西门子模块6ES7368-3BB01-0AA0技术参数

西门子模块6ES7368-3BB01-0AA0技术参数

对用户程序的循环扫描执行过程，可分为输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段，如图1所示。

1. 输入采样阶段

在输入采样阶段，PLCC以扫描方式将所有输入端的输入信号状态（ON/OFF状态）读入到输入映 像寄存器中寄存起来，称为对输入信号的采样。接着转入程序执行阶段，在程序执行期间，即使输入状态变化，输入映像寄存器的内容也不会改变。输入状态的变化只能在下一个工作周期的输入采样阶段才被重新读入。

2. 程序执行阶段

在程序执行阶段，PLC对程序按顺序进行扫描。如程序用梯形图表示，则总是按先上后下、先左后右的顺序扫描。每扫描到一条指令时所需要的输入状态或其他元素的状态，分别由输入映像寄存器或输出映像寄存器中读入，然后进行相应的逻辑或算术运算，运算结果再存入**寄存器。若执行程序输出指令时，则将相应的运算存入输出映像寄存器。

3. 输出刷新阶段

在所有指令执行完毕后，输出映像寄存器中的状态就是欲输出的状态。在输出刷新阶段将其转存到输出锁存电路，再经输出端子输出信号去驱动用户输出设备，这就是PLC的实际输出。PLC重复地执行上述三个阶段，每重复一次就是一个工作周期（或称扫描周期）。工作周期的长短与程序的长短有关。

由于输入／输出模块滤波器的时间常数，输出继电器的机械滞后以及执行程序时按工作周期进行等原因，会使输入/输出响应出现滞后现象，对一般工业控制设备来说，这种滞后现象是允许的。但一些设备的某些信号要求做出快速响应，因此，有些PLC采用高速响应的输入/输出模块，也有的将顺序程序分为快速响应的高级程序和一般响应速度的低级程序两类。如FANUC-BESK PLC规定高级程序每8ms扫描一次，而把低级程序自动划分分割段，当开始执行程序时，首先执行高级顺序程序，然后执行低级程序的分割段1，然后又去执行高级程序，再执行低级程序的分割段2，这样每执行完低级程序的一个分割段，都要重新扫描执行一次高级程序，以保证高级程序中信号响应的快速性

PLC程序设计一般分为以下几个步骤：
1. 程序设计前的准备工作
程序设计前的准备工作就是要了解控制系统的全部功能、规模、控制方式、输入/输出信号的种类和数量、是否有特殊功能的接口、与其它设备的关系、通信的内容与方式等，从而对整个控制系统建立一个整体的概念。接着进一步熟悉被控对象，可把控制对象和控制功能按照响应要求、信号用途或控制区域分类，确定检测设备和控制设备的物理位置，了解每一个检测信号和控制信号的形式、功能、规模及之间的关系。
2. 设计程序框图
根据软件设计规格书的总体要求和控制系统的具体情况，确定应用程序的基本结构、按程序设计标准绘制出程序结构框图，然后再根据工艺要求，绘出各功能单元的功能流程图。
3. 编写程序
根据设计出的框图逐条地编写控制程序。编写过程中要及时给程序加注释。
4. 程序调试
调试时先从各功能单元入手，设定输入信号，观察输出信号的变化情况。各功能单元调试完成后，再调试全部程序，调试各部分的接口情况，直到满意为止。程序调试可以在实验室进行，也可以在现场进行。如果在现场进行测试，需将可编程控制器系统与现场信号隔离，可以切断输入/输出模板的外部电源，以免引起机械设备动作。程序调试过程中先发现错误，后进行纠错。基本原则是“集中发现错误，集中纠正错误”。
5. 编写程序说明书
在说明书中通常对程序的控制要求、程序的结构、流程图等给以必要的说明，并且给出程序的安装操作使用步骤等.1.安全贯穿于整个过程
安全问题，较重要的是思想上的重视；然后，还要辅之以技术手段的保证。这里，虽言之以“辅”，却不可轻视，须知“保证”二字的份量；如此而说，是为了**“思想上重视”的重要性。
在对控制对象及控制工艺进行深入全面了解的基础上，考虑操作安全，尽较大努力解决操作或动作过程中的偶然因素和不安全因素，编制出符合工艺，，利于操作，方便维修的控制程序。
当然，安全问题，制度上的完善也是一个方面。
2．先期准备工作是前提
先期准备工作的重要性，相信有多位朋友都知道，包括对控制要求的了解和整体设计思路、甚至于相关知识和基础知识的掌握，可参见的两个小结。
同样地，许多朋友都会晓得，首先要先期准备工作，其次是掌握PLC硬件接线和软件的操作使用。
而广义地说，学习PLC也是一个日积月累的过程，也可以归结到“先期准备工作”中。这叫未雨绸缪，机遇偏爱有所准备的人。
3．程序结构须合理安排
好的程序，结构应清晰合理，能够便于程序的阅读和调试；当程序量较大，或控制较为复杂时，须注意设计方法和编程技巧的应用。
“程序架构很重要”，这就是说子程序的应用，不仅减少了程序容量，还增加了可读性，方便了程序的调试修改。
平常在练习编程或编制小的程序时，如果有时间，就可以做这方面的训练，比如采用不同的方案、不同的思路进行比对，以开阔思路和取得经验。
4．程序调试是组成部分
编制的程序，必须经过调试，以发现错误、完善功能。调试分为模拟调试（模实际情况）和现场调试；只有经过现场调试运行认可的程序，才是可用的程序。
另外，调试时的考虑必须全面，尽可能列出足够多的情况，包括误操作、元器件不良、以及突然断电等，并注意PLC与外围电路的配合。
PLC是控制系统的一个组成部分，所以必须置于整个系统中考虑。
5．在平时的学习和积累
一些知识和经验，需依靠平时的积累，这是许多朋友的实际体验。而PLC编程本身，特别是小型PLC的基本应用，一般均感觉不难。
像一些人用过三菱FX2N、西门子200和松下FP0，感觉基本指令上手很容易；对功能指令，通过查手册和进行简单的试验，也能够应对大多数的编程需要。但中型PLC，用到的知识要多一些。
还有一些经验的人强调了动手的必要性，“在干中学，在学中干，如此反复收效颇丰”；“感觉还是要实际操作学习快，不干就忘了”。还要利用已有条件进行学习。
其实在维修中，也可以取得许多经验，比如他人好的方法和不足之处，包括程序的功能和电路的设计，这些都可以用于今后的设计中。
本文所谈是一个大方向，把握了这个大方向，对于入门者来说，就可开始熟悉指令和进行编程试验了。有必要再重复的一段话：
这些是一种概括和提炼，对于初学者来说，还需要在实际工作中去体会和验证，所以主要是起一种指导作用。但是，学一门技术，开始时就要养成良好的习惯、掌握好的方法，所以说一些原则很有用

 宝钢三期原料场控制系统是一个集一、二、三期控制系统为一体的大型、综合的原料控制与处理系统。控制系统采用高速、可靠、先进、大容量的GE FANUC 90-70系列PLC和Alpha过程机、MMI等设备，应用IEEE 802.3 CSMA/CD以太网和GENIUS现场总线，实现对原料场工艺设备的管控一体化和三电一体化控制。

1 功能

1.1 主PLC控制功能

主PLC无I/O接口要求，应用GE公司较新生产的CPX 935 CPU和CMM742以太网通信模块，采用双机热备冗余结构。其作为过程机、MMI和设备PLC之间的通信接口，主要完成流程选择、流程联锁、流程起动、顺序停止、一齐停止、故障停止、紧急停止、流程报警、流程切换、流程合流等流程功能和对整个料场的自动广播系统的控制。主PLC通过以太网和设备PLC将现场各工艺设备的运行、停止、故障、位置、操作方式、给料、料位、流量、切换、选择等数据存储在其相应的数据区。流程开始时，MMI/过程机首先把流程信息送给主PLC，主PLC接受到这些流程数据后，根据流程所含设备的状态判断该流程是否合法。主PLC给每个合法流程建立25字的流程状态控制区，该区包含流程编号、流程切换、流程合流等信息。它还开辟出3x100字存储流程设备的ID表，3x59字存储流程设备ID在所有设备ID表中的指针表以及100字的内部流程状态控制区域。原料场共有600余台设备，组合的生产操作流程556个，单*程所包括的单体设备多达37个，这些流程功能都定义在一套主PLC上完成。

1.2 设备PLC控制功能

控制系统有7套共14台设备PLC，应用CPM925 CPU和CMM742通信模块。其中1#-5#设备PLC采用双机热备冗余结构。控制系统根据不同皮带输送系列和不同原料控制的要求，按照控制方便可靠、就近集散控制的原则把各种现场设备送入不同的PLC进行控制。
1#-5#设备PLC通过多模光纤、调制解调器、中继器等总线部件来完成大范围内的工艺设备的控制。设备PLC接受主PLC的控制指令，除控制原料输送、供料、受料、洒水、除尘、采样、金属检测与去除等设备外，还进行皮带秤负荷率、流量、物料累积量、料槽料位的计算和圆盘给料机CFW的PID控制。现场设备若没有紧急停止、单动、跑偏、过负荷等故障，则其处于无故障状态，可以运转。只有无故障、没有运转且工艺允许的流程才是合法的流程。如果是合法的流程，那么设备PLC一旦接收到主PLC的起动指令就立即起动现场设备。PLC检测到现场设备已经运转，就送“确认”信号给主PLC，告诉其可起动上游设备了。设备PLC接收到主PLC停止指令后，中断设备的运转。这样，主PLC在不同的时序发送不同设备的起动、停止、警铃、使用、小车需求位置、料位需求等指令，便可实现所有的流程控制功能。
6#、7#设备PLC无I/O要求，主要完成监视堆取料机的位置、进行防碰撞演算和工艺操作有关参数的设置、收集实时状态数据给主PLC，发送主PLC关于流程控制的指令和数据给堆取料机等功能。利用6#、7#设备PLC，中央控制室还可以根据如混匀堆积等工艺要求完成对现场堆取料机的远程手动和自动堆取作业。
8#设备PLC实现高炉煤粉喷吹控制。接口PLC为三期建设和一、二期改造期间的临时控制通信网关，其让新控制系统接受老控制系统的数据，并将新系统控制指令发送给一、二期PLC控制系统，保证生产的连续和稳定。控制软件采用全符号化的梯形图编写。设计程序时应充分考虑系统的资源，尽量减少程序逻辑扫描时间，提高控制的实时性。控制软件流程如图1所示。初始化模块完成PLC投入运行时的一些数据区的设定。利用硬件检测模块，PLC可以出其硬件的运行状态是否正常并可报警送MMI显示。热备冗余模块完成双PLC的冗余控制。读设备的信息主要包括皮带的单动、非常停止、准备运转、小车的位置、槽位信息等。选择一个合法流程后，主PLC将把所含流程的设备ID送给自动广播与指令通信系统，由后者把相关的信息通过现场扬声器分区播出，提醒现场人员注意安全。主PLC读取与MMI/过程机有关的流程信息，如果是新的流程，则在程序中根据流程设备的状态决定流程是否合法。它将为合法的流程建立流程控制与状态区。如果旧流程，则判断命令是流程的复位、紧急停止，还是流程切换、流程合流，并根据相应的命令进行处理。为调试方便，设备PLC都编写了模拟程序。在不起动现场设备的前提下，应用它可模拟设备的实际运行状况，判断PLC的控制逻辑是否正确，过程机、MMI、主PLC与设备PLC的通信是否无误。以太网通信完成设备PLC与主PLC的指令与状态数据的传输。互连Genius网用于PLC的热备冗余控制时大量数据的传送。圆盘给料机CFW的给料PID控制应用PLC的**功能块，完成不同原料的混匀给料控制。

3 结束语

原料是钢铁企业的“咽喉”，是钢铁企业正常生产的首要条件，宝钢三期原料场PLC控制系统完成工厂流程、堆取料机、洒水系统、除尘系统以及各种皮带秤、给料机、料场料槽的监控与管理。该控制系统自1997年底开始陆续投入运行，先后成功完成了对焦炉、烧结、高炉、电厂、转炉每天约10万t各种原料供配任务。运行至今的实践说明，该控制系统具有如下特点：
①实时性强、可靠性高、扩展性好；②支持三电一体化控制；③控制距离远；④抗干扰能力强；⑤支持多种网络通信形式；⑥调试简单、维护方便、成本较低。
该PLC控制系统的成功建设对于我国在冶金、粮仓、矿山、石油、化工等行业中建设和改造大型控制系统有着较高的推广应用价值。

（5）电磁流量计。电磁流量计广泛用于测量导电的液体和液固两相流体的体积流量，测量结果与流体的温度、粘度、密度、压力及液固成分比无关，电导率在较大范围内变化时也不会影响测量结果。因此，只需经普通水标定后，就可以用来测量其他导电性液体或液固二相流体介质的流量，而不需附加任何修正，所以电磁流量计是一种真正的体积流量计。本设计采用的是广东万山自动化仪表有限公司wsdq型电磁流量计。
  
2.2 plc控制系统设计
  
称重装置、电磁流量计的输出均为4～20ma信号，分别送到模拟量输入单元fx2n-4ad的电流输入1、电流输入2。模拟量输入单元fx2n-4ad有4个12位模拟量输入通道，输入量程可以是电流信号（4～20ma）或电压信号（-10～10v）。转换速率为15ms/通道或者6ms/通道（高速）。
  
计量罗旋和泵都采用变频调速系统，两台变频器的控制信号来自plc系统的模拟量输出单元fx2n-4da。fx2n-4da有12位4通道，输出量程可以是电流信号（4～20ma）或这电压信号（-10～+10v）。转换速度为4通道2.1ms在程序中占用8个i/o点。
  
（1）设定参数数据存储器地址
  
            计量螺旋给料量即流量设定值：d1 d0，2个字，8位bcd码。
            /流量比值系数：d3 d2/d9 d8。
            实际流量值存储器地址：m500，16位二进制码。
            实际流量值存储器地址：m501，16位二进制码。
            16级增益数据存储器地址：*1级～*10级：d100～d109,d130～d139。
            16级积分时间常数数据存储器地址：*1级～*10级：d110～d119,d140～d149。
  
（2）变频器调节
  
使用mm430变频器控制泵类负载时，需要注意起始频率，防止闭环控制系统在突加给定时，流量出现过大的**调和震荡。在管道和泵的规格确定之后，相应的流量起始频率也就确定了。在本系统中，频率大于19hz之后才有流量输出。针对变频调速泵的这种特性，在系统调试时应首先进行开环试验，测出泵的频率-流量特性曲线。根据测出的起始频率来制定控制算法。在起始频率以下，采用开环控制模式，变频器的输入信号为斜坡函数，即线形渐增电压信号。待达到起始频率建立起流量之后，再转入闭环控制模式。对于闭环控制模式，又分为比例（p）控制和比例积分（pi）控制两种模式。首先运行比例控制，当实际流量接近设定流量时，再转入比例积分控制模式。采用多模态控制后，了流量的大幅度波动，改善了流量的跟随性能并了稳态误差。

（3）pid控制
  
            fx2nc系列plc具有pid控制指令，
            pid  d200    设定值sv，参数起始字，二进制数据               
            d201    输入字，流量反馈数据，二进制数据
            d500    控制参数
            d500 采样周期t  1～32767ms           d501  动作方向（act）
            d502 输入滤波常数a  0～99%             d503 比例增益kp  1～32767%
            d504 积分时间ti  （0～32767-
            ms）*100  d505 微分增益kd   0～**
            d506 微分时间td   （0～32767）*10ms
            d503（比例增益kp）：8000（bcd码）左右，p小则**调大，震荡次数多。
            d504（积分时间ti）：根据‘误差数据’（d50），将积分ti分为10级，在运行过程中自动地调用相应的积分ti，达到既响应快又抑制**调的目的。在突加给定的情况下，较大**调量小于5%。
           
d506(微分时间td)：4000（bcd码）左右。 
         
在本系统中，根据流量闭环控制系统的误差大小，将比例系数和积分时间常数各分为10级，在运行过程中能够自动地调用合适的比例系数和积分时间常数，这种控制能够兼顾跟随性和抗扰性，实现了既响应快又抑制**调的目标，达到了很好的效果

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