西门子6ES7216-2AD23-0XB8接线方式

西门子6ES7216-2AD23-0XB8接线方式

1基于Web的SA的特性【1】
随着现代工厂信息自动化进程的加快，企业逐渐将管理、决策、市场信息和现场控制信息结合起来，实现ERP(EnterpriseResourcePlanning)、MES(ManufacturingExecutionsystem)、PCS(ProcessControlSystem)三层信息一体化的解决方案。同时，企业内部之间以及与外部交换信息的需求也在不断扩大，现代工业企业对生产的管理要求不断提高，这种要求已不局限于通常意义上的对生产现场状态的监视和控制，同时还要求把现场信息和管理信息结合起来，建立一套全集成的、开放的、全厂综合自动化的信息平台，把企业的横向通信(同一层不同节点的通信)和纵向通信(上、下层之间的通信)紧密联系在一起，通过对经营决策、管理、计划、调度、过程优化、故障诊断、现场控制等信息的综合处理，形成一个意义广泛的综合管理系统。在PCS层中，只有具有Web功能的SA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）系统，才能满足企业信息自动化信息平台的要求，它使采集和监控的数据得以开放，能被多的管理系统、控制系统和使用者所访问。
基于Web的SA系统与传统的SA系统相比，具有以下优点：
Ø 可以远程访问，使用户虽远离现场，亦可了解现场情况；
Ø 报警方式的多途径实现，不仅能在SA监控系统中显示，还可以通过、E-mail甚至手机短信实现；
Ø 一个用户可监控多个过程，多个用户可以监控同一过程，真正实现了数据的开放性及过程信号的透明化；
Ø 仪器虚拟化，操作简单，不仅可以进行现场数据记录，可以进行智能化分析；
Ø 多种仪器、多种控制系统的协同工作，使全局自动诊断能力增强；
Ø 既可在原有的PLC/DCS基础上安装，也可以立安装，能够实现与原系统的无缝连接。
1.1开发需求与背景
在塑料绝缘电线电缆生产过程中，有一其关键的工序，即：塑胶工序，它是将绝缘PVC塑料挤制在导电线芯上，工艺要求其绝缘厚度在公差范围内，否则为废品。电线电缆生产厂家对此工艺特别重视，但废品率仍然较高，为节能降耗，为某电线电缆生产厂家采用菱电公司的PLCA2SHCPU、现场总线CC－bbbb控制器A1SJ61BT11以及Ethernet控制器A1SJ71E71-B5-S3开发了一套基于Web的SA系统，效果较好，为企业实现“工厂信息自动化”奠定了坚实的基础。
2系统设计
基于Web的SA系统的主要有以下几部分组成：数据库和WEB服务器、现场测控设备、监控设备、交换式以太网、浏览器等，其中交换式以太网是数据主通道。要真正实现基于Web的SA，不仅要考虑网络技术和控制技术的特点,还要考虑现代控制系统的新特性。比如的性和准确性，数据通信的准确性是远程测控系统的要要求，没有的数据是不可能进行控制的。还有某些设备的实时性要求，保证其级,另外协议的简单化可实现少延迟，快速投递，网络数据库的连接和新不仅是动态的、实时的，而且要有高的编程效率和很好的兼容性，TCP/IP协议和现场总线协议的兼容性，真正达到数据畅通无阻。
在设计中，车间级Intranet主要有车间Web服务器（用于外部Ethernet连接以及与班组网络连接）、车间生产服务器（用于生产计划、调度、报表统计等）以及车间控制服务器（车间生产控制流程、生产工艺控制、设备实时监控等）组成，与外部连接采用光纤通信介质，车间内部包括各班组服务器A2SHCPU+A1SJ71E71-B5-S3在内的各服务器均采用10MEthernet连接。考虑到设备的实时控制要求，采用了CC－bbbb现场总线用以实时控制各生产设备的运行。塑胶车间的基于Web的SA系统结构图见图1所示。

基于Web的SA系统结构图
2.1A2SHPLC
A2SHPLC由于增加了CC-bbbb的指令，且内置的性能诸如锂电池、后备RAM、用户存储器、实时时钟和一个灵活的通信口，使其能适应工业现场应用场合。
2.2CC-bbbb现场总线【2】
CC-bbbb是Control&Communicationbbbb(控制与通信链路系统)的简称，是三菱电机于1996年推出的开放式现场总线，其数据容量大，通信速度多级可选择，而且它是一个复合的、开放的、适应性强的网络系统，能够适应于较高的管理层网络到较低的传感器层网络的不同范围。CC-bbbb是一个以设备层为主的网络，一般情况下，CC-bbbb整个一层网络可由一个主站和六十四个从站组成。网络中的主站由PLC担当，从站可以是远程I/O模块、特殊功能模块、带有CPU和PLC本地站、人机界面、变频器及各种测量仪表、阀门等现场仪表设备。且可实现从CC-bbbb到AS-I总线的联接。CC-bbbb具有高速的速度，达可达10Mbps。CC-bbbb的底层通信协议遵循RS485，一般情况下，CC-bbbb主要采用广播一轮询的方式进行通信，CC-bbbb也支持主站与本地站、智能设备站之间的瞬间通信。
CC-bbbb。具有性能、应用广泛使用简单节省成本等优点。
2.3基于Web的SA计算机管理网络结构【3】
B/S（Brower/Server）结构是现行企业信息网络的优选结构体系，在相同的性能需求下可以使整个计算机系统的投资大幅降低；其次，它具有很好的开放性、兼容性和容错能力，并且易于功能和用户的扩充。B/S结构体系实现了分布式协作处理业务。客户机可以分布设置在企业的各个部门，分别进行各自的业务处理，而且具有协作处理和计算的环境，发挥各自特长相互协作运行，实现有效的管控一体化管理。
2.4Intranet与Infranet（InfrastructureNetworks）实时数据交换技术
基于Web的SA开发的关键在于实现Infranet与Intranet之间信息传送的有效性与可用性。动态数据交换DDE（DynamicDataExchange）是实现Infranet与Intranet集成的一种方便方法，尤其是在Infranet与Intranet之间具有中间系统或共享存储器工作站时。基于DDE方法实现Infranet与Intranet集成的关键是：1）中间系统的通信处理机起沟通Infranet与Intranet的桥梁作用。通信处理机一方面是信息网络的一个工作站，同时又是控制网络中的一个工作站。在通信处理机上运行两个应用程序，一个是实时通信程序，实现实时信息的接收、检错、信息格式转换等功能，为信息网络数据库提供实时数据信息。另一个是数据库访问应用程序接口，它接收DDE服务器送来的实时数据并写到数据库服务器中，供信息网络实现信息处理、统计、分析、管理等功能。2）为了能够通过共享内存实现动态数据交换，在网络控制器上安装有bbbbbbsServer2000、MicrosoftSQLServer6.5、PowerBuilder7.0以使之实现DDE功能。
实时数据交换的过程为：，DDE客户应用程序向DDE服务器应用程序发出请求，DDE服务器应用程序响应请求，双方建立连接，开始对话。然后，DDE服务器应用可以和DDE客户应用进行实时数据交换，DDE客户应用可以访问DDE服务器应用的数据库。
2.5实时数据库技术【4】
实时数据库是基于Web的SA系统中数据处理和管理的，它的一个基本特征就是与时间相关性，与时间相关性包含两个方面：1）数据与时间相关，2）数据的值随时间而变化。实时数据库要求无缝地集成了数据库与定时性，但并不是数据库技术和实时系统两者的简单结合，兼顾了常规数据库处理能力和实时处理技术需求。不仅要求有并发处理能力，同时还要具有分布式网络的功能，其中有1）实时数据模型包括数据结构、数据操作和完整性约束在内的实时数据模型，2）实时事务的模型与处理3）数据存储与缓冲区管理。
3结束语
企业信息化是我国国民经济信息化的要任务，而企业综合自动化是企业的发展方向。基于Web的SA给企业信息化奠定了坚实的基础。实现企业信息化与综合自动化，不但要发展控制网络，建设信息网络，而且要注重控制网络与信息网络的集成，实现计算机协同工作与信息共享，这是未来数字企业的发展方向

4．跳步 重复和循环序列。在实际系统中经常采用跳步、重复和循环序列。这此序列实际都是选择序列的特殊形式。如图5-6 a所示为跳步序列，当步3为活动步时，若转换条件X005成立，则跳过步4和步5直接进入步6；图5-6b所示为重复序列，当步6为活动步时，若转换条件X004不成立而X005成立，重新返回步5，重复执行步5和步6，直到转换条件X004成立，转入步7；图5-6C所示为循环序列，在序列结束后，用重复的方式，直接返回初始步0，形成序列的循环。

   在该公司的产品中，包含了常规的变频、伺服系统、PLC系统、触摸屏等FA产品。 同时，根据不同的产品，会有不同的要求，FA产品的使用情况也不同。

      2. 设备说明

      双色凹印机是用于对单张纸的凹印印刷，整个系统包括飞达、一色组、二色组、收纸等部分四个部分，其中主要包含:主传动、送纸、印刷、收纸、纸张检测、气路、油路、风机等控制线路组成。

      主传动由一台35KW的变频器控制，提供整个机组印刷过程中的传动动力，其包括了飞达部分的送纸传动、印刷滚筒的转动、收纸机构。 送纸部分，主要有主副台板的控制，以及纸张的早到、晚到、跑偏、双张等检测功能。同时在部分还包括了纸张计数、生产产量的生产信息的监视功能。

      印刷部分，主要包括了印版的上版、换版功能，以及有关的调版功能。同时还有其他的辅助功能，如墨量控制、匀墨控制、印刷控制等功能。 收纸部分，主要包括了收纸机构的自动速度跟踪控制，收纸主副台板的控制等功能。

                                         图一    双色凹印印刷机组
 
      3．系统配置图

      该系统使用了三菱的QPLC、四个CC-bbbb远程站、触摸屏、变频器等自动化产品。所有现场的信号，都通过CC-bbbb现场总线的方式输入主站中。其基本配置如下图所示：

                                              图二 系统配置图

      4．调试情况和体会

      系统由于采用了CC-bbbb现场总线的方式，在布线时，所有的I/O点采用就近接入远程模块中，差错发生较少，也很容易进行查找。

      在调试中碰到的大问题是触摸屏的级连问题，本系统中，在送纸、一色组、二色组都有F930触摸屏充当人机界面系统。在实际调试过程中，开始经常会碰到通讯通不上，经过仔细分析后，硬件上，除了全部采用屏蔽电缆外，RS232通讯时，尽量缩短电缆的长度，并且走线时，避开动力电缆；RS422通讯时，采用屏蔽双绞线的方式，并且并上匹配电阻。软件上，在触摸屏的设置上，让触摸屏按照通讯的先后顺序进行初始化。经过这两方面的处理后，问题得到了解决。

      经过采用的现场总线技术，可以避免许多安装上的问题；同时，通过对问题的解决，也给了我一些安装方面经验，严格按照规范进行施工，否则是自找麻烦。

      5．用户的反馈

      系统从在厂里调试成功，至运到用户那里安装完毕后，开始生产至今已有三年时间，系统运行稳定，了较好的效果，生产厂家及用户都比较满意。

一、引言
在工业自动化控制系统中，为常见的是PLC和变频器的组合应用，并且产生了多种多样的PLC控制变频器的方法，其中采用RS-485通讯方式实施控制的方案得到广泛的应用：因为它抗干扰能力强、传输速、传输距离远且造价低廉。但是，RS-485的通讯解决数据编码、求取校验和、成帧、发送数据、接收数据的奇偶校验、时处理和出错重发等一系列技术问题，一条简单的变频器操作指令，有时要编写数十条PLC梯形图指令才能实现，编程工作量大而且繁琐，令设计者望而生畏。
本文介绍一种非常简便的三菱FX系列PLC通讯方式控制变频器的方法：它只需在PLC主机上安装一块RS-485通讯板或挂接一块RS-485通讯模块； 在PLC的面板下嵌入一块造价仅仅数百元的“功能扩展存储盒”，编写4条其简单的PLC梯形图指令，即可实现8台变频器参数的读取、写入、各种运行的监视和控制，通讯距离可达50m或500m。这种方法非常简捷便利，易掌握。本文以三菱产品为范例，将这种“采用扩展存储器通讯控制变频器”的简便方法作一简单介绍。
二、三菱PLC采用扩展存储器通讯控制变频器的系统配置
1、系统硬件组成

图1 三菱PLC采用扩展存储器通讯控制变频器的系统配置

图2 FX2N-485-BD通讯板外形图

图3 三菱变频器 PU插口外形及插针号

FX2N系列PLC(产品版本V 3.00以上)1台(软件采用FX-PCS/WIN-C V 3.00版)；FX2N-485-BD通讯模板1块(长通讯距离50m)；或FX0N-48DP通讯模块1块+FX2N-CNV-BD板1块(长通讯距离500m)；FX2N-ROM-E1功能扩展存储盒1块(安装在PLC本体内)带RS485通讯口的三菱变频器8台(S500系列、E500系列、F500系列、F700系列、A500系列、V500系列等，可以相互混用，总数量不过8台；三菱所有系列变频器的通讯参数编号、命令代码和数据代码相同。)；RJ45电缆(5芯带屏蔽)；终端阻抗器(终端电阻)100Ω；选件：人机界面(如F930GOT等小型触摸屏)1台。

2、硬件安装方法

(1) 用网线压接钳将电缆的一头和RJ45水晶头进行压接；另一头则按图1～图3的方法连接FX2N-485-BD通讯模板，未使用的2个P5S端头不接。
(2) 揭开PLC主机左边的面板盖, 将FX2N-485-BD通讯模板和FX2N-ROM-E1功能扩展存储器安装后盖上面板。
(3) 将RJ45电缆分别连接变频器的PU口，网络末端变频器的接受信号端RDA、RDB之间连接一只100Ω终端电阻，以由于信号传送速度、传递距离等原因，有可能受到反射的影响而造成的通讯障碍。

3、变频器通讯参数设置
为了正确地建立通讯，在变频器设置与通讯有关的参数如“站号”、“通讯速率”、“停止位长/字长”、“奇偶校验”等等。变频器内的Pr.117~Pr.124参数用于设置通讯参数。参数设定采用操作面板或变频器设置软件FR-SW1-SETUP-WE在PU口进行。
4、变频器设定项目和指令代码举例
如表1所示。参数设定完成后, 通过PLC程序设定指令代码、数据和开始通讯, 允许各种类型的操作和监视。

5、变频器数据代码表举例
如表2所示。

6、PLC编程方法及示例
(1) 通讯方式
PLC与变频器之间采用主从方式进行通讯，PLC为主机，变频器为从机。1个网络中只有一台主机，主机通过站号区分不同的从机。它们采用半双工双向通讯，从机只有在收到主机的读写命令后才发送数据。
(2) 变频器控制的PLC指令规格

(3) 变频器运行监视的PLC语句表程序示例及注释

LD M8000 运行监视；EXTR K10 K0 H6F D0 EXTR K10：运行监视指令；K0：站号0；H6F：频率代码(见表1)； D0：PLC读取地址(数据寄存器)。指令解释：PLC一直监视站号为0的变频器的转速(频率)。
(4) 变频器运行控制的PLC语句表程序示例及注释
LD X0 运行指令由X0输入；
SET M0 置位M0辅助继电器；
LD M0
EXTR K11 K0 HFA H02 EXTR K11：运行控制指令； K0：站号0；HFA：运行指令(见表1)； H02：正转指令(见表1)。
AND M8029 指令执行结束； 字串9
RST M0 复位M0辅助继电器。
指令解释：PLC向站号为0的变频器发出正转指令。
(5) 变频器参数读取的PLC语句表程序示例及注释
LD X3 参数读取指令由X3输入；
SET M2 置位M2辅助继电器；
LD M2
EXTR K12 K3 K2 D2 EXTR K10：变频器参数读取指令； K3：站号3；K2：参数2-下限频率(见表2)； D2：PLC读取地址(数据寄存器)。
OR RST M2 复位M2辅助继电器。
指令解释：PLC一直读取站号3的变频器的2号参数-下限频率。
(6) 变频器参数写入的PLC语句表程序示例及注释
LD X1 参数变指令由X3输入；
SET M1 置位M1辅助继电器；
LD M1
EXTR K13 K3 K7 K10 EXTR K13：变频器参数写入指令；K3：站号3；K7：参数7-加速时间(见表2)；K10：写入的数值。
字串1

EXTR K13 K3 K8 K10 EXTR K13：变频器参数写入指令；K3：站号3；K8：参数8-减速时间(见表2)； K10：写入的数值。
AND M8029 指令执行结束；
RST M1 复位M1辅助继电器。
指令解释：PLC将站号3的变频器的7号参数-加速时间、8号参数-减速时间变为10。

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三、三菱PLC控制变频器的各种方法综合评述与对比
1、PLC的开关量信号控制变频器
PLC(MR型或MT型)的输出点、COM点直接与变频器的STF(正转启动)、RH(高速)、RM(中速)、RL(低速)、输入端SG等端口分别相连。PLC可以通过程序控制变频器的启动、停止、复位； 也可以控制变频器高速、中速、低速端子的不同组合实现多段速度运行。但是，因为它是采用开关量来实施控制的，其调速曲线不是一条连续平滑的曲线，也无法实现精细的速度调节。这种开关量控制方法，其调速精度无法与采用扩展存储器通讯控制的相比。
2、PLC的模拟量信号控制变频器
硬件：FX1N型、FX2N型PLC主机，配置1路简易型的FX1N-1DA-BD扩展模拟量输出板； 或模拟量输入输出混合模块FX0N-3A； 或两路输出的FX2N-2DA； 或四路输出的FX2N-4DA模块等。
优点： PLC程序编制简单方便，调速曲线平滑连续、工作稳定。
缺点： 在大规模生产线中，控制电缆较长，尤其是DA模块采用电压信号输出时，线路有较大的电压降，影响了系统的稳定性和性。另外，从经济角度考虑，如控制8台变频器，需要2块 FX2N-4DA模块，其造价是采用扩展存储器通讯控制的5～7倍
3、PLC采用RS-485无协议通讯方法控制变频器
这是使用得为普遍的一种方法，PLC采用RS串行通讯指令编程。
优点：硬件简单、造价，可控制32台变频器。
缺点：编程工作量较大。从本文的二章可知：采用扩展存储器通讯控制的编程其简单，从事过PLC编程的技术人员只要知道怎样查表，仅仅数小时即可掌握，增加的硬件费用也很低。这种方法编程的轻松程度，是采用RS-485无协议通讯控制变频器的方法所无法相比的。
4、PLC采用RS-485的Modbus-RTU通讯方法控制变频器
三菱新型F700系列变频器使用RS-485端子利用Modbus-RTU协议与PLC进行通讯。
优点： Modbus通讯方式的PLC编程比RS-485无协议方式要简单便捷。
缺点： PLC编程工作量仍然较大。
5、PLC采用现场总线方式控制变频器
三菱变频器可内置各种类型的通讯选件，如用于CC-bbbb现场总线的FR-A5NC选件； 用于Profibus DP现场总线的FR-AP(A)选件； 用于DeviceNet现场总线的FR-A5ND选件等等。三菱FX系列PLC有对应的通讯接口模块与之对接。
优点： 速度快、距离远、效、工作稳定、编程简单、可连接变频器数量多。 字串4

缺点： 造价较高，远远采用扩展存储器通讯控制的造价。
综上所述，PLC采用扩展存储器通讯控制变频器的方法确有造价低廉、易学易用、性能的优势； 若配置人机界面，变频器参数设定和监控将变得加便利。
1台PLC和不多于8台变频器组成的交流变频传动系统是常见的小型工业自动化系统，广泛地应用在小型造纸生产线、单面瓦楞纸板机械、塑料薄膜生产线、印染煮漂机械、活套式金属拉丝机等各个工业领域。采用简便控制方法，可以使工程方案拥有通讯控制的诸多优势，又可省却RS-485数据通讯中的诸多繁杂计算，使工程质量和工作效率得到大的提高。但是，这种简便方法也有其缺陷：它只能控制变频器而不能控制其它器件；此外，控制变频器的数量也受到了限制。
四、结束语
本文较为详细地介绍了PLC采用扩展存储器通讯控制变频器的简便方法，并综合评述了三菱PLC控制变频器的各种方法。深入了解这些方法，有助于提高交流变频传动控制系统设计的科学性、性和经济性。读者可以根据系统的具体情况，选择合适的方案。本文介绍的简便方法尽管有其缺陷，但仍不失为一种有推广的好方法。