西门子6ES7223-1BM22-0XA8产品描述

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西门子6ES7223-1BM22-0XA8产品描述1引言　　当今自动化控制产品日新月异，相同功能的实现有各种各样不同的方式。比如很多设备上都要使用的定位控制的实现就有很多种方法。有的利用单片机结合伺服系统实现定位控制；有的使用PLC高速脉冲输出功能或配定位单元结合伺服系统实现；还有的利用变频器的多段速控制来实现定位控制。但不同的定位控制系统有不同的特点，成本也有很大的差异，于是针对不同的设备对精度和响应速度的要求，选用合适的定位控制系统以实现优的性价比就非常必要。本文介绍一个高性价比的，应用台达PLC的高速计数器和与变频器通讯的功能来实现的定位控制的例子。2 控制实例　　切纸机械是印刷和包装行业常用的设备。其完成的基本动作是:把待裁切的材料送到指定位置，然后进行裁切。其控制的核心就是一个单轴的位置控制。我们已经成功的利用PLC对变频器的端子进行控制，实现多段速调速，从而完成这个单轴控制。因为考虑到控制成本和操作的方便性，我们又应用台达的ES PLC和VFD-B变频器通过通讯来实现这个位置控制。3 系统的构成　　PLC作为控制的核心，主要用来接收编码器的反馈信号实现对当前位置的检测，通过和设定值的比较用通讯功能来控制变频器的输出频率从而实现jingque定位。同时通过HMI可以方便的设定PLC的一些内部寄存器值进行人机交互，并且变频器的工作频率可以在HMI上方便修改和直观显示。台达的DVP系列PLC都具有两个通讯口，COM1是RS232,COM2是RS485，支持ModBus ASCII/RTU通讯格式，通讯速率高可达115200bps，两通讯口可以同时使用。所以无需用任何扩展模块就可以实现既可连接用于参数设置的人机界面又可用通讯的方式控制变频器等其它设备。并且DVP系列PLC提供了针对ModBus ASCII/RTU模式的专用通讯指令，这样在编写通讯程序时就可以大大简化，无需像用串行数据传送指令RS那样要进行复杂的校验码计算和遵循复杂的指令格式。台达的VFD系列变频器内建有单独的RS-485串联通讯界面，并且也遵循MODBUS ASCII/RTU通讯格式（VFD-A系列除外）。基与这些特点我选用了性价比优异的DVP ES PLC和VFD-B变频器。整个系统的结构图如图一所示。图一：控制系统框图4　PLC的I/O分配　　由于使用了通讯控制，可以省去用于控制变频器的五个输出点，PLC输出点的使用减少了。因此选用了DVP14ES00R2和一个扩展模块DVP08XM11N。I/O点的分配见表1。需要注意的是DVP14ES PLC的扩展模块地址输入点是从X20开始，输出点是从Y20开始。表1：PLC I/O分配表　 　5 ES系列PLC的高速计数器的应用　　此工程中所选编码器分辨率为500p/r，机器原系统配置编码器分辨率为200p/r，理论精度比过去提高两倍以上。电机为1450r/min，传动系统减速比为2.4。由此可计算出额定转速下编码器输出的高脉冲频率为：　　1450r/min÷60s/min÷2.4×500P/R≈5KHz。　　尽管台达ES系列的高速计数器功能不算强大，其X0和X1可以接受的高频率为20K Hz的脉冲，但在这个系统中还是足以胜任的。为了简化程序中的计算，采用了两个高速计数器C235和C236。C235通过计算所有前进后退的脉冲数，再进行换算后用于显示进给机构的当前位置，此功能实现的程序段见图2所示。其程序中的M45和M47用于滤除定位完成后裁切过程中或其它震动造成的编码器输出的误脉冲，以实现位置的jingque性。图2：实现显示当前位置的高速计数程序段　　C236用于进行jingque定位。定位过程是这样的，每次进给机构需要定位工作时，通过计算把需要的脉冲数送到C236，不论进给机构前进还是后退，C236进行减计数，同时对C236中的数值进行比较，根据比较结果控制变频器的输出频率，实现接近设定值时进给速度变慢的三段速度控制，从而达到jingque定位。jingque定位时的高速计数器程序如图3所示。其中M83、M84用来触发写变频器运转方向的数据，M85、M86，M87都用来触发写变频器运转速度的数据。图3：定位控制时的高速计数器程序6 PLC和变频器通讯的实现　　台达DVP系列PLC的每一个通讯口都对应有相关的特殊寄存器D和特殊继电器M，以进行通讯相关的参数设置和信息的传送。此工程中要使用的COM2对应的主要特Ｄ特M及其意义见表2。表2：特殊寄存器和特殊继电器的意义　　此工程中变频器需要设定的参数及说明见表3。在进行变频器的通讯控制时必需设定这些参数，并且设定值要和PLC的D1120值设置一致。其它未设置的参数可以按出厂默认值即可。表3：变频器参数设置表　　当PLC对变频器通讯进行数据的写入和读出时，就需要知道变频器所定义的相关功能的地址。然后依据这些地址进行数据写入和读出，才能实现对变频器的控制。VFD-B系列变频器定义的本通讯实例中需用到的字址及其意义如表4所示。根据此表可以知道，当需要变频器以20Hz正向运转时，就只需在变频器通讯相关的参数字址2000H写入：0000 0000 0001 0010，即十六进制的H12或十进制的K18；在2001H中写入K2000。表4：变频器的通讯参数字址定义此工程中通讯程序段如图4所示。7 结论　　通过上述的改造过程，完全恢复了切纸机的功能，试用几个月以来运行非常稳定。PLC对变频器的通讯控制响应速度非常快，加减速的过程和停机命令执行迅速，完全不会因通讯控制而有丝毫迟滞现象，可见通讯控制完全替代了硬接线的端子控制，不仅降低了成本，而且操作更方便，性价比更优异。也证明了台达的PLC和变频器的通讯功能非常强大和好用1 引言　　蒸馏水通俗的说是水蒸汽冷凝后的产物，化学上称之谓纯净水，化学分子式为H2O的纯净水不应含任何其他杂质成分，是工业生产中的重要原料。蒸馏水应用行业广泛，主要用于化工产品原料配比和食品、药品、化妆品等产品加工制造行业，比如饮料、医用输液盐水等。本文介绍的蒸馏水机是专用蒸馏水生产装备，该蒸馏水电气控制系统完全采用台达自动化产品整合，为客户实现工艺控制和技术要求。　　　2蒸馏水机控制系统及工艺　　2.1 控制工艺　　蒸馏水机控制系统主要实现控制被控原料罐内部温度、压力以及电导率等物理量满足不同产品规格要求。控制系统可以根据不同产品需要设定相关参数，同时设置参数上下限，并实时显示相关参数数值变化，控制各个管道阀门开度，从而保证产品按照预设工艺参数生产，超限时会有报警显示和相关保护动作。同时根据客户需要，产品加工完成后打印参数报表和存储参数报表（电子文件格式*.JPG存储在通用USB磁盘内）。上述表格列出的配件是生产线控制系统主要元器件，此外还包括低压电器（低压断路器、继电器、主令按钮、指示灯等）、检测传感器（K型热电偶、PT100热电阻、电导率传感器，压力传感器，液位传感器，模拟信号变送器等）、微型打印机等电气元件，此处不予赘述。　　　2.2 系统原理　　（1）系统原理设计：系统原理设计如图1所示。系统由台达PLC建构主控制器，通过RS－485总线与台达触摸屏人机界面构成管理操作和打印记录系统。系统硬件配置如表1所示。利用台达人机界面丰富的通讯口功能，可以提供给用户3个COM口，方便与外围工控设备通讯联机。　　（2）系统通讯原理设计：COM1：RS232通讯方式与下位PLC连接，进行蒸馏水设备和产品各项工艺参数设置和读取。COM2：RS485通讯方式与微型打印机连接，利用台达HMI宏指令编程功能，处理自由口通讯协议，发送给打印机需要打印的汉字、英文字母以及数字等，可以进行产品工艺参数报表打印，作为产品品质检测的文字依据以及存档保存数据。 图1控制系统架构　　表1 系统配置序号元件名称型号规格数量（台）备 注1触摸屏DOP－AS38BSTD13.82PLCDVP20EX00R214AI＋2AO　　　3 软件开发　　3.1 PLC用户程序　　PLC用户控制程序主要实现模拟量数据采集和运算转换，超限报警输出控制。一定要根据传感器和变送器模拟信号量程范围计算数字量显示值，根据用户提供的工艺要求编写报警处理程序。图2是PLC控制程序节选，仅供参考。 图2 工艺参数报警梯形图　　　3.2人机界面用户程序　　系统控制主界面如图3所示。图3 系统控制主界面　　　操作员必须通过口令才能登陆控制系统，操作员1～3具有不同的响应级别，级别依次降低，密码级别操作员1>操作员2>操作员3，即使用操作员1密码可以登陆操作员2和操作员3。三个按钮互相锁存，按下其中一个按钮后，其他两个按钮均无效，通过宏指令实现。操作员画面CYCLE宏如下所示：　　操作员1按钮生效位为$10003.0处于OFF状态，按下“操作员1”按钮，执行宏指令如下所示：　　操作员2按钮生效位为$10004.0处于OFF状态，按下“操作员2”按钮，执行宏指令如下所示：　　操作员3按钮生效位为$10005.0处于OFF状态，按下“操作员3”按钮，执行宏指令如下所示：　　灵活运用人机界面提供的宏指令功能可以达到事半功倍的效果，上面的程序是一个应用例子，实现了不同权限级别多用户登陆控制系统，给产品设计开发技术人员提供了灵活编程应用的强大功能。蒸馏水机参数数据画面如图4所示。图4 参数数据画面　　　系统可以实时显示进水温度、出水温度、压力、液位、电导率等各项工艺参数变化情况，以便操作员操控设备，如有超限报警，系统会已报警走马灯的形式滚动报警提示信息，方便操作员下达保护指令。台达人机界面新版软件提供“拮取画面”功能按钮，可以将人机某个画面以后缀名为JPG的文件格式存储在USB存储盘中，方便地将工业现场工艺参数报表存储和打印出来。　　　按下图4参数存储按钮后，该画面就以YY－MM－DD－画面编号.JPG文件格式存储在U盘中，文件名以日期＋画面序号命名，如果U盘未插在人机背面，会显示未找到存储盘报警。按下图4的“限位设定”按钮，画面跳转到温度、压力高低限位设定画面，如图5所示。通过数值输入按钮输入不同参数数值，满足不同产品规格使用。图5 工艺参数限位设定　　　按下图4的“参数校正”按钮，画面跳转到温度、压力参数校正画面，通过数值输入按钮可以输入拟校正的参数数值，可以消除各个传感器检测结果和标准检测仪表的固定偏差，达到系统显示和测量和标准仪表一致，类似于传感器信号调零过程。按下图4 “打印”按钮，微型打印机就会打印出数据报表，如图6所示，报表打印也是通过台达人机界面强大的宏指令实现。图6 报表打印　　　其他压力、液位、电导率、操作员、日期、时间等打印子程序与上述进水、出水温度打印子程序雷同，不予赘述。由宏指令CLOCK循环主程序，分时调用打印子程序实现参数数据打印。　　　4 结束语　　提供具有良好性价比完美整合方案是中达电通的营销策略，提供稳定可靠的系统集成解决方案是服务客户的保证，本项目开发的蒸馏水机设备控制系统整合应用台达HMI、PLC等自动化产品，为客户实现了一套稳定可靠的系统，设备自投产以来运行正常，不但能够满足现场工艺要求，而且更提高了生产产品质量品质可控性和设备工作效率，再次证明中达电通是客户的合作伙伴。