，如果已经安装了以前版本的SIDirect DAServer，请使用的"控制面板"中的"添加/删除程序"卸载，本Tech Note使用SIDirect DAServer 1.1版。　　3.安装并配置以太网卡和TCP/IP协议。　　4.确认你可以"Ping"通你要连接的PLC。注意：请仔细阅读SIDirect DAServer的在线文档关于所支持的硬件和软件部分，SIDirect DAServer只支持TCP/IP通信，不支持MPI，Profibus等其他非以太网方式。　　本Tech Note假定用户具有并理解以太网，西门子S7 PLC 硬件/软件，bbbbbbs 操作系统，Wonderware FactorySuite组件，WWClinet, SIDirect DAServer的基本知识。　　配置SIDirect DAServer　　1.选择任何栏上的开始/程序以启动SIDirect DAServer。　　2.找到包含“System Management Console” 程序的 Wonderware文件夹，并点击启动System Management Console 程序。　　3.在ArchestrA System Management Console(SMC)中找到“DAServer Manager”树下的SIDirect DAServer。在Local节点下，DAServer 名字是“ArchestrA.DASSIDirect.1”。见下图1： 图1. SMC中的DASSIDirect DAServer