产品规格模块式包装说明全新
6ES7334-0CE01-0AA0功能参数
1引言
由于变频器具有优良的控制特性以及其节能的特点，使得变频器近几年在各个领域被广泛的采用。在某些场合，需要用一台工控机灵活地控制多台变频器，以达到控制交流电机的目的。在油田输油控制系统中，多台变频器的控制问题成为关键，按照以往的控制方法，需要使用PLC或者控制电路板来控制变频器。然而使用这种方法造、系统复杂、布线量大、故障，因此亟需一种结构简单、造价低廉、性高的系统来实现多台变频器的控制。
针对这一需要，一些公司（如日本三菱、德国西门子、日本等）推出了带有RS-485通信接口的变频器，使用户能方便灵活地选择变频器的强大功能，设计各自的工业控制系统。因此，我们可以充分利用厂商提供的工业总线接口，使控制系统布线简洁，稳定。
目前，我们在利用工业总线接口开发用户程序时，大部分都是基于DOS环境下的，随着bbbbbbs操作系统的普及使得DOS单任务系统固有的缺陷显得日益，人们越来越希望能在bbbbbbs的环境下进行工业控制。
在bbbbbbs9X下开发工控软件,不仅可以实现多任务操作，充分利用硬件资源，而且可以利用bbbbbbs9X下丰富的开发工具，方便地生成各种菜单及友好的图形界面,软件产品质量高且开发。但在bbbbbbs9X环境下，系统接管了各种硬件资源，不允许用户直接对系统硬件进行控制。如何在bbbbbbs9X/NT环境下开发微机的底层资源,已成为当今工控业的一个值得探讨的课题。
本文以三菱FR-A500变频器的串行通信为例，利用VisualBasic6.0的ActiveX控件—MicrosoftCommunication控件，通过对变频器串行通信协议的分析，解决了bbbbbbs9X环境下与多个变频器的串行通信,成功地实现了用单台工控PC机对多台交流异步电机的灵活控制，从而在bbbbbbs9X环境下如何实现串行通信的问题上作了有益的尝试。
2油田输油控制系统的简介
由于多台变频器的控制技术是油田输油控制系统中的关键，所以有必要简单介绍一下本控制系统的概况。
油田输油控制系统主要有以下几部分构成。1. 控制器,主要一台工控计算机及其通信模块构成，它主要负责发送控制指令及控制参数，并根据现场返回的工况数据调整控制参数;
2. 监控信号和管道反馈信号由RS—485总线连接到控制器；
3. 泵站1~n主要油泵、变频器、通信适配器、管道传感器等构成；制系统的通信原理
根据油田输油控制系统的要求,我们给出了通信原理框图，这里只工控PC机与变频器RS—485的接口部分。RS—485的驱动器可带32个,在波特率为100Ｋbit/s时,通信距离可达到1200ｍ;通信距离为15ｍ时,波特率可达10Ｍbit/s。在工业现场，RS-485是应用较多的一种通信方式。
每个变频器被赋予各自的地址码用以识别身份,这样,上位机便能通过RS-485通信线,对挂在上面的所有变频器进行控制操作。变频器的串行口通信协议分析
通过对油田输油控制系统的结构设计，以及对三菱FR-A500变频器原理及通信方式的研究，我们发现三菱FR-A500变频器的通信方式为异步半双工RS—485协议；波特率19200bit/s，9600bit/s,4800bit/s可选；ASCII7或8位数据位可选；1位奇偶校验可选；1或2位停止位可选。其通信协议的数据格式有十种，分别为：
A，A’，B，C，D，E，E’，F，G，H；
下面以格式A为例简要说明一下变频器通信协议：
格式A的功能是变频器运行频率、运行参数的写入和复位变频器
三菱公司PLC网络继承了传统使用的MELSEC网络，并使其在性能、功能、使用简便等方面胜一筹。Q系列PLC提供层次清晰的三层网络，针对各种用途提供合适的网络产品，如图所示。
1、信息层/Ethernet（以太网） 信息层为网络系统中层，主要是在PLC、设备控制器以及生产管理用PC之间传输生产管理信息、质量管理信息及设备的运转情况等数据，信息层使用普遍的Ethernet。它不仅能够连接bbbbbbs系统的PC、UNIX系统的工作站等，而且还能连接各种FA设备。Q系列PLC系列的Ethernet模块具有了日益普及的因特网电子邮件收发功能，使用户无论在世界的任何地方都可以方便地收发生产信息邮件，构筑远程监视管理系统。同时，利用因特网的FTP服务器功能及MELSEC协议可以很的实现程序的上传/下载和信息的传输。
2、控制层/MELSECNET/10（H） 是整个网络系统的中间层，在是PLC、CNC等控制设备之间方便且高速地进行处理数据互传的控制网络。作为MELSEC控制网络的MELSECNET/10，以它良好的实时性、简单的网络设定、无程序的网络数据共享概念，以及冗余回路等特点获得了很高的市场评价，被采用的设备台数在日本达到，在世界上也是的。而MELSECNET/H不仅继承了MELSECNET/10的特点，还使网络的实时性好，数据容量大，进一步适应市场的需要。但目前MELSECNET/H只有Q系列 PLC才可使用。
3、设备层/现场总线CC-bbbb 设备层是把PLC等控制设备和传感器以及驱动设备连接起来的现场网络，为整个网络系统层的网络。采用CC-bbbb现场总线连接，布线数量大大减少，提高了系统可维护性。而且，不只是ON/OFF等开关量的数据，还可连接ID系统、条形码阅读器、变频器、人机界面等智能化设备，从完成各种数据的通信，到终端生产信息的管理均可实现，加上对机器动作状态的集中管理，使维修保养的工作效率也大有提高。在Q系列PLC中使用，CC-bbbb的功能好，而且使用简便。
在三菱的PLC网络中进行通信时，不会感觉到有网络种类的差别和间断，可进行跨网络间的数据通信和程序的远程监控、修改、调试等工作，而考虑网络的层次和类型。
MELSECNET/H和CC-bbbb使用循环通信的方式，周期性自动地收发信息，不需要专门的数据通信程序，只需简单的参数设定即可。MELSECNET/H和CC-bbbb是使用广播方式进行循环通信发送和接收的，这样就可做到网络上的数据共享。
对于Q系列PLC使用的Ethernet、MELSECNET/H、CC-bbbb网络，可以在GX Developer软件画面上设定网络参数以及各种功能，简单方便。
另外，Q系列PLC除了拥有上面所提到的网络之外，还可支持 PROFIBUS、Modbus、DeviceNet、ASi等其它厂商的网络，还可进行 RS-232/RS-422/RS－485等串行通信，通过数据专线、电话线进行数据传送等多种通信方式
1．体积小的微型PLC
FXlS，FXIN和FX2N系列PLC的高度为90mm，深度为75mm(FXlS和FXlN系列)和87mm(FX2N和FX2NC系列)，FXl4M(14个I/O点的基本单元)的底部尺寸仅为90mm×60mm，相当于一张卡片大小，很适合于在机电一体化产品中使用。内置的24V DC电源可作输入回路的电源和传感器的电源。
2．美观的外部结构
三菱公司的FX系列PLC吸收了整体式和模块式PLC的优点，它的基本单元、扩展单元和扩展模块的高度和深度相同，宽度不同。它们之间用扁平电缆连接，紧密拼装后组成一个整齐的长方体。
3．提供多个子系列供用户选用
FXlS，FXlN和FX2N的外观、高度、深度差不多，但是性能和价格有很大的差别
FX1S的功能简单实用，价格，可用于小型开关量控制系统，多30个I/O点，有通信功能，可用于一般的紧凑型PLC不能应用的地方；以FXlN多可配置128个I/O点，可用于要求较高的中小型系统；FX2N的功能，可用于要求很高的系统。FX2NC的结构紧凑，基本单元有16点、32点、64点和96点4种，可扩展到256点，有很强的通信功能。由于不同的系统可以选用不同的子系列，避免了功能的浪费，使用户能用少的投资来满足系统的要求。
4．灵活多变的系统配置
FX系列PLC的系统配置灵活，用户除了可选不同的子系列外，还可以选用多种基本单
元、扩展单元和扩展模块，组成不同I/O点和不，同功能的控制系统，各种配置都可以得到很高的性能价格比。FX系列的硬件配置就像模块式PLC那样灵活，因为它的基本单元采用整体式结构，又具有比模块式PLC高的性能价格比。
每台PLC可将一块功能扩展板安装在基本单元内，不需要外部的安装空间，这种功能
扩展板的价格非常，功能扩展板有以下品种：4点开关量输入板、2点开关量输出板、2
路模拟量输入板、1路模拟量输出板、8点模拟量调整板、RS–232C通信板、RS-485通信板和RS-422通信板。
显示模块FX1N–5DM的价格，可以直接安装在FX1S和FX1N上，它可以显示实时钟的当前时间和错误信息，可对定时器、计数器和数据寄存器等进行监视，可对设定值进行修改。
FX系列还有许多特殊模块，如模拟量输入输出模块、热电阻，热电偶温度传感器用模拟量输入模块、温度调节模块、高速计数器模块、脉冲输出模块、定位控制器、可编程凸轮开关、CC–bbbb系统主站模块、CC–bbbb接口模块、MELSEC远程I/O连接系统主站模块、AS–i主站模块、DeviceNet接口模块、Profibus接口模块、RS–232C通信接口模块、RS–232C适配器、RS-485通信板适配器、RS–232C／RS-485转换接口等。
FX系列PLC还有多种规格的数据存取单元，可用来修改定时器、计数器的设定值和数据寄存器的数据，也可以用来作监控装置，有的显示字符，有的可以显示画面。
5．功能强，使用方便
FX系列的体积虽小，却具有很强的功能。它内置高速计数器，有输入输出刷新、中断、输入滤波时间调整、恒定扫描时间等功能，有高速计数器的比较指令。使用脉冲列输出功能，可直接控制步进电动机或伺服电动机。脉冲宽度调制功能可用于温度控制或照明灯的调光控制。可设置8位数字密码，以防止别人对用户程序的误改写或盗用，保护设计者的知识产权。FX系列的基本单元和扩展单元一般采用插接式的接线端子排，换单元方便快捷。
FX1S和FXlN系列PLC使用EEPROM，不需要定期换锂电池，成为几乎不需要维护的电子控制装置；FX2N系列使用带后备电池的RAM。若采用可选的存储器扩充卡盒，FX2N的用户存储器容量可扩充到16K步，可选用RAM，EPROM和EEPROM储存器卡盒。
FX1S和FX1N系列PLC有两个内置的设置参数用的小电位器，FX2N和FXlN系列可选用有8点模拟设定功能的功能扩展板，可以用旋具来调节设定值。
FX系列PLC可在线修改程序，通过调制解调器和电话线可实现远程监视和编程，元件注释可储存在程序储存器中。持续扫描功能可用于定义扫描周期，可调节8点输入滤波器的时间常数，面板上的运行/停止开关易于操作。
1 引言
可编程控制器(PLC)以其运行、易学易用、抗干扰性强等特点，在工业控制中得到广泛应用。然而较多的应用只是根据工艺编制相应的梯形图，用以代替传统的继电器电器控制线路，功能非常有限。近年来各种型号的PLC 在功能上已经有了大的提高，允许用户做许多底层操作，几乎可以象单片机一样灵活，加上有众多的外围设备可以选用，这就给软件、硬件设计带来了很大的灵活性和性。本文通过三菱FX2N-PLC 在一条电镀自动线上的应用，说明如何充分开发PLC 的功能，达到行车动作的灵活设定、动态修改的功能，
以及断电恢复、通讯、新型人机界面的应用。
2 系统简介
系统采用集散控制，参见图1，上位机使用工控微机，负责工艺调度、质量管理等宏观控制；下位机使用三菱FX2N-PLC，控制行车的动作。行车吊勾（提升电镀工件用）的垂直定位采用接近开关，水平定位采用旋转编码器，垂直和水平的运动都使用变频控制普通交流异步电机来驱动，控制面板使用三菱的F940GOT 触摸屏人机界面。
3 PLC 的应用
3.1 动作表
行车动作无非就是上下左右受控移动，按照的顺序(即动作表)完成一系列的动作。要求有几套动作表可以选择，动作可以静态修改，也可以在运行时由上位机动态修改。这种要求若是仅用简单的梯形图是无法实现的，因为动作都是由梯形图中的触点指令实现，而梯形图指令在运行时是不能修改的。现在的FX2N-PLC 增加了许多应用指令(底层操作，相当于微机的汇编指令)，以及提供了许多可供用户使用的数据存储单元，并且有间接寻址功能，这就使表结构操作成为可能。在这里，我们把行车的一个动作定义为：“到几号工位上升，再到几号工位下降”，或者是“延时几秒”，每个动作由一个字(16 位)组成，每个动作表由若干个动作字组成，放在PLC 的数据寄存器里，动作表由PLC 程序初始化，也可以在运行时通过串行通讯由上位机读取和修改，PLC 程序在运行时只是不断地解释和执行动作表。
3.2 动作的解释和执行
动作字有3 种：行车动作字、延时动作字、结束标志。
(1) 行车动作字：
动作字的高字节表示“上升所到的工位号”， 低字节表示“下降所到的工位号”，例如：“0205”表示让行车开到02 号工位，上升，再开到05 号工位，下降。
由于一个行车动作字表示的是宏动作，由：“前进或后退，水平到位，上升，上到位，再前进或后退，水平到位，下降，下到位，完成”几个微动作组成，通过FX2N-PLC 的步进阶梯指令STL 实现非常合适。我们可以把行车的宏动作分解为几个状态，在到位时进行状态
转移。参见图2 的STL 状态转移图。
垂直到位比较简单，用上下到位接近开关直接控制即可。
水平到位稍微复杂一些。在程序初始化时将每个工位的准确位置送到数据寄存器里，称做工位位置表，每个工位的实际位置数据通过实测得到。动作表、工位位置表、行车水平运动的关系请参见图3。运行时通过旋转编码器得到行车的当前位置，每毫米大约发3 个脉冲。在做水平动作时，先取出动作字，分离高低字节，得到目标工位号，将此工位号作为工位位置表的偏移量，用间接寻址方法得到目标工位位置，若当前位置大于目标位置则令行车后退，反之则前进，直到行车到目标位置个提前量时，令行车转为慢速；当行车到目标位置前另一个提前量时，令行车制动。这二个提前量都根据实际情况加以调整，慢速提前量通常为半个工位间隔，制动提前量根据实际的行车速度、惯性而定。经过调整，终定位精度可以达到±1mm 左右。
图4 是行车水平处理子程序，在二个水平进退STL 状态中先设置好目标工位，再调用该子程序，行车就会前进或后退，直到目标位置停下来，发出完成标志M86，即可转入下一STL状态。
(2) 延时动作字：
延时动作字的高字节用7EH 作为标识，低字节为延时值，如“7E30”。延时动作比较简单，取出动作字，分析一下若是延时动作，将延时值送延时定时器就可以了。以前的PLC 定时器常数在梯形图中设定，运行时不能改变，FX2N-PLC 定时器允许将数据存储器的内容作为定时值，才使在运行时改变定时常数成为可能。
(3) 结束标志：
每个动作表用7FFFH 作为结束标志，执行到结束标志表示一圈做完。若是单圈模式的话就
进入停止状态，若是连续模式的话就让动作表指针重新指向表，继续运行。
3.3 自动校正
由于旋转编码器指示的是行车的相对位置，因此在运行前应该校正一下行车的位置。我们采取在水平方向上安装一个校正用接近开关的方法，让行车在开始运行前先朝某方向去找校正接近开关，若在3 秒钟内未碰到校正接近开关，或碰到了限开关，就让行车朝另一方向去找。只要碰到校正接近开关，就把旋转编码器计数器置为某一个确切值，行车的位置就校正了。在以后的运行中，行车每次经过该校正接近开关，行车位置都会被再次校正，这样可以积累误差。
3.4 断电恢复
以般的电镀自动线控制系统往往没有断电恢复功能，在电镀生产线工作中如果遇到突然断电，往往结果很尴尬。即使很快又来电了，但由于看不出是在哪一步停下来的，只能从头来过，造成已经在镀的工件报废。利用PLC 的失电保存功能，我们这个系统具有断电记忆，来电恢复的功能。为实现该功能，应该整理一下所用到的寄存单元，分为要记忆和不要记忆的二部分。象STL 状态、运行模式、运行状态等都是要记忆的，而用作动作表指针的变址寄存器V、Z 无失电保存，需要用其他有失电保存的寄存器作为映象后备。一般的临时单元都不需要失电保存，每次RUN 的时候都初始化这些单元。此外还应注意的是，尽管来电后可以继续刚才的工作，但来电后自动运行起来也是有危险的。本系统是这样处理的：当RUN的时候检查一下，若原先是在运行状态下断电，则令系统处于暂停状态，等待操作者通过操
作面板按下“运行”键后才继续工作。如果断电时正在做水平运动，则因PLC 已经失电，而行车的由于惯性仍有运动，造成PLC 记忆的行车位置和实际位置不符，在重新运行时应该自动校正。
3.5 通讯
FX2N-PLC 提供了比较良好的通讯机制，只要在主机上扩展一块RS232 通讯模块(FX2N-232BD)即可。FX2N-PLC 的应用指令中有完善的串行通讯指令，可以方便地使用。
在本系统中，上位机主动发送通讯串，PLC 接收到通讯串，根据通讯串中的命令号，作出相应的动作，参见图5。上位机可以让PLC 返回或修改当前的工作状态、返回或修改动作表中的动作字等，只要编制相应的软件，上位机就可以监视、控制自动线的运行。
4 控制面板
常规的控制面板由按钮、拨盘、开关、指示灯、数码管组成，我们这次使用了三菱公司的F940GOT 人机界面，它是一个带触摸屏的彩色液晶显示器，可以自由布置各种显示、控制器件，如按钮、键盘、开关、指示灯、文字、数码管、图片、进度条等，取代了所有的常规
面板元件。这不仅大大节省了PLC 可贵的输入输出点，而且具有外观新颖、信息量大、使用方便、修改灵活等特点。在应用中还可以使用多屏画面，把各种显示、控制要求按功能分成多个画面，相当于多个小控制面板，再用一个封面画面负责切换。
图6 是本系统控制面板中的主控画面，具有运行模式(单步、单圈、连续)的设定和显示；运行状态(运行、暂停、停止)的设定和显示；工艺(动作表)选择；行车动作的显示；手动控制；当前行车位置的数字和图形显示；定位误差的显示；动作步的显示和修改；当前动作字的显示；动作表的查询显示等。
5 结束语
由于该电镀自动线充分开发了FX2N-PLC 的多种功能，并采用了较多的控制手段及新型的控制器件，使整个系统具有较优良的性能。经过一年多的实际运行，证明该系统是成功的。由此我们看到，由于PLC 具有许多优异的性能，并且功能也日益强大，只要深入
理解这些PLC 的原理，加强二次开发，就可以在多的领域发挥PLC 的作用。
http://zhangqueena.b2b168.com
