西门子模块6ES7361-3CA01-0AA0型号规格

西门子模块6ES7361-3CA01-0AA0型号规格

 目前高层在各类城市中比比皆是。为了防止意外火灾，高层建筑一般均设有消防**泵组。尽管规范，规章明确要求消防设施，器材应定期维护保养。但是目前消防水泵都不能做到定期试机运行，天长日久就会导致泵体，底阀和单向阀卡死、锈死，所以经常会出现在发生火灾时设备不能充分发挥作用的情况，造成不应有的损失，为此《民用建筑水灭火系统设计规程》规定超高、一类高层公共的消防泵宜设定时自检装置。国家消防总局在1999年下文要求所有消防设备必须具有自检功能，消防控制设备必须在15天内自动启动一次，防止水泵生锈腐蚀。另在修订中的《建筑设计防火规范》也提出：消防给水设备必须具有自动巡检功能。通常老设备采用落后继电接触器控制方式，中间继电器和定时继电器太多，功能少,线路复杂，接点多，造成故障多可靠性差，维修困难。我们采用北京凯迪恩自动化技术有限公司的可编程序控制器（PLC）对消防泵组进行控制，实现泵组在备用时定期试运行，扑救火灾时自动启动，从而有效地杜绝消防水泵关键时刻不能用的局面。PLC之所以有生命力，在于它的输入输出端更接近现场设备，不需添加太多的中间部件或需要更多的接口，可靠性高，抗各种干扰的能力强、维护方便，硬件无调整元件，价格低寿命长。这样既节省了用户时间和成本，又可以很容易地根据不同需要进行扩展。
1. 自动巡检功能
自动状态(巡检开关接通)下在没有消防用水需求下，**台水泵启动（星形）5-30秒钟（启动时间根据设备确定），运行（三角形）10秒后，停机待命120-360小时（五-十五天）。待命期间如果没有消防用水，则第二台水泵启动5-30秒，运行10秒，停机待命120-360小时，如此周而复始地循环，（巡检周期：从数小时到数百小时之间可任意选择）电控柜并设有超压保护，从可靠角度出发，要设置泄压阀。在有消防用水需求时，泵组立即自动启动，加压供水，充分发挥其应用的作用。如果为避免因压力增大对管网产生破坏，我们在管网增加电磁阀，巡检启泵时才打开电磁阀泄压，巡检启泵工作时间也延时到10分钟。
2.启泵方式与顺序
在自动启动多台泵的情况下，为了避免同时投入水泵而对电网造成过大的冲击，水泵是一台台相隔20秒启动。自动启动和巡检启泵时，先是发出三声声光报警（报警2秒间隔2秒），再启动水泵。当设备的工作泵出现故障时（过载和短路信号），备用泵应能自动投入运行（延时10秒投入）,因为消防泵的重要性备用泵运行不设过载保护 。启泵方式有工频直接起动、自藕降压启动、Ｙ－△降压启动、晶闸管软启动控制、变频恒压控制等方式，以满足不同的使用要求。并且启动顺序可以选择，例如：2台泵的启动顺序有1用2备, 2用1备,两种方式；3台泵的启动顺序有1、2用3备, 2 、3用1备,3、1用2备,三种方式等。
3.控制柜面板显示
在自动控制系统的设计中我们设计了故障显示报警系统。用指示灯指示设备正常运行和故障情况，当设备启动时指示灯以1Hz的频率闪烁,正常运行时对应指示灯常亮，当该设备运行有故障时故障指示灯常亮。为防止指示灯灯泡损坏不能正确反映设备工作情况，专门设置了故障测试按钮，系统运行任何时间持续按任何按钮3s，所有指示灯应全部点亮，如果这时有指示等不亮说明该指示灯已坏，应立即更换，按钮复位后指示灯仍按原工作状态显示设备工作状态。
4.故障显示
当设备出现故障时，信号箱将用声、光报警方式提示工作人员，及时处理故障。在处理故障时，又将故障进行分类，有些故障是要求系统停止运行的，但有些故障对系统工作影响不大，系统可带故障运行，故障可在运行中排除，这样就大大减少整个系统停止运行时间，提高系统可靠性运行水平。
5.接口电路
为了与各个厂家的设备配套，电控柜有两套启泵方式：1.一个启泵信号和一个停泵信号一般用于消防中心多线手动或自动控制，也可以用于低压启泵，超压缺水停泵。2.一个信号，接通启泵断开停泵，一般用于模块控制。为了配合消防栓按钮直接启泵，柜内对外提供一路24V5A直流电源。
接口电路全是直流24V电源，模块可以直接用无源触点控制，不需要切换模块转换，但控制信号必须是无源触点信号。水泵返馈信号是无源触点信号。
6.保护功能
电控柜具有过压、欠压、过流、短路、缺相、水源缺水等故障报警与保护功能。在消防用水时为了避免由于超压水压波动而导致水泵频繁起停，我们在程序中采用了“延时滤波”处理。
7.其它功能
在自动手动切换过程中会停止所有运行的泵；可根据用户需要加装双电源切换功能，或另配单独的双电源互投柜，主、备电源能够自动或手动切换，以满足消防系统的设计要求。 设备还可以根据用户要求增设楼宇自动控制（BA）接口，与终端计算机联网，实现计算机集中监控。
本系统采用可编程序控制器进行控制系统设计，硬件结构简单，廉，响应速度快，性能、价格比很高，和单片机系统相比具有极高的可靠性。经现场使用考验，性能稳定，运行可靠。另外还可以根据实际需要很方便地进行扩展。对于现代智能楼宇，控制系统还可以通过通讯模块纳入到整个楼宇的监控系统之中，体现出极大的灵活性和适应性，具有极高的实际推广价值

 一、 引言
数控技术是综合应用了电子技术、计算技术、自动控制与自动检测等现代科学技术成就而发展起来的，目前在许多领域尤其是在机械加工行业中的应用日益广泛。
数控系统按其控制方式划分有点位控制系统、直线控制系统、连续控制系统。在机械加工时，数控系统的点位控制一般用在孔加工机床上（例如钻孔、铰孔、镗孔的数控机床），其特点是，机床移动部件能实现由一个位置到另一个位置的精确移动，即准确控制移动部件的终点位置，但并不考虑其运动轨迹，在移动过程中不切削工件。
实现数控系统点位控制的通常方法可以有两种：一是采用全功能的数控装置，这种装置功能十分完善，但其价格却很昂贵，而且许多功能对点位控制来说是多余的；二是采用单板机或单片机控制，这种方法除了要进行软件开发外，还要设计硬件电路、接口电路、驱动电路，特别是要考虑工业现场中的抗干扰问题。
由于可编程控制器（PLC）是专为在工业环境下应用而设计的一种工业控制计算机，具有抗干扰能力强、可靠性极高、体积小、是实现机电一体化的理想控制装置等显著优点，因此通过实践与深入研究，本文提出了利用PLC控制步进电机实现数控系统点位控制功能的有关见解与方法，介绍了控制系统研制中需要认识与解决的若干问题，给出了控制系统方案及软硬件结构的设计思路，对于工矿企业实现相关机床改造具有较高的应用与参考价值。
二、控制系统研制中需要认识与解决的若干问题
1. 防止步进电机运行时出现失步和误差
步进电机是一种性能良好的数字化执行元件，在数控系统的点位控制中，可利用步进电机作为驱动电机。在开环控制中，步进电机由一定频率的脉冲控制。由PLC直接产生脉冲来控制步进电机可以有效地简化系统的硬件电路，进一步提高可靠性。由于PLC是以循环扫描方式工作，其扫描周期一般在几毫秒至几十毫秒之间，因此受到PLC工作方式的限制以及扫描周期的影响，步进电机不能在高频下工作。例如，若控制步进电机的脉冲频率为4000HZ，则脉冲周期为0.25毫秒，这样脉冲周期的数量级就比扫描周期小很多，如采用此频率来控制步进电机。则PLC在还未完成输出刷新任务时就已经发出许多个控制脉冲，但步进电机仍一动不动，出现了严重的失步现象。若控制步进电机的脉冲频率为100HZ，则脉冲周期为10毫秒，与PLC的扫描周期约处于同一数量级，步进电机运行时亦可能会产生较大的误差。因此用PLC驱动步进电机时，为防止步进电机运行时出现失步与误差，步进电机应在低频下运行，脉冲信号频率选为十至几十赫兹左右，这可以利用程序设计加以实现。
2. 保证定位精度与提高定位速度之间的矛盾
步进电机的转速与其控制脉冲的频率成正比，当步进电机在极低频下运行时，其转速必然很低。而为了保证系统的定位精度，脉冲当量即步进电机转一个步距角时或工作台移动的距离又不能太大，这两个因素合在一起带来了一个**问题：定位时间太长。例如若步进电机的工作频率为20HZ，即50ms走一步，取脉冲当量为δ＝0.01mm/步，则1秒钟或工作台移动的距离为20x0.01＝0.2mm，1分钟移动的距离为60x0.2＝12mm，如果定位距离为120mm，则定位时间需要10分钟，如此慢的定位速度在实际运行中是难以忍受的。
为了保证定位精度，脉冲当量不能太大，但却影响了定位速度。因此如何既能提高定位速度，同时又能保定位精度是一项需要认真考虑并切实加以解决的问题。
3. 可变控制参数的在线修改
PLC应用于点位控制时，用户显然希望当现场条件发生变化时，系统的某些控制参数能作相应的修改，例如步进电机步数的改变，速度的调整等。为满足生产的连续性，要求对控制系统可变参数的修改应在线进行。尽管使用编程器可以方便快速地改变原设定参数，但编程器一般不能交现场操作人员使用；虽然利用PLC的输入按键并配合软件设计也能实现控制参数的在线修改，但由于PLC没有提供数码显示单元，因此需要为此单独设计数码输入显示电路，这又将极大地占用PLC的输入点，导致硬件成本增加，而且操作不便，数据输入速度慢。所以，应考虑开发其他简便有效的方法实现PLC的可变控制参数的在线修改。
4. 其他问题
为了实现点位控制过程中数字变化的显示及故障输出代码的显示等要求，另外还得单独设计PLC的数码输出显示电路。由于目前PLC I/O点的价格仍较高，因此应着重考虑选用能压缩显示输出点的合适方法。此外，为保证控制系统的安全与稳定运行，还应解决控制系统的安全保护问题，如系统的行程保护、故障元件的自动检测等。

三、控制系统方案
1. 将定位过程划分为脉冲当量不同的两个阶段
要获得高的定位速度，同时又要保定位精度，可以把整个定位过程划分为两个阶段：粗定位阶段和精定位阶段。这两个阶段均采用相同频率的脉冲控制步进电机，但采用不同的脉冲当量。粗定位阶段：由于在点位过程中，不切削工件，因此在这一阶段，可采用较大的脉冲当量，如0.1mm/步或1mm/步，甚至更高。例如步进电机控制脉冲频率为20HZ，脉冲当量为0.1mm/步，定位距离为120mm，则走完全程所需时间为1分钟，这样为速度显然已能满足要求。精定位阶段：当使用较大的脉冲当量使或工作台快速移动至接近定位点时，（即完成粗定位阶段），为了保证定位精度，再换用较小的脉冲当量进入精定位阶段，让或工作台慢慢趋近于定位点，例如取脉冲当量为0.01mm/步。尽管脉冲当量变小，但由于精定位行程很短（可定为全行程的五十分之一左右），因此并不会影响到定位速度。
为了实现上述目的，在机械方面，应采用两套变速机构。在粗定位阶段，由步进电机直接驱动或工作台传动，在精定位阶段，则采用降速传动。这两套变速机构使用哪一套，由电磁离合器控制。
2. 应用功能指令实现BCD码拨盘数据输入
目前较为先进的PLC不仅具有满足顺序控制要求的基本逻辑指令，而且还提供了丰富的功能指令。如果说基本逻辑指令是对继电器控制原理的一种抽象提高的话，那么功能指令就象是对汇编语言的一种抽象提高。BCD码数据拨盘是计算机控制系统中常用到的十进制拨盘数据输入装置。拨盘共有0~9+个位置，每一位置都有相应的数字指示。一个拨盘可代表一位十进制数据，若需输入多位数据，可以用多片BCD码拨盘并联使用。
笔者选用BCD码拨盘装置应用于PLC控制的系统，这样*再设计数码输入显示电路，有效地节省了PLC的输入点，简化了硬件电路，并利用先进的功能指令实现数据的存储和传输，因此能极方便地实现数据的在线输入或修改（如计数器设定值的修改等），若配合简单的硬件译码电路，就可显示有关参数的动态变化（如电机步数的递减变化等）。为避免在系统运行中拨动拨盘可能给系统造成的波动，较好设置一输入键，当确认各片拨盘都拨到位后再按该键，这时数据才被PLC读入并处理。
3. “软件编码、硬件解码”
为满足压缩输出点这一前提条件，采用“软件编码、硬件解码”的方法设计PLC的数码输出显示电路。例如，对于9种及其以下的故障状态显示，可采用8-4软件编码，4-8硬件解码，使显示故障的输出点压缩为4个，硬件电路包含74LS04、74LS48、共阴数码管等器件。
4. PLC外部元件故障的自动检测
由于PLC具有极高的可靠性，因此PLC控制系统中绝大部分的故障不是来自PLC本身，而是由于外部元件故障引起的，例如常见的按钮或行程开关触点的熔焊及氧化就分别对应着短路故障及开路故障。系统一旦自动检测到元件故障，应不仅具有声光报警功能，而且能立即显示故障代码，以便用户据此迅速判断出故障原因。为节省篇幅，此项内容的程序设计思路见参考文献。
四、控制系统的软硬件结构
1. 软件结构
软件结构根据控制要求而设计，主要划分为五大模块：即步进电机控制模块、定位控制模块、数据拨盘输入及模块、数码输出显示模块、元件故障的自动检测与报警模块。
由于整个软件结构较为庞大，脉冲控制器产生0.1秒的控制脉冲，使移位寄存器移位，提供六拍时序脉冲，通过三相六拍环形分配器使三个输出继电器Y430、Y431、Y432按照单双六拍的通电方式控制步进电机。为实现定位控制，采用不同的计数器分别控制粗定位行程和精定位行程，计数器的设定值依据行程而定。例如，设或工作台欲从A点移至C点，已知AC＝200mm，把AC划分为AB与BC两段，AB＝196mm，BC＝4mm，AB段为粗定位行程，采用0.1mm/步的脉冲当量快速移动，利用了6位计数器（C660/C661），而BC段为精定位行程，采用0.01mm/步的脉冲当量精确定位，利用了3位计数器C460，在粗定位结束进入精定位的同时，PLC自动接通电磁离合器输出点Y433以实现变速机构的更换。
2. 硬件结构
五、结束语
系统试验表明，本文提出的应用PLC控制步进电机实现数控系统点位控制功能的方法能满足控制要求，在实际运行中是切实可行的。所研制的控制系统具有程序设计思路清晰、硬件电路简单实用、可靠性高、抗干扰能力强，具有良好的性能价格比等显著优点，其软硬件的设计思路可应用于工矿企业的相关机床改造。

随着彩屏手机的出现，人们对锂电池的质量和性能要求越来越高。手机电池正负极材料的混料和搅拌，是电池生产的**道工序，该道工序质量控制的好坏，将直接影响手机电池的质量和成品合格率。而且该道工序工艺流程复杂，对原料配比，混料步骤，搅拌时间等等都有较高的要求。传统的人工控制方式，不仅工人的劳动强度极高，而且很难保证产品质量的稳定性和重复性。所以，必须对混料和搅拌的全过程实行自动控制。
经过多方调研论证，我们采用了以瑞士SAIA PCD系列多串口PLC为现场控制站，以PC为中控室操作站，以触摸屏为现场操作站的控制方案，解决了一台PLC连多个点对点通信的电子称，触摸屏的技术难题，完成了电池材料混料和搅拌的自动控制。
2. SAIA PCD系列PLC简介
SAIA PCD是瑞士思博控制公司（SAIA-Burgess Control）生产的高性能价格比的PLC，其CPU采用工业级的32位处理器，运算速度非常快，特别适合对数学计算和网络通信要求较高的应用。
l 带实时时钟的32位CPU，强大的数学计算能力和模拟量处理能力。
l 强大的内存（较小17KBYTE，较大的1MBYTE），用户可以根据需要扩充
l 模块化的I/O，可以根据需要任意组合
l 全系列PCD产品都具有相同的内部资源
l 全系列PCD产品均使用同一个图形化的编程工具，简单易学
l 通讯、通信能力非常强大，较多有8个串行通讯口，支持RS232，RS422， RS485，MODBUS，TCP/IP，PROFIBUS，LONWORKS等）
l **开放的系统，提供OPC的支持
l 良好的性能价格比
在本系统中，CPU模块我们选用的是PCD2.M170，1Mbyte存储器，将通信口扩展到6个，每个通信口采用独立的通信协议，用以连接上位机，多个触摸屏和多个电子称。
3. 控制方案
3.1 系统硬件组成
l PLC选用SAIA的PCD2.M170，扩展到2个RS232，4个RS485通信接口，配置40个DI，55个DO，16路AI，24路AO，2路高速计数，用于采集质量流量计脉冲信号。
l 触摸屏：WeinView 510T，10寸彩色触摸屏，带RS232/485通信口，支持SAIA S-Bus 协议
l 电子称：METTLER TOLEDO/KB1100
l 质量流量计：LZLB-8(太航仪表)
3.2 系统结构
上位机：作为工程师站，通过Port0与PLC连接，走基于RS485的S-Bus通信协议，安装SAIA PG5对PLC进行组态和编程。上位软件采用Grace 2.2，显示整道工序的工艺流程图和报警一览图，完成混料的配方设置，搅拌时间设置，历史数据和历史趋势记录，生产报表打印等功能。
辅助监控触摸屏：安装在中控室，通过Port1与PLC连接，走基于RS485的S-Bus通信协议，由操作工来进行日常的混料和搅拌操作。主要作为计算机失效时的备用。
干粉称：安装在干粉称量间，通过Port2与PLC连接，由于距离PLC较进，采用RS232通信接口，通信协议为托利多电子称的自定义协议。
干粉称操作触摸屏：安装在干粉称量间，通过Port3与PLC连接，走基于RS485的S-Bus通信协议，主要由操作工来完成干粉称量的确认操作。每次称量的重量都与设定值作比对，在设定值误差范围的数据才能确认通过，以确保称量的准确度。且所有的操作都将记录在PLC中。
SBR称：安装在SBR称量间，通过Port4与PLC连接，采用RS232通信接口，通信协议为托利多电子称的自定义协议。
SBR操作触摸屏：安装在SBR称量间，通过Port5与PLC连接，走基于RS485的S-Bus通信协议，主要由操作工来完成SBR称量的操作，每次称量的重量都与设定值作比对，在设定值误差范围的数据才能确认通过，以确保称量的准确度。且所有的操作都将记录在PLC中。
4. PLC与电子称的通信编程
PLC与上位机，触摸屏之间通过标准的S-Bus协议通信，只需简单地设置一下通信参数就可以了，不需要编写通信程序；电子称是托利多自己的通信标准，所以，要和PLC之间通信，必须编写相应的通信程序。
4.1 通信方式
PLC与 电子称之间采用主从方式进行通信，PLC为主站，电子称为从站，从站只有在收到主站的读写命令后才发送数据，由于电子称的通信协议中没有站号，所以只能采用点到点连接方式，
4.2 电子称的通信协议
串行口通信格式：1个起始位，7个通信位，1个停止位，1个校验位。
波特率：9600
输出格式：18字节连续输出
其中1-STX是起始字符
2是三个状态字，分别表示小数点位置，毛重/皮重，以及重量单位。