西门子模块6ES7232-0HD22-0XA0货期较

西门子模块6ES7232-0HD22-0XA0货期较快

试车的工作需各个单位配合，事前需制订详细的计划，现场统一指挥，分工合作以确保试车有效及安全。

在实际工作中，试车的计划往往被忽略，如果事先没有做好协调工作，场面会乱作一团。因此必须由经验丰富人士进行各方面协调。

伍、五种技术

1、仪表技术

仪表的选型非常重要，若选型不对将无法使用，给后续工作带来很大的不便。在使用前，需对仪表进行校准，以便测试准确。所以对仪表有两个要求，选型正确，测量准确。

2、PLC设计

包括系统设计、柜体设计、施工图设计、程序设计、接线设计等，在设计过程中需考虑到说到的一道、二天、三地。

3、现场技术

指接地、电源、管路布置、电缆敷设、施工安全等技术，正规施工会有一系列报导手则。比如说电缆，大到走线方式，小于压接端子都有要求。

4、通讯技术

指系统通讯设计，通讯线选型及布线、施工、测试等。通讯一般根据工程需要选择。

5、SA技术

指系统设计、上位机组态画面、数据库设计、打印报表设计等，为方便操作和管理自控系统进行人性化设计。

结合实际应用情况，举相关案例来进行情况描述。

案例一：

某一电厂用了ANCO公司EIO_2000系列的EUI_08模块采集信号，在同一通讯线上放了6个模块，模块通讯会中断，重上电后能通讯上，但马上又会断开。

1、 从现场看，模块24VDC供电从PS307接出，此电源性能稳定，排除电源引起干扰的情况。

2、EUI_08模块大部分接PT100，K型、T型热电偶信号，观察控制柜内进线排，电缆统一采用了屏蔽双绞线，且屏蔽端编辫接到接地排上，由现场接地网统一接地。现场干扰应能屏蔽。为确保起见，将模块接线端子拔除，观察模块通讯状况未变，排除干扰由信号端引起的可能。

3、将控制柜内线槽盖板打开，发现模块间通讯线采用二根单线，无接地，线槽布线较乱，有可能产生干扰。模块连到控制器采用五类线，距离短，在槽内走线单一，分折认为这里干扰少。

从以折后发现问题可能出在模块间通讯线上，解决办法是将通讯线换成屏蔽双绞线，屏蔽端接地。经实地更换后，通讯正常。

位元件包括X,Y,M,S以及T,C的线圈等；

字元件包括D,T,C,KnX,KnY,KnM等。

FX系列PLC**协议通信指令格式详解

约定说明：

ENQ为请求标志，ASCII值5,VB中以chr(5)表示；

ACK为正确标志，ASCII值6,VB中以chr(6)表示；

STX为请求标志，ASCII值2,VB中以chr(2)表示；

EXT为请求标志，ASCII值3,VB中以chr(3)表示；

表格中红色字为需要求和效验的部分；

和效验为每一项的ASCII值的总和转换成十六进制后区低两位；

站号、PLC号、元件数量、和效验都是以十六进制表示；

等待延时为0-150毫秒,以十六进制0H-FH表示，如100ms为AH。

1、批量读出位元件--BR指令

 格式：

1 2 3 4 5 6 7 8 15 16 17

PC侧： ENQ 站号 PLC号 BR 延时 首地址 数量 和效验 ACK 站号 PLC号

PLC侧： STX 站号 PLC号 数据 EXT 和效验

9 10 11 12 13 14

 [注] 上述中：1、"PLC号"系统默认为"FF"；2、"首地址 "应以十进制表示，如首地址"X0018"表示从X寄存器的*18地址单元开始读取I/O量；3、"数量"表示读取的I/O量个数；4、"和效验"是指从"站号"到"数量"之间的各代码的ASCII码的累加和；5、PLC侧的响应码中"和效验"是指从"站号"到"EXT"之间的各代码的ASCII码的累加和。6、可以读出"X"、"Y"和"M"寄存器的内容。

例如：要读出站号为0的Fx2n系列PLC的X00到X08共9点的状态值，延时100ms,设采用Communication bbbbat(D8120)的bbbbat 1 方式：:

注 释: 请求 站号 PLC号 命令 延时 元件首地址 元件数量 和效验

代 码: ENQ 0 0 F F B R A X 0 0 0 0 0 9 4 2

ASCII码: 05H 30H 30H 46H 46H 42H 52H 41H 58H 30H 30H 30H 30H 30H 35H 34H 32H

您只要将以上兰色部分的代码以字符串形式（VB中可以表示为CHR(5)&" 00FFBRAX00000942"）发送到PLC，就会有正确的回应信息，如下：

注 释: 头 站号 PLC号 元件首地址 尾 和效验

代 码: STX 0 0 F F 0 0 1 1 0 1 1 0 1 EXT 0 5

ASCII码: 02H 30H 30H 46H 46H 30H 30H 31H 31H 30H 31H 31H 30H 31H 03H 30H 35H

若发送码有误，则有以下回应：

注 释: 头 站号 PLC号 和效验

代 码: NAK 0 0 F F 0 6

ASCII码: 15H 30H 30H 46H 46H 30H 36H

2、批量读出字元件--WR指令

格式：

1 2 3 4 5 6 7 8 15 16 17

PC侧： ENQ 站号 PLC号 WR 延时 首地址 数量 和效验 ACK 站号 PLC号

PLC侧： STX 站号 PLC号 数据 EXT 和效验

9 10 11 12 13 14

该命令使用方法与１(BR)命令相同，不再赘述。

3、批量写入位元件--BW指令

格式：

1 2 3 4 5 6 7 8 9

PC侧： ENQ 站号 PLC号 BW 延时 首地址 数量 写入值 和效验

PLC侧： ACK 站号 PLC号

10 11 12

4、批量写入字元件--WW指令（M寄存器100单元置"1"）

格式：01FFWWAM01000100010C

1 2 3 4 5 6 7 8 9

PC侧： ENQ 站号 PLC号 WW 延时 首地址 数量 写入值 和效验

PLC侧： 05H 01 FF A M0100 01 0001 0C ACK 站号 PLC号

1 引 言 

近年来，随着计算机应用水平的提高，上位机同可编程控制器（简称PLC）之间的通讯与相应的数据采集，在工业控制过程中的应用越来越广泛。在各行各业的生产过程中，随着自动化程度的提高，对现场控制信号精度要求也越来越高。PLC作为一种新兴的工业控制器，以其功能完备、编程灵活、应用面广、价格低廉等众多优越的性能在国内外越来越多的生产过程中得到实际的应用，尤其在数据的采集、控制及相应的通信方面，更以其价格低廉，性能稳定得到业各个厂家的认可。 

为了充分利用PC及PLC的优点，我们针对上海新奥托实业有限公司设计开发的一套“车辆运行控制策略优化“实验模型，开发出基于PC及PLC的该模型的监控系统。上位机PC中用北京亚控公司的组态王作为人机界面，完成技术人员的参数设置和手动控制，下位机PLC负责实现针对火车模型的直接控制，其中包括对火车的运行方向和速度的控制以及如何实现安全及时的避让和寻找较优线路的策略。本系统具有编程可视化、可移植性强、系统可靠度高、控制装置标准化、接线软件化、系统柔性化等优点，并且能够扩展到当前国内铁道车辆的监控系统中，大大优化车辆的运行策略，并为广大从事该类系统开发的广大工程技术提供了很好的借鉴。 

2 系统的结构与功能2.1 硬件系统组成 

整个系统硬件布置的简单示意图如图1所示。本系统的总体结构是上、下位机结构。以 PC机作为上位机，通过通信接口连接至可编程控制器，并以可编程控制器作为下位机来控制火车模型。上位机选用Pentum以上机型，组态王作为人机交互的组态软件，由于上位机是以较高档的CPU建立的系统，它在图形处理、复杂计算，以及人机界面上可以很轻松的达到较高的水平，相对于单片机等微处理器来说，处理速度快了好多倍。另外，它有高级语言的支持，有大量已经成熟且应用相当广泛的操作系统应用软件的支持。本系统上位机的监控部分选用组态王，就是充分利用它的编程简单、界面美观友好，更重要的是，它支持许多常用的硬件设备，包括各主要厂家的PLC、智能模块、智能仪表、板卡和变频器等。本系统选用的PLC是日本OMRON公司的C200HE，也在组态王支持的硬件设备之列，这样通过串口依据RS232的通信协议就可以顺利的连接起来，实现组态王和下位机PLC之间准确而实时的数据交换。 

下位机主要负责对火车模型的直接驱动控制，它是由OMRON的可编程控制器各模块组成。整个下位机系统包括电源模块、CPU-42-E模块、ID212模块、OD212模块、DA模块等，分别完成接收数字量的输入、实现控制算法、完成火车模型各段的顺序启停、产生数字量和模拟量的输出等功能。 

2.2 符合RS232协议的电缆连接 

RS232是目前较常用的串行接口标准，用来实现计算机与计算机、计算机与外设之间的数据通讯。RS232串行接口总线适用于：设备之间的通讯距离不大于15m，传输速率较大为20kB/s。本系统中，上位机和下位机之间通过符合RS232通信协议的串口电缆连接起来。具体连接图如图2所示。硬件的连接重点在于火车模型实验台和PLC各模块之间的连线。其中包括PLC的开关量输入信号线，共22根；PLC的开关量输出信号线，共23根；PLC的模拟量输出信号线，共6根。另外还要引入相应的220V交流电和24V直流电。 

注意：在进行PLC的硬件设置时，DIP开关除引脚4置于OFF外，其它全置于ON，同时，PLC底板上所插的各个模块的设备单元号不能互相冲突。 

2.3 软件系统组成 

首先分析PLC的输入输出信号。由于火车模型在经过不同位置时会使该位置处的红外信号传感器产生光电认别信号的输出，因此整个实验台上的22个红外信号传感器就相应产生了22个开关量的输出（对于PLC来说是输入信号）。而对6个火车叉道的切换控制、1#站、2#站和外围轨道的电压方向控制，还包括对1#站和2#站的红绿灯控制，则必须靠PLC方来完成，属于PLC方的开关量输出。另外，对于车速的调节，则需要PLC方0～10的直流电压输出，这属于PLC方的模拟量输出。 

软件的设计思想是首先将从火车模型引出的开关量信号输入至PLC内部继电器IR区域，然后根据各位的高低电平的不同判断火车模型的不同位置，再在PLC的CPU中由程序处理输出相应的开关量和模拟量信号来作出相应的控制，如切换叉道、改变方向、红绿灯亮灭、蜂鸣器报警、增减速等，同时将相应的数据上传到上位机组态王的画面中，使不同的控制方式以更为直观的方式显示出来供操作人员调节。组态王中要包括监视画面和　控制画面，通过实时数据库的数据更新和交互来产生画面的更新和对火车模型不同控制的实现。软件中比较难实现的就是火车运行路线的较优控制问题。通过分析和动态规划，我们实现了2部以上火车模型同时在轨道上运行时，如何运用不同的叉道和车站，使它们找到各自较优的路线，以较短的时间，较节省的能源，安全顺利的到达各自的目的地，沿途伴随着相应的红绿灯闪烁、蜂鸣器报警、实时的启停和避让，从而在相当大的程度上模拟了火车的实际运行情况，对于实现无人自控火车的研究人员来说，更是具有相当重要的参考价值。 

3 软件的设计 

3.1 PLC控制过程的程序设计 

按照用户的要求，控制系统应具有自动循环、手动、单周期运行过程。其中，手动调节是指火车模型的运行速度、方向、叉道的切换以及启停等均由技术人员通过组态王的控制画面来进行手工调节，主要是为了调试各个输入信号和输出信号的实时和准确性；单周期运行则是在一定的条件下，让一辆或几辆火车模型同时在轨道上运行一个周期，主要是为了对火车模型在各运段的运行速度大小和叉道的切换进行细调，它通常结合手动调节来进行；而自动循环运行方式是在前两种调节方式完全无误的情况下才可以进行，由于实际的运行过程中会发生这样或者那样的干扰，因此这一过程在实际的环境中也要结合手动调节来进行，但只要环境条件不发生特别大的变化，一般不需要手动调节（由于本系统是在实验室中实现的这一过程，所以在这一过程中未考虑手动调节）。 

首先考虑PLC程序是和上位机组态王程序相结合来实现对火车模型的控制，因此较初的运行方式必须由技术人员在人机对话的画面上选中，然后让PLC根据输入的开关量信号执行运算产生开关量和模拟量的输出来控制火车。程序设计的流程图如图3所示。3.2 组态王监控画面的设计及它同PLC的数据交互过程 

组态王是一套以实时数据库为核心的组态软件系统，实时数据库中含有丰富的数据类型，系统在进行刷新、趋势显示、 

报警判断、历史数据记录等工作时所采用的数据皆是取自实时数据库，而实时数据库对用户是开放的，所以用户可以方便的构造适应自己需要的“数据采集系统”。同时由于组态王提供了内嵌的类C语言环境，使用起来更加方便。 

组态王的画面包括监视画面和控制画面。限于篇幅，我们只给出手动的控制画面，如图4所示。 

组态王中的每一个手动控制按钮都对应使PLC中继电器区域中的某个字变化一位或几位（即将该字中的一位或几位置高或低电平）。而该位的变化就可以产生开关量的输出，这只是程序设计的较基本思想。当然在PLC的程序中，包含着对火车模型运行的各个位置的判断，并以此为根据来判断运行的策略，由此作出较佳路线以及车速的运行状态。 注意：在调节车速的时候，不宜将车速调的过高或者过低，以免翻车或者，造成不必要的实验事故，另外，红外线传感器一定程度上受日光中红外成分的影响，所以开始时应该在火车模型实验台下面的硬件电路上调试其红外传感器相对应的放大器微调电位器，使其输出电压低端在5V以下，高端在20V即可。另外叉道由脉冲小于50ms的脉冲信号控制，如果脉冲时间过长，易对叉道造成损坏，这在PLC的程序中必须用TIMH（高速定

在分析PLC过程控制故障特点的基础上，介绍四种PLC故障分析与排除的方法，并列举两实例说明故障分析与排除的过程。

    PLC故障特点

    PLC控制系统故障是指其失去了规定功能，一般指整个生产控制系统失效的总和，它又可分为PLC故障和现场生产控制设备故障两部分。PLC系统包括*处理器、主机箱、扩展机箱、I/O模块及相关的网络和外部设备。现场生产控制设备包括端口和现场控制检测设备，如继电器、接触器、阀门、电动机等。

    大多数有关PLC的故障是外围接口信号故障，所以在维修时，只要PLC有些部分控制的动作正常，都不应该怀疑PLC程序。如果通过诊断确认运算程序有输出，而PLC的物理接口没有输出，则为硬件接口电路故障。另外硬件故障多于软件故障，大多是由外部信号不满足或执行元件故障引起，而不是PLC系统的问题。

    PLC故障分析及排除方法

    为了便于故障的及时解决，首先要区分故障是全局性还是局部性的，如上位机显示多处控制元件工作不正常，提示很多报警信息，这就需要检查CPU模块、存储器模块、通信模块及电源等公共部分。如果是局部性故障可从以下几方面进行分析。

    1．根据上位机的报警信息查找故障。PLC控制系统都具有丰富的自诊断功能，当系统发生故障时立即给出报警信息，可以迅速、准确地查明原因并确定故障部位，具有事半功倍的效果，是维修人员排除故障的基本手段和方法。

    2．根据动作顺序诊断故障。对于自动控制，其动作都是按照一定的顺序来完成的，通过观察系统的运动过程，比较故障和正常时的情况，即可发现疑点，诊断出故障原因。如某水泵需要前后阀门都要打开才能开启，如果管路不通水泵是不能启动的。

    3．根据PLC输入输出口状态诊断故障。在PLC控制系统中，输入输出信号的传递是通过PLC的I/O模块实现的，因此一些故障会在PLC的1/0接口通道上反映出来，这个特点为故障诊断提供了方便。如果不是PLC系统本身的硬件故障，可不必查看程序和有关电路图，通过查询PLC的I/O接口状态，即可找出故障原因。因此要熟悉控制对象的PLC的I/O通常状态和故障状态。

    4．通过PLC程序诊断故障。PLC控制系统出现的绝大部分故障都是通过PLC程序检查出来的。有些故障可在屏幕上直接显示出报警原因；有些虽然在屏幕上有报警信息，但并没有直接反映出报警的原因；还有些故障不产生报警信息，只是有些动作不执行。遇到后两种情况，跟踪PLC程序的运行是确诊故障的有效方法。对于简单故障可根据程序通过PLC的状态显示信息，监视相关输人、输出及标志位的状态，跟踪程序的运行，而复杂的故障必须使用编程器来跟踪程序的运行。如某水泵不工作，检查发现对应的PLC输出端口为0，于是通过查看程序发现热水泵还受到水温的控制，水温不够PLC就没有输出，把水温升高后故障排除。

    当然，上述方法只是给出了故障解决的切人点，产生故障的原因很多，所以单纯依靠某种方法是不能实现故障检测的，需要多种方法结合，配合电路、机械等部分综合分析。

     典型故障分析实例

     实例1：故障现象是供热系统正常运行过程中，突然警报声响，上位机监控界面提示“MCC故障”。根据上位机的报警信息，MCC表示电机控制盘。结合电路图，发现所有电机的空气开关辅助常开触点都是串联起来再连接到PLC的输入点，开关合上后，触点闭合，任何一个触点断开，都会提示“MCC故障”，所以分析是电机控制部分出现了问题。为了确定具体是哪个电机出现了问题，先从配电室进行查找，每个电气柜的外面都有黄色指示灯，从电路图发现，指示灯是由这个盘的所有空气开关的辅助常闭触点并联后控制的，任何一个触点接通后，都会使该灯亮。据此找到黄色指示灯亮的电气柜，打开后发现是1号排水泵电机空气开关跳闸，合上运行又立即跳闸，判断是电机过载或有短路现象。现场用摇表检测电机线圈正常，手摇电机旋转，听到**械摩擦的声音，打开水泵后发现是固定叶轮的螺母脱落，造成电流过大，导致跳闸，把螺母紧固后故障排除。

    实例2：故障现象是供热系统的流量调节阀能正常打开，无论手动和自动均无问题，但关闭后一直红绿闪烁，导致出现报警，但并未对生产造成影响。

    通过上位机监控和现场观察，发现该阀门能够正常打开和关闭，所以可以排除机械问题。通过分析电路发现，与该阀门相关的只有其自带的限位开关与PLC连接，所以可以初步判断故障在限位开关或PLC上。由于该阀门位置较高，检查较困难，不便检查限位开关。经过仔细观察PLC的I/O接口状态，发现阀门打开后接口指示灯亮，关闭后指示灯灭，即正好与阀门的开关状态相对应。为此得出结论，问题出在阀门的反馈开关上，该阀门是个调节阀，应该反馈阀门的关闭信号，即关闭后应该反馈+24V信号，打开后反馈OV，而现场发现反馈线接到了常开触点上，导致阀门关闭后没有信号反馈，屏幕显示红绿闪烁。由于PLC程序只用到阀门的关闭信号，所以阀门打开后程序并不认为反馈出错，阀门打开显示是正常的，把反馈线接到常闭触点上后故障排除。

S7-200通讯端口（端口0）与RS-485板卡或RS-485/RS-232转换器之间接线，如下图所示：

S7-200编程及设置

在缺省情况下S7-200的通讯端口是不支持Modbus协议的，要想实现Modbus通讯必需在PLC的主程序模块中调用Modbus通讯子程序。Modbus通讯子程序可以从“STEP 7-Micro/WIN Add-On: Instruction Library (STEP 7-Micro/WIN附件：指令库)”中获得。在安装了“STEP 7-Micro/WIN附件：指令库”后，在导航树“指令/库”下面我们可以找到“Modbus Protocol”。在其下面包含了MBUS_INIT和MBUS_SLAVE两个子程序，MBUS_INIT用于对Modbus通讯进行初始化，MBUS_SLAVE用于在*端口上提供Modbus从站通讯服务。下在介绍如何在主程序中调相关子程序及环境参数设置：

调用Modbus通讯初始化命令

首先为MBUS_INIT命令建立一个触发条件（只触发一次），如：SM0.1；从导航树“指令/库/ Modbus Protocol”下面，将MBUS_INIT指令拖拽到主程序块中。再就是正确设置MBUS_INIT各项调用参数和执行输出，我们可以建立一下如下图所示初始化调用过程：

Mode:协议类型，1-Modbus协议；0-PPI协议。

Addr: PLC地址，1~247，。

Baud: 通讯波特率，1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或11520。

Parity: 校验方式，0-无校验；1-奇数校验；2-偶数校验。

Delay:信息结束**时时间，0~32767,有线连接设置为0即可。

MaxIQ:0~128,映射在离散输入寄存器或离散输出寄存器中的I或Q数。建议为：128。

MaxAI:0~32；映射在模拟输入寄存器中AIW数；CPU 221为0，CPU 222为16，CPU 224、226和226XM为32。

MaxHold:V内存映射在保持寄存器中的寄存器数。

HoldStart:V内存的映射时的起始地址。

Done:初始化指完成时，输出为开状态；开关量（Bit）。

Error:初始化错误代码，请参阅Modbus从机协议执行错误代码；输出为字节。

调用Modbus从机通讯命令

初始化完成后，就可以调用Modbus从机通讯命令（MBUS_SLAVE）了。通常Modbus从机通讯命令在主程序块的每个执行周期都要初执行（始终保持通讯状态），因为可以用一个常开量作为命令的触发条件，如：SM0.0。从导航树“指令/库/ Modbus Protocol”下面，将MBUS_SLAVE指令拖拽到主程序块中。调用过程如下图所示：

Done: 当MBUS_SLAVE指令响应对Modbus请求时，"Done"为开状态。没通讯请求时"Done"为关状态。

Error:指令执行结果。只有"Done"为开状态时，此状态有效。请参阅Modbus从机协议执行错误代码；输出为字节。

库存储区分配

在完成两个指令调用后，还要为库指令使用的符号分配内存。当库指令被插入到主程序块中，在导航树“程序块”下会出现一个“库”节点。在“库”节点上点击鼠标右键，在弹出菜单中选择“库存储区”，进入“库存储区分配”对话框。

在地址框中输入分配内存的开始地址，或者通过点击“建议地址”按钮自动分配内存。注意，分配的内存不要与已使用的内存重叠。