6ES7241-1AA22-0XA0型号齐全

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摘要：
可编程控制器PLC与上位机PC之间的通信，下位机为PLC，基于其可靠性较高，主要承担控制功能，而上位PC机主要承担监察管理功能，有时兼备部分控制功能，如发出运行，停止命令。
关键字：VB6.0；PLC

1、引言<br><br>
可编程控制器以其高可靠性，配置灵活和完善的功能，在工业控制系统中得到越来越广泛的应用。但对于操作员所需要的报表打印、趋势图形显示、工况查寻、参数在线修改等功能，PLC却不能直接方便地提供。所以通常采用计算机PC与PLC组成一个完整的监控系统。本文以台安TP02系列PLC为例，讨论用Visual Basic(VB)实现PLC与上位机的通讯。<br><br>
2、VB在通讯控件中的使用<br><br>
可编程控制器PLC与上位机PC之间的通信，下位机为PLC，基于其可靠性较高，主要承担控制功能，而上位PC机主要承担监察管理功能，有时兼备部分控制功能，如发出运行，停止命令。VB语言是基于bbbbbbS操作系统的功能强、易学易用、主要是面向学习对象的程序设计语言。VB带有专门管理串行通讯的MSComm控件，只需设置几个主要参数就可以实现PLC与PC串行通讯。要完成通信必须设置MSComm的相关属性值：<br><br>
（1）CommPort：设置或传回通信连接端口代号<br>
（2）Settings：设置初始化参数。以字符串的形式设置或传回连接速度、奇偶校验、数据位、停止位等4个参数<br>
（3）PortOpen：设置或传回通信连接端口的状态<br>
（4）bbbbb：从输入寄存器传 回并移除字符<br>
（5）Output：将一个字符串写入输出寄存器<br>
（6）bbbbbLen：*由串行端口读入的字符串长度<br>
（7）InBufferCount：传回在接收寄存器中的字符数<br><br>
3、软硬件之间：<br>
台安TP02与上位机PC通信时，为了实现两者的通信需要配备通信线。<br><br>
4、通信程序的实现<br>
4.1 通信初始化程序<br>
首先，在窗体开始设计之前，添加MSComm控件。<br> 气候变暖，“人类的生存正在受到威胁”。在**应对气候变化形势的推动下，世界范围内正在经历一场经济和社会发展方式的巨大变革。尤其在哥本哈根气候会议后，低碳经济成为人类关注的热点。

   “低碳经济”是以低能耗、低污染为基础的绿色经济，即在发展中排放较少的温室气体，同时获得整个社会较大的产出，它有别于过去的高消耗、高增长，追求规模的GDP中心论。国家在联合国气候峰会上提出我国**降低碳排放总量，发展低碳经济的决心。在常务会议上提出，决定到2020年我国单位GDP的碳排放比2005年下降40%-45%。

    工业化的基础就是能源的应用，如此如何实现低碳？广泛应用自动化控制技术提高能源利用效率成为实现工业低碳的一个重要手段。在这个过程中，PLC作为一种日益成熟的自动化控制技术越来越被人们所关注，这也为等PLC厂商带来了巨大的市场机会。PLC产品广泛应用于塑料机械、锅炉化工设备、印刷包装、中央空调、水处理、电子设备等，大大提高了这些设备能源利用的效率，降低了设备的使用能耗。

    以多机组集群节能空调系统为例，当需要多台冷水/风机组一起运行时，为较大化的降低运行能耗而通过统一负荷参数的采集并基于PLC控制、通讯等实现对压缩机、水泵，实现多压缩机的较佳搭配运行以及较小化的运行机组、水泵；从而达到在不影响机组COP（制冷效率）的前提下达到节能运行的目的。多机组节能系统则完全通过控制器实时自动完成并合理分配需要运行的机组、水泵，避免了人工管理的盲目性和主观性，更较大化的避免了人工无法连续管理的盲区。 TrustPLC在国内多家中央空调制造厂商中得到了广泛应用，成为他们提升产品自动化性能的可能选择。

    另外，TrustPLC走进上海世博会，用于浦东和浦西的景观桥雾喷系统以及中国馆八楼新兴能源馆内太阳能集热器系统中，为实现全自动、节能、环保的目标发挥着重要作用，促使其成为世博史上较凸显低碳环保理念，较富含节能减排精神的一届盛会。由此可见，采用PLC控制系统的产品能够有效地提率，减少损耗。在低碳经济条件下，未来PLC市场需求的增长是可以预期的。

    相关数据显示，初步估计目前在我国本土销售的PLC总量为30～40亿元人民币（不含随进口主设备配套的PLC），年增长率可达15～20 %。随着我国经济的发展和社会的进步，以及节能环保意识的进一步普及，国内众多工业企业实现工艺技术升级的需求进一步增强， 国内市场对PLC产品的需求逐年增长。虽然我国本土企业起步较晚，但目前正在努力追赶并取得了可喜的进步。另外随着PLC的推广也会产生新的应用领域，这些新的应用反过来又推动着行业的技术革新和进步。这就为PLC厂商带来了巨大的市场机遇。

凭借出色的设计水准和创新理念，继2010年1月份台达4款产品获“Golden Pin金点设计奖”之后，台达ES2系列PLC于近期又荣膺“2010德国红点产品设计奖”，得到国际的肯定！

“德国红点产品设计奖”是一项国际性大奖，自1955年起，由专业的产品设计评审团，针对产品设计以及设计理念，进行每年一次的评选，并对优良产品设计颁发****的“红点”标识，获奖产品更能得到在红点德国设计展览馆展出的殊荣。此次台达C2000系列变频器在这个世界性的产品设计舞台上发光发热，不但是对台达工业自动化产品的肯定，也证明台达自动化产品设计团队已具备*的水平。

ES2系列是台达PLC家族的后起之秀，自问世以来即备受业界关注。台达PLC产品营销经理徐华岳表示，台达DVP-ES2是DVP系列PLC的较新升级力作，在问世不到一年的时间里，销量就已大大**出预期。作为新一代PLC较佳可以选择的产品，提供经济、率、多功能的小型PLC，台达DVP-ES2系列是目前顺序控制型主机的代表。在维持DVP ES基本型PLC价格水准的同时，提供更率的运算速度和功能更齐全的扩充模块，其高兼容性、完善的保密性以及对绿色环保的支持，为其长远发展奠定了坚实的基础。台达PLC现已跻身中国PLC市场**品牌排名**大，足以证明其追求高性价比的强劲策略和魄力。

台达PLC凭借功能与品质的强大优势，在市场的表现有目共睹。而此次获得2010德国红点产品设计奖的台达产品，还有C2000系列变频器以及DOP-B系列HMI，更显示了台达的综合实力。

从“中国制造”上升到“中国创造”，以台达为代表的华人品牌

趋势：
１）PLC向网络化技术发展。其中有两个趋势，一方面，PLC网络系统已经不再是自成体系的封闭系统，而是迅速向开放式系统发展，各大品牌PLC除了形成自己各具特色的PLC网络系统，完成设备控制任务之外，还可以与上位计算机管理系统联网，实现信息交流，成为整个信息管理系统的一部分。另一方面，现场总线技术得到广泛的采用，PLC与其他安装在现场的智能化设备，比如智能化仪表，传感器，智能型电磁阀，智能型驱动执行机构等，通过一根传输介质（比如双绞线，同轴电缆，光缆）连接起来，并按照同一通信规约互相传输信息，由此构成一个现场工业控制网络，这种网络与单纯的PLC远程网络相比，配置更灵活，扩容更方便，造价更低，性能价格比更好，也更具开放意义。
２）PLC向高性能小型化发展。PLC的功能正越来越丰富，而体积则越来越小。比如三菱的FX-ON系列PLC，较小的机种，体积仅为60×90×70mm2，相当于一个继电器，但却具有高速计数、斜坡、交替输出及16位四则运算等能力，还具有可调电位器时间设定功能。PLC已不再是早期那种只能进行开关量逻辑运算的产品了，而是具有越来越强的模拟量处理能力，以及其他过去只有在计算机上才能具有的高级处理能力，如浮点数运算，PID调节，温度控制，精确定位，步进驱动，报表统计等。从这种意义上说，PLC系统与DCS（集散控制系统）的差别已经越来越小了。用PLC同样可以构成一个过程控制系统。
发展前景
１）增强抗干扰性。如生产环境过于恶劣，或是电磁干扰异常强烈则也可造成PLC控制系统的运算或是控制错误，导致在某些生产环节出现错误而不能保证正常的生产运行，因此，提高PLC的可靠性是其未来发展的主要方向，其一方面要提高抗干扰能力同时在设计、安装以及使用过程中引起重视，尽量减少对其造成负面影响。
２）进一步网络化、数字化。目前用于火电系统控制系统的DCS虽技术日益成熟但近年来其发展日趋缓慢，PLC的产生及发展使其与DCS相互吸收彼此特点，逐步同化，并逐步发展成为新的控制系统——FCS系统，其既保留了原来系统的特性又实现了工业自动化技术的发展，并使数字化、智能化控制得到进一步的发展和应用，因此其近年来在火电厂的应用日益广泛。
PLC产品还可以用于离散、制程和混合式自动化产品领域，并在各个制造行业保持稳固增长。基于对更高自动化程度和更高能效的需要，制造业会越来越多地应用PLC。在制造过程中，以较低生产设备生命周期成本来实现适应性和灵活性的日益增加的需求，给PLC的创新与发展提供了不竭的动力。一些新兴行业的运用以及新能源产生、储存和基础设施建设的需要，无疑给PLC带来了巨大的机遇。
为能够更广泛的适应未来各种工业生产过程中控制场所的需要，PLC控制系统作为自动化控制网络和通用网络的重要部分其产品将会更加丰富，规格也会更加齐全，并将在人类电气自动化发展过程中发挥更加广泛的作用。

 1、引言

    水处理是长期以来倍受关注的领域之一，它是改善居民生活环境、提高人民健康水平的重要手段。旋转流管式膜微滤水处理装置是一种新的水处理工艺，它采用OMRONPLC对整个工艺流程进行控制，采用Inbbtion公司的FIX6.1组态软件对整个工艺流程进行动态实时显示，实现了对流量和压力瞬时值的数据采集、显示及曲线记录，以及各种事故的报警控制等功能。

    2、系统工艺流程及控制要求

    (1)工艺流程

    旋转流管式膜微滤水处理工艺流程如图1所示，被控系统有两套净化装置，这两套净化装置不允许同时工作，当一套处于净化状态时，另一套应处于反冲状态或备用状态。净化时，进水加压泵M1工作；反冲时，反冲加压泵M2工作。不论是在净化状态还是在反冲状态，均有相应的仪表对流量和压力信号进行检测和记录。

    (2)系统的控制要求

    根据工艺流程，对所设计的控制系统提出以下要求：

    ①将开关SA打到微机控制状态，在微机控制界面上起动Ⅰ套净化装置，由接触器KM1控制进水加压泵M1（由变频器控制）工作，同时电磁阀YVX11及YV112、YV113、YV114（后三个阀由KM1通过中间继电器KA1控制）打开，控制Ⅰ套的净化工作。

    ②Ⅰ套进行净化工作时，通过压力表PIT1、PIT2，流量计FIT1、FIT2、FIT5对其管道中的压力与流量进行监测。当流量计FIT5所检测到的流量值小于某一给定的流量值时，说明Ⅰ套的净化装置由于杂质堵塞而效率过低，此时应使Ⅰ套停止净化，加压泵M1停止工作，电磁阀YVX11、YV112、YV113、YV114关闭；进行Ⅰ套反冲洗，由KM2控制的反冲泵M2工作，电磁阀YVX21、YV122和YV123打开（反冲工作一段时间后自动停止）；Ⅰ套反冲洗的同时，起动Ⅱ套净化装置进行净化。

    ③Ⅱ套装置净化时，由接触器KM1控制的进水加压泵M1（由变频器控制）工作，同时电磁阀YVX11及YV212、YV213、YV214（后三个阀由KM1通过中间继电器KA3控制）打开，同时通过压力表PIT3、PIT4，流量计FIT3、FIT4、FIT5对其管道中的压力和流量进行监测，当流量计FIT5所检测到的流量值小于某一给定的流量值时，说明Ⅱ套的净化装置由于杂质堵塞而效率过低，此时应使Ⅱ套停止净化，加压泵M1停止工作，电磁阀YVX11及YV212、YV213、YV214关闭；进行Ⅱ套反冲，由KM2控制的反冲泵M2工作，电磁阀YVX21、YV222和YV223打开（反冲工作一段时间后自动停止）；Ⅱ套反冲洗的同时，起动Ⅰ套净化装置进行净化，如此反复循环。

    ④Ⅰ套和Ⅱ套装置在工作的过程中可通过微机界面上的停止按钮随时可以停止工作，Ⅰ套和Ⅱ套装置也可以单独地进行反冲。

    ⑤进水加压泵M1通过模拟量输出模块对变频器进行变频调速。
 

    ⑥当M1、M2过载或变频器故障时，进行声、光报警，以提示操作人员进行处理。

    ⑦变频器故障时可给PLC提供相应的控制信号。

    ⑧必要时，可将电磁阀YVX15打开，使净化装置断水。

    ⑨考虑到电动机的惯性，系统停止工作时，先停止水泵，短暂延时后再关闭阀门。

    3、控制系统的设计

    (1)控制系统的结构

    根据工艺要求，考虑到系统中处理的主要是开关量信号，所以采用PLC来实现对整个系统的控制；采用组态软件对系统进行显示和监控。

    (2)PLC系统设计

    本系统采用OMRONC200HE系列的PLC，从系统的输入/输出点数考虑，PLC系统构成如图2所示。

    PLC控制系统中包括：8槽CPU底板（C200HW-BCO81-V1）一块，通过内置的总线将各模块连接在系统中；电源模块（PA204）一块；CPU（CPU42-E）一块；16点开关量输入模块（ID212）一块；16点开关量输出模块（OC225）一块；8路模拟量输入模块（AD003）两块，分别对Ⅰ套和Ⅱ套净化装置的压力和流量进行采集；8路模拟量输出模块（DA004）一块，对变频器进行控制，从而对进水加压泵进行控制。

    编程软件采用OMRON公司SYSMAC-CPT通用软件包，它可对C200HE系列及其它系列进行编程。SYSMAC-CPT是基于bbbbbbs环境下的编程软件，将它装入上位计算机中，用RS-232通信线和PLC连接，采用梯形图直接对PLC编程和监控，编制的程序可在PLC和计算机之间相互传送或存储在磁盘上。

    (3)上位机监控组态软件

    本系统采用美国Inbbtion公司的FIX6.1工业控制组态软件，通过RS-232串行通讯口使PC机与C200HE系列的PLC进行通讯。

    通过FIX组态软件可以对工艺过程进行实时监控。FIX组态软件是以块为基础的，不同类型的块可以定义多种不同的节点，每个节点承担了一定的控制功能，在整个水处理的工作过程中，要用到模拟数值输入/输出块、数字数值输入/输出块、计算块等。上位机对电磁阀的控制就必须通过数字数值输出块来进行，每个阀门的控制对应了相应的数字输出节点。因此，上位机不仅能接受来自PLC的控制信号并以动画的形式进行显示，而且还能够通过通讯端口向PLC发出控制命令，对现场进行控制。通过模拟块，上位机通过通讯端口可以从PLC上读取来自控制现场的仪表所采集到的压力和流量的实时数据，再经过计算块的转换，在上位机上将数值实时地显示出来，并对系统出现的故障能及时报警。旋转流管式膜微滤监控界面如图3所示，数据的实时曲线和历史曲线如图4所示。

    4、结语

    旋转流管式膜微滤是一种新的污水处理工艺，采用本文所设计的控制方案对其进行自动控制，各项指标均达到工艺要求，取得了较好的控制效果。目前，控制系统已调试完毕并投运，运行情况良好。

自动控制可编程序控制器系统设计、应用
在现代化的工业生产设备中，有大量的数字量及模拟量的控制装置，例如电机的起停，电磁阀的开闭，产品的计数，温度、压力、流量的设定与控制等，工业现场中的这些自动控制问题，可编程控制器（PLC）已成为解决的较有效的工具之一。PLC控制系统设计时应注意以下几点。
一、 可编程序控制器（PLC）及编程器的选购：
目前市场上的PLC产品众多，除国产品牌以外，国外的品牌有：日本OMRON、MITSUBISHI、FUJI、IDEC、HITACHI、松下，德国的西门子，韩国的LG等，如何选购PLC产品呢？
1. 系统首先应确定系统用PLC单机控制还是用PLC形成网络，由此计算输入、输出（I/O）点数，并且在选购PLC时要在实际需要点数的基础上预留10%的余量。
2. 确定负载类型根据PLC输出端所带负载是直流型还是交流型，是大电流还是小电流，以及PLC输出点动作的频率等，从而确定输出端采用继电器输出还是晶体管输出，或是晶闸管输出。不同的负载选用不同的输出方式对系统的稳定运行是很重要的。
3. 存储容量与指令的执行速度是PLC选型的重要指标，一般存储量越大、速度越快的PLC价格就越高，尽管国外各厂家产品大体相同，但也有一定区别。
4. "COM"点的选择，
不同的PLC产品，其"COM"点的数量是不一样的，有的一个"COM"点带8个输出点，有的带4个输出点，也有带1个或2个输出点。当负载的种类多且电流大时，采用一个"COM"点带1-2个输出点的产品，当负载种类少数量多时，采用一个"COM"点带4-8个输出点产品。
5. 因为各生产厂家的开发软件不同，系统地兼容性也是选购时的重点，目前还没有发现完全兼容的产品，应根据系统合理选用PLC产品。
6. 编程器的选购：
PLC编程可采取三种方式：一是用一般的手持式编程器，它只能用厂家规定的语句表中的语句编程。正中方式易于现场调试并且体积低，但它的效率低适应机种类型少，比较适用于系统容量小、用量少的系统中。二是图形编程器编程，这种方式采用图形方式编程，方便直观，一般电气人员短期就可以应用自如，但编程器价格较高。三是用IBM及其兼容个人计算机+PLC软件包编程，这种方式是效率较高的一种方式，也是较常用的一种方式，但大部分软件包价格昂贵。
7.尽量选用大公司的产品，因为其产品质量有**，且技术支持好，一般售后服务也较好，有利于以后产品的扩展与软、硬件升级。
二、输入、输出回路的设计
1.电源回路
PLC供电一般为AC85-240V（也有DC24V），适应电源范围较宽，但为了抗干扰，应加装电源净化元件（如电源滤波器、1：1隔离变压器等）
2.PLC上DC24V电源的使用
各公司PLC产品上一般都有DC24V电源，但该电源容量小，为几十毫安至几百毫安，用其带负载时应注意容量，同时做好防短路措施（因为该电源的过载或短路将影响PLC的运行）。
3.外部DC24V电源
若输入回路有DC24V供电的接近开关、光电开关等，而PLC上的DC24V电源容量不够时，要从外部提供DC24V电源；但该电源的"一"端不要与PLC的DC24V电源的"一"以及"COM"端相连，否则会影响PLC的运行。
4.输入的灵敏度
各生产厂家对PLC的输入电压和电流都有规定，当输入元件的输入电流大于PLC的较大输入电流或有漏电流时，就会有误动作，降低灵敏度。所以应适用弱电流输入并对漏电流采取防护措施，并且选用输入为供漏型输入的PLC。
两线式传感器（光电开关、无触点开关）有LED的限位开关时，输入漏电流会产生错误输入或灯亮，对策为连接泄放电阻降低输入阻抗，阻值由图1中公式推导：
 
晶体管或双向可控硅输出时，若接到一个较大冲击电流的设备上，就必须考虑保护晶体管和可控硅。晶体管和可控硅可以经受额定电流10倍的冲击电流，如果**出，可按图2、图3之一来减少它：
 

5. 对感性负载处理
在输入、输出端接感性负载时，要在负载两端并联一个冲击抑制器或二极管，二极管的阴极与电压㈩较侧连接。


6. 外部互锁与接地
利用PLC控制电机正反转等正、反动作时，为避免PC的异常动作引起事故及机械损坏，应在外部组成一个连锁回路。
 
接地：端子是大地接地端子。用防止感应电的**接地线（截面积2mm2以上的电线）采用*三种接地方式（接地电阻100Ω以下）。
LG是噪音滤波器中性端子，若因噪音大而产生误动作，或为了防止电击，把LG与短接，采用*三种接地方式。接地线的长度在20m以内为宜。
接地线与其它设备共用或与建筑物的金属结构连接会适得其反，受到恶劣影响。

7. PLC外部驱动电路
对于PLC输出不能直接带动负载的情况下，必须在外部采用驱动电路，可以用固态继电器或晶闸管电路驱动，同时应采用保护电路和浪涌吸收电路。
另外PLC的输入输出布线也有一定要求，请参照各公司的使用说明书。
三、 扩展模块的选用
对于小的系统，如80点以内的系统，一般不需要扩展；当系统较大时，就要扩展。不同公司的产品，对系统总点数及扩展模块数量都有限制，当扩展仍不能满足需要时，可采用网络结构。同时，有些厂家产品的个别指令不支持扩展模块，因此，在进行软件编程时要注意。当采用温度等模拟模块时，各厂家也有一些规定，请参阅相关技术手册。
四、 PLC的网络设计
当用PLC进行网络设计时，其难度比PLC单机控制大得多，首先应选用自己比较熟悉的机型，对其基本指令和功能指令有较深入的了解，并且指令的执行速度和用户程序存储容量也应仔细了解。否则不能适应实时要求，造成系统崩溃。另外对通信接口，通信协议、数据传送速度等也要考虑。
最后还要向PLC的厂家寻求网络设计和软件支持及详细技术资料，至于选用几层工作站，依照系统大小而定。
五、 软件编制
在编制软件前，应首先熟悉所选用的PLC产品说明书，待熟悉后再编程。若采用图形编程器或软件包编程，则可直接编程，若用手持编程器编程，应先画出梯形图，然后编程，这样可以减少出错，速度也快，编成完成后先空运转，待各个动作正常后，再在设备上调试。

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