西门子模块6ES7223-1BM22-0XA8技术介绍

西门子模块6ES7223-1BM22-0XA8技术介绍

1引言

PLC由于具有功能强、程序设计简介，维护方便等优点，特别是高可靠性、较强的适应恶劣工业环境的能力，已被广泛应用于自来水行业。但由于现场环境条件恶劣、湿度高、以及各种工业电磁、辐射干扰等，会影响系统的正常工作,因此必须重视工程的抗干扰设计。

水厂应用中的PLC所受的干扰源主要有电源系统引入的干扰、接地系统引入的干扰和输入输出电路引入的干扰三类。如果PLC的干扰问题解决得不好，系统将无法可靠运行，将会影响到正常供水。因此，有必要对PLC应用系统中的干扰问题进行探讨。主要本文分别讨论PLC的三种抗干扰技术。

2抗干扰的技术对策分析

为防止干扰，可采用硬件和软件的抗干扰措施，其中，硬件抗干扰是较基本和较重要的抗干扰措施，一般从抗和防两方面入手来抑制和干扰源，切断干扰对系统的耦合通道，降低系统对干扰信号的敏感性。

2.1电源系统引入的干扰

电网的干扰，频率的波动，将直接影响到PLC系统的可靠性与稳定性。如何抑制电源系统的干扰是提高PLC的抗干扰性能的主要环节。

(1)加装滤波、隔离、屏蔽、开关稳压电源系统。

设置滤波器的作用是为了抑制干扰信号从电源线传导到系统中，使用隔离变压器，必须注意:屏蔽层要良好接地;次级连接线要使用双绕线(减少电线间的干扰)，隔离变压器的初级绕组和次级绕组应分别加屏蔽层，初级的屏蔽层接交流电网的零线;次级的屏蔽层和初级间屏蔽层接直流端。

为了抑制电网大容量设备起停(如送水泵等)引起电网电压的波动，保持供电电压的稳压，可采用开头稳压电源。

(2)分离供电系统

PLC的控制器与I/O系统分别由各自的隔离变压器供电，并与主电源分开，这样当输入输出供电断电时，不会影响到控制器的供电。

2.2抑制接地系统引入的干扰

PLC系统分为逻辑电路接地和功率电路接地，有共地、浮地及机壳共地和电路浮地等三种方式。一般采用控制器与其它设备分别接地方式较好，接地时注意:接地线尽量粗，一般大于2mm2的线接地;接地点应尽量靠近控制器，接地点与控制器之间的距离不大于50m;接地线应尽量避开强电回路和主回路的电线，不能避开时，应垂直相交，应尽量缩短平行走线的长度。

实践证明，接地往往是抑制噪声和防止干扰的重要手段，良好的接地方式可在很大程度上抑制内部噪声的耦合，防止外部干扰的侵入，提高系统的抗干扰能力。

2.3抑制输入输出电路引入的干扰

为了实现输入输出电路上的完全隔离，近年来在控制系统中光电耦合得到广泛应用，已成为防止干扰的较有效措施之一。
光电耦合器具有以下特点:首先，由于是密封在一个管壳内，不会受到外界光的干扰;其次，由于靠光传送信号，切断了各部件电路之间地线的联系;第三，发光二极管动态电阻非常小，而干扰源的内阻一般很大，能够传送到光电耦合器输入输出的干扰信号就变得很小;第四，光电耦合器的传输比和晶体管的放大倍数相比，一般很小，远不如晶体管对干扰信号那么灵敏，而光电耦合器的发光二极管只有在通过一定的电流时才能发光。因此，即使是在干扰电压幅值较高的情况下，由于没有足够的能量，仍不能使发光二极管发光，从而可以有效地抑制掉干扰信号。由于光电耦合器的线性区一般只能在某一特定的范围内，因此，应保证被传信号的变化范围始终在线区内。为了保证线性耦合，既要严格挑选光电耦合器，又要采取相应的非线性较正措施，否则将产生较大的误差。
以上是对开关量输入输出信号的处理方法，而对模拟输入输出信号，为了工业现场瞬时干扰对它的影响，除加A/D、D/A转换电路和光电耦合外，可根据需要采取软件的数字滤波技术如中值法、一阶递推数字滤波法等算法。

3结束语

PLC控制系统的抗干扰性设计是一个复杂的系统工程，涉及到具体的输入输出设备和工业现场的环境，在设计抗干扰系统时要求要综合考虑各方面的因素。

1) 数据流程
在这套控制系统中， TP 主要是发挥工业流程监控、数据显示、资料存储、打印、生产管理、发布生产操作命令的作用，它并不参与过程控制， PLC 主要是现场生产信息 , 及时向 TP 传送各类生产状态和数据如：配料门的限位、搅拌机的状态、各称量斗的传感信号，操作台的开关信号等，使 TP 能以生动形象的动画形式及时显示出来， PLC 根据程序运行结果和 TP 发布的指令来控制现场设备。
3) 系统主要构成：
触摸屏: TP 采用 加拿大 TouchWin 公司 TP 系列触摸屏，它负责处理现场与运行操作有关的人机界面，使操作员通过触摸屏实时了解现场运行状态，各种生产数据的当前值以及是否有故障报警发生，并可对工艺生产过程进行控制和调节 , 触摸屏本身具有 “ 配方 ” 功能，通过其内部的宏指令可以将不同产品的不同工艺配方存储在其中，随时调用，大大节提高工作效率 , 它可以与近 30 个厂家的 PLC 通讯，兼容性极强，而且还可以和计算机通讯(开放式通讯协议)，基于 bbbbbbs98/2000/XP 操作平台下的**组态软件，界面友好直观，易学易用，大大节省产品开发周期。具有 RS232/422/485 通讯口，方便于连接其它厂家的 PLC 及外设产品(如：条形码、存储卡、变频器、个人计算机等)。触摸屏上的并行口还可以直接和打印机连接实时或定时打印当前或历史数据。在编程软件中选择好触摸屏和 PLC 型号后，在其系统设定中选择 PLC 型号，通讯的波特率为 38400bps ;奇偶校验为奇校验;数据长度 8 位;停止位 1 位;通讯方式 RS-232 。
……PLC 可采用 XINJE 或西门子、欧姆龙等系列产品
…… 打印机 可采用 HP 或其他品牌的针式打印机和喷墨打印机
……TP 软件 采用 TP **的制作软件 TPsoft 编程软件中备有大量的图形库(开关、灯、棒图等)供选择，还可以根据用户需求编辑所需要的工艺图形，能够转换 BMP 文件和 AUTO 中的 DXF 文件。还具有留言板功能用于交接班记录用。在编程软件中可以设定触摸屏背光灯的关闭时间，节省其使用寿命。触摸屏中具有内部编程指令 —— 宏命令，可以减轻 PLC 的编程负担，甚至有些简单的设备中可以取代 PLC ，由触摸屏编程直接和其它设备通讯
……PLC 编程软件 采用的是 XINJE 的 FC 编程软件，用它完成整个程序的编制、调试。
…… 监视摄像头
…… 软起动器
4) TP+PLC 控制系统参数：
(1)A/D 转换 :1-16 路通道
(2) I/O 模块 : 采用 DC 输入输出 , 光电和机械隔离
(3) 配料精度 :
水泥 粉状 水剂 :±1%
砂石骨料 :±2%
5) 触摸屏和 PLC 控制系统的主要功能：
(1) 整个控制过程处于中文系统下工作 , 管理完全汉化
(2) 实现配料 , 下料 , 拌和 , 出砼自动控制
(3) 拌和时间 , 下料顺序随即可调
(4) 配料 , 下料 , 拌和动态模拟显示
(5) 系统自动校称
(6) 配方可达 200 余种
(7)I/O 状态自动检测
(8) 自动生成数据库 , 生产流程图 , 报警系统图 , 参数报表
历史查询 , 报表制作和打印
下面以某电站 2× 1m3 搅拌楼为例介绍各方面的制作
1) 系统组成：
…… 触摸屏选用 TFT 液晶显示器
…… 可编程序控制器选用信捷 FC-32R-E
…… 打印机选用 EPSON
2) 附属设备：
…… 强电柜一台，主要为各种动力设备提供电源、及各控制电源
…… 操作台一台
……PLC 及放大器柜
…… 上料皮带控制箱
…… 传感器 10 套
…… 其他低压电器
3) 触摸屏画面的制作采用 TouchWin 编辑工具软件完成。各画面画面包括各控制菜单及视频窗口，首页可由相关单位编写广告画面欢迎词或系统机型说明。本系统主要包含以下几项：
在主菜单画面中设计了 9 个画面选择开关 , 用于打开 9 个不同功能的画面 , 画面分布 :
a) 流程控制 : 在生产过程中切换到此画面 , 用于生产流程监控和控制
b) 重量设定 : 主要是用于配方设定和修改
c) 时间设定 : 主要是用于搅拌机搅拌时间设定 , 配料抖动时间及提前量设定，下料顺序时间参数设定
d) 主控画面：在进行系统校验时用于主控系统运算的基本参数，这也是程序运算的核心，因此为了防止误修改在标定画面中加入了权限功能
e) 状态监控：真实反映现场的 I/O 状态，利于故障的检查和排除
f) 配方：用于存储配方和调用配方，在此系统中设计了 20 个配方
g) 数据列表：在生产过程中随时记录每一循环的称量数据，便于汇总查询和打印
h) 打印：根据数据报表的内容控制打印机，在本系统中采用的时针式打印机
i) 资料管理：主要是操作使用说明以及相关的接线信息
在设计各画面控件时，首先在画面框中画出所需要的控件，然后进行大小比例调整，上色，接下来进行属性连接，画面上的控件属性数据全部由下位机 PLC 提供，所以 TP 画面制作起来非常方便快捷，在实际运行过程中，若需在 TP 画面中增加新的内容，如开关、菜单选择等，只需在设计软件中增加相应的项目传送至 TP 即可。
在 TP 和 PLC 进行通讯和调试参数前，需特别注意以下几点：
a) 选择直接传送方式：选择直接通讯方式 ( 选择 PLC 类型及对应 I/O 地址 ), 该方式下 ,TP 直接读取或改写 PLC 的数据寄存器和继电器内容 , 这样可以大大减轻 PLC 用户程序的负担 .
b) 系统数据区：当选择直接传送方式时 ,TP 内部寄存器首地址开始的数个数据寄存器被规定为系统数据区 , 系统数据完成画面切换等动作 ,TP 和 PLC 内部占用特定的寄存器区 , 完成各种功能.系统数据区是 TP 与 PLC 交换数据的媒体 ,TP 初始化时 , 需确定 PLC 系统数据区的的起始定义号.
6)PLC 的程序分三部分设计：传感器模拟量数据采集及处理、逻辑控制部分、报表处理部分。在实际应用中，可根据需要随时增加 PLC 的功能，如：搅拌楼(站)附属设备的控制，皮带系统和水泥、煤灰脉冲系统等. PLC 实时采集传感称量值和输入信号 , 经逻辑运算后 , 由输出模块控制称量斗、搅拌机、螺旋输送机的启停以及报警等。程序设计思想和步骤 :a) 首先要全面了解被控制对象的机构、运行过程等，并明确动作逻辑关系; b) 根据系统功能要求(包括输入、输出信号数量的多少、性质、参数;选择 PLC 型号及各种附加配置，并有规则、有目的的分配输入、输出点; 根据控制及流程要求，对应输入、输出开发相应应用程序; c )同时连接 PLC 与外部设备连线 , 将编制完成的程序写入 PLC 中，模拟工况运行，进行调试及修改; d) 在模拟调试成功后，接入现场实际控制系统中进行再次调试，直至完全通过为止 . FC 系列编程工具是 bbbbbbS 环境下的 PLC 编程软件 , 利用本软件可以进行程序设计，编程实现，编写注释说明文档和维护控制应用系统 , 它可以用两种方式编程即梯形图编程和命令语编程 ,
料皮带由于在配料过程中频繁起动，所以在这里采用的是软起动器。其目的主要是保护电机和机械，另一方面是防止因频繁起动引起的电网电压冲击
五.结束语

本系统由于采用目前国内市场占有量较高，技术成熟的加拿大 TouchWin 公司的人机界面及 FC 系统可编程控制器，既使生产过程中 PLC 控制系统硬件发生故障，也可以立即查明原因更换相应器件，较大限度的缩小在线维修时间 , 另外在这种配置中，当 TP 因在运行中出现意外故障，无法显示和监控时， PLC 能单独完成一系列的工作，互不受影响，这样是防止当人机界面出现问题时，带来系统控制失灵。在系统界面设计过程中，比较多的考虑了用户的实际需求，界面操作简洁，明了。当生产过程硬件状态发生变化时，勿需软件，仅需在线进行简单参数设定既可，系统维护性强。

1、引言
超声波切割机用于加工化纤、尼龙类布料，主要用来制作无尘拭布（洁净布），无缝缝润等产品。
无尘布是常用于电子产品、光学仪器以及其他在无尘生产环境中制作的零部件清洁用布。无尘布柔软、弹性大、易变形。在使用中不能出现脱毛、崩布边等要求。由于该布料有着特殊的使用要求，所以对布料的分切加工也有着特殊的工艺要求。
超声波切割机是针对无尘布的特点，专门设计制造的**机械。具有切口光滑、牢靠，切边准确，不会变形，不翘边、起毛、抽丝、皱折等优点。可避免的“激光切割机”存在的切边粗糙、焦边、起球等缺点。
作为国内技术力量较强的PLC研发和生产厂商——德维森科技（深圳）有限公司和厂商一起从电气控制到工艺，为厂商提供了解决方案。

2、超声波切割技术
超声波切割机主要有2个技术问题，一个超声波的产生，另外一个就是布料的传送控制，切割。超声波主要是通过陶瓷振子加上电压产生超声波振动，再经增幅放大，使头刃具产生高速振动，可用来切割布料，塑料等材料。作为超声波切割机中较重要的一环就是实现布料的精确传送以及高速切割。切割机要求每次布料的传送长度一致，并且为了提高生产效率，对布料的传送和切割速度有要求。并且在切割时要求不能产生黑边的现象。由于切割机的需要非常大，所以对成本控制也比较严格。

3、德维森的超声波切割机解决方案
德维森公司针对提到的问题，提出了一个价格低廉和可靠的解决方案：
对主传送马达，我们采用普通的步进电机代替伺服电机，对于切割电机，采用普通的交流异步电机。其他压布挡板的控制，进，退的控制以及布料的安装等均采用气缸来控制。
电气控制采用V80M32DR-AC/S就可以实现所有控制，并带一个简单的触摸屏来实现对布料切割长度的设置以及累计产量的统计并实现机器的启动停止控制。
V80M32DR-AC/S为德维森科技推出的带运动控制的小型PLC，具有16个输入点以及16个继电器输出点。并且带有2路单独的速度高达50KHZ的高速PTO/PWM输出单元。并有2路全功能（ABZ三相）的高速计数功能。

近年来，在全国各地举办的印刷行业展会上我们可以清楚地看到，印械行业的技术水平目前已经发展到国际上20世纪90年代的水平。印刷机械进步的显著标志就是印刷机械的控制部分及自动化水平明显提高。其中可编程控制器PLC是集计算机技术、自动控制技术、通信技术为一体的新型自动控制装置，作为一种工业控制器，以其体积小，功能强大齐全，使用方便，价格低廉，可靠性高等特点，在各种机械设备和生产过程中获得了广泛应用。对于印刷行业而言，印刷流程中对设备各项流程同样可以依靠PLC*特的优点实现印刷机械的精确控制。

    为了适应PLC日益广泛应用形势，近几年，许多技工学校都开设了PLC这门课程。而对于专门为印刷行业输送专业技术人才的印刷出版类学校，面对PLC技术的普及，自然也不例外的开设了针对印刷机械精确控制的相关课程，那么如何教好这门课程呢？作为一门具有的课程，对只有初中基础的中技学生而言是比较有难度的，因此如何激发学习兴趣和探索教学新思路就显得尤其重要。下面结合教学实践，谈谈印械控制技术中关于PLC教学的一些看法。

    一、从日常生活中的事物引入主题

    刚开始上印刷机械控制课程时，学生对课程不了解，有些学生因为看到课本中出现的各种指令代码会理解为计算机编程的课程，加上本身基础问题，产生畏难情绪。针对这种常见情况，老师就要改变以往的传统教学思路，要在理论教材、实验教材和教学方法上进行有针对性的改进，以提高教学的效果。在这个信息时代，资讯就是力量，掌握尽可能多的资讯，就能走在时代的，工作在教学*的教师们应多获取专业相关知识，多看多想，丰富阅历，提高自身素质，这样上课才能言之有物。

    对于导入部分，可先列举PLC在日常生活中广泛应用的例子，如：手机生产流水线，食品生产控制、机械手的控制、电梯控制、甚至是机器人的控制等等都有PLC的功劳。引入主题后再进入印刷专题说明，印刷过程是一个复杂的过程，包括一系列工序，如纸张的供给、油墨及其辅料的供给，胶印时印版的湿润，印刷本身（图文从印版向纸张的多次重复性套印，借以获得多色图文）；印完之后印张的加工，印品的验收和包装，印刷机的动力供给，以及印刷过程的检验和控制工序。印刷过程的较终成果是要获得优质的印刷品。优质品的获得取决于许多外在及内在的因素，而这些因素是和原始印刷材料的性质、印刷机主要部件的状况和调整、印刷机的工作状态以及外在环境条件等相联系的，所以要让学生理解这些问题，以及以后通过PLC对这些内容进行控制，就要先从控制原理和印刷工艺的相互关系入手。

    二、实例对比说明很重要

    实例说明法在教学中广泛应用，印械控制这门课也不例外，印刷机是一种高精度要求的机械，印刷品质量的优劣一方面取决于机械加工及安装精度，另一方面取决于水路、墨路的平衡（简称水墨平衡），以及合压的准确性。要讲这些让学生理解是不容易的事情，因此要在PLC控制器上模拟其控制前后效果，如果没有采用PLC控制会怎样，从而了解印刷的精度为何无法提升，使用PLC调控后，水墨的比例为何能精确控制，这些原理方面的内容可直接通过操作展示其效果，这种关于实例效果的对比方法有利于加强学生的记忆。

    三、原理介绍要偏重实用性

    由于技工学校的学生并非大学生，基础理论水平较低，因此在理论讲解的过程中不能用大学生教育的那套办法，而是要找实用性较强的部分介绍，上课时尽量简化说明，否则容易导致学生因为理论知识过深，自己无法深入理解，从而产生厌学情绪。以讲解印刷机的水辊和墨辊运动控制为例，由于印刷机的每一色组，都有水路和墨路装置。为方便调节水辊的转速，水辊使用变频器控制，同时，主电机速度也需要变频器调节。为了实现多路速度调控，在变频器上安装数/模转换器，以便将通过PLC送出的数字量，转换成0～10V直流电压输出，从而实现了多路调速的要求。此外，电动机运转过程中，传感器将运行状况送给模/数转换器转换成数字量，并上传显示到监控部分，实现人机实时交流。这个理论涉及到多方面的知识，以学生的知识面是无法全部理解的，因此讲解该部分可将过程简化，只要学生们掌握水辊和墨辊的运动是模拟量，转化成数字量后输入PLC，PLC将实际检测到的运行参数跟理论值进行比较，然后算出误差，再通过数模转换装置反馈给电动机的控制器件，从而对转数进行控制。这样说明就能够比较简单明了地把需要知道的基本原理阐述清楚。

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