西门子6ES7223-1BF22-0XA8接线方法

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西门子6ES7223-1BF22-0XA8接线方法1引言　　此系统属于食品机械的投入机的控制系统，系统包括触摸屏、可编程控制器、伺服、编码器、步进电机等，投入机主要功能是把呈带状脱氧剂或者是干燥剂，进行切断，然后按要求投入到包装线。在整个设备中，控制的主要要求是要切断准确，切断的位置偏差要在±5mm以内，而且要求速度可以很快，高速每分钟要达到170个；因为送料驱动使用的是步进电机，这样就会要求送料要有反馈，所以从动轮上安装了编码器做为反馈信号的来源，由于控制部件的组合以及于机械机构的联动配合问题，在调试时做了好多次软件和硬件的改进后达到了使用要求。2食品脱氧剂投入机工艺　　因为属于机械设备的系统，另外，要求精度也高一些，所以工艺过程相对复杂一些，主要要求如下：通过设定不同的料袋长度尺寸和间距，可以加工4种规格的产品；要求实际偏差不得超过±5mm；要求在连续运行时的加工速度要能达到每分钟170个；要求刀速和步进的速度都能有四个档的调整；报警上下限设定；偏差微调功能，并且显示微调值；要求有两个外部联动功能，启动不同的联动信号可以达到包装线联动的功能；要求具有生产计数的功能，可实现计数有效无效的切换。工艺过程如图1所示。图 工艺过程3 系统设计3.1 电控系统设计　　（1）PLC系统需求分析。6个数字量输入；3个数字量输出；1个伺服控制；1个步进控制；1个由AB相的编码器发出的高速脉冲计数。　　（2）控制系统配置设计。触摸屏：台达DOPA57GSTD；PLC：台达DVP12SC11T；伺服控制器：台达ASD-A021LA；台达编码器ES3-06CN6941；步进驱动器和电机；料检测接近开关；刀位检测接近开关；外部连动接近开关。　　触摸屏主要是用来显示和控制、报警、报警上下限设定、采集数据显示微调、报警数据显示、记录产量等；PLC主要是采集数据并计算，控制伺服电机和步进电机的动作，报警的判断和输出；伺服电机的作用是用来使切刀可以快速的切断干燥剂，并且准确的归位；步进电机的作用是快速的进料，并且进料要十分的准确；编码的作用是把从动轮的转动的实际角度采集出来，送给PLC。3.2 控制软件功能设计　　（1）系统的功能要求。可以设定干燥剂的长度和间距，以便可以切不同规格的干燥剂。刀速和步进的速度是可设定的要能够分成几个档位，适应不同的要求；可以设定上下限报警，来控制误差的范围；显示报警画面、报警信息；报警上下限设定；具有偏差微调功能，并且显示微调值；要求有两个外部联动功能，启动不同的联动信号可以达到联动的功能；要求具有生产计数的功能，可实现计数有效无效的切换；要求具有复位功能，实现故障状态的复位；除联动外还能实现连续运行和点动的功能。　　（2）技术难点分析。在以上的功能中重要的功能实现就是步进电机的控制，这也是难的部分，因为干燥剂长度的准确完全依赖于步进电机所走的行程，如果单纯靠固定脉冲数来控制步进电机，那么运行一段时间后一定会出现累计误差，会使所切的干燥剂长度相同但是会切到料上，所以必须使用编码器采集回来的脉冲数作为反馈来给步进发脉冲。　　（3）HMI（触摸屏人机界面）画面设计。主页；控制画面；参数设置画面；步进速度设置画面；切刀速度设置画面；报警画面。　　（4）PLC模块设计。刀和步进速度设定；运行方式控制；复位状态控制；计数功能；伺服和步进控制；报警控制。4机电系统调试4.1 机电位移脉冲当量　　通过反复的试验得到一个试验值：就是料每移动1mm编码器的脉冲数是多少个，在这台设备上得到的数据是，每移动1mm编码器的脉冲数是5个，而且相对准确。4.2 伺服频率当量　　通过反复试验得到两个数值：就是为达到每分钟加工速度为170个，那么对步进和伺服发出的脉冲频率是多少，经过试验得到的数据是步进额为4kHz，而伺服应该是80kHz；其实，本来可以通过计算可以得到这个数据，但是，由于机械方面的配合和程序有扫描周期的问题，所以不能完全套用计算所得到的数值。4.3 料位检测　　调整料检测的高度也是一个比较关键的环节，如果不能调整好高度会对切断的准确性起到决定性作用。5 结束语　　此设备的使用台达的机电产品比较多，整合性能比较好，为客户降低了大量的成本，是单一电控技术平台为客户降低成本的很好的实例。针对国内食品机械的自动化程度较低的现状，还有很多自动化应用工程空间。食品脱氧剂投入机使用了台达的SC系列PLC来控制台达伺服系统，达到了使用要求。方案概述一、客户需求　　　　 某集团经过多年的发展，业务已扩展在国内各主要城市，并建立了多家分公司和办事处机构，同时产品销往海外市场，以具备了相当的规模。为实现企业进一步的扩张，现有的管理机制和网络系统必须进行改造。根据自身的特点和发展需要，将企业网络方面的建设交由某公司操作，并提出满足以下几点要求：1 网络的安全保障；2 不同的企业内人员得到不同级别的权限；3 保证国内及海外各分公司数据的正常传输；4 能同时满足传输语音、图像等质量要求较高的传输，和日后网络的可扩充性；5 可管理性强；二、方案构架　　　　 根据客户的需求，某公司提出了以VPN（虚拟专用网）架构的解决方案，采用InternetVPN方式，使用华北工控的硬件平台，从而满足了客户在网络方面的需求。 技术特点　　针对该网络现状中存在的弊端和企业对业务的更高要求，所提出的VPN解决方案，具备以下技术特点：1 VPN（Virtual PrivateNetwork，虚拟专用网络），是指依靠ISP（Internet，服务提供商）和NSP（网络服务商），在公用网络中建立专用的数据通信网络的技术。在VPN中，任意两个节点之间的连接并没有传统专用网所需的端到端的物理链路，而是利用某种公众网的资源动态组成的。2 在安全方面，所有的VPN方式均可保证通过公用网络平台传输数据的专用性和安全性。在非面向连接的公用IP网络上建立一个逻辑的、点对点的连接、称之为建立一个隧道，可以利用加密技术对经过隧道传输的数据进行加密，以保证数据仅被制定的发送者和接受者了解。3 可为企业数据提供不同等级的服务（QoS），不同的用户和业务对服务的要求有较大的差异。 并可通过liuliang预测与liuliang控制策略，按照有限级分配带宽资源，实现带宽管理，使得各类数据能够被合理地先后传输，预防组塞的发生。4 可扩充性和灵活性。VPN能够支持通过在Intranet和Extranet的数据流，可方便的增加新节点，并支持多种传输媒介。5 在VPN管理方面，可便捷的建立VPN管理系统。网络拓扑图下图是改造后的公司网络拓扑图：系统硬件配置VPN网关机箱： RPC-1100E（1U机架式专用机箱）CPU卡：NORCO MB-5L （五网口工业级CPU卡）CPU： PIII 1.26G内存： 128M硬盘： 20G 服务器（MAIL、数据库、FTP）机箱： RPC-900（4U多驱动器位置架装机箱） CPU卡： NORCO —740VE （P4级工业CPU卡）CPU： P4 2.1G内存： 256M硬盘： 120G防火墙机箱： RPC-1100E（1U机架式专用机箱）CPU卡：NORCO MB-3L （三网口工业级CPU卡）CPU： PIII 1.26G内存： 128M硬盘： 20GVPN的优点客户在选择此方案后，得到了以下几方面得到了收益：1 高度的网络安全VPN以多种方式增强了网络的职能和安全性。首先，它在隧道的起点，在现有的企业认证服务器上，提供对分布用户的认证。其次，VPN支持安全和加密协议，如SecureIP（IPsec）和Microsoft点对点加密（MPPE）。2 简化了网络设计网络管理者可以使用VPN替代租用线路来实现分支机构的连接。这样就可以将对远程链路进行安装、配制和管理的任务减少到小，一点就可以极大地简化企业广域网的设计。使用拨号访问，简化了所需的接口，同时简化了与远程用户认证、授权和记账相关的设备和处理。3 使用VPN可大量降低成本如在租用线路成本，主要设备成本，移动用户通信成本等等，采用华北工控生产的硬件产品，比同类产品在性价比上也具有一定的优势。4 扩展能力便捷、容易。5 完全控制主动权 借助VPN，企业可以利用ISP的设施和服务，同时又完全掌握着自己网络的控制权。评价VPN技术给用户带来了诸多的好处，VPN在欧美国家得到了很高认可，应用非常普遍。目前，每年增长速度很快，随着国内网络带宽的逐渐改善，具备很多优点的VPN在国内也会展开如火如荼的应用。生产过程监视和控制中要用到多种自动化仪表、计算机及相应执行机构,过程中的信号既有微弱到毫伏级的小信号,又有数十伏的大信号,而且还有高达数千伏、数百安培的信号要处理。从频率上讲，有直流低频范围的，也有高频/脉冲尖峰。设备、仪表间互扰成为系统调试中必须要解决的问题。除了电磁屏蔽之外，解决各种设备、仪表的“地”，也即信号参考点的电位差，将成为重要课题。因为不同设备、仪表的信号要互传互送，那就存在信号参考点问题。换句话说，要使信号完整传送，理想化的情况是所有设备、仪表中的信号有一个共同的参考点，也即共有一个“地”。进一步讲，所有设备、仪表的信号的参考点之间电位为“零”。但是在实际环境中，这一点几乎是不可及的，这里面除了各个设备、仪表“地”之间连线电阻产生的电压降之外，尚有各种设备、仪表在不同环境受到干扰不同，以及导线接点经受风吹雨淋，导致接点质量下降等诸多因素。致使各个“地”之间有差别。以示意图一为例.图一 PLC与外接仪表示意图图一中标明有两个现场设备仪表向PLC传送信号以及PLC向两台现场设备仪表发出信号。假定传送的均为0-10VDC信号。理想情况，PLC及两个现场设备“地”电位完全相等。传送过程中又没有干扰，这样从PLC输入来看，接收正确。但正如前所述，两个现场设备通常有“地”电位差，举例来讲，1#设备“地”与PLC“地”同电位，2#设备比它们的“地”电位高0.1V，这样1#设备给PLC的信号为0-10V，而2#设备给PLC的为0.1V-10.1V,误差就产生了,同时1#,2#设备的“地”线在PLC汇合联接。将0.1V电压施加在PLC地线条上，有可能损坏PLC局部“地”线，同时在显示错误数据，由此引起的问题在现场调试中屡有出现。例如某大型建材公司的生产线调试中，使用美国AB-PLC接国内某厂家手操器。AB-PLC的数据采集板有每八个通道，八个通道共用一个12位A/D，经过变换后，由12个光耦实现与主机隔离。它的八个通道输入之间并没有隔离，致使八个通道输入信号每个单独接入采集板均正常，接入两个或多于两个外部信号时，显示数字乱跳，故障无法排除。又如航天某部门测试发动机各点温度，使用K型偶作为传感器，同上述相似，仅测试一点一切正常，但是向主机接入两点或两点以上温度时，显示的温度明显错误。这两种情况在接入隔离器后，均正常。隔离器之所以能起到这个作用，就是它具有使输入/输出在电气上完全隔离的特点。换句话讲，输入/输出之间没有共同“地”，外来信号不管是0-10V，或带着+10V干扰的10V-20V经隔离后均为0-10V，也即隔离后新建立的PLC“地”与外部设备、仪表“地”没关系。正是由于这个原因，也实现输入到PLC主机的多个外接设备仪表信号之间隔离，也即它们之间没有“地”的关系。上面谈了输入到PLC信号的隔离，同样在PLC向外部信号设备传出信号也有类似现象问题。显然采用隔离器亦能达到解决问题的目的。谈到PLC向外部设备、仪表发送信号，有一种情况经常遇到：要求PLC的输出即能给显示仪表，又能传送给变频器一类的设备。欲彻底解决干扰问题，推荐使用隔离式信号分配器。这种隔离器即实现PLC输出信号与外设隔离，同时实现外设之间隔离。如图二.图二 隔离式信号分配器典型应用有时现场仪表在配套时，由于协调不利，产生了如下情况，接收信号设备(例如接收4-20mA)接口连接为两线制方式，也即接收口为一个24V电源与一个250Ω相串联.接口两根线：一个为24V正极，一个为250Ω一端，适于连接现场两线制变送器。假如现场设备为四线制变送器，输出4-20mA。这样进行直接连接将造成电源冲突。解决方法是采用隔离器将现场来的4-20mA接收并隔离，在隔离器的输出部份接入一个标准的两线制变送器，以应对接收设备的接口。如图三.图三 解决电源冲突的方案隔离器要保证输入/输出两个部分隔离，外加工作电源24V在为输入、输出部份供电同时，必须确保在电气上与两个部分隔离。这种输入/输出/外加工作电源之间全部相互隔离的器件常称为三隔离或全隔离器件. 从理论上讲这种供电方式,不管隔离器数量多少，均可用一台24V电源供电，不会产生干扰。如果处理4-20mA到4-20mA电流信号的隔离，这里推荐一种不用另外再加电源的隔离器WS1562。如图四.图四 省去外接电源的电流隔离器显然省去外接电源，使接线更简捷，且功耗低、自身热量低、可靠性高。WS1562的大特点在于不需要外接电源,它带来了简捷可靠的优点,但也带来了使用上的局限性.WS1562对于4-20mA信号进行的隔离传送,从另一个意义上讲是功率传送,内部的功率损耗必不可少.损耗表现在输入端和输出端电流/电压乘积的差值上。以负载电阻RL=250Ω为例，当输出为20mA时，输出端250Ω上的电压为5.0V,而输入端的两端间电压测试为8.8V。简单计算表明，内部损耗等于20mA×（8.8V-5.0V）=76(mW),也即内部损耗为76毫瓦.从使用者角度来看，假若输出端负载电阻RL等于250Ω，那么从输入端看进去的等效电阻大值为8.8V/20mA=440（Ω）。换言之，在这种情况下输入的4-20mA电流源必须具有驱动440Ω负载的能力，才能使WS1562无源隔离器在输出端负载电阻RL等于250Ω条件下正常工作。不过,从经验来看大部分现场仪表能满足这些条件.从隔离角度看二线制变送器（含压力、温度、liuliang…），分为隔离式及非隔离式。采用隔离式二线制变送器的主要目的是tigao抗干扰能力.二线制变送器的隔离有两种方式.一种方式传感器和变送器一体而又必须放置在现场指定地点，对于这种情况一般把隔离器安置在中央控制室机柜中.对现场二线制变送器的电源配送有二种接口形式，要根据现场具体情况来定.图五给出了针对PLC与二线制变送器两种接口的连线图。图五PLC两种接口与隔离配电连接示意图另一种方式是传感器和变送器分成二个部分，传感器放置在现场指定地点,变送器制造成隔离式放置在控制室中。面对PLC两种接口方式，图六给出了以Pt100为传感器的隔离变送器使用连线图。附带说一点，处理Pt100这类温度变送器都考虑到了Pt100的长线补偿及线性化处理。图六 二种隔离温度变送器隔离端子品种繁多,接口处也不尽相同,如何正确选择是设计中的重要问题。图七标示出两个端子排与外部仪表相连接图。用以说明选择方法。图七 隔离器选型示意图之一A、B表示向PLC输送信号的外部仪表C、D表示PLC、DCS及显示仪表等接收信号设备如果外部仪表为A方式，接收信号仪表为C方式，可以选用WS1522、WS1562信号隔离器。如果外部仪表为A方式，接收信号仪表为D方式，可以选用能避免电源冲突的WS9030信号隔离器为宜。如果外部仪表为B方式，接收信号仪表为C方式，选用隔离式配电器为宜。例如WS1525,它即可以为B供电，又解决了隔离问题。如果外部仪表为B方式，接收信号仪表为D方式，未见有在市场上销售的产品。不过经过和生产厂家进行技术协商，一般能够解决。图八 隔离器选型示意图之二图八所示选择相对简单。例如输入为Pt100或K偶接受设备为C方式，选用三隔离式WS9050,WS9060为宜。若接收设备为D方式，选用两线制隔离的WS2050、WS2060为宜。总之，只要外部设备及接收设备方式确定了，选用就很简单。隔离器外型采用导轨安装，接线采用接线式，这种方式亦称隔离端子，适用安装在机柜中。在隔离端子电路前部安装进口IC(集成电路)公司的专用电路,实现温度隔离变送,虽然比零件组装式(诸如用廉价OPA)成本高，但在长期性能稳定性、可靠性方面是零件组装无法比拟的。引入优质元器件是隔离端子稳定可靠的基本保证，同时专用IC在功能上诸如长线补偿、恒流驱动、线性化性能齐备。隔离端子设计日趋小型化，那么小型化的目的就是少占空间。当然应该允许用户密集安装，密集安装就存在散热问题。换句话讲，必须降低内部功耗。现在市场出现了许多以CPU为核心的隔离端子，具有现场可编功能及通信功能，有很高的灵活性，对顾客来讲可以减少库存数量,降低资金积压。以CPU为核心的隔离端子必定将成为这一领域主流.