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一、引言
台达电子工业自动化产品以现代电子技术基础,致力与驱动(Drive)、运动(Motion)和控制(Control)三大领域的发展,拥有的:DVP系列PLC、DOP系列人机界面和IFD系列通讯转换接口等用于控制系统,REO系列编码器用于检测系统,ASAD系列伺服马达与驱动器用于运动控制,VFD系列各种通用、变频器广泛应用于各类电机的驱动与控制……如果你是一名的电气工程师或技术主管,台达工业自动化产品的、易用性、多样化以及由上至下的整合性,一定能让你的工作得心应手、事业腾飞,亮丽你的一生;无论你在国企、民企或外企,台达电子一定能使你大显身手、助你成功,如果员工(搞电气的)需要培训,PLC、DOP再加上一台变频器,是你的试验教材;如果你的设备运转异常、效率低下、技术落后、产品质量不稳定等等,你可以浏览一下台达机电综合产品目录,相信你一定找到合理的解决方案,下面介绍的一个案例就是这样诞生的:台达PLC在温度数据采集方面的应用。
一条悬挂式工件热处理调质线,产品质量不稳定,引起客户的抱怨,责丞工艺、设备技术人查找问题所在,拿出解决方案,分析原因可能由于淬火槽内淬火液的温度高低不均,如何能够测出工件在淬火液中的温度分布情况???这是解决问题的关键……传统的方法是传感器+仪表,若同时测工件周围六点的淬火液温度,需要六块仪表,在淬火液中高温工件四周温度的变化剧烈、复杂,如何观察记录呢?怎么分析工件的淬火温度变化曲线是否合理?显然传统的方案显得无奈,台达PLC+PC(笔记本)轻松解决问题,且省时经济,精度高,灵活性好。
二、系统硬件、软件选择
PLC主机:DVP32EH00R2一台
热电阻温度测量模块DVP04PT-H2二块
铂金属传感器PT100(3线制100Ω)六支
通讯模块ADAM—4520一块
开关稳压电源LP1100D-24MAC200V/DC24V4A一块
笔记本一台(本项目借用有RS232串口)
PLC编程软件WPLSoft2.10台达公司提供
组态软件北京亚控组态王6.5346点演示版
导线若干
三系统配置描述
本系统用于临时性、实验性、密集型连续测量、记录工件周围淬火介质温度,为改进、改造设备或热处理工艺提供实际数据,如果稍加改动,用于各种介质的温度控制,也是一个很控制方案,因而具有一定推广意义。
本系统显著地特点:实用性强,方便、快捷、经济,PLC编程,组态王编程数小时便可完成,可贵的组态王演示版,64点开发版,可运行2个小时,重启一次,非常经济,对于本项目没有影响。
3.1、数据采集系统的整体结构
采用台达PLC主机DVP32EH+ 温度测量模块DVP04PT,利用DVP32EH的RS-485通讯口,通过一块通讯模块ADAM—4520将RS-485信号转化为RS-232信号(由于现场工作环境恶劣PC机离控制器较远故而要使用RS-485信号),连接到PC机上,后由PC机上的组态王软件,完成数据的显示、记录与处理。
热处理调质线,现场生产工艺流程,所要采集温度点的位置如下图:
3.2、PLC温度数据采集程序的编制
DVP04PT温度测量模块可接受外部4点铂金属温度传感器(PT1003线100Ω),将其转换成14位的数字信号。通过DVP-PLC主机程序以指令 FROM/TO来读写模块内的数据,模块内具有49个CR(ControlledRegister)寄存器,每个寄存器有16Bits。电源单元与模块分离,体积小,安装。可选择摄氏温度(℃)或华氏(℉)温度,摄氏温度输入分辨率为0.1℃,华氏温度输入分辨率为0.18℉。
两块温度测量模块扩展于PLC主机的右侧,
6支三线制PT100温度传感器按规定接入2块DVP04PT温度测量模块中,块接入4支,接入4个通道,二块接入2支,使用1、2两个通道,不用的通道,短接避免干扰。依据台达PLC特殊扩展模块的规则:主机DVP32EH右侧个特殊扩展模块所在的位置编号为K0,右侧二个特殊扩展模块所在的位置编号为K1,依此类推,多扩展八块……
编写温度采集的数据程序如下:
程序说明:
块测温模块
(1)利用FROM指令读取模块DVP04PT-H2内#0寄存器(CR)内的机种编码=H6402,以便检测判断模块是否存在,种类是否正确。
(2)利用TO指令,在PLC由STOP→RUN的个扫描周期内,设定CH1~C4输入信号的取样平均次数为4次。
(3)判断DVP04PT-H2是否正确,正确事时导通,从CR#6~CR#9中读取CH1~CH4测量摄氏温度(°C)信号平均值共4笔放在 D100~D103中。从CR#18~CR#21中读取CH1~CH4测量摄氏温度(°C)信号现在值共4笔放在D110~D113中。
3.3、温度数据显示、记录组态程序的编制
组态软件采用北京亚控公司的组态王6.53版本,由于本项目是试验性的、记录数据,故采用64点演示版,开发与运行,间断地运行两个小时足以。
3.3.1组态王与台达PLC通讯的建立
台达的DVP系列PLC和上位机的组态王通讯采用串行通讯,使用组态王本身驱动,支持RS232和RS485两种通讯方式。
本例采用RS485通讯,硬件配置设置值如下:
计算机通过RS232串口接转换模块,变成RS485信号后,接到PLC的485口上
波特率9600
数据位7位
停止位1位
校验位偶校验
切记:将PLC中决定通讯格式的特殊数据寄存器D1120设置为:0X8E
3.3.2组态数据显示画面、温度记录曲线
用组态王软件可以实现、细腻的互动显示操作,大量的图库精灵,多种通讯驱动程序,强大的在线、离线模拟功能,支持配方功能和多种控件,能完成各种物理量如温度、压力等的实时曲线、历史曲线的数据存储,具有打印功能,可满足各种工艺要求。温度显示画面、历史曲线显示画面如下:
温度显示画面
温度记录历史曲线画面
四、结束语
组织有关技术人员,对测量的历史数据曲线进行分析,很快得出结论,提出整改方案,整改后效果明显,产品合格率大幅度提高。本温度数据采集系统为整改方案制订提供了关键性的依据。



启动信号 |
Y20=OUT Y30=OUT Y40=OUT X63=1 X64=0 钻 |
伺服往工件方向快速移动,到设定工件坐标零点(钻) Y0 Y1 |
伺服进给速度,深度 加工(用户可调整) 主轴转速钻 Y60=1 切削液 Y55=1 |
进给动作完成,退到工件坐标零点,①②③油压回转盘执行回转动作流程 |
回转动作完成 伺服进给速度,深度 加工 |
进给动作完成,退到工件坐标零点,①②③油压回转盘执行回转动作流程 |
回转动作完成 伺服进给速度,深度 加工 |
执行自动模式下换流程 |
启动信号 |
Y20=OUT Y30=OUT Y40=OUT X63=0 X64=1 深孔钻 |
伺服往工件方向快速移动,到设定工件坐标零点(深孔钻) Y0 Y1 |
伺服进给速度,深度 啄式钻孔加工 (用户可调整) 主轴转速深孔钻 Y61=1 切削液 Y55=1 钻把手孔动力头动作 |
进给动作完成,退到工件坐标零点,①②③油压回转盘执行回转动作流程 |
回转动作完成 伺服进给速度,深度 啄式钻孔加工 钻把手孔动力头动作 |
进给动作完成,退到工件坐标零点,①②③油压回转盘执行回转动作流程 |
回转动作完成 伺服进给速度,深度 啄式钻孔加工 钻把手孔动力头动作 |
执行自动模式下换流程 |
启动信号 |
Y20=OUT Y30=OUT Y40=OUT X63=1 X64=1 铰&镗 |
伺服往工件方向快速移动,到设定工件坐标零点(铰&镗) |
伺服进给速度,深度 加工 (用户可调整) 主轴转速铰&镗 Y62=1 切削液 Y55=1 |
进给动作完成,退到工件坐标零点,①②③油压回转盘执行回转动作流程 |
回转动作完成 伺服进给速度,深度 加工 |
进给动作完成,退到工件坐标零点,①②③油压回转盘执行回转动作流程 |
回转动作完成 伺服进给速度,深度 加工 |
执行自动模式下换流程 |
加工完成 |
伺服执行回原点动作 (如在原点则跳过)X15 原点回复标志 |
中途换缓冲点X16 ON 则停止回原点动作 转为慢速下至换点X17 ON |
中途没有检测到换缓冲点则回原点后 转下,到 换缓冲点X16 ON 转为慢速下至换点X17 ON |
变频器执行主轴定角度动作 定角度标志X51 |
库前进 X57 ON |
主轴上方打缸松动作 X20 X30 X40 ON |
伺服执行回原点动作 X15 |
库旋转一工位 执行完成 X52 X55 ON |
库旋转完成,确认定角度正常,打缸松状态正常 X20 X30 X40 仍为ON |
伺服下,检测到换缓冲点 X16 ON 转为慢速下至换点 X17 ON |
打缸返回 X50 ON |
库回退 X57 ON |
原点:库前进、库后退、库旋转、库定位 硬按键X21 X31 X41单个打缸松动作、主轴定角度 X15 回原点标志 |
换点及主轴定角度完成:库前进、库后退,X17 ON 定角度标志 |
换点及主轴定角度完成及库前进到位:交替式软按键(人机界面上)所有打缸松动作(交替式),X17 ON 定角度标志 X57 ON |
换点及主轴定角度完成及库前进到位及松状态正常:伺服可执行慢速上下 |
任意点(库后退原位):硬按键单个打缸松动作 伺服可执行给定速度上下 |
双手操作可执行 自动模式下换流程 |
10-00 | PG点数 | 1024 | 编码器一转之脉冲量(很重要) |
10-01 | PG输入设定 | 0 | 本控制器为AB相4倍频且A前B A、B edge trigger(*4) |
10-02 | PG回授错误讯号处理 | 1 | |
10-05 | PG转差范围 | 20% | 设小易跳PG Error |
10-06 | PG失速位准 | 115% | 设小易跳PG Error |
10-09 | PG位置控制点数 | 1000 | 以1024*4=4096点一圈 , 看要定哪里 |
10-10 | PG位置到达范围 | 5 | 5个点数内才会发定位完成 |
10-12 | Clock方向 | 4 | 脉冲+方向 |
05-21 | ASR P增益1自动速度调整(SR)增益(P)1 | 设定范围 0~500% 65 | 此参数是设定主轴7HZ以下及HOLDDING之速度增益(低速的P Gain) |
05-22 | ASR I积分时间1积分( I )时间1 | 设定范围 0~10s 0.01 | 此参数是设定主轴7HZ以下及HOLDDING之速度增益(低速的I Gain) |
10-16 | 位置控制段减速频率 | 3 | 搜寻定位点速度 |
10-17 | 自定位点位置控制切入二频率COUNTER数 | 300 | |
10-18 | 位置控制二段减速频率 | 1 | 搜寻定位点速度 |
10-19 | 据定位点前零速counter数 | 20 | 此参数是设定主轴7HZ以上及高速时之位置增益(高速的P Gain) |