哈尔滨西门子PLC代理商CPU供应商

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概述：

       的定长控制设备往往要求具备高速输入和高速输出功能，同时又要协调多个设备间配合动作。PLC由于其集高速、通讯和控制功能于一身，被越来越广泛的应用到定长切割设备中。

      本文将Emerson的EC20系列PLC应用到挂面切割机上，通过接收文本显示器信息和编码器的高速输入信号，利用高速输出驱动伺服放大器并通讯控制变频器，从而实现面条切割长度的控制。

一．系统工艺介绍

        挂面在刚刚生产出来时，并非像我们平时见到的那样短小，而是长度约1.3米的长长的一串，因此为了适合人们的食用以及方便运输，需要将其切割为长度适当的若干段。

       长面切割前需要人工将其挂在面杆上，之后通过主传送带上的挂钩将面杆及长面带入设备。切后端接近开关感应到面杆到达后，控制切动作将面杆与挂面切离，而此时的挂面已经被一对导面滚轮压住继续向前行进。此后切不断动作切割面条，固定时间或长度后停止动作，等待下一杆面。

 面条切割机的主传动为3.7KW电机，由艾默生变频器调速控制；切动作为伺服电机驱动，由伺服放大器控制；同时配备文本显示器，用于设置切面长度和监控设备状态；传动轴承装有欧姆龙1000线增量式旋转编码器；控制机构为艾默生EC20-PLC。

2．工艺要求

长度：要求切割出的面条长度为从100mm到400mm，可以调整的小范围为1mm，允许误差±2mm。

主电机转速：为了节能，当每连续中断几杆面时，需要将电机降频，直至设定转速；当每连续来几杆面时，需要将电机缓慢增频，直至设定转速。

切动作：由于切为型，因此每次切割动作为转动半圈，且切的转速不可过慢，防止面条在切处短暂堆积。

切割数：对于固定面条总长、固定挂面单长的情况下，每杆面切割的数是固定的。但是数在小于实际值以内应该是可调的，因为有时长面的后面部分可能有弯曲等问题，不能制为成品。同时，剩余的部分需要回收重新制成长面，因此需要打碎。

3．电气系统结构及说明

文本显示器与EC20的PORT0通讯端口采用MODBUS协议通讯，其中PLC作为从站。主站发送的信息主要有一杆长面的长度，切割挂面的单长，切割数，手动/自动切换等；从站返回的信息包括当前变频器运行频率，已切割数，总的面杆数计数等。

变频器与EC20的PORT1通讯端口采用自由口协议通讯。运行中PLC向变频器发送启动、停止、频率设定三种命令，具体发送时刻和发送周期由程序中的逻辑控制。

编码器将A、B两相信号分别送入PLC的X0和X1。PLC应用高速计数功能对编码器信号计数，经过内部计算和变换后确定何时驱动伺服放大器动作。

伺服放大器与PLC的高速输出端子Y0连接，通过PLC输出的高速脉冲的频率和数量确定切的转速与位置。

4．工艺的实现

长度控制：将编码器信号接入PLC中以实现长度控制，实际上只需将编码器与面条长度之间的对应关系找到就可以。通过编程实验测得，十杆挂面编码器所发脉冲数为70610个，又通过实际测量得知每个面杆间的长度为1527mm，由此可得每毫米对应脉冲数为4.624个。因此只需在程序中将设定长度乘以4.624，当高速计数达到该要求时产生切动作即可。

主电机转速调节：该工艺如果直接按照原要求实现，程序修改较大，难点就是如何判断“连续”。如果采用时间间隔的概念来判断连续，在固定转速的情况下是可以的。但是在几次“连续”之后，对方要求增加转速，相应的时间间隔也将改变，这就要求用于判断“连续”的时间标尺也要连续变化，而时间间隔的变化与变频器频率的变化并不是的线性关系，问题复杂了。

本次采用的是一种近似的实现方法：每次面杆到来即增加频率，而一定的时间内无面杆接近信号则降低频率。该方法的实验效果大致与用户要求的相同。

切动作：切的动作是由伺服放大器控制的，通过程序实测得知需要接收17173个脉冲转半圈（是）。

切转速问题：实际上只需要找到传送带转速时对应的切转速，它们之间保持等比例关系即可实现面条的无堆积。通过现场实测，在传送带转速达到时，切伺服接收的脉冲频率为90KHz效果。

切割数可调：该问题可以看作是挂面总长的一种改变，因此只需正常切割规定的次数，剩余部分高速转动即可。需要注意的是高速转动时每一圈要消耗一个固定时间，因而在下一杆面的接近信号到来前的转动将可能使系统该接近信号。

为了避免这种现象，需要根据面条已经过长度决定后一次高速转动。本次利用编码器中的B相来反馈面条的长度，当脉冲数大于6000时（已经过面条1.3m），不再高速动作。

5．结束语

       小型可编程控制器其典型应用之一便是通过一台上位机对PLC进行读写，控制和监视与PLC相连的其他设备。本文介绍的挂面切割机正是如此，通过上机实际操作，面条的切割效果比较理想，满足客户的各方面要求

 1性高，抗干扰能力强
高性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了的抗干扰技术，具有很高的性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有高的性也就不奇怪了。
2配套齐全，功能完善，适用性强
PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
3易学易用，深受工程技术人员欢迎
PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
4系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。
5体积小，重量轻，能耗低
       以小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备

三节 三菱FX PLC中各种元件介绍（以FX2-64MR为例）
一、输入继电器 X		X、Y还有无数个常开、常闭触点供编程使用。 Y外部分仅有一个常开触点供带动负载使用。 可以看出每组都是8个 输入输出点数根据实际工程需要来确定。 可采用主机+扩展的方式来使用，扩展的编号依次编下去。
X0--X7 X10-X17 X20-X27 X30-X37	（共32点）
二、输出继电器 Y
Y0--Y7 Y10--Y17 Y20--Y27 Y30--Y37	（共32点）
三、辅助继电器 M （1）通用辅助继电器 M0--M499（共500个），关闭电源后重新启动后，通用继电器不能保护断电前的状态。 （2）掉电保持辅助继电器 M500--M1023（共524个），PLC断电后再运行时，能保持断电前的工作状态，采用锂电池作为PLC掉电保持的后备电源。 （3）特殊辅助继电器 M8000--M8255（共156点），有特殊用途，将在其它章节中另作介绍。     辅助继电器都有无数个常开、常闭触点供编程使用，只能作为中间继电器使用，不能作为外部输出负载使用。
四、状态继电器 S （1）通用状态继电器S0--S499 （2）掉电保持型状态继电器S499-S899 （3）供信号报：S900-S999 状态继电器S是对工作步进控制进行简易编程的重要元件，这里不作进一步的介绍。
五、定时器 T （1）定时器 T0--T199 （200只）：时钟脉冲为100ms的定时器，即当设定值K=1时，延时100ms。                     设定范围为0.1--3276.7秒。 T200--T245（46只）：时钟脉冲为10ms的定时器，即当设定值K=1时，延时10mS。                     设定范围为0.01--327.67秒。 （2）积算定时器 T246--T249（4只） ：时钟脉冲为1ms的积算定时器。                     设定范围：0.001--32.767秒。 T250--T255 (6只) ：时钟脉冲为100ms的积算定时器。                     设定范围：0.1--3267.7秒。 积算定时器的意义：当控制积算定时器的回路接通时，定时器开始计算延时时间，当设定时间到时定时器动作，如果在定时器未动作之前控制回路断开或掉电，积算定时器能保持已经计算的时间，待控制回路重新接通时，积算定时器从已积算的值开始计算。 积算定时器可以用RST命令复位。
五、计数器 C （1）16bit加计数器 C0--C99（100点）：通用型 C100-C199（100点）：掉电保持型 设定值范围：K1--K32767 （2）32bit可逆计数器 C200--C219（20点）：通用型 C220--C234（15点）：掉电保持型。 设定值范围：-2147483648到+2147483647 可逆计数器的计数方向（加计数或减计数）由特殊辅助继电器M8200--M8234设定。 即M8△△△接通时作减计数，当M8△△△断开时作加计数。 （3）高速计数器：C235--C255（后面章节实例中作介绍）
六、数据寄存器 D D0--D199（200只）：通用型数据寄存器，即掉电时全部数据均清零。 D200--D511（312只）：掉电保护型数据寄存器。
七、变址寄存器（在实例中作介绍）

可编程控制器主要靠运行程序工作，要使可编程控制器充分发挥作用，除了选用正确的可编程控制器型号，合适的检测和执行装置，合理规划系统结构之外，编制出一个高质量的可编程控制器工作程序也是很重要的。

一、编程要求

1、所编的程序要合乎所使用的PLC的有关的规定

主要是对指令要准确地理解，正确地使用。各种PLC指令多有类似之处，但还有些差异。对于有PLC使用经验的人，当选用另一种不太熟悉的型号进行编程设计时，一定要对新型号PLC的指令重新理解一遍，否则容易出错。

2、要使所编的程序尽可能简洁

简短的程序可以节省内存，简化调试，而且还可节省执行指令的时间，提高对输入的响应速度。要使所编的程序简短，就要注意编程方法，用好指令，用巧指令，还要能优化结构。要实现某种功能，一般而言，在达到的目的相同时，用功能强的指令比用功能单一的指令，程序步数可能会少些。

3、要使所编的程序尽可能清晰

这样既便于程序的调试、修改或，也便于别人了解和读懂程序。要想使程序清晰，就要注意程序的层次，讲究模块化、标准化。特别是在编制复杂的程序时，要注意程序的层次，可积累自己的与吸收别人的经验，整理出一些标准的具有典型功能的程序，并尽可能使程序单元化，像计算机中的常用的一些子程序一样，移来移去都能用，这样，设计起来简单，别人也易了解。

4、要使所编的程序合乎PLC的性能指标及工作要求

所编程序的指令条数要少于所选用的PLC内存的容量，即程序在PLC中能放得下，所用的输入、输出点数要在所选用PLC的I/O点数范围之内，PLC的扫描时间要少于所选用PLC的程序运行监测时间。PLC的扫描时间不仅包括运行用户程序所需的时间，而且还包括运行系统程序，（如I/O处理、自监测）所需的时间。

5、所编程序能够循环运行

PLC的工作特点是循环反复、不间断地运行同一程序。运行从初始化后的状态开始，待控制对象完成了工作循环，则又返回初始化状态。只有这样才能使控制对象在新的工作周期中也得到相同的控制。

二、编程方法

常用的PLC编程方法有经验法、解析法、图解法。

1、经验法

即是运用自己的或别人的经验进行设计，设计前选择与设计要求相类似的成功的例子，并进行修改，增删部分功能或运用其中部分程序，直至适合自己的情况。在工作过程中，可收集与积累这样成功的例子，从而可不断丰富自己的经验。

2、解析法

可利用组合逻辑或时序逻辑的理论，并运用相应的解析方法，对其进行逻辑关系的求解，然后再根据求解的结果，画成梯形图或直接写出程序。解析法比较严密，可以运用一定的标准，使程序优化，可避免编程的盲目性，是较有效的方法。

3、图解法

图解法是靠画图进行设计。常用的方法有梯形图法、波形图法及流程法。梯形图法是基本方法，无论是经验法还是解析法，若将PLC程序转化成梯形图后，就要用到梯形图法。波形图法适合于时间控制电路，将对应信号的波形画出后，再依时间逻辑关系去组合，就可很容易把电路设计出。流程法是用框图表示PLC程序执行过程及输入条件与输出关系，在使用步进指令的情况下，用它设计是很方便的。

下面具体介绍PLC编程的合理步骤：

步：阅读产品说明书。
步看起来再简单不过了，很多设备工程师会说，这台设备我负责了很多年，维护保养每天都做，没有不熟悉的，看说明书就是浪费时间。哈哈，这就是国内很多工程师的通病，许多人从设备买回来直到报废，没有人真正认真地去阅读过产品说明书，即使阅读也是草草地一看。多的还是通过供货方的产品培训来了解设备，孰不知，如果简单的培训就可以让你充分了解设备特点的话，那么为什么上都要求设备要配备说明书呢？如果阅读过说明书，请问说明书开始的守则是否一字一句的看过？每个元件的说明是否看过？没种元件的调试方法是否看过？…

我们会发现，其实我们日常忽略了产品说明书，很多人甚至将说明书扔掉或者放在自己一时都想不起来的地方。仔细阅读说明书是编程的步，要阅读守则，知道哪些执行机构可能会对人身造成伤害，哪些机构间容易发生撞击，当发生危险时如何解决，这些致命的问题都在守则中，为什么不去看呢?

此外，关于设备每个元件的特性，使用方法，调试方法也在说明书中，不去阅读，即使程序正确，如果元件没有调试好，设备一样不能工作。再有，所有的电路图、气动液压回路图、装配图也在说明书中，不去阅读它怎么知道没种元件可以做何种改造呢。

二步：根据说明书，检查I/O。
确认仔细通读说明书了？如果真的仔细阅读过，那么进行二步，I/O，俗称“打点”。
检查I/O的方法很多，但是一定要根据说明书提供的依次进行检查。前提是按照说明书的守则和元件的说明，在的情况下来检查。

在检查输入点时，一般输入信号无非是各种传感器，如电容、电感、光电、压阻、声波、磁感式和行程开关等传感器。检查这些元件比较简单，根据元件说明将工件放在工位上，或是移动执行机构检查传感器是否有信号即可。当然，不同的设备检测的方式可能不同，这要看具体情况而定了。

但是在检查输出信号时就要格外小心了。如果是电驱动产品，在情况下，尤其是保证设备不会发生撞击前提下，让执行机构的驱动器得电，检查执行机构是否能够运动。如果是液压或气动执行机构，同样在情况下手动使换向阀得电，从而控制执行机构。在检查输出信号时，不论执行机构的驱动方式是什么，一定要根据元件说明书，要保证设备和人身，要注意并不是所有设备的执行机构都可以通电测试的，所以有时个别的输出信号可能无法手动测试。

无论是输入还是输出装置，当传感器有信号或执行机构的驱动装置得电后，同时检查PLC上的I/O模块指示灯是否也点亮。很多设备中，输入输出信号是通过接线端子与PLC连接，有时接线端子的指示灯有信号 ，但不能保证由于连接导线内部断路，而PLC上相应的没有信号接通。这一点要特别注意。

在测量输入输出信号后，要同时将测量的地址记录下来，保证信号地址和说明书中一致。如有不同，再次测量设备地址，多次测量仍然不一致，先联系设备厂家，因为此时不能保厂家提供的没有错误。

三步：打开编程软件，进行硬件配置，并将I/O地址写在符号表中。
不同的PLC使用不同的编程软件。但是对于任何一种软件来说，编程前的步就是进行硬件组态，根据实际PLC的类型建立硬件配置及相应的通讯配置。硬件组态完成后，将之前在纸上记录下来的I/O地址写在软件的符号表中。由于软件不同，对于符号表的定义可能不同，但一般的软件都有该功能，这一步是至关重要的。在编写符号表时，不仅要把设备输入输出的写正确，再给每个地址命名并添加注释，这对后面的编程会非常方便。不需要在编程时每次都查询地址，只要填写命名好的名称即可。当然，这也取决于软件是否具备此功能。

四步：写出程序流程图
在编程之前，一定要在草稿上写出程序的流程图。一个完整的程序，应该包括主程序、停止程序、急停程序、复位程序等部分，如果软件允许，应该将各个程序按“块”的形式编写，即一个程序是一个块，终将每个块按需求来调用即可。

PLC擅长的就是处理顺序控制，在顺序控制中主流程是，一定要确保好的流程是正确的，要在草稿上仔细检查。如果主流程存在问题，当程序被PLC执行后，很可能发生撞击，损坏设备或对人身造成危险。流程图的表示方法多种多样，这里不做具体说明。

五步：在软件中编写程序
如果确保主流程没有问题后，便可以在软件中编写程序了。此外，还要注意停止、急停和复位程序的正确性，尤其是停止和急停程序，这是关系到人身和设备的重要的程序，万万不可小视。一定要保证无论在任何情况下，只要执行停止或急停程序，设备不会对人身造成伤害。

再有，任何设备都有自己的初始位置，一般的设备在说明书中都规定了设备的的初始位置。如果没有，要仔细研究其初始位置，保证初始位置的合理性。

六步：调试程序
在调试程序这一步中，可以分成两个方面。
1．如果条件允许，或是你的逻辑能力强，可以先用软件的功能做测试，但是很多繁琐的程序很难用软件看出程序是否正确。

2．将程序下传到PLC中进行在线的调试。如果设备不动或运行中出现异常情况，先不要去修改程序，很可能是传感器没有调试到位，如果确保传感器无误，再去修改程序。

七步：调试完成后，再次编辑程序
在上一步的调试中，由于对程序有所修改，故再次整体检查或编辑一下程序，然后将终的程序下传到PLC中。

八步：保存程序
在这一步中，要注意一个问题，就是应该将程序保存在什么地方？PC硬盘？闪存设备？移动硬盘？当然这些都不可以，所有这些存储设备都可能感染病毒。所以，且只能将程序烧制到光盘上。而且还有一个问题，烧制的程序是哪个程序？在之前我们已经将终调试并修改完成的程序下载到PLC中，如果PLC在执行该程序时无误的话，就将该程序上传到PC中，将此程序烧制到光盘中。

上面的一切都是为了。

九步：填写报告
完成编程后，应该填写后的调试报告，将遇到的问题和程序的一些难点问题一一记录下来。因为长时间以后，自己也会对程序的某些技巧的地方遗忘，同时也方便其他同事能够理解你所编写的程序

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