西门子模块6ES7223-1BF22-0XA8物优**

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  通过（PLC网络的拓扑结构）典型PLC网络的介绍，可以看出PLC网络各级子网通信协议配置的规律如下：
    1）PLC网络通常采用3级或4级子网构成的复合型拓扑结构，各级子网中配置不同的通信协议，以适应不同的通信要求。
    2）在PLC网络中配置的通信协议分两类：一类是通用协议，一类是公司**协议。
    3）在PLC网络的高层子网中配置的通用协议主要有两种，一种是MAP规约（全MAP3．0），一种是Ethernet协议，这反映PLC网络标准化与通用化的趋势。PLC网的互联，PLC网与其它局域网的互联将通过高层进行。
    4）在PLC网络的低层子网及中间层子网采用公司**协议。其较底层由于传递过程数据及控制命令，这种信息很短，对实时性要求又较高，常采用周期 I/O方式通信；中间层负责传送监控信息，信息长度居于过程数据及管理信息之间，对实时性要求也比较高，其通信协议常用令牌方式控制通信，也有采用主从方式控制通信的。
    5）PC加入不同级别的子网，必须按所连入的子网配置通信模板，并按该级子网
配置的通信协议编制用户程序，一般在PLC中不需编制程序。对于协议比较复杂的干网，可购置厂家供应的通信软件装入PC中，将使用户通信程序编制变得比较简单方便。
    6）PLC网络低层子网对实时性要求较高，其采用的协议大多为塌缩结构，只有物理层、链路层及应用层；而高层子网传送管理信息，与普通网络质接近，又要考虑异种网互联，因此高层子网的通信协议大多为7层。

由于电气控制线路与逻辑代数有一一对应的关系，因此对开关量的控制过程可用逻辑代数式 表示、分析和设计。 

基本设计步骤如下： 

1、根据控制要求列出逻辑代数表达式。 

2、对逻辑代数式进行化简。 

3、根据化简后的逻辑代数表达式画梯形图。下面举一简单例子来具体说明。 

某一电动机只有在三个按钮中任何一个或任何两个动作时，才能运转，而在其他任何情况下 都不运转，试设计其梯形图。 

将电动机运行情况由PC输出点0500来控制，三个按钮分别对应PC输入地址为A、B、C。根据题意，三个按钮中任何一个动作，PC的输出点0500就有输出。其逻辑代数表达式为当三个按钮中有任何两个动作时，输出点0500的逻辑代数表达式为因两个条件是“或”关系，所以电动机运行条件应该为简化该式得　　　 

根据逻辑代数表达式，画梯形图，如图所示。 

图中利用这种方法设计，较大的特点是可以把很多的逻辑关系较简化。 

当然出于可靠和安全性角度考虑的冗余设计是另外一个问题。

一 、概述
          四工位组合机床由四个工作滑台各载一个加工动力头，组成四个加工工位完成对零件进行铣端面、钻孔、扩孔和攻丝等工序的加工，采用回转工作台传送零件，有夹具、上、下料机械手和进料器四个辅助装置以及冷却和液压系统。系统中除加工动力头的主轴由电动机驱动以外，其余各运动部分均由液压驱动。机床的四个动力头同时对一个零件进行加工，一次加工完成一个零件。
二、控制要求和工作方式
    本机床共有连续全自动工作循环、单机半自动循环和手动调整三种工作方式。连续全自动和单机半自动循环的控制要求为：按下启动按钮，上料机械手向前，将待加工零件送到夹具上，同时进料装置进料，然后上料机械手退回原位，进料装置放料，回转工作台自动微抬并转位，接着四个工作滑台向前，四个动力头同时加工，加工完成后，各工作滑台退回原位，下料机械手向前抓住零件，夹具松开，下料机械手退回原位并取走已加工完的零件，完成一个工作循环，并开始下一个工作循环，实现全自动工作方式。如果选择预停，则每个工作循环完成后，机床自动停止在初始位置，等到再次发出启动命令后，才开始下一个循环，这就是半自动循环工作方式。
三、系统的硬件构成
本组合机床由PLC组成的电控系统共有各种输入信号约37个，输出信号25个。输入元件中包括工作方式选择开关、启动、预停、急停按钮，用于各工位工作进程的行程开关和压力继电器等等。输出元件包括控制各动力头主轴电动机运行的接触器线圈，控制各工位向前与向后、快速以及攻丝、退丝、夹紧、松开的电磁换向阀线圈。根据组合机床的工作特点，选用三菱FX2N—64MR型PLC，即可满足输入输出信号的数量要求，同时由于各工位动作频率不是很高，但控制线路电流较大，故选用继电器输出方式的PLC，系统的输入输出信号分配表如下表所示。

（四）PLC控制系统的软件设计
    本机床PLC控制系统的软件由公用程序、全自动程序、半自动程序、手动程序、全线自动回原点程序以及故障报警程序等六部分组成。

公用程序主要用来处理组合机床的各种操作信号，如启动、预停、紧急停止以及各工位的原位信号、机床启动前应具备的各种初始信号、工作方式选择信号、各种复位信号，并将处理结果作为机床启动、停止、程序转换或故障报警等的依据，公用程序一般采用经验法设计。

故障报警程序包括故障的与显示，故障检测由传感器完成，再送入PLC，故障显示采取分类组合显示的方法，将所有的故障检测信号按层次分成组，每组各包括几种故障，本系统分为：故障区域，故障部件（动力头、滑台、夹具等），故障元件三个层次。当具体的故障发生时，检测信号同时送往区域、部件、元件三个显示组。这样就可以指示故障发生在某区域、某部件、某元件上。
全自动程序是软件中较重要的部分，它用来实现组合机床在无人参与的情况下对成批工件进行自动地连续加工。在全自动工作方式下，当机床具备所有初始条件后，按下启动按钮（X12），机床即按控制要求所述工艺过程工作，各动力头进行各自的工作循环，循环结束时重新回到各自的初始位置并停止。本文以铣端面和钻孔工位为例，着重分析全自动程序的设计，结合表1I/O地址的分配，可以画出这两个工位的状态流程图如图3所示。

（1）预停功能：当按下预停按钮X13，M500为“1”态，M503为“0”态
这样当组合机床进展到S513步且X21=1，将转入初始步S2，并自动停止，而不会转入S500进入下一个循环。
  （2）**节拍保护：当组合机床进行**节拍保护时，**节拍监控定时器T0将动作，（由S500置位M504），使M501为“1”态，M502为“0”态，，当机床进行到S511步时，将转入初始步（S2）停止，不会继续往下运动。
依照上述方法，同样可以把其他几部分的程序流程图设计出来。
五、系统调试与运行
   系统调试将手动与自动操作控制独立分开，自动操作控制首先保证单机程序调试成功后，再转入连续控制，最后连接整个系统试运行。由于PLC可灵活、方便地通过编程来改变控制过程，使调试变得更简单。本系统经过一段时间运行表明，该系统性能可靠，自动化程度高，完**满足生产工艺要求，它不仅提高了生产效率，而且大大减轻了劳动强度，改善了工作环境。
六、结束语
  PLC作为新一代的工业控制装置，具有开发柔性好，接线简单，安装方便，抗干扰性强等特点，用它来控制四工位组合机床这样复杂的生产设备，是理想的选择。在实际应用中，对这样理想的控制器我们也采取了一定的保护措施。如本系统中，由于接触器和电磁阀较多，为防止电磁干扰，在PLC的输出端与电磁阀、接触器线圈之间增加了固态继电器进行隔离，这样就避免了可能产生的误动作。实践证明，这种隔离措施是行之有效。

PLC是应用面很广，发展非常迅速的工业自动化装置，在工厂自动化(FA)和计算机集成制造系统(CIMS)内占重要地位。今天的PLC功能，远不仅是替代传统的继电器逻辑。
PLC系统一般由以下基本功能构成：·多种控制功能·数据采集、存储与处理功能·通信联网功能·输入/输出接口调理功能·人机界面功能·编程、调试功能。 
    控制功能逻辑控制：PLC具有与、或、非、异或和触发器等逻辑运算功能，可以代替继电器进行开关量控制。
定时控制：它为用户提供了若干个电子定时器，用户可自行设定：接通延时、关断延时和定时脉冲等方式。
计数控制：用脉冲控制可以实现加、减计数模式，可以连盘进行位置检测。
顺序控制：在前道工序完成之后，就转入下一道工序，使一台PLC可作为多部步进控制器使用。
数据采集、存储与处理功能数学运算功能：
基本算术：加、减、乘、除。
扩展算术：平方根、三角函数和浮点运算。
比较：大于、小于和等于。
数据处理：选择、组织、规格化、移动和先入先出。
模拟数据处理：PID、积分和滤波。
    输入/输出接口调理功能
    具有A/D、D/A转换功能，通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节。位数和精度可以根据用户要求选择。
具有温度测量接口，直接连接各种电阻或电偶。
    通信、联网功能
     现代PLC大多数都采用了通信、网络技术，有RS232或RS485接口，可进行远程I/O控制，多台PLC可彼此间联网、通信，外部器件与一台或多台可编程控制器的信号处理单元之间，实现程序和数据交换，如程序转移、数据文档转移、监视和诊断。
通信接口或通信处理器按标准的硬件接口或专有的通信协议完成程序和数据的转移。如西门子S7-200的Profibus现场总线口，其通信速率可以达到12Mbps。
在系统构成时，可由一台计算机与多台PLC构成“集中管理、分散控制”的分布式控制网络，以便完成较大规模的复杂控制。通常所说的SA系统，现场端和远程端也可以采用PLC作现场机。人机界面功能提供操作者以监视机器/过程工作必需的信息。允许操作者和PC系统与其应用程序相互作用，以便作决策和调整。
实现人机界面功能的手段：从基层的操作者屏幕文字显示，到单机的CRT显示与键盘操作和用通信处理器、**处理器、个人计算机、工业计算机的分散和集中操作与监视系统。编程、调试等使用复杂程度不同的手持、便携和桌面式编程器、工作站和操作屏，进行编程、调试、监视、试验和记录，并通过打印机打印出程序文件。

一、 概述
压滤机是食品、酿造、制糖等自动化生产线中进行固液分离的关键设备，是一种间歇性的过滤装置。传统压滤机通常采用继电器—接触器式的控制系统，这种控制系统存在结构复杂，触点数量多，故障等缺点。PLC（PLC）作为新一代的工业控制装置，具有丰富的功能指令，完善的抗干扰措施和高可靠性等优点，用它来控制压滤机，不仅可大大提高系统的自动化程度，同时也减轻了工人的劳动强度，提高了生产效率。
二、系统的工作原理
   压滤机的工作过程分“保压”、“回程”、“拉板”三个阶段，工作时，油泵电机先启动，主接触器和压紧电磁阀得电，将板框压紧，同时进料泵将固液混合物输入各个板框内进行过滤，滤渣留在滤室内，滤液经滤布排出，此时系统压力开始上升。当液压系统达到上限压力25Mpa时，油泵电机自动停机，此时压滤机进入自动保压状态，保压期间，当下限压力低于21Mpa时，油泵电机自动启动，压紧电磁阀动作，压力回升，达到25Mpa时，油泵电机又停止，如此循环。
   进料过滤后，按下“回程”按钮，油泵电机重新启动，回程电磁阀动作，活塞回程，滤板松开，当活塞碰到回程限位开关后，回程电磁阀断电。固液混合物过滤后，须将固体滤渣卸下，此时系统进入拉板阶段。先将工作方式开关拨到“拉板”位置，按下按钮，启动油泵电机，同时前进电磁阀得电，液压系统驱动拉板架前进，定时时间到后（一般为5S，期间卸下滤渣），后退电磁阀自动得电，驱动拉板架后退，同时启动*二个定时器，*二个定时器定时时间到后，拉板机构再自动返回拉*二块滤板，如此循环往返，直到拉完全部滤板，碰到限位开关后，后退电磁阀动作，拉板架后退，碰到末端限位开关自动停机。
三、 控制系统设计
  根据上述工作原理，压滤机控制系统的操作元件主要有转换开关、起停按钮、行程开关、压力限位开关等，PLC的输入点数为15个，控制元件主要为接触器线圈、电磁阀等，PLC的输出点数为5个，根据控制系统的工作电流较大、动作频率不是很高的特点，同时适当留有一定的裕量，可选用三菱FX2N—32MR型PLC。其I/O地址分配如下表所示：

根据系统工作原理，可以设计出压滤机的PLC梯形图如图1所示，图1中，辅助继电器M100为操作保压时启动，Y0控制油泵电机的主接触器KM的断合。T0设定定时时间为5S，前进定时。T1定时时间同样为5S，为后退定时。M101用来控制现场操作拉板。M102控制拉板限位，为了提高操作可靠性，在图1中设置了“软件保护”，即只有当SA转换到“操作”位置，X0为“1”状态，按下压紧和回程按钮才有效，同时为了避免油泵电机频繁启动，便于工人连续操作，程序设计中，当SL3（X13）得电时，回程电磁阀YV2（Y2）断电，但油泵电机不停止，直到卸下滤渣后，电机才停下来。

               
四、抗干扰措施
本系统中，由于PLC的驱动元件主要是电磁阀和交流接触器线圈，外界环境对这些元件的干扰较大，直接影响系统正常的工作，为此在PLC输出端与驱动元件之间增加光电隔离的过零型固态继电器AC－SSR如图2所示。
从图2可以看出，从PLC输出的控制信号经晶体管放大，去驱动AC－SSR，AC－SSR的输出经驱动元件连接AC220V电压，图中MOV为金属氧化物压敏电阻，用于保护AC－SSR，其中电压在标称值电压以下时，MOV阻值很大，当**过标称值时，阻值很小，在电压断开的瞬间，正好可以吸收线圈存储的能量，实践证明，这种抗干扰措施是非常有效的。

         
五、结束语
对于本系统自动控制操作的调试，首先应保证手动调试成功后，再转入连续控制，且调试应在低压下进行，待上述步骤均调好后，再连接整个系统升压运行。由于PLC开发柔性好，可以灵活方便地进行编程和改变参数，因此，通过改变时间，压力使调试变得更简单。本系统已运行了多年，据我们跟踪调查，系统自动化程度高，抗干扰能力强，不仅提高了劳动生产率，而且大大减轻了劳动强度，得到了用户的**。