6ES7241-1AA22-0XA0常规

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采制样设备自动控制系统虽然采用了高、高智能的设计，却也是一套基于测量的、在较恶劣环境下工作的控制系统。为使其能够长期稳定的工作，用户需要对其进行定期的检查、保养，以及日常的维护等工作。
采制样设备的自动控制系统是由上下位机组成的两级计算机控制系统，分为上位机（IPC）和下位机（PLC）两部分，一部分故障是由于传感器的受潮、玷污、损坏或传感器信号线故障等引起的；另一部分故障则是与上位机有关的。
一、传感器的故障可导致系统停机（自动状态下）、定位不准确、自动保护等现象。因此，检查传感器的状态是日常维护和故障排查的。本系统使用的传感器类型有：电感式接近开关、对射式光电开关、旋转编码器。
1、电感式接近开关
接近开关用于校正坐标误差，有时也用于行走计数。本系统全部采用PNP型晶体管输出接近开关，其尾部带有信号指示灯，当有金属物体靠近其端部时（15毫米以内），信号指示灯亮，同时，PLC上相应的位置指示LED点亮；移开时信号指示灯灭，PLC上相应的位置指示LED熄灭。
由于电感式接近开关信号不正常引起的故障现象有如下表现形式：
a) 采样时定位不准确，采到车厢外。
b) 卸料点定位不准确，卸在卸料点外。
c) 子样分或留样分转桶位置错位，或不停的转。
故障排除方法：
检查时应先擦去传感器上的水渍和灰尘，用金属物（比如改锥、扳手等）反复靠近传感器的端部，观察信号指示灯是否闪烁。移动采样机，使传感器位于正对着感应块的位置，检查其间隙是否过大（应不大于15毫米），间隙过大时传感器不能感应和给出信号。如果传感器输出信号正常则应检查信号线路是否正常，检查传感器的供电电源是否正常，然后检查进入PLC的信号线是否正常。

2、对射式光电开关
光电开关用于检测车厢位置。本系统采用红外线对射式光电开关，在的端面有信号指示灯，当收到来的红外光时，信号指示灯亮；当光线被遮断时，信号指示灯灭。
由于对射式光电开关信号不正常引起的故障现象有如下表现形式：
a) 采样机进入采样有效区域后不自动进行采样，而是一直前进。
b) 上位机操作界面上显示的车厢号与实际的不符。
故障排除方法：
检查时应先擦去传感器上的水渍和灰尘，如信号指示灯不亮，则应仔细、反复调整和的位置、角度。使得没有物体遮挡时，端信号灯亮。如果传感器输出信号正常则应检查信号线路是否正常，检查传感器的供电电源是否正常，然后检查进入PLC的信号线是否正常。

3、旋转编码器
旋转编码器用于行走计数。本系统采用旋转编码器作为大车、小车、升降的计数、定位。如果码盘上的弹簧拉力不够，轨道上有油渍，会造成码盘不能在轨道上连续滚动引起故障。
由于旋转编码器信号不正常引起的故障现象有如下表现形式：
a) 当行走机构行走时，上位机上显示的坐标值基本固定不变。
b) 采样时定位不准确，采到车厢外。
c) 卸料点定位不准确，卸在卸料点外。
d) 在自动运行过程中出现停机、撞击、紧急制动等现象。
故障排除方法：
检察测距轮弹簧是否压紧；检查光电编码器轴、测距轮轴与联轴之间是否存在打滑现象；轨道上残留的油渍等容易造成测距轮打滑的物质。如果传感器输出信号正常则应检查信号线路是否正常，检查传感器的供电电源是否正常，然后检查进入PLC的信号线是否正常

一、控制继电器存在的缺点

今天继电器已应用到家庭及工业控制的各个领域。他们比以往的产品具有高的性。但是，这也是随之带来的一些问题。如绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏。而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。再者，对一个具体使用的装有上百个继电器的设备，其控制箱将是庞大而笨重的。在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。

二、可编程序控制器的优势、特点及功能

可编程控制器以体积小功能强大所著称，它不但可以很容易地完成顺序逻辑、运动控制、定时控制、计数控制、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。特别是现在，由于信息、网络时代的到来，扩展了PLC的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而广泛地应用于众多行业。

１、顺序控制

顺序控制是PLC基本、应用广泛的领域。所谓的顺序控制，就是按照工艺流程的顺序，在控制信号的作用下，使得生产过程的各个执行机构自动地按照顺序动作。由于它还具有编程设计灵活、速度快、性高、、便于维护等优点，所以在实现单机控制、多机制、生产流程控制中可以取代传统的继电器接触器控制系统。它主要是根据操作按扭、限位开关及其它现场给来的指令信号和传感器信号，控制机械运动部件进行相应的操作，从而达到了自动化生产线控制。比较典型应用在自动电梯的控制、管道上电磁伐的自动开启和关闭、皮带运输机的顺序启动等。例如我分厂的原料混料系统就是利用了PLC的顺序控制功能。

２、闭环过程控制

以往对于过程控制的模拟量均采用硬件电路构成的PID模拟调节器来实现开、闭环控制。而现在可以采用PLC控制系统，选用模拟量控制模块，其功能由软件完成，系统的精度由位数决定，不受元件影响，因而性高，容易实现复杂的控制和的控制方法，可以同时控制多个控制回路和多个控制参数。例如生产过程中的温度、流量、压力、速度等。

３、运动位置控制

PLC可以支持数控机床的控制和管理，在机械加工行业，可编程控制器与计算机数控（CNC）集成在一起，用以完成机床的运动位置控制，它的功能是接受输入装置输入的加工信息，经处理与计算，发出相应的脉冲给驱动装置，通过步进电机或伺服电机，使机床按预定的轨道运动，以完成多轴伺服电机的自控。目前以用于控制无心磨削、冲压、复杂零件分段冲裁、滚削摸削等应用中。

４、生产过程的监控和管理

PLC可以通过通迅接口与显示终端和打印机等外设相连。显示器作为人机界面（HMI）是一种内含微处理芯片的智能化设备，它与PLC相结合可取代电控柜上众多的控制按钮、选择开关、信号指示灯，及生产流程模拟屏和电控柜内大量的中间继电器和端子排。所有操作都可以在显示屏上的操作元件上进行。PLC可以方便、快捷地对生产过程中的数据进行采集、处理，并可对要显示的参数以二进制、十进制、十六进制、ASCII字符等方式进行显示。在显示画面上，通过图标的颜色变化反应现场设备的运行状态，如阀门的开与关，电机的启动与停止，位置开关的状态等。PID回路控制用数据、棒图等综合方法反映生产过程中量的变化，操作人员通过参数设定可进行参数调整，通过数据查询可查找任一时刻的数据记录，通过打印可保存相关的生产数据，为今后的生产管理和工艺参数的分析带来便利。

５、网络特性

PLC可以实现多台PLC之间或多台PLC与一台计算机之间的通讯联网要求，从而组成多级分布式控制系统，构成工厂自动化网络。

(1) 通过通讯模块、上位机以及相应的软件来实现对控制系统的远距离监控。

(2) 通过调制解调器和公用电话网与远程客户端计算机相连，从而使管理者可通过电话线对控制系统进行远距离监控。

结束语

可编程控制器作为一种通用的工业控制器，它可用于所有的工业领域。当前国内外已经广泛的将可编程控制器成功地应用到机械、冶金、石油、化工、纺织、交通、电力、军事等各个领域，并了可观的技术济济效益。而且它还代表当今电气控制技术的世界水平，它已与数控技术 、／CAM技术、工业机器人技术并列为工业自动化技术的四大支柱。

S7-200在CPU单元上设有硬件电路（芯片等）处理高速数字量I/O，如高速计数器（输入）、高速脉冲输出。这些硬件电路在用户程序的控制下工作，可以达到很高的频率；但点数受到硬件资源的限制。 

S7-200 CPU按照以下机制循环工作： 

读取输入点的状态到输入映像区 
执行用户程序，进行逻辑运算，得到输出信号的新状态 
将输出信号写入到输出映像区 
只要CPU处于运行状态，上述步骤就周而复始地执行。在二步中，CPU也执行通讯、自检等工作。 

上述三个步骤是S7-200 CPU的软件处理过程，可以认为就是程序扫描时间。 

实际上，S7-200对数字量的处理速度受到以下几个因素的限制： 

输入硬件延时（从输入信号状态改变的那一刻开始，到CPU刷新输入映像区时能够识别其改变的时间） 
CPU的内部处理时间，包括： 
读取输入点的状态到输入映像区 
执行用户程序，进行逻辑运算，得到输出信号的新状态 
将输出信号写入到输出映像区 
输出硬件延时（从输出缓冲区状态改变到输出点真实电平改变的时间） 
上述A,B,C三段时间，就是限制PLC处理数字量响应速度的主要因素。 

一个实际的系统可能还需要考虑输入、输出器件的延时，如输出点外接的中间继电器动作时间等 
表1. 输入点硬件延时 

以上数据都在《S7-200系统手册》中标明，这里只是列表比较。CPU上的部分输入点延时（滤波）时间可以在编程软件Micro/WIN的“系统块”中设置，其缺省的滤波时间是6.4ms。 

如果把容易受到干扰的信号接到CPU上可改变滤波时间的DI点上，调整滤波时间可能改善信号检测的质量。 

支持高速计数器功能的输入点在相应功能开通时不受此滤波时间约束。滤波设置对输入映像区的刷新、开关量输入中断、脉冲捕捉功能同样有效。 

表2. CPU输出硬件延时 

有些输出点要比其他点快些，是因为它们可以用于高速输出功能，在硬件上有特殊设计。没有专门使用硬件高速输出功能时，它们只是和普通点一样处理 
继电器输出开关频率为1Hz。 
表3. 扩展模块输出硬件延时