西门子模块6ES7321-1FF10-0AA0性能参数

西门子模块6ES7321-1FF10-0AA0性能参数

片梭织机的换纬是通过控制挑纬器动作来实现的。新型片梭织机由电脑控制电磁铁，进而由电磁铁驱动挑纬器工作，可实现任意比例混纬。PU130型片梭织机通过机械带动两个祧纬器工作，只能织制1：1比例混纬产品。为适应市场对多比例混纬产品的需求，针对PU130片梭织机特点，我们经过精心设计，积极攻关，研制出适合PU130进口片梭织机特点的自动混纬系统。系统以气源为动力，由电磁阀控制气缸、再由气缸活塞带动挑纬器按工艺要求动作，而电磁阀由PLC可编程控制器按程序来控制，改变程序很容易实现多比例自动混纬。该系统简单、实用、性能稳定，投资少。

1问题提出

由瑞士生产的PU130型片梭织机，属于二十世纪八十年代的产品。该设备九十年代初引进时性能较为先进，主要生产 7*6、7*7等厚重常规品种牛仔布，产品质量稳定均能达到客户的满意，在生产中发挥着重要作用。也给企业带来了新的产品市场，创造了良好的经济效益。但是，随着社会经济的不断发展，社会需求越来越高，牛仔布品种越来越多样化。老产品已不适应人们的需求，取而代之的是不同支数、不同颜色、不同比例的多比例混纬牛仔布新产品。而且需求量越来越大，占据了市场的主流。PU130型片梭织机只能单一比例混纬，产品品种单一，严重制约了新产品开发。虽然PU130型片梭织机已经更新换代，但是，新设备的自动换纬系统复杂昂贵，再次引进更换新设备已不现实。
PU130片梭织机是二棉分公司的重点设备之一，在织造车间所占比重较大，对企业生产经营产生着举足轻重的影响，随着新型进口设备自动化程度的不断提高，该设备的不足也愈显**。另外，该设备在经过十多年使用后，元器件老化，故障率增加，再加上该型号进口设备已经更新换代，配件价格昂贵而且难以买到，致使维修难度增大、维修费用增高，常常因此而影响生产和产品质量。品种调整时改机时间长，投入资金愈来愈多。因此，在PU130片梭织机上实现多比例混纬，继续充分发挥该设备的作用就成了摆在我们面前的重大课题。

2研制方案的确定

PU130型片梭织机有两个挑纬器，每个挑纬器带动一根纬纱，由机械带动依次轮流工作，达到1 ：1混纬。若要实现n ：1混纬，则必须使其中一个挑纬器连续工作n次后，另一个再工作，从而实现多比例混纬的目的。通过调研和反复研究、论证，形成设计思路如下：

一、采用气源为动力，带动挑纬器工作。气源由电磁阀控制，而电磁阀由可编程控制器按程序来控制，从而控制挑纬器动作，实现多比例自动混纬。

二、通过一定程序完成停车、断纬、或其他原因造成的停车补纬工作。

三、可编程控制器控制的电磁阀动作要与织机的运动协调一致（同步）。

四、由于挑纬器每分钟要完成300个动作，要求选用的所有元件质量稳定且能满足高频率、长期工作的要求。

3系统组成及工作原理

3.1系统组成

空气压缩机：作为动力源输源驱动汽缸进而带动挑纬器工作，气压0.7—0.85MPa。（企业已有且正在用于生产，不需单独购置）

可编程控制器：选用日本三菱FX1n—MR24型，其具有性能稳定，动作可靠、价格低等特点。传感器选用频率在50HZ以上NPN型，其工作电压与所选用可编程控制器提供电压一致（24V）。

电磁阀：电磁阀的选用要满足动作频、响应速度快的要求，由DC12V或24V电源供电。经过多次试验，最后选用闽台产型号为T180—4E1—PSL的电磁阀。

汽 缸：气缸要求具有动作频、润滑好、耐摩擦、温升低等特点，由专业生产厂特殊加工。自行设计制造了**连杆接头、支架接头等系列部件。

挑纬器：采用原机上带的。

3.2工作原理：以气源为动力，驱动挑纬器按工艺要求工作，通过PLC控制而实现多比例自动混纬。系统工作过程：由电磁阀控制进入气缸的两个阀门，进入汽缸的空气驱动气缸活塞运动，气缸活塞通过连杆接头带动挑纬器动作，通过PLC可编程控制器按程序来控制电磁阀，进而控制挑纬器按要求动作，达到不同比例混纬的目的。

4系统调试及运行参数的确定

4.1 把可编程控制器开关打到运行状态，然后短接一下X2---- COM，启动布机，此时，应按2 ：1工艺运行。依此类推，短接一下X3---COM， 然后启动织机，应按3 ：1工艺运行。依次有：X4对应4 ：1比例混纬；X5对应5 ：1比例混纬；X6对应6 ：1比例混纬。4.2使布机运行在6 ：1状态，在运行到单纬位时停机，由值车工抽出最后一纬，然后开车，或者在运行到单纬时，挑断纬纱（不须抽纬纱），然后开车，布匹上该单元纬纱应不缺失。

4.3使布机运行在6 ：1状态，且在织多纬时停机或挑断纬纱，由值车工抽掉最后一纬，然后再开机，多纬数应该是6根。在织多纬情况下，不论何原因停车，可编程控制器输出Y0应闭合，此时，电磁阀吸合（工作状态）带动气缸工作。

4.4工艺参数设定：D128值为工艺要求值，必须在运行前由常数K设定初始值。因为K值小于20n毫秒时，织多纬时容易少纬；而K值大于1秒时，又容易造成多纬。所以，定时器T201的K值设定应大于20n毫秒的2—3倍，而小于1秒。例如：表1中是2 ：1比例混纬程序，T201设置为320毫秒（大于20*n=20*2=40毫秒，小于1秒）。
表1
LD X2 LD X0 ANI X1
MOV K2 OUT C16 D128 OUT Y10
D128 LD C16 LD Y10
LD X3 OR Y0 ANI X1
MOV K3 ANI Y1 OUT T201 K320
D128 OUT Y0 LDP T201
LD X14 LD X1 DECP C16
MOV K4 OUT C17 K1 END
D128 RST C16
LD X5 LD C17
MOV K5 OUT Y1
D128 LD Y1
LD X6 RST C17
MOV K6 LD X0
D128 OR Y10

5结语

基于PLC的PU130进口片梭织机多比例自动混纬系统功能完善，结构合理，性能可靠，使用方便，达到了设计要求。我们的体会是：
1、对设备、操作、工艺进行详细的了解和摸底，特别是对设备的控制系统存在的问题及其对生产造成的影响和混纬牛仔布生产工艺的特点等进行深入的分析和市场调研是研制成功的基础。熟悉设备的工作原理、机构和性能，在充分利用原有设备特点的基础上，控制挑纬器的动作是实现多比例混纬的关键。
2、自动混纬机构动作单一，频率较高。所以，可编程控制器、动力源、电磁阀、汽缸等器件的频率特性、运行稳定性和寿命是多比例混纬系统稳定运行的保证。试生产初期，由于气缸选型不当，缸体生热，不利长期工作，易损坏。火塞杆受力不平衡，易折断。经过多种型号气缸的比较试用，同时，研究改进与气缸相联的连杆接头的结构，使运行保持平稳，满足了工艺的要求。
3、新型织机的混纬系统由电脑控制，功能全面、性能稳定、效果好，但系统复杂价格高。根据PU130进口片梭织机的特点，采用可编程控制器控制电磁阀，电磁阀控制气缸进而驱动挑纬器

概述
----本例说明如何以自由协议实现计算机与S7-200的通信，计算机作为主站，可以实现对PLC从站各寄存器的读/写操作。
----计算机通过COM口发送指令到PLC的PORT0（或PORT1）口，PLC通过RCV接收指令，然后对指令进行译码，译码后调用相应的读/写子程序实现指令要求的操作，并返回指令执行的状态信息。
通信协议
----在自由口模式下，通信协议是由用户定义的。用户可以用梯形图程序调用接收中断、发送中断、发送指令（XMT）、接受指令（RCV）来控制通信操作。在自由口模式下，通信协议完全由梯形图程序控制。
指令格式定义
计算机每次发送一个33字节长的指令来实现一次读/写操作，指令格式见表1 说明：
起始字符
----起始字符标志着指令的开始，在本例中被定义为ASCII码的"g"，不同的PLC从站可以定义不同的起始字符以接收真对该PLC的指令。
指令类型
----该字节用来标志指令的类型，在本例中05H代表读操作，06H代表写操作。
目标PLC站地址
----目标PLC站地址占用指令的B2、B3两个字节，以十六进制ASCII码的格式表示目标PLC的站地址。
目标寄存器地址
----在PLC内部可以用4个字节来表示一个寄存器的地址（但不能表示一个位地址）。前两个字节表示寄存器类型，后两个字节表示寄存器号。
00 00（H）： I寄存器区
01 00（H）： Q寄存器区
02 00（H）： M寄存器区
08 00（H）： V寄存器区
例如：
IB000的地址可表示为 00 00 00 00（H）
VB100的地址可表示为 08 00 00 64（H）
读/写字节数M
----当读命令时，始终读回从目标寄存器开始的连续8个字节的数据（转换为十六进制ASCII码后占用16个字节），可以根据自己的需要取用，M可以任意写入。
----当写命令时，M表示的是要写入数据的十六进制ASCII码所占用的字节数。例如要写入1个字节的数据，数据在指令中以十六进制ASCII码表示，它将占用2个字节，此时应向M中写入"02"。同理，如果要写入5个字节的数据，M中应写入"0A"。
要写入的数据
----要写入的数据在指令中以十六进制ASCII码的格式表示，占用指令的B14-B29共16个字节。数据区必须填满，但只有前M个字节的数据会被写入目标寄存器。一条指令较多可以写入8个字节的数据（此时M中应写入"10"，代表十进制的16）
BCC校验码
-- --在传输过程中，指令有可能受到任何的干扰而使原来的数据信号发生扭曲，此时的指令当然是错误的，为了侦测指令在传输过程中发生的错误，接收方必须对指 令作进一步的确认工作，以防止错误的指令被执行，较简单的方法就是使用校验码。BCC校验码的方法就是将要传送的字符串的ASCII码以字节为单位作异或 和，并将此异或和作为指令的一部分传送出去；同样地，接收方在接到指令后，以相同的方式对接收到的字符串作异或和，并与传送方所送过来的值作对比，若其值 相等，则代表接收到的指令是正确的，反之则是错误的。
----在本例中，bcc为指令B1到B29的异或和，BCC为bcc的十六进制ASCII码。
----bcc=B1 xor B2 xor B3 xor B4 xor …… xor B29
结束字符
----结束字符标志着指令的结束，在本例中被定义为ASCII码的"G"，不同的PLC从站可以定义不同的结束字符以接收真对该PLC的指令。
PLC在接到上位机指令后，将发送一个21字节长反馈信息，格式见表2
说明：
起始字符
----起始字符标志着反馈信息的开始，在本例中被定义为ASCII码的"g"，不同的PLC从站可以定义不同的起始字符，这样上位机可以根据信息的起始字符来判断反馈信息的来源。
状态信息
----该字节包含指令执行的状态信息，在本例中
01H 代表 读取正确
02H 代表 写入正确
03H 代表 BCC校验码错误
04H 代表 指令不合法
数据区
----反馈信息的B3到B18为读指令所要读取的数据，以十六进制ASCII码表示。
BCC校验码
----与上位机指令中的BCC校验码类似，它是反馈信息B3到B18的异或和。
结束字符
----结束字符标志着反馈信息的结束，在本例中被定义为26H。
指令中为何要使用ASCII码
----一条指令除包含数据外，还包含必要的控制字（起始字符、结束字符、指令类型等）。如果指令中的数据直接以其原本的形式传输，则不可避免的会与指令中的控制字发生混淆。
-- --例如本例中，指令的起始字符为"g"，其ASCII码值为67H，结束字符为"G"，其ASCII码值为47H。设要写入的数据中也有47H，并且 数据直接以其原本的形式传输，则PLC会因为接收到了数据中的47H而停止接收，这样PLC接收到的指令将是一个不完整的非法指令，很可能造成PLC的误 动作。
----为了避免这种情况的发生，可以用文本来传送二进制数据。通过以16进制ASCII码的格式描述数据，每个二进制的字节都可以表 示成一对ASCII编码，这对编码表示这个字节的两个16进制字符。这种格式可以表示任何的数值，仅仅使用ASCII代码的30H到39H（表示0到9） 和41H到46H（表示A到F）。ASCII码的其余部分可以用作控制字（起始标志、结束标志、指令类型等）。这样，数据中的47H以ASCII码的形式 进行传送就变成了34H 37H 两个字节，从而避免了PLC因接收到数据中的47H而停止接收的错误。
表1 上位机指令格式
Byte0 起始字符
Byte1 指令类型（读/写）
Byte2 目标PLC站地址（十六进制ASCII码）
Byte3
Byte4 目标寄存器地址（十六进制ASCII码）
Byte5
Byte6
Byte7
Byte8
Byte9
Byte10
Byte11
Byte12 读/写字节数M（十六进制ASCII码）
Byte13
Byte14 要写入的数据（十六进制ASCII码）
Byte15
Byte16
Byte17
Byte18
Byte19
Byte20
Byte21
Byte22
Byte23
Byte24
Byte25
Byte26
Byte27
Byte28
Byte29
Byte30 BCC校验码（十六进制ASCII码）
Byte31
Byte32 结束字符

表2 反馈信息格式
Byte0 起始字符
Byte1 状态信息
Byte2 数据区（十六进制ASCII码）
Byte3
Byte4
Byte5
Byte6
Byte7
Byte8
Byte9
Byte10
Byte11
Byte12
Byte13
Byte14
Byte15
Byte16
Byte17
Byte18 BCC校验码（十六进制ASCII码）
Byte19
Byte20 结束字符

PLC程序执行过程
----PLC在**次扫描时执行初始化子程序，对端口及RCV指令进行初始化。初始化完成后，运行RCV指令使端口处于接受状态。
----RCV会将以"g"开头"G"结尾的指令保存到接收缓冲区，并同时产生接收完成中断。
-- --RCVcomplete中断服务程序用来处理接收完成中断事件，它会将接收缓冲区中的十六进制ASCII码还原成数据并保存，同时置位Verify子 程序的触发条件（M0.1）。 ----Verify子程序首先复位本身的触发条件以防止子程序被重复调用，然后求出接收缓冲区中指令的BCC校验码并与指令中的BCC校验码进行比对。 如果相等则置BCC码校验正确的标志位（M0.0）为1；如果指令格式正确（指令的结束标志在接收缓冲区中特定的位置VB133）而BCC码不相等，则发 送代表BCC校验码错误的反馈信息；如果指令格式不正确（VB133中不是指令的结束标志），则返回代表指令格式错误的反馈信息。
----Read 子程序的触发条件为：指令中的站地址与本机站地址相符、指令类型为读指令、BCC检验码正确。当条件满足时，Read子程序被执行。Read子程序首先禁 止RCV，然后将指令所要读取的数据转换成十六进制ASCII码并写入发送缓冲区、计算BCC检验码、最后发送反馈信息。
----Write子程序的触发条件为：指令中的站地址与本机站地址相符、指令类型为写指令、BCC检验码正确。当条件满足时，Write子程序被执行。Write子程序首先禁止RCV，然后将指令中的数据写入目标寄存器，最后发送代表写入正确的反馈信息。
-- --PLC每接到一条指令后都会发送一条反馈信息，当反馈信息发送完成时，会产送完成中断，XMTcomplete中断服务程序用来处理发送完成中断 事件。在XMTcomplete中断服务程序中所要执行的操作包括：复位BCC校验码正确的标志位（M0.0）；允许RCV；bcc码寄存器清零；重新装 入用于计算BCC校验码的地址指针；接收缓冲区中存放指令结束字符的字节VB133清零（用来判断下一条指令格式是否正确）。
PLC寄存器地址分配
----此程序占用PLC寄存器的VB100-VB199，内部继电器占用M0.0和M0.1。寄存器地址分配见表3、表4、表5、表6。
表3 接收缓冲区
VB100 字符数
VB101 起始字符 Byte0
VB102 指令类型（读/写） Byte1
VB103 目标PLC站地址（十六进制ASCII码） Byte2
VB104 Byte3
VB105 目标寄存器地址（十六进制ASCII码） Byte4
VB106 Byte5
VB107 Byte6
VB108 Byte7
VB109 Byte8
VB110 Byte9
VB111 Byte10
VB112 Byte11
VB113 读/写字节数M（十六进制ASCII码） Byte12
VB114 Byte13
VB115 要写入的数据（十六进制ASCII码） Byte14
VB116 Byte15
VB117 Byte16
VB118 Byte17
VB119 Byte18
VB120 Byte19
VB121 Byte20
VB122 Byte21
VB123 Byte22
VB124 Byte23
VB125 Byte24
VB126 Byte25
VB127 Byte26
VB128 Byte27
VB129 Byte28
VB130 Byte29
VB131 BCC校验码（十六进制ASCII码） Byte30
VB132 Byte31
VB133 结束字符 Byte32

表4 译码区
VB134 PLC站号（ATH from VB103-VB104）
VB135 合成为VD135作为目标寄存器的地址指针
（ATH from VB105-VB112）
VB136
VB137
VB138
VB139 读/写字节数（ATH from VB113-VB114）
VB140 bcc码（ATH from VB131-VB132）
VB141 未使用
VB142
VB143
VB144
VB145
VB146
VB147
VB148
VB149 和成为VD149作为VB102的地址指针
用以计算BCC校验码
VB150
VB151
VB152
表5 发送缓冲区
VB153 字符数
VB154 起始字符 Byte0
VB155 状态信息 Byte1
VB156 数据区（十六进制ASCII码） Byte2
VB157 Byte3
VB158 Byte4
VB159 Byte5
VB160 Byte6
VB161 Byte7
VB162 Byte8
VB163 Byte9
VB164 Byte10
VB165 Byte11
VB166 Byte12
VB167 Byte13
VB168 Byte14
VB169 Byte15
VB170 Byte16
VB171 Byte17
VB172 BCC校验码（十六进制ASCII码） Byte18
VB173 Byte19
VB174 结束字符 Byte20

表6 其它
VB175 合成为VW175
作为接收时计算bcc码循环的INDX
VB176
VB177 合成为VW177
作为发送时计算bcc码循环的INDX
VB178
VB179 接收数据的bcc码
VB180 发送数据的bcc码
VB181 合成为VD181作为VB156的地址指针
（计算发送反馈信息的bcc码时使用）
VB182
VB183
VB184
VB185至VB198 未使用
VB199 本机站号

程序清单
主程序：
NETWORK 1
LD SM0.1 //**次扫描调用初始化子程序
CALL initialize
NETWORK 2
LDB= VB134, VB199 //指令中的站地址与本机站地址相符
AB= VB102, 5 //指令类型为读指令
A M0.0 //BCC码校验正确
CALL Read //调用读子程序
NETWORK 3
LDB= VB134, VB199 //指令中的站地址与本机站地址相符
AB= VB102, 6 //指令类型为写指令
A M0.0 //BCC码校验正确
CALL Write //调用写子程序
NETWORK 4
LD M0.1 //指令接收完成后调用BCC码校程序
CALL Verify
NETWORK 5
LD SM4.5 //当端口空闲时启动RCV
RCV VB100, 0

Read子程序：
NETWORK 1
LD SM0.0 //停止端口0的接收
R SM87.7, 1
R M0.0, 1
RCV VB100, 0
NETWORK 2
LD SM0.0 //将数据写入发送缓冲区
MOVB 103, VB154
MOVB 1, VB155
HTA *VD135, VB156, 16
MOVB 26, VB174
MOVB 21, VB153
NETWORK 3
LD SM0.0 //计算BCC校验码
FOR VW177, +1, +16
NETWORK 4
LD SM0.0
XORB *VD181, VB180
NETWORK 5
LD SM0.0
INCD VD181
NETWORK 6
NEXT
NETWORK 7
LD SM0.0
HTA VB180, VB172, 2 //BCC校验码写入发送缓冲区
NETWORK 8
LD SM4.5 //发送反馈信息
XMT VB153, 0

Write子程序：
NETWORK 1
LD SM0.0 //停止端口0的接收
R SM87.7, 1
R M0.0, 1
RCV VB100, 0
NETWORK 2
LD SM0.0 //装入要写如数据源的地址指针
MOVD &VB115, VD145
NETWORK 3
LD SM0.0 //写入数据
ATH *VD145, *VD135, VB139
NETWORK 4
LD SM0.0 //指令执行的反馈信息写入发送缓冲区
MOVB 21, VB153
MOVB 103, VB154
MOVB 2, VB155
MOVB 26, VB174
NETWORK 5
LD SM4.5 //发送指令执行的反馈信息
XMT VB153, 0
Verify子程序：
NETWORK 1
LD SM0.0
R M0.1, 1 //复位verify子程序的执行条件
NETWORK 2
LD SM0.0 //计算BCC码
FOR VW175, +1, +29
NETWORK 3
LD SM0.0
XORB *VD149, VB179
NETWORK 4
LD SM0.0
INCD VD149
NETWORK 5
NEXT
NETWORK 6
LDB= VB179, VB140 //当BCC码校验正确时，M0.0置1
AB= VB133, 71
S M0.0, 1
NETWORK 7
LDB= VB133, 71 //BCC码错误时发送反馈信息
AB<> VB179, VB140
MOVB 21, VB153
MOVB 103, VB154
MOVB 3, VB155
MOVB 26, VB174
R SM87.7, 1
RCV VB100, 0
XMT VB153, 0
NETWORK 8
LDB<> VB133, 71 //指令格式错误或RCV**时时发送反馈信息
MOVB 21, VB153
MOVB 103, VB154
MOVB 4, VB155
MOVB 26, VB174
R SM87.7, 1
RCV VB100, 0
XMT VB153, 0

Initialize子程序：
NETWORK 1
LD SM0.0
MOVB 9, SMB30 //0口"9600,N,8,1"
NETWORK 2
LD SM0.0 //RCV指令初始化
MOVB 16#EC, SMB87
MOVB 103, SMB88
MOVB 71, SMB89
MOVB +1000, SMW92
MOVB 35, SMB94
R SM87.2, 1
NETWORK 3
LD SM0.0
ATCH RCVcomplete, 23 //连接口0接收完成的中断
NETWORK 4
LD SM0.0
ATCH XMTcomplete, 9 //连接口0发送完成的中断
NETWORK 5
LD SM0.0
ENI //中断允许
NETWORK 6
LD SM0.0
MOVB 2, VB199 //将本机站地址装入寄存器
NETWORK 7
LD SM0.0
MOVB &VB102, VD149 //装入地址指针
MOVB 0, VB179 //BCC码寄存器清零
MOVB &VB156, VD181 //装入地址指针
MOVB 0, VB180 //BCC码寄存器清零

RCVcomplete中断程序
NETWORK 1
LD SM0.0
ATH VB103, VB134, 2 //指令译码（ASCII码到十六进制）
ATH VB105, VB135, 8
ATH VB113, VB139, 2
ATH VB131, VB140, 2
S M0.1, 1 //置位Verify子程序的触发条件
MOVB 0, VB179 //BCC码寄存器清零
MOVD &VB102, VD149 //装入地址指针

XMTcomplete中断程序
NETWORK 1
LD SM0.0
R M0.0, 1 //复位BCC校验码正确的标志位
S SM87.7, 1 //允许口0进行接收
MOVB 0, VB179 //BCC校验码寄存器清零
MOVB 0, VB180 //BCC校验码寄存器清零
MOVD &VB102, VD149 //重新装入地址指针
MOVD &VB156, VD181
MOVB 0, VB133 //接收缓冲区中存放指令结束字符的字节清零

http://zhangqueena.b2b168.com