西门子模块6ES7368-3BF01-0AA0接线方式

西门子模块6ES7368-3BF01-0AA0接线方式

 1 引言

    在绝大多数变频器调速工程应用领域，都需要外围辅助机电联控系统实现变频器的自动化运行。外围机电联控系统随着调速对象的不同要求千变万化，有时可以是相当的复杂，例如常见的机电一体化运动系统，所以工程上变频器经常与PLC集成联控运行。台达VFD-E系列变频器在内部集成嵌入可编程控制器。VFD-E为机电一体化等复杂调速系统开创精简型整体解决方案时代。

 2 VFD-E变频器内置PLC简介

    •PLC逐行扫描标准运行方式。

    •丰富的编程语言：指令语句；梯形图；SFC。

    •丰富的指令语句：45个指令种类，包括28个基本指令，17个应用指令。

    •350步长程序容量。

    •uS级基本指令的处理速度。

    •结束再生的输入/输出控制方式（当执行END指令时输入输出有立即刷新指令）。

    •8点基本I/O配置：6个输入点（X）,2个输出点（Y）。

    •I/O模块扩展功能：通过I/O卡可以配置9个输入点，4个输出点。

    •通用辅助继电器M：160点。（M0-M159,特殊用继电器共32点M1000-M1031）

    •定时器：16只。T0～T15（100ms）。

    •计数器：8个16位（C0～C7）；1个32（C235）。

    •通用内部寄存器D：30点（D0～D29）

    •特殊寄存器D：45点。（D1000~D1044）。主要作为存放系统状态、错误信息、监控。

    •通过RS485编程。

    3 VFD-E变频器的PLC程序执行方式

    PLC程序的上传和下载通过PLC2编程页面执行。按MODE键到“PLC0”页面，然后按上 键切换到“PLC2”，接着按下“ENTER”,成功会显示“END”,然后会跳回“PLC2”.在没有下载程序到变频器里面之前，如果出现警告可以不理会。注意在上传和下 载程序前变频器是在停止状态下。

    执行VFD-E变频器内部PLC程序有三种方式：

    种方式：在PLC1编程页面下，自动执行PLC程序；

    二种方式：在PLC2编程页面下，经过WPL由通讯监控PLC程序运行（执行/停止）；

    三种方式：端子运行方式。当为外部多功能输入端子（MI3-MI9）设定为“RUN/STOP PLC(99)”后，端子接点导通(close)时，在PLC页面会显示PLC1,执行PLC程序。端子接点断路（open）时PLC页面会显示PLC0,停止PLC程序。

    4 内置PLC的特殊功能装置配置说明

    限于篇幅，本文中只是把常用的特殊继电器和寄存器等说明一下，详细的可以见到中达电通股份有限公司的网站上下载VFD-E系列的说明书。

   4.1特殊继电器说明

    M1000 运转监视常开接点（a接点）。RUN中常时On，a接点。RUN的状态下，此接点On

    M1001运转监视常闭接点（b接点）。RUN中常时Off，b接点。RUN的状态下，此接点Off

    M1005变频器故障指示

    M1006输出频率为零

    M1007变频器运转方向FWD(0)/REV(1)

    M1025变频器RUN(ON)/STOP(OFF)

    M1026变频器运转方向FWD(OFF)/REV(ON)

    M1028高速计数功能开启(ON)/关闭(OFF)

    4.2特殊寄存器功能说明

    D1025高速计数器现在值(低位)

    D1025高速计数器现在值(高位)

    4.3变频器特殊指令

    1 DHSCS高速计数功能说明：

    DHSCS    S1  S2  S3（S1:比较值 ； S2:高速计数器编号；S3:比较结果。）

    •高速脉冲计数功能需要借助PG卡来实现外部脉冲输入。

    •由设置DHSCS指令所需要的目标值，并且把M1028(特殊功能继电器，功能是变频器高速计数功能开启ON/OFF)打开，将自动进行计数。如果要计数器的数值，需要将M1029(特殊功能继电器，功能是高速计数值)设置为ON。

    •高速计数器有3种运动控制模式，可以通过特殊寄存器D1044来设定。

    种模式是“A-B   相脉冲”的模式。使用可以通过输入A相和B相的脉冲来做计数器的输入， 需要和GND连接。

    二种模式是“脉冲＋符号”的模式。使用者可以利用脉冲的输入以及通过符号来做上数或着下数。定义A相来做脉冲，B相来做符号， 需要和GND短接。

    三种模式是“脉冲＋标志位”模式。在计数方式中，可以通过标志位M1030来判断上数或下数，所以使用者知需要连接A相就可以了， 需要和GND短接。

    2 FPID变频器PID控制。

    FPID  S1    S2   S3  S4

    其中： S1:PID参考目标的输入端子选择（0～4）；

    S2:PID比例增益P(0~100)；

    S3:PID积分时间I（0～10000）；

    S4:PID微分时间D（0～10000）。

    3  FREQ变频器运转控制。

    FREQ   S1  S2  S3

    其中：S1:设定频率；S2:加速时间；S3:减速时间。

    例如：FREQ   K5000  K200  K100

    则：设定目标频率为50HZ,加速时间是20S,减速时间是10S

    4  RPR变频器参数读取。

    RPR    S1  S2

    其中：S1:参数字地址；S2：把读取的参数保存到S2中。

    5  WPR变频器参数写入。

    WPR    S1  S2

    其中：S2为参数的地址, 把参数数值S1写到参数S2中。

    5 VFD-E变频器内置PLC程序运行举例

    5.1变频器转速程控源程序案例

 6 VFD-E变频器的功能特色

    6.1内建的PLC功能

    内建的PLC功能可以取代小型的单片机控制器、计数器以及定时器等，从而大幅度降低了系统成本。非常适用功能简单、价格敏感的机械加工行业。

    6.2多样化现场总线通讯模块

    多样化现场总线通讯模块非常适合系统整合应用、立体停车设备、以及远程监控的应用。

    6.3紧凑灵活安装

    VFD-E采用了欧式设计，既可以并排安装又可以加挂导轨背板，加上其小巧型可以大幅度缩小了安装空间。

    6.4直流母线并联供电

    VFD-E可以做直流母线并联供电，有效的相互吸收回馈能量，分散刹车电阻负担。并且多台使用同一个刹车模块，大大的降低了系统成本。

    6.5标准EMC电磁兼容

    滤波器内建（230V 1phase and 460V 3phase）符合CE/UL标准，符合中国出口的市场需要。

    6.6 选购配件

    方便灵活的各种选购配件，例如I/O卡，A/D,D/A模块，数字操作器，PG卡，通讯模块等，用户都可以根据系统的需要来合理的配置，让系统达到的性价比。

    7 结束语

    VFD-E系列PLC嵌入型变频器为台达变频器机种系列的新产品，在产品功能、性能与控制技术上都保留了现有产品的优点。PLC嵌入型变频器将大大的提高了产品的性价比。VFD-E系列有利于开拓全新市场和现有市场。VFD-E系列变频器的应用领域将十分广泛，包括食品加工、风扇水泵、造纸纺织机械、机床/金属加工机械、输送机与搬运机械及木工机械等。

    PLC嵌入型变频器是变频器技术进步的划时代产品，具有非常广阔的应用前景。

为了不增加改造成本，对不同部分设备的PLC控制软件进行了深入的研究，发现CC09-RB056的MOBY-i程序把读写的结果存放在一个数据块DB580内部，而程序的其他部分都从数据块车型信息，于是我们把研究方向放在该数据块上。在CC09-RB056工位，若当前实际的车型为B12，则对MOBY-i的读写进行修改，终解决了这个问题。

我公司计划推出一款B级新车B12，由于工艺线路的特殊性，此车型需要在四厂涂装车间喷涂，然后经过二厂涂装车间的喷蜡线进入二厂总装车间装配。B12经过RB003～RB001至CC09-TC/RB048，然后经过CC09-RB050、CC09-RB052/054到CC09-RB056，经过此处的MOBY-i读写头，读取滑橇上的移动数据载体内的信息，并将其中的车型信息发给总装车间。其他车型来自CC09-RD026或CC09-RD06，通过CC09-TC/RB048进入喷蜡线。但是B12车型所用的滑橇是从滑橇返回线随机抽取的，滑橇数据载体内部仍然记录着先前携带车身的有关信息，与当前携带的车型B12并不相符。为了保证此处读取的车型信息与实际车型一致，直接的办法是在此读写站之前新增一个读写站，通过人工方式，将车型信息写入滑橇数据载体。

由于二厂涂装车间的设备由德国Dürr公司提供，输送系统采用滚床和滑橇的输送方式。设备的控制采用了Dürr公司基于西门子S7-PLC开发的模块化标准程序。为了实现输送设备和自动喷涂系统之间的车型、喷涂颜色信息传递，以及根据质量信息，判断车身物流走向等目的，输送设备采用了RFID射频识别系统。 
二厂涂装车间采用的是西门子MOBY-i识别系统，其硬件系统包括安装在滑橇上的数据载体MDS430，安装在特定位置的读写头SLG43，安装在PLC主机架上的ASM451接口模块，接口模块内置CM422通信卡与读写头进行通信。 
另外MOBY-i的软件系统也比较复杂，Dürr公司在其软件内部进行了大量的封装处理，给用户调整其软件带来了很大的困难。 
同时，增加MOBY-i系统还需要增加相关的硬件设备，并且要求将读写头安装在图1中红色设备上，而红色部分与黑色部分分别属于两个不同的PLC控制组，两者之间需要设计大量的连锁信号，这也给我们带来了很大的技术难度。 
解决方案 
为了不增加改造成本，我们另寻其他途径，并对这两部分设备的PLC控制软件进行了深入的研究，发现CC09-RB056的MOBY-i程序把读写的结果存放在一个数据块DB580内部，而程序的其他部分都从数据块车型信息，于是我们把研究方向放在该数据块上。在CC09-RB056工位，若当前实际的车型为B12，则对MOBY-i的读写进行修改，终解决了这个问题。 
定义4个布尔类型变量，分别记录进入CC09-RB048、RB050、RB052和RB056的车型是否为B12，

由于来自RB001（红色部分）的车型都是新车型B12，而来自CC09-RD026、CC09-RD046（黑色部分）的车型都不是B12，利用这个规律可以判断进入CC09-TC/RB048的车型，并将判断结果存在RB048-TYPE-B12中，当滑橇由CC09-RB048进入CC09-RB050时，把变量RB048-TYPE-B12的信息复制到变量RB050-TYPE-B12，依次传递下去。在CC09-RB056滚床位置，MOBY-i读写头读取滑橇MDS内部的全部信息，并存储在数据块DB580内部。这时我们可以据变量RB056-TYPE-B12的状态来决定是否对数据块DB580内部的车型信息数据进行中途修改： 
若RB056-TYPE-B12＝“TRUE”，则修改； 
若RB056-TYPE-B12＝“FALSE”，则数据不变。 
其他的程序将根据DB580内部存储的车型信息，给总装设备发送信息，通知其发送相应的吊具来接喷漆车身。 
上述的方法中涉及到3个关键技术环节，即信息的、传递和修改。

1．RB048-TYPE-B12初始信息的 
关键是检测滚床在运动状态下，CC09-RB048上的3个接近开关的触发顺序：若RB001的占位开关和CC09-RB048的前占位开关同时触发，表明车型为B12，RB048-TYPE-B12＝“TRUE”；若CC09-RD026或者CC09-RD026的占位开关与CC09-RB048的后占位开关同时触发，表明车型非B12， RB048-TYPE-B12=“FALSE”。

2．车型信息传递 
车型信息要从RB048-TYPE-B12传给RB050-TYPE-B12，从RB052-TYPE-B12到RB056-TYPE-B12。以车身滑橇从CC09-RB048移动到CC09-RB050为例，其关键步骤是判断在车身由CC09-RB048进入CC09-RB050的过程中，若RB048-TYPE-B12＝“TRUE”，则对RB050-TYPE-B12进行置位操作，否则对RB050-TYPE-B12进行复位操作，

3．车型信息的 
按照车间车型定义表，B12车型代号定义为“0940”。在CC09-RB056位置，MOBY-i读写站读取滑橇MDS信息中，并存储在在数据块DB580中，以后的操作都依此数据为准。若RB056-TYPE-B12＝“TRUE”，则用新车型信息“0940”修改数据块DB580。后面的程序将根据数据块内部的车型信息来通知总装车间发送相应的吊具过来。

结语 
至此，我们就完成了相关的技术改造，在不增加任何硬件投资的前提下，仅通过对现有软件的探索和增加部分PLC程序，实现了与增加MOBY-i站相同的功能，大大简化了项目改造技术方案，并节省了设备投资费用以及聘请Dürr公司的劳务费用，同时也大地鼓舞了员工学习、研究和提升业务技能的积性

一、状态编程思想引入

使用经验法及基本指令编制的程序存在以下一些问题。

（1）工艺动作表达繁琐。

（2）梯形图涉及的联锁关系较复杂，处理起来较麻烦。

（3）梯形图可读性差，很难从梯形图看出具体控制工艺过程。

思考：寻求一种易于构思，易于理解的图形程序设计工具。它应有流程图的直观，又有利于复杂控制逻辑关系的分解与综合，这种图就是状态转移图。

引出：状态编程思想即将一个复杂的控制过程分解为若干个工作状态，弄清各个状态的工作细节（状态的功能、转移条件和转移方向），再依据总的控制顺序要求，将这些状态联系起来，形成状态转移图，进而编绘梯形程序。状态转移图是状态编程的重要工具，图中以“S□□”标志的方框表示“状态”，方框间的连线表示状态间的联系，方框间连线上的短横线表示状态转移的条件，方框上横向引出的类似于梯形图支路的符号组合表示该状态的任务。

台车自动往返控制的流程图

台车自动往返控制的状态转移图

二、三菱FX2N系列PLC的状态元件

三菱PLC的状态元件即状态继电器，它是构成状态转移图的重要元件。

三、FX2N系列PLC的步进顺控指令

PLC的步进顺控指令有两条：步进接点指令STL和步进返回指令RET。

1.步进接点指令STL

从下图不难看出，转移图中的一个状态在梯形图中用一条步进接点指令表示。STL指令的意义为“”某个状态，在梯形图上体现为从主母线上引出的状态接点，有建立子母线的功能，使该状态的所有操作均在子母线上进行。其梯形图符号也可用空心粗线绘出，以与普通常开触点区别。“”的二层意思是采用STL指令编程的梯形图区间，只有被的程序段才被扫描执行，而且在状态转移图的一个单流程中，一次只有一个状态被，被的状态有自动关闭它的前个状态的能力。这样就形成了状态间的隔离，使编程者在考虑某个状态的工作任务时，不必考虑状态间的联锁。

图7-3状态转移图与状态梯形图对照

2.步进返回指令RET

RET的意义用于返回主母线。梯形图符号为，使步进顺控程序执行完毕后，非状态程序的操作在主母线上完成，防止出现逻辑错误。状态转移程序的结尾使用RET指令。

四、运用状态编程思想解决顺控问题的方法步骤

运用状态编程思想设计状态转移图的方法和步骤：

步骤1：状态分解，分配状态元件

步骤2：标明状态的功能

步骤3：标明状态的转移条件

台车自动往返控制状态转移图

步骤1：状态分解，分配状态元件。即将整个过程按任务要求分解，其中的每个工序均对应一个状态，并分配状态元件。

每个工序（或称步）用一矩形方框表示，方框中用文字表示该工序的动作内容或用数字表示该工序的标号。与控制过程的初始状态相对应的步称为初始步，用双线框表示。方框之间用线段连接表示状态间的联系。

例如台车自动往返控制实例中：

（1）初始状态S0

（2）次前进S20

（3）次后退S21

（4）延时S22

（5）二次前进S23

（6）二次后退S24

步骤1：状态分解，分配状态元件

步骤2：弄清每个状态的功能、作用

在状态转移图中标明状态功能，例如在台车自动往返控制实例中：

S0PLC上电作好工作准备

S20次前进（输出Y1，驱动电动机正转）

S21次后退（输出Y2，驱动电动机反转）

S22延时(定时器T0延时到T0动作）

S23二次前进（输出Y1，驱动电动机正转）

S24二次后退（输出Y2，驱动电动机反转）

各状态的功能是通过PLC驱动其各种负载来完成的。负载可由状态元件直接驱动，也可由其他软元件触点的逻辑组合驱动。

步骤2：标明状态功能

步骤3：找出每个状态的转移条件

在状态转移图中标明每个状态的转移条件，方框之间线段上的短横线表示状态转移条件。例如台车自动往返控制实例中：

S20转移条件SB

S21转移条件SQ1

S22转移条件SQ2

S23转移条件T0

S24转移条件SQ3

状态的转移条件可以是单一的，也可以是多个元件的串、并联组合。

步骤3：标明转移条件

通过以上三步，可得到台车自动往返控制状态转移图，每步所驱动的负载（线圈）用线段与方框连接。