西门子模块6ES7231-7PF22-0XA0货期较快

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目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。

1开关量的逻辑控制

这是PLC较基本、较广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

2模拟量控制

在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。

3运动控制 

PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用**的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

4过程控制

过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行**的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

5数据处理

现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

6通信及联网

PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

1、 数据传送指令

 数据传送指令包括MOV（传送）、SMOV（BCD码移位传送）、CML（取反传送）、BMOV（数据块传送）、FMOV（多点传送）、XCH（数据交换）。这里主要介绍MOV（传送）指令。

传送指令MOV将源操作数据传送到*目标，其指令代码为FNC12，源操作数[S·]可取所有的数据类型，即K、H、KnX、KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、Z，其目标操作数[D·]为KnY、KnM、KnS、 T、C、D、V、Z。

如图1所示，，当X0为ON时，执行连续执行型指令，数据100被自动转换成二进制数且传送给D10，当X0变为OFF时，不执行指令，但数据保持不变；当X1为ON时，T0当前值被读出且传送给D20；当X2为ON时，数据100传送给D30，定时器T20的设定值被间接*为10秒，当M0闭合时，T20开始计时；MOV（P）为脉冲执行型指令，当X5由OFF变为ON时指令执行一次，（D10）的数据传送给（D12），其它时刻不执行，当X5变为OFF时，指令不执行，但数据也不会发生变化；X3为ON时，（D1、D0）的数据传送给（D11、D10），当X4为ON时，将（C235）的当前值传送给（D21、D20）。注意：运算以32位输出的应用指令、32位二进制立即数及32位高速计数器当前值等数据的传送，必须使用（D）MOV或（D）MOV（P）指令。

如图2所示，可用MOV指令等效实现由X0～X3对Y0～Y3的顺序控制。

2、比较指令

比较指令有比较（CMP）、区域比较（ZCP）两种，CMP的指令代码为FNC10，ZCP的指令代码为FNC11，两者待比较的源操作数[S·]均为K、 H、KnX、KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、Z,其目标操作数[D·]均为Y、M、S。

CMP指令的功能是将源操作数[S1·]和[S2·]的数据进行比较，结果送到目标操作元件[D·]中。在图3中，当X0为ON时，将十进制数100与计数器C2的当前值比较，比较结果送到M0～M2中，若100＞C2的当前值时，M0为ON，若100=C2的当前值时，M1为ON，

若100＜C2的当前值时，M2为ON。当X0为OFF时，不进行比较，M0～M2的状态保持不变。

 ZCP指令的功能是将一个源操作数[S·]的数值与另两个源操作数[S1·]和[S2·]的数据进行比较，结果送到目标操作元件[D·]中，源数据[S1·]不能大于[S2·]。在图4中，当X1为ON时，执行ZCP指令，将T2的当前值与10和150比较，比较结果送到M0～M2中，若10＞T2的当前值时，M0为ON，若10≤T2的当前值≤150时，M1为ON，若150＜T2的当前值时，M2为ON。当X1为OFF时，ZCP指令不执行，M0～M2的状态保持不变。

3、加1指令和减1指令

加1指令INC和减1指令DEC的操作数均可取KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、，它们不影响零标志、借位标志和进位标志。INC的指令代码为FNC24，DEC的指令代码为FNC25。INC指令的功能是将*的目标操作元件[D·]中二进制数自动加1，DEC指令的功能是将*的目标操作元件[D·]中二进制数自动减1，

如图5所示，当X0每次由OFF变为ON时，D20中的数自动增加1，当X1每次由OFF变为ON时，D21中的数自动减1。

若用连续执行型加1指令INC或连续执行型减1指令DEC，当条件成立时，在每个扫描周期内*的目标操作元件[D·]中数据要自动加1或自动减1。16位数据运算时，+32767再加1就变为-32768，-32768再减1就变为+32767。32位数据运算时，+2147483647再加1就变为-2147483648，-2147483648再减1就变为+2147483647。

 1.  步 

顺序控制设计法较基本的思想是将系统的一个工作周期的划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步（Step）,可以用编程元件，（例如辅助继电器M和顺序控制继电器S）来代表各步。步是根据输出量的状态变化来划分的，在任何一步之内，各输出量的ON/OFF状态不变，但是相邻两步输出量总的状态是不同的，步的这种划分方法使代表各步的编程元件的状态与各输出量的状态是之间有着较为简单的逻辑关系。

送料小车开始停在左测限们开关X2处（见图17），按下起动按钮X0，X2变为ON，打开贮料斗的闸门，开始装料，同时用定时器T0定时，10s后关闭贮料斗的闸门，Y0变为ON，开始右行，碰到限位开关X1后停下来卸料（Y3为ON），同时用定时器T1定时；5s后Y1变为ON，开始左行，碰到限位开关X2后返回初始状态，停止运行。

根据Y0～Y3的ON/OFF状态的变化，显然一个工作周期可以分为装料，右行、卸料和左行这4步，另外还应设置等待起动的初始步，分别用M0～M4来代表这5步，图17左上部是小车运动的空间示意图，左下部是是有关编程元件的波形图（时序图），右边是描述该系统的顺序功能图，图中用矩形方框表示步，方框中可以用数字表示该步的编号，一般用代表该步的编程元件的元件的元件号作为步的编号，如M0等，这样在根据顺序功能图设计梯形图较为方便。

2．          初始步

与系统的初始状态相对应的步称为初始步，初始状态一般是系统等待起动命令的相对静止的状态。初始步用双线方框表示，每一个顺序功能图至少应该有一个初始步。

3．          活动步

当系统正处于某一步所在的阶段时，该步处于活动状态，称该步为“活动步”。步处于活动状态时，相应的动作被执行：处于不活动状态时，相应的非存储型动作被停止执行。

4．          与步对应的动作或命令

可以将一个控制系统划分为被控系统和施控系统，例如在数控车床系统中，数控装置是施控系统，而车床是被控系统。对于被控系统，在某一步中要完成某些“动作”（bbbbbb）;对于施控系统，在某一步中则要向被控系统发出某些“命令”（command）。为了叙述方便，

下面将命令或动作统称为动作，并用矩形框中的文字或符号表示，该矩形框应与相应的符号相连。

如果某一步有几个动作，可以用图18中的两种画法来表示，但是并不隐含这些动作之间的任何顺序。说明命令的语句应清楚地表明该命令是存储型的还是非存储型的。例如某步的存储型命令“打开1号阀并保持”，是指该步为活动步时打开，该步为不活动时继续打开；非存储型命令“打开1号阀”，是指该步为活动步时打开，为不活动步时关闭。

 除了以上的基本结构之外，使用动作的修饰词（见表1）可以在一步中完成不同的动作。修饰词允许在不增加逻辑的情况下控制动作。例如，可以使用修饰词L来限制配料阀打开的时间。

表1 动作的修饰词

N 非存储型 当步变为不活动步时动作终止 

S 置位(存储) 当步变为不活动步时动作继续,直到动作被复位 

R 复位 被修饰词S,SD,SL,或DS起动的动作被终止 

L 时间限制 步变为活动步时动作被起动,直到步变为不活动步或设定时间到 

D 时间延迟 步变为活动步时延迟定时器被起动,如果延迟之后步仍然是活动的,动作被起动和继续,直到步变不活动步 

P 脉冲 当步变为活动步,动作被起动并且只执行一次 

SD 存储与时间延迟 在时间延迟之后动作被起动,一直到动作被复位 

DS 延迟与存储 在延迟之后如果步仍然是活动的,动作被起动直到被复位 

SL 存储与时间限制 步变为活动步时动作被起动,一直到设定的时间到或动作被复位 

在图17中，定时器T0的线圈应在M1为活动步时“通电”，M1为不活动步时断电，从这个意义上来说，T0的线圈相当于步M1的一个动作，所以将T0作为步M1的动作来处理。步M1下面的转换条件T0由在*时时间到时闭合的T0的常开触点提供。因此动作框中的T0对应的是T0的线圈，转换条件T0对应的是T0的常开触点。

 1、引言  

    HXFA368型条并卷联合机在纺纱的整个过程中是个瓶颈环节，一旦出现问题，后边整个生产过程就无法进行，所以要求设备控制系统稳定、性能可靠、使用方便和自动化程度高等特点。该控制系统将可编程序控制器（PLC）运算速度高、指令丰富、功能强大、可靠性高和抗干扰能力强等特点与触摸屏操作简单、功能强大、界面友好直观的特点结合在一起使用，使该系统具有很好的人机交互功能，在生产应用中取得很好的效果。 

    2、工艺流程及硬件结构设计 

    HXFA368条并卷联合机主要由成卷部分、牵伸部分、电气控制柜组成，结构简洁紧凑，在纺织备中起着承上启下的作用，其部分工作流程见图1：

图1工作流程图

    系统采用中达电通公司DVP-60ES00R主机和DVP32XP（扩展模块）系列可编程控制器作为中心控制单元，输入点数52点，输出点数40点，共计92点。操作显示单元选用中达电通公司DOP-AE10THTD65536系列触摸屏，电机驱动选用中达电通公司VFD110B43A系列变频器控制。 

    在设备上共安装48个传感器和8个限位开关，其主要作用是负责各动作的定位、棉条有无的检测和脉冲信号的采样，传感器的输出信号都为开关量，以常开或常闭触点接入控制器的输入端子，选用24v直流电磁阀，直接用PLC的各输出点驱动电磁阀。设备通过一个电机和10个气缸完成系统机电气一体化控制，达到了设备的工艺要求。 

    3、系统软件设计 

    系统设计软件流程图如图2所示。

图2：程序流程图 

    3.1 系统初始化 

每套控制程序初始化都是必需的，每一次PLC上电或对PLC强制复位都要初始化，主要对在程序中使用的各种计数器、定时器、寄存器等进行复位和设置，同时保留上次运行需要记忆的各种数据，完成运行前的各项准备工作。

    3.3人机界面 

    控制柜上人机界面可使过程可视化，智能化，方便系统调试，增强系统故障之后的恢复能力，改善系统的可维护性，降低运行成本。 

    根据画面显示信息量采用十八个画面，各画面之间通过触摸键进行切换，同时触摸屏上各类组件的内存单元和与PLC中数据存储区的的单元相关联，构成系统整体监控。根据设备工艺要求设计了参数设定、系统调试、故障信息查询参数设定等画面。 

参数设定画面 

    参数设定画面主要是为了给现场操作人员进行设备工艺参数调节使用的，根据棉纺工艺的不同，对棉卷大小进行调节，设备运行速度调节，棉卷滚出停止位置调节，动作的快慢进行调节等。系统调试画面是为设备调试和故障排除而设计的，通过此画面的24个按钮，可以对动作流程图中的每个动作进行单步执行来进行故障排除和设备调试。故障信息查询画面提供了故障报警和历史数据查找功能，一旦系统发生故障，屏上主画面出现故障原因，点击信息查询按钮故障报警画面分析报警原因，触摸屏提供了一个十分灵活和友好的窗口，方便现场人员的使用，增强了系统的可操作性。 

    在对DOP-AE10THTD65536触摸屏进行组态设计开发过程中，运用宏指令对控制程序进行了安全保护，防止用户对控制程序私自修改，造成事故发生，以下是部分宏指令： 

    \$133=(1@D1003)    将控制程序内存校验和送给触摸屏内部存储器\$133 

    IF\$133!=13877(DW)    将控制程序大小与原始控制程序内存校验和做对比 

    CLRB(1@M1072)    禁止PLC运行 

    ENDIF 

    该段宏指令禁止了用户对PLC控制程序的随意修改，提高了设备的安全性。 

    4、结束语 

    HXFA368条并卷联合机是集机、电、气为一体化的自动化设备，基于台达PLC和触摸屏进行自动控制是整机一个很重要的组成部分，具有系统稳定、操作方便、性能可靠等特点，该设备投入运行后受到用户的一致**。

组合逻辑设计法适合于设计开关量控制程序，它是对控制任务进行逻辑分析和综合，将元件的通、断电状态视为以触点通、断状态为逻辑变量的逻辑函数，对经过化简的逻辑函数，利用PLC逻辑指令可顺利地设计出满足要求且较为简练的程序。这种方法设计思路清晰，所编写的程序易于优化，。

用组合逻辑设计法进行程序设计一般可分为以下几个步骤：

1）明确控制任务和控制要求，通过分析工艺过程绘制工作循环和检测元件分布图，取得电气执行元件功能表。

2）详细绘制系统状态转换表。通常它由输出信号状态表、输入信号状态表、状态转换主令表和中间记忆装置状态表四个部分组成。状态转换表全面、完整地展示了系统各部分、各时刻的状态和状态之间的联系及转换，非常直观，对建立控制系统的整体联系、动态变化的概念有很大帮助，是进行系统的分析和设计的有效工具。

3）根据状态转换表进行系统的逻辑设计，包括列写中间记忆元件的逻辑函数式和列写执行元件（输出量）的逻辑函数式。这两个函数式组，既是生产机械或生产过程内部逻辑关系和变化规律的表达形式，又是构成控制系统实现控制目标的具体程序。

4）将逻辑设计的转化为PLC程序。逻辑设计的结果（逻辑函数式）能够很方便的过渡到PLC程序，特别是语句表形式，其结构和形式都与逻辑函数式非常相似，很容易直接由逻辑函数式转化。当然，如果设计者需要由梯形图程序作为一种过渡，或者选用的PLC的编程器具有图形输入的功能，则也可以首先由逻辑函数式转化为梯形图程序。

由于PLC的高性能和高可靠性，目前已广泛应用于工业控制领域，并从单纯的逻辑控制发展为集逻辑控制、过程控制、伺服控制、数据处理和网络通信功能于一体的多功能控制器。由于PLC本身并不配置显示功能，因而实现其内部数据显示就变得很重要了，而且成为PLC控制系统设计的一个难点。  

      在PLC控制系统中，需要显示的内容主要有计时器值、计数器值和数据寄存器值，数据显示方法可归纳为两种基本类型:一类为基于PLC数据通信接口，如RS-232,RS-485/422，显示装置也具有此类接口，通过数据通信方式实现数据显示。  

      基于通信的数据显示技术  

      利用数据通信接口进行数据传送和显示，是实现PLC数据显示的有效途径。目前主流PLC均提供标准的RS-232或RS一485/422接口，或者通过模块扩展增加此类接口。  

      三菱FX2N的通信模块232ADP,232BD,485BD和485ADP均可作为数据接口。显示装置可选用**智能显示屏和通用计算机(PC).直接选用和PLC配套的显示屏或触摸屏，可实现PLC内部多个数据的集中显示，并可利用编辑软件编辑屏幕图形，提高显示界面的可视性。FX系列可配套的显示屏有F93000T一BWD,F940GOT一LWD和F940GOT-SWD。智能显示屏通过通信接口读取PL的寄存器，数据显示效，同时可简化控制系统的设计。但由于显示器的高成本，限制了大尺寸显示屏的应用，因此该方法适合于紧凑型的PLC控制系统。随着计算机性能和可靠性进一步提高，"PC+PLC”模式的控制系统在工业控制领域得到广泛应用，PC机凭借丰富的软硬件资源，可实现PLC的在线监测，集中显示大量的PLC内部数据，能以图形化的方式显示控制设备的动态工艺流程和数据趋势曲线，使系统的人机界面直观友好。  

    PLC与组太王的通信连接

    1：1一个站，距离〈15米,用编程口驱动

    通过编程口通信(plc不需要进行编程)

    1：N多个站（较多16个站），50米>距离>15米,用FX485驱动

    1：N多个站（较多16个站），500米>距离>50米,用FX485驱动

    1：N多个站（较多16个站），1200米>距离>500米,用FX485驱动（加485中继）

        RS485的连线可以是一对或两对导线。根据用途来决定连线的方法，本设计采用的是两对导线连接方式。

      为了建立PLC与组太王的通信连接，可以在PLC编程软件的菜单“PLC／串行口设置”中设置通信地址和通信参数，也可以在软件中直接用编程(MOV指令)来实现，按RS485规定具体设置是：  

       波特率设为9600bit／s，数据位设为7位，l位起始位，2位停止位，偶校验，采用协议1。用编程软件设置,其中在D8121中设置通信地址。

（1）工艺分析 

深入了解控制对象的工艺过程、工作特点、控制要求，并划分控制的各个阶段，归纳各个阶段的特点，和各阶段之间的转换条件，画出控制流程图或功能流程图。

（2）选择合适的PLC类型

在选择PLC机型时，主要考虑下面几点：

1 功能的选择。 对于小型的PLC主要考虑I/O扩展模块、A/D与D/A模块以及指令功能（如中断、PID等）。

2 I/O点数的确定。 统计被控制系统的开关量、模拟量的I/O点数，并考虑以后的扩充（一般加上10%～20%的备用量），从而选择PLC的I/O点数和输出规格。

3 内存的估算。 用户程序所需的内存容量主要与系统的I/O点数、控制要求、程序结构长短等因素有关。一般可按下式估算：存储容量=开关量输入点数×10+开关量输出点数×8+模拟通道数×100+定时器/计数器数量×2+通信接口个数×300+备用量。

（3）分配I/O点。 分配PLC的输入/输出点，编写输入/输出分配表或画出输入/输出端子的接线图，接着就可以进行PLC程序设计，同时进行控制柜或操作台的设计和现场施工。

（4）程序设计。 对于较复杂的控制系统，根据生产工艺要求，画出控制流程图或功能流程图，然后设计出梯形图，再根据梯形图编写语句表程序清单，对程序进行模拟调试和修改，直到满足控制要求为止。

（5）控制柜或操作台的设计和现场施工。 设计控制柜及操作台的电器布置图及安装接线图；设计控制系统各部分的电气互锁图；根据图纸进行现场接线，并检查。

（6）应用系统整体调试。如果控制系统由几个部分组成，则应先作局部调试，然后再进行整体调试；如果控制程序的步序较多，则可先进行分段调试，然后连接起来总调。

（7）编制技术文件。技术文件应包括：可编程控制器的外部接线图等电气图纸，电器布置图，电器元件明细表，顺序功能图，带注释的梯形图和说明。

1．高速计数器概述  

高速计数器C235～C255共用PLC的8个高速计数器输入端X0～X7，某一输入端同时只能供一个高速计数器使用。这21个计数器均为32位加/减计数器(见表3–7)。不同类型的高速计数器可以同时使用，但是它们的高速计数器输入不能冲突。

高速计数器的运行建立在中断的基础上，这意味着事件的触发与扫描时间无关。在对外部高速脉冲计数时，梯形图中高速计数器的线圈应一直通电，以表示与它有关的输入点已被使用，其他高速计数器的处理不能与它冲突。可用运行时一直为ON的M8000的常开触点来驱动高速计数器的线圈。

 例如在图1中，当X14为ON时，选择了高速计数器C235，从表3–7可知，C235的计数输入端是X0，但是它并不在程序中出现，计数信号不是X14提供的。

表1给出了各高速计数器对应的输入端子的元件号，表中的U、D分别为加、减计数输入，A、B分别为A、B相输入，R为复位输入，S为置位输入。

2．一相高速计数器

C235～C240为一相无起动/复位输入端的高速计数器，C24l～C245为一相带起动/复位端的高速计数器，可用M8235～M8245来设置C235～C2415的计数方向，M为ON时为减计数，为OFF时为加计数。C235～C240只能用RST指令来复位。

图1中的C244是1相带起动/复位端的高速计数器，由表1可知，Xl和X6分别为复位输入端和起动输入端，它们的复位和起动与扫描工作方式无关，其作用是立即的和直接的。如果X12为ON，一旦X6变为ON，立即开始计数，计数输入端为X0。X6变为OFF，立即停止计数，C244的设定值由D0和D1*。除了用Xl来立即复位外，也可以在梯形图中用复位指令复位。

3. 两相双向计数器

两相双向计数器(C246～C250)有一个加计数输入端和一个减计数输入端，例如C246的加、减计数输入端分别是X0和Xl，在计数器的线圈通电时，在X0的上升沿，计数器的当前值加1，在X1的上升沿，计数器的当前值减l。某些计数器还有复位和起动输入端。

4．A-B相型双计数输入高速计数器    

C25l～C255为A–B相型双计数输入高速计数器，它们有两个计数输入端，某些计数器还有复位和起动输入端。

图2中的X12为ON时，C25l通过中断，对X0输入的A相信号和X1输入的B相信号的动作计数。X11为ON时C251被复位，当计数值大于等于设定值时，Y2的线圈通电，若计数值小于设定值，Y2的线圈断电。

A/B相输入不仅提供计数信号，根据它们的相对相位关系，还提供了计数的方向。利用旋转轴上安装的A/B相型编码器，在机械正转时自动进行加计数，反转时自动进行减计数。A相输入为ON时，若B相输入由OFF变为ON，为加计数(见图2b)；A相为ON时，若B相由ON变为OFF，为减计数（见图2c）。通过M8251可监视C251的加/减计数状态，加计数时M8251为OFF，减计数时M8251为ON。

5．高速计数器的计数速度   

 一般的计数频率：单相和双向计数器较高l0kHz，A/B相计数器较高为5kHz。

较高的总计数频率：FXlS和FXlN为60kHz，FX2N和FX2NC为20kHZ，计算总计数频率时A/B相计数器的频率应加倍。FX2N和FX2NC的X0和X1因为具有特殊的硬件，供单相或双相计数时(C235，C236或C246)较高为60kHz，用C25l两相计数时较高为30kHz。

应用指令SPD(速度，FUC56)具有高速计数器和输入中断的特性，X0～X5可能被SPD指令使用，SPD指令使用的输入点不能与高速计数器和中断使用的输入点冲突。在计算高速计数器总的计数频率时，应将SPD指令视为l相高速计数器。