西门子模块6ES7211-0BA23-0XB0库存优势

西门子模块6ES7211-0BA23-0XB0库存优势

FP1是日本松下电工生产的小型PLC，该产品有C14、C16、C24、C40、C56、C72多种规格，形成系列化。虽然是小型机性能价格比却很高，特别适合于中小企业。本书配套实验机型号为FP1—C40。下面以此机型为例详细介绍其规格及系统构成，以期举一反三触类旁通。

FP1硬件配置除主机外还可加I/O扩展模块，A/D（模/数转换）、D/A（数/模转换）模块等智能单元。较多可配置几百点，机内有高速计数器，可输入频达10kHz的脉冲，并可同时输入两路脉冲，还可输出频率可调的脉冲信号（晶体管输出型）。该机型具有8个中断源的中断优先权管理。允许输入较小脉冲宽度为0.5ms。可调输入延时滤波功能可以使输入响应时间随外围设备情况而调节，调节范围在1~128ms之间。手动拨盘式寄存器功能，可通过调节面板上的电位器，使特殊寄存器DT9040~9043中的数值在0~255间改变，实现从外部进行输入设定。此外，该机型还具有强制置位、强制复位控制功能、口令保护功能、固定扫描时间设定功能、时钟/日历控制功能等。该机配有RS—232和RS—422接口，可实现PLC与计算机通信，并可直接在计算机上用几种方式编制程序。

FP1有190多条功能指令，除基本逻辑运算外还可进行 、-、�、�等四则运算。有8位、16位、32位数字处理功能，并能进行多种码制变换。FP1还有中断、子程序调用、凸轮控制、高速计数、字符打印、步进指令等特殊功能指令。

FP1监控功能很强，可实现梯形图监控、列表继电器监控、动态时序图监控（可同时监控16个I/O点的时序）具有几十条监控命令，多种监控方式。指令和监控结果可用日、英、德、意四种文字显示。另外还有链接单元，例如用于远程信息交换的I/O bbbb单元；用于PLC与计算机间通信的C—NET适配器。表3-1列出了FP1系列PLC的主要产品规格。表3-2列出了FP1-C40产品的基本性能

在电镀金属做成的真空系统，就像是锌和铝薄膜那样是非常普遍的电容行业。它的主要目标是尽可能在保持薄膜张力的同时增加薄膜传输速度。薄膜的张力和速度应以一个参考价值被保存起来，主要问题就是薄膜速度和张力之间的耦合。而它们之间的速度有很多的扰乱源（辊非圆，膜滑动。如果传递速度波动，将会导致模的处理不均匀；另一方面，不适当的张力可能导致皱纹或者薄膜破裂，而一旦薄膜破裂，操作工人就需要再次打开绕组室，从而，真空绕组室的气压就回到了标准大气压下。然后，又需要大约20~30分钟来使绕组室达到所需气压（大约1.3 × 10^1--2.67×10-2Pa）。因此，产量将明显下降；因而，一个用来避免薄膜破裂的检测张力波动的监测系统是非常必要的。

CC-bbbb是一个能够提供高速的过程控制和信息数据处理的局部网络系统，为客户提供、综合性产业和过程自动化。使用CC-bbbb的用户可以减少控制变量数、复杂生产线路所需的电源线路。因此用户可以从支持CC-bbbb的其余的354个领域的设备中选择出合适的设备，那么多供应境的扩展将会变得很容易。

至于高速通信，它使得通信传感器的输入能够满足需要大量数据通信的智能设备和高速响应的要求。作为一个CC-bbbb的功能，RAS功能是：待机主功能，分离从站功能，这些功能使得在通信故障和系统调试时自动恢复过来。至于测试和监控功能，对确认数据连接状态，硬件测试和电路测试都是可用的。CC-bbbb网络图如图1所示，其监控系统由主站>从站>“个人电脑”>逆变器>伺服电机>远程I / O单元等。

为了满足自动化和灵活性的要求，许多复杂的制造系统都是由可编程逻辑控制器（PLC）来控制的。这是因为PLC的是适应性强，模块化，便于使用和购买。而真空卷绕镀膜就是这样一个复杂的制造系统。

本文介绍了基于CC-bbbb现场总线的智能监控系统，其中包括上位个人电脑和下位用于控制和信息管理的可编程逻辑控制器。这一监控系统中采用了CC-bbbb现场总线这一新的技术。

2 监测系统的结构

基于现场总线的监控系统有两种功能，包括监测区域的监控和信息管理单元、控制室里的控制单元。位于清盘真空机附近的所有智能监测单位都有微处理器，具有以下功能：各自的信号采样，A / D转换，数据计算等。现场总线是单位从站中离散检测单元和主站之间较重要的连接。模拟信号被数字信号取代以构成双向沟通，以利于操作者在控制室里进行控制、检查和参数设置。这种结构，一方面提高了监测系统的精度和抗干扰能力，另一方面还节约了投资成本。

数字智能监测单元应根据实际需要而定，该系统具有五种监测单位：温度，真空度，轧辊直径，薄膜张力和传输速度。

监测系统能否正常工作取决于传感器的性能是否在要求的水平之上，它们的精度和稳定性对监测系统有直接影响。从这些传感器获取的数据经PLC处理并在HMI人机界面上显示出来，如图2所示。

 　　智能监控模块有两个功能：一方面它的过滤器、放大和调节输出信号的传感器能由PLC（FX系列）处理得到适当值；另一方面，它凭借通信接口的可编程控制器进行数据采集，A / D转换，数据处理，软件抗干扰，计算参数并利用PLC上的通信接口把到中央控制单元。

中央控制装置（CCU）是该监控系统的中心，它包含了个人电脑和RS232。它的工作状态时控制智能监测的每个单位，将得到的数据和一场信息进行处理，并保存他们。此外，控制器还支持上位用户的计算机访问，而且，它的数据分析是切实可行的，并利用数据管理和故障诊断软件对数据进行诊断。

监测系统采用CC-bbbb现场总线构成的模块和双绞线作为通信介质。较多可以把六十四个站连接到这个现场总线上，通讯模块则是通过CC-bbbb现场总线把监测单元和分站连接起来。当现场总线的通信速率为156kps时传输距离可以达到1.2公里。

3 PLC编程

在这个绕组系统中，我们使用三菱A系列PLC作为主站，因为它具有快速反应能力和强大的信息处理能力。它是用来控制总卷绕系统与FX系列的PLC缠绕系统的舒展共存系统的行为的。而系统的操作动作以及动作序列已经由设计人员事先编入控制程序中。控制程序则给绕组系统设置了一系列的操作动作，指导PLC来控制整个系统。所有传感器或执行机构的当前状态都作为输入、输出或者旗语信号存储在PLC内存中。因此，PLC程序是一个PLC控制制造系统监测的基础。

PLC编程使用的主要方法是梯形图方法，它提供了一个这样的设计环境：就是软件工具运行在主机终端，以便于构造、验证、测试和诊断梯形图。首先，将高级程序写在梯形图中；其次，梯形图应转换成二进制代码以使它们可以存储在随机存取存储器（RAM）或存储代码可擦除可编程只读存储器（EPROM）中。每个连续的指令由CPU解码和执行。CPU的功能就是根据程序来控制内存和I/O接口来处理数据。PLC上的每个输入输出结点都可用来区分I/O地址。数据的直接代表方法与输入，输出和记忆有关，基于这样一个事实，将PLC的内存分成了输入图像存储、输出图像存储和内部存储器三个部分来直接代表输入、输出和内存的相关数据。

PLC程序采用主程序循环扫描的方法，例如输入的变数定期检查。该循环项目的启动是采用扫描输入系统和存储器在内存中的固定位置（输入图像存储器），梯形图程序之后执行响应，扫描程序，解决逻辑梯级确定的输出状态，更新后的输出状态存储在固定的内存位置（输出图像存储器）。程序扫描的最后，内存中保存的输出值被用来设置和重置PLC的物理输出。

我们都知道，逻辑控制是PLC的显着特征，它可以用来有效地处理模拟数据。

1）模拟数据采集和转换模拟量的输入输出，如压力、温度需要实时测量，例如温度首先由铂金电阻获取，然后信号转换模块将其转换为1-5V的电压信号，这个转换模块的输出较终被采集并传输到上述PLC中。

2）PLC控制算法模拟变量可以是任何一种变量，如我们这个绕组系统中的温度和压力。事实上，有自动和手动两种控制模式。手动模式下，操作人员根据所需水平修改输出值；而自动模式下，输出值根据预先设计的控制算法给出。值得一提的是，PLC的输出总是增量值，虽然自整定PID控制器可以满足要求，但是手动调谐总是用来初始化常规生产，并经该系统切换到自动模式；我们强调，用户的经验型模糊逻辑控制，用来改善生产状况也是适用的。薄膜张力控制系统采用PLC的模糊逻辑控制器（PLC），以克服绕组系统的不确定性。模糊逻辑算法已经由基本的PLC控制器实现。

对于固定的模式和常规PID的参数处理已经达到了一个很好的阶段，但是稳定是相对的，绕组系统的参数在一定范围内波动，因此控制器必须具有鲁棒性，以获得较高的性能。为了这个目的，模糊推理用于适应PID控制，通过这种办法，PID因素就能根据系统状态和电厂参数得到调整。

3）伺服电机控制一开始薄膜以低速传输，然后伺服电机被加速到设定的约每秒8米的高速绕速，传感器薄膜张力并控制伺服电机速度以保持恒定的张力。对控制目标不仅要保持薄膜张力不变，而且同时卷绕速度也要在较短时间内达到设定值。因此，较主要的问题是如何控制伺服电机的精确。

4 结语

本文介绍了一种薄膜电镀生产过程中的PLC监控控制制造系统，它从2003年投入生产经营以来，取得了较大成功。预期的已经展示出它在实践中的巨大优势以及客观的盈利也有了很大提升。

1 引言

Profibus是目前工控系统中较成功的现场总线之一，得到了广泛的应用。它是不依赖于生产厂家的、开放式的现场总线，各种各样的自动化设备均可通过同样的接口协议进行信息的交换。Profibus-DP（Distributed I/O System-分布式I/O系统）是一种经过优化的模块，有较高的率，适用于系统和外部设备之间的通信，远程I/O系统尤为合适。它允许高速度周期性的小批量数据通信，适用于对时间要求苛刻的自动化控制系统中。Profibus-DP现场总线系统可使许多现场设备（如PLC、智能变送器、变频器）在同一总线进行双向多信息数字通讯，因此可方便地使用不同厂家生产的控制测量系统相互连接成通讯网络。济钢鲍德彩板有限公司是济钢集团总公司2003年投资兴建的年产20万吨大型彩板生产基地，其生产线中的固化炉、导热油炉、煤气制氢中的煤气系统必须对煤气通过煤气加压机进行二次加压才能满足生产工艺要求，煤气加压机控制系统采

用Profibus-DP过程现场总线通讯技术方案，自动化控制单元与变频器采用不同厂家的产品，分别采用西门子的S7-300 PLC和ABB公司的ACS600变频器。

2 系统配置及通讯协议

（1） 系统配置

该系统以西门子公司和ABB公司的相关产品来实现全数字交流调速系统在Profibus-DP网中的通讯及控制原理。附图为该系统的Profibus-DP网的网络配置图，其中PLC为西门子公司的SIMATIC S7-315-2DP，变频器为ACS600系列，NPBA-12为与变频器配套的通讯适配器。编程软件为STEP7 V5.2软件，用于对S7-300 PLC编程和对Profibus-DP网进行组态和通讯配置。上位机画面操作采用WinCC5.1进行画面编程和操作，与PLC通讯采用以太网通讯方式。

（2） 通讯协议

在本系统中，S7-300 PLC作为主站，变频器作为从站时，主站向变频器传送运行指令，同时接受变频器反馈的运行状态及故障报警状态的信号。变频器与NPBA-12通讯适配器模块相连，接入Profibus-DP网中作为从站，接受从主站SIMATIC S7-315-2DP来的控制。NPBA-12通讯适配器模块将从Profibus-DP网中接收到的过程数据存入双向RAM中，的每一个字都被编址，在变频器端的双向RAM可通过被编址参数排序，向变频器写入控制字、设置值或读出实际值、诊断信息等参量。

变频器现场总线控制系统若从软件角度看，其核心内容是现场总线的通讯协议。Profibus-DP通讯协议的数据电报结构分为协议头、网络数据和协议层。网络数据即PPO包括参数值PKW及过程数据PZD。参数值PKW是变频器运行时要定义的一些功能码;过程数据PZD是变频器运行过程中要输入/输出的一些数据值，如频率给定值、速度反馈值、电流反馈值等。Profibus-DP共有两类型的网络PPO：一类是无PKW而有2个字或6个字的PZD;另一类是有PKW且还有2个字、6个字或10个字的PZD。将网络数据这样分类定义的目的，是为了完成不同的任务，即PKW的传输与PZD的传输互不影响，均各自独立工作，从而使变频器能够按照上一级自动化系统的指令运行。

3 STEP7项目系统组态及通讯编程

（1） 使用STEP7V5.2组态软件，进入Hardware Configure完成S7-300 PLC硬件组态;

（2） 选定S7-315-2DP为主站系统，将NPBA-12的GSD（设备数据库）文件导入STEP7的编程环境中，软件组态NPBA-12到以S7-315-2DP为主站的DP网上，并选定使用的PPO类型，本设计使用PPO4，设定站点网络地址。在变频传动装置Profibus的结构中，ABB变频器使用Profibus-DP通信模块（NPBA-12）进行，主要是周期性的：主机从从站读取输入信息并把输出信息反送给从站，因此需要在PLC主程序中调用两个系统功能块SFC14和SFC15来读写这些数据，实现到变频器的通信控制;

（3） 在主PLC程序中建立一个数据块，用于于变频器的数据通信;建立一变量表，用于观测实时通讯效果。

4 变频器运行设置

变频器与PLC应用Profibus-DP现场总线连成网络后，除在PLC自动化系统中进行编程外，在每个变频器上也要进行适当的参数设置。

通讯电缆联接后，启动变频器，完成对变频器通讯参数的

4.1 基本设置

（1） 51.01—模块类型，本参数显示由传动装置探测到的模块型号。其参数值用户不可调整。如果本参数没有定义，则不能在模块与传动之间建立通讯。

（2） 51.02—本参数选择通讯协议，“0”为选择Profibus-DP通讯协议。

（3） 51.03—本参数为Profibu

s连接选择的PPO类型，“3”为PPO4，但变频器上的PPO类型应与PLC上组态的PPO类型一致。

（4） 51.04—本参数用于定义设备地址号，即变频器的站点地址，在Profibus连路上的每一台设备都必须有一个单独的地址。本次设计中两台变频器分别为2、3号站。［1］

4.2 过程参数的连接

过程参数互联完成NPBA-12双端口RAM连接器与变频器相应参数的定义和连接，包括主站（PLC）到变频器的连接和变频器到主站（PLC）的连接两部分。在变频器上设定下列连接参数。

（1） 从PLC发送到传动装置变频器的PZD值

PZD1—控制字，如变频器的启动使能、停止、急停等控制命令;

PZD2—变频器的频率设定值。

（2） 从传动装置变频器发送到PLC的PZD值

PZD1—状态字，如报警、故障等变频器运行状态;

PZD2—变频器的速度实际值、电流实际值等。

5 结束语

变频器控制系统采用了Profibus-DP现场总线控制模式后，不但整个系统可靠性强，操作简便，而且可根据工艺需要进行灵活的功能修改。该系统在济钢鲍德彩板有限公