西门子模块6ES7214-1BD23-0XB8参数设置

西门子模块6ES7214-1BD23-0XB8参数设置

一、引言：
在当今制造业，随着产品种类的增多及对产品质量要求的不断提高，对焊接工艺要求起来越高，所以许多原来有人工焊接的产品对焊接自动化设备的需求及要求也越来越多。而如何提高焊接设备对产品的适应性便成了众多焊接设备厂商所面临的首要问题。现就对国产海为（Haiwell） PLC在这一方面的系统应用作一介绍。
二、解决方案：
系统主要有带文本显示器、可编程控制器、变频器等组成。
工作原理：利用Haiwell PLC的易用的通信功能：标准配置2个通信口，1个RS232通信口，1个RS485通信口。用Haiwell PLC的RS485口与变频器通信，控制变频器运行、停止、速度并读取变频器运行状态及输出频率。再通过Haiwell PLC的RS232口与文本显示器通信，对焊接工艺参数进行设定。
系统优点：
1、利用Haiwell PLC的自由通信协议指令COMM实现与富士变频器的运行控制与状态读取。所有Haiwell PLC的通信功能均可用一条指令实现，*对特殊位、特殊寄存器编程，也*管理多条通信指令的通信时序，同一个条件下可同时写多条通信指令。
2、Haiwell PLC标准配置1个RS232口和1个RS485口，且任何一个通信口均可作为主站也可作为从站。任何一个通信口均可作为编程端口，也可作为与第3方设备通信的端口。在本应用中，用RS232口与文本显示器通信，用RS485口与富士变频器通信。
3、利用通信实现变频器的速度调节及运行控制，大大增强系统的抗干扰能力，大大提高系统在强干扰的焊接场合的可靠性与稳定性。
4、利用通信实现变频器的通信，节省了PLC DA模块，大大节约系统成本，并轻易实现应对不同产品需要不同工艺控制参数（焊接速度、焊接时间）的要求。
主要硬件配置：
1、可编程控制器：HW-S32ZS220R 1台
2、变频器：FVR0.4E11S-7JE（Fuji） 1台
3、文本显示器OP320A-S（Xinjie） 1台
三、程序设计亮点：
1、利用COMM指令非常容易的实现与富士变频器通信。用COMM指令写通信协议时，可选择按寄存器低字节（低8位）发送的方式，而接收数据仍按16位接收并自动存放至指令*的地址，使用户编程大大简化。；
2、利用通信功能控制变频器，大大提高速度控制的精确性，并简化了许多原来D/A转换时的数字量——工程量——显示值间转换程序。
四、总结：
利用海为可编程控制器（Haiwell PLC）便利的通信功能及便利的指令集，满足了焊接自动化设备厂商对设备广泛适应性要求。可广泛应用于焊接自动化行业设备配套场合。

 1.概述

    随着科学技术的发展，PLC在工业控制中的应用越来越广泛。PLC控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。自动化系统中所使用的各种类型PLC，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各种电机设备上，它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高PLC控制系统可靠性，设计人员只有预先了解各种干扰才能有效保系统可靠运行。

    2.电磁干扰源及对系统的干扰

    影响PLC控制系统的干扰源于一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。

    干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声的干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等；按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声等；按声音干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。共模干扰是信号对地面的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压送加所形成。共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达130V以上。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统I/O模件损坏率较高的原因），这种共模干扰可为直流、亦可为交流。差模干扰是指用于信号两极间得干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种让直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。    

    (1)来自空间的辐射干扰

    空间的辐射电磁场（EMI）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若PLC系统置于所射频场内，就回收到辐射干扰，其影响主要通过两条路径；一是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰；而是对PLC通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。

    (2)来自系统外引线的干扰主要通过电源和信号线引入，通常称为

    传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。

    (3)来自电源的干扰

    实践证明，因电源引入的干扰造成PLC控制系统故障的情况很多，笔者在某工程调试中遇到过，后更换隔离性能更高的PLC电源，问题才得到解决。

    PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化，开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流转动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路到电源边。

PLC电源通常采用隔离电源，但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，**隔离是不可能的。
    (4)来自信号线引入的干扰

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    与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信号之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽略；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。PLC控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。

    （5）来自接地系统混乱时的干扰

    接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干??使PLC系统将无法正常工作。PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态加雷击时，地线电流将更大。

    此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内有会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存储，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。

    （6）来自PLC系统内部的干扰

    主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。这都属于PLC制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容，比较复杂，作为应用部门是无法改变，可不多考虑，但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。

    4．怎样才能更好、更简单解决PLC系统干扰？

    1）选用隔离性能较好的设备、选用优良的电源、动力线和信号线走线要更加合理等等，能解决干扰，但是比较烦琐、不易操作而且成本较高。

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    2）利用信号隔离器这种产品解决干扰问题。只要在有干扰的地方，输入端和输出端中间加上这种产品，就可有效解决干扰问题。

    5．为什么解决PLC系统干扰可以选择信号隔离器呢？

    1）使用简单方便、可靠，廉。

    2）可大量减轻设计人员、系统调试人员工作量，即使复杂的系统在

    普通的设计人员手里，也会变的非常简单可靠。

   6．信号隔离器工作原理是什么？

    首先将PLC接收的信号，通过半导体器件调制变换，然后通过

    光感或磁感器件进行隔离转换，然后再进行解调变换回隔离前原信号或不同信号，同时对隔离后信号的供电电源进行隔离处理。保证变换后的信号、电源、地之间**独立。

    7.现在市场有那么多品牌的隔离器，价格参差不齐，该怎么选择呢？

    隔离器位于二个系统通道之间，所以选择隔离器首先要确定输入输出功能，同时要使隔离器输入输出模式（电压型、电流型、环路供电型等）适应前后端通道接口模式。此外尚有精度﹑功耗﹑噪音﹑绝缘强度﹑总线通讯功能等许多重要参数涉及产品性能，例如：噪音与精度有关、功耗热量与可靠性有关，这些需要使用者慎选。总之，适用、可靠、产品性价比是选择隔离器的主要原则。

汽轮机由锅炉产生的高温高压蒸汽带动高速运转，是火力发电厂的关键动力设备，汽轮机的本体保护系统（ETS）是发电厂对系统可靠性要求较高的子系统。传统上，200MW以下机组的汽轮本体保护都是继电器搭建的，可靠性差，保护逻辑修改麻烦，不能与主控制系统构成有效的通讯连接。若与电厂主DCS合并在一起控制，则因DCS处理周期较长等原因无法满足快速保护要求，一般都不采用。近来PLC因其高可靠性、处理速度快、逻辑修改方便等特点在汽轮本体保护中得到了广泛的应用。
下面介绍和利时公司承担的几个火电厂项目中采用PLC作为ETS应用的实例。
合肥发电厂＃3机为125MW超高压中间再热凝气式汽轮机，进气压力为13Mpa，进气温度533，转速为3000转/分钟。汽机本体保护采用和利时公司FOPLC与继电器模块并存的方式，PLC独立执行保护程序，同时通过Profibus-DP与主DCS控制器通讯，将保护过程状态信息上传DCS，使两套系统实现无缝连接。此项目于2000年9月投运，经现场使用，用户反映良好。
耒阳电厂＃1机（200MW）DCS改造中，出于对ETS可靠性的考虑，用户要求必须实现双机热备控制，我们想客户推荐了两套PLC并存的汽机本体保护方案，从现场的过程信号经信号分配器同时输入到两套PLC系统中，两个CPU执行相同的程序，运算结果经处理后变成单一的输出送到现场。在这种方案中，任何一台PLC的故障都不会影响保护系统正常工作。此方案得到厂方认可，于2001年5月投运，运行稳定、可靠。
在以上两个ETS系统成功使用后，和利时公司相继赢得沈阳黄姑屯热电厂等用户的信任，FOPLC在一批中小汽机的本体保护中得到应用。
锅炉吹灰系统是锅炉控制系统的一个子系统，作用是定时用高压蒸去附着在水冷壁、过热器、尾部烟道上的煤灰，以避免煤灰影响效率。镇海热电厂＃3机是200MW机组，锅炉额定蒸汽流量670吨/小时，按工艺要求每周进行一次吹灰，并且其过程可在DCS上操作和监视。为此用户选择FOPLC与主DCS构成通讯系统，FOPLC接受主DCS的指令启动吹灰程序，过程状态通过网络传送主DCS，进而在DCS的操作站显示，操作员也可以通过人机界面人工干预吹灰过程。
汽机本体保护、锅炉吹灰等系统逻辑简单、可靠性要求高。和利时FOPLC作为高性价比的PLC系统，在火力发电厂项目中与DCS系统配合，既有效地提高了控制水平，又为用户节省了大量投资。同时，FOPLC出色地通讯能力使得它可以通过Profibus、Interbus、CAN、或Ethernet与多种DCS构成互补的，适用于火力发电厂的控制系统。

北京城铁是一条城市轻轨快速交通线，自西直门经回龙观至东直门，全长40.85公里，沿途设立16车站和10个牵引变压站。北京城铁担负着北部几个大型居住小区近200万人口的快速交通任务，并将促进中关村高科技园区和北京市北郊边缘集团的发展，带动北京市的经济增长，是北京市首批启动的工程之一。
为把这一重要的交通工程建成代表首都形象的示范工程，城铁总公司设计了大型电力监控及车站环境监控系统，和利时公司凭借在监控系统、变电站系统、PLC系统上的综合实力，一举拿下这一国内自动化公司在地铁/轻轨项目上获得的较大的合同。其中FOPLC承担了16个车站的环控和全部变电站内380V部分的监控及负荷控制管理，使用量超过3000个模块。
城铁监控系统是一个分层分布式的网络监控系统，FOPLC在车站内通过以太网和现场总线（Profibus－DP）把诸如给排水系统、暖通空调系统、电梯/扶梯系统、照明系统等子系统连接成一个**整体，某些单元装置采用局部就地控制，而象灯光照明则采用集中控制，所有设备的运行信息都会聚在车站以太网传输道车站综控室。车站综控室内设有操作计算机，不仅可以监控、记录、打印本站内设备的工作情况，通过密码直接操控设备运转，而且还可以向设在西直门的城铁调度中心汇总数据，使调度中心可以监控全线的运行。
除监控系统外，车站内还包括很多子设备，如风机、电梯、锅炉等，这些设备大多采用PLC控制。由于FOPLC系统的通讯能力强，为使用户统一备品备件，便于将来维护，许多字设备供应商都用FOPLC替代原来品牌的PLC进行控制，以Profibus-DP通讯协议接入环控系统。这样既节省了传统以干接点方式接入所需的大量电缆，又可以为环控系统提供传统方式提供不了的运行信息，如转速、轴温等。
FOPLC还承担了车站380V低压部分的控制，包括备自投、负荷联切和开关控制。在每个车站内分布安装了5个PLC控制柜，尽量靠近所控制的设备，每套PLC都带Profibus-DP从站接口，通过敷设在上下站台之间的通讯电缆与综控室内电力监控通讯控制器相连。5套PLC各自承担不同的功能，在出现意外情况时，彼此之间可以通过Profibus-DP总线传递动作指令。如当供电母线故障而导致备自投动作时，安装在380V开关柜的PLC会即使通知站厅配电室内的PLC切除所有的三级负荷。
北京城铁是未来环绕村的5条轨道交通线中的**条，我们为能在城铁项目中中标，为北京会的成功举办组出贡献而感到骄傲。相信凭借和利时公司的技术和工程实力，必能帮助城铁总公司将城铁建设成为代表首都形象的示范工程，为北京市民的生活带来大的便利。当您乘坐着舒适、安全、快速的轻轨列出出行时，和利时的FOPLC正在您身边默默的奉献着。 新疆塔里木油田桑塔木作业区是一个方圆数百平方公里的作业区，地处塔克拉玛干沙漠边缘，自然环境十分恶劣。全区范围内分布着80口油井，由于施工费用高，维护困难，长期依赖无人值守油井的计量数据采集只能靠人工巡视。但由于地域广大、自然条件差，一次巡视往往要用多半天的时间，而且不能及时发现设备故障，为此作业区下定决心对油田计量系统进行改造。
改造共涉及5个计量站，2个阀组站，数采、控制部分采用和利时公司的FOPLC系统，计量站中CPU通过RS485通讯模块与一台智能质量流量计通讯，读取流量计中16个计量数，另一个RS232通讯模块连接数传电台，CPU模块负责协调两个通讯模块的工作，并执行计量间内三相分离器的压力调节和液位控制。阀组站内为10口井的计量阀组，配有CPU和若干I/O模块，CPU除执行控制任务外，还可以将设备运行状态信息通过电台传到中心站。
中心站为标准PC，运行和利时公司的FOCSOFT3.0 软件。在FOCSOF3.0中定义一个轮询标签，每当系统对轮询标签采样时，FOCSOFT自动启动操作电台指令，通过电台发出一个带站号的轮询指令。1＃到7＃RTU站均可以收到该指令，但只有自身站点符合轮询指令中站号的PLC才会应答，将预先存储在寄存器中的数据上传，PC收到数据后向PLC发出确认信息，表明本次通讯结束，并把数据存入相应的标签。当中心站有数据下传时，操作原理基本相同。PLC将接收到的下传数据存入寄存器，供控制程序调用。轮询周期通过设定轮询标签的采样频率设定。如果某次通讯因故没有成功，中心站会发出报警，直到下次通讯恢复后报警结束。
本系统在塔里木油田应用后，运行稳定，中心站对7个RTU站的轮询只要几分钟就可以完成（中心站与RTU站间较远距离13公里）。数据采集准确无误，避免所有人为因素，真正实现了计量自动化。用户认为这套系统的使用在降低劳动强度的同时，大大提高了生产效率，为塔里木油田的自动化作出贡献。