西门子6ES7222-1HF22-0XA8大量供应

西门子6ES7222-1HF22-0XA8大量供应

1 引言 

在美国玩具标准ASTM F963-03中，玩具主轴线定义为：一条连接产品上远的部分或端点的距离长的直线。一个产品可以有一条以上的主轴线，但它们的长度相等。对塑胶玩具和毛绒玩具进行整体易燃性测试，往往要花费大量的时间来确定玩具主轴线的方向和尺寸。而玩具主轴的方向、尺寸及燃烧尺寸的确定目前是通过人的肉眼和钢直尺来判断的，玩具燃烧前后外形差别较大，用肉眼无法准确测量燃烧的尺寸，这样测试结果就会受到较多人为因素的影响，效率低、误差大、重复性差，严重影响玩具易燃性测试合格与否的判定。

随着计算机控制技术的发展，PLC(可编程控制器)以其模块化的结构，高抗干扰的I/O处理元件、硬件配置的灵活性，可扩展和稳定性等特点，为在不同的场所的应用提供了稳定的平台，已广泛使用在自动控制装置领域。

本玩具整体燃烧自动测试仪采用的PLC控制技术和的细分型驱动装置控制技术，可满足美国玩具标准ASTM F963-03中相关条款的要求，自动测量玩具的主轴线尺寸，自动记录燃烧时间并计算燃烧速度，且精度高，效，稳定性好为玩具的测试提供了保。

2 工作过程

燃烧自动测试仪为平台结构，由人机交互部分、控制部分、驱动部分和支撑定位部分四部分组成，如图1所示。

图1 燃烧自动测试仪组成图

人机交互部分：采用日本三菱公司的F920型操作面板，通过操作按钮可以进行各种操作功能的设置，并可将测试参数和测试结果显示在屏幕上。操作简单、方便，显示及时准确。

控制部分：控制器采用日本三菱公司的FX10MT型PLC，具有精度高、速度快、稳定的特性。主要作用是接受输入信息，并根据信息进行判定和数据处理，进而输出控制信号到测试仪的驱动部分。并且可以进行计时功能。

驱动部分：包括三个步进电机，采用美国WJT的JQF-MD808步进电机驱动器，接受脉冲输出信号，控制步进电机的旋转角度和旋转方向，完成测试过程中的各种驱动任务。

支撑定位部分：自动测试仪的机械部分，主要由底座，支撑杆，定位杆，刻度标等部分组成。

玩具燃烧自动测试仪的机械结构示意图如图2所示：

其工作过程如下：

(1)确定样品的主轴线方向：玩具样品放置在可旋转的工作台上，步进电机驱动支撑杆旋转，带动支撑杆上的定位杆使其与玩具主轴线方向一致，通过微调旋转工作台、定位杆的方向及位置，确定样品的主轴线方向。

(2)准确测量样品主轴线尺寸及燃烧尺寸 ：使用步进电机带动丝杆上的刻度标从玩具主轴线的一端开始移动到另一端，移动的距离即为玩具主轴线尺寸;将定位杆移开，将玩具点火测试，待火焰熄灭后，再将定位杆移回到点火前的初始位置，此时，定位杆方向又与玩具主轴线方向一致，该位置通过PLC控制步进电机来保证;移动刻度标从玩具主轴线一端移动到玩具烧毁边缘，记录移动距离，则两次移动距离之差就为玩具在主轴方向被烧毁的尺寸。

(3)测试结果的显示与打印装置：当玩具点火燃烧时，按下计时按钮，火焰熄灭后停止计时，用PLC自动记录玩具燃烧的时间，玩具燃烧速度=玩具燃烧尺寸/燃烧时间，将测量数据计算得出燃烧速度，并将玩具主轴线尺寸、燃烧尺寸、燃烧时间、燃烧速度及环境情况显示打印。

3 工作原理

玩具自动燃烧测试仪的部分是PLC和三个步进电机组成的驱动部分，测试仪的工作原理如图2示。

图3 燃烧自动测试仪工作原理图

根据美国玩具标准燃烧测试要求，在操作面板上通过按钮设定定位杆上升的高度。PLC接收所有这些信息，经过分析和相应的数据处理后输出启动信号，控制步进电机启动。步进电机接到PLC的输出信号后以设定的高度完成相应的操作。通过面板上的正转按钮当作PLC的输入信号，控制步进电机带动定位杆转动一定的角度到达玩具的主轴线方向。PLC自动记录该角度当作后续操作的基准角度。然后启动前进测量按钮，PLC接收到此输入信号后，控位杆上的步进电机带动刻度标测量玩具主轴线尺寸L1。PLC自动记录此数据显示到面板上。确定好玩具的主轴线尺寸后，启动反转按钮使定位杆回到原始位置。 

当确定好玩具主轴线方向和尺寸后，将玩具点火燃烧，此时按下面板上的计时按钮，PLC接收此信号作为一个数字输入信号;当玩具燃烧熄灭后按下停止按钮，PLC接收此信号作为另一个数字输入信号，便输出信号到面板显示玩具的燃烧时间T。启动复原键按钮，PLC控制步进电机带动定位杆回到当初记录的旋转角度，使定位杆重新与玩具主轴线重合;启动后退按钮，使刻度标到达玩具烧毁边缘，面板上会显示刻度标后退的距离L2，则玩具燃烧尺寸L=玩具主轴线尺寸 L1-后退距离L2，并将玩具燃烧尺寸显示到面板上，PLC根据燃烧尺寸和燃烧时间自动计算玩具的燃烧速度，当启动打印按钮后，PLC输出控制信号到微型打印机，自动打印其结果。

同时，根据不同玩具的高度，可以在面板上设定高度，使定位杆上升到一定的高度便于刻度标上的指针定位玩具的主轴线边缘。也可以通过设定一定的角度，先将定位杆转到一定的角度上，再将玩具放置到平台上，使其主轴线方向与定位杆方向一致，当有一定偏差时，通过平台的微调功能，使其保持一致。

4 功能特性

⑴ 测试精度高，响应速度快。FX10MT型PLC为12位机，具有精度高、速度快的特点使测试仪具有优良的测试精度和响应时间。又由于MC- 808MDE细分型步进电机驱动器采用了新型的双性横流载波驱动技术，256倍细分，使步进电机可以达到高的速度和大的高速转矩，细分功能使电机运转精度高，振动小，噪声低。

⑵ 操作简单，使用方便。只需在操作面板上按键操作即可，同时显示屏将相关转动角度，测量尺寸清晰的显示出来，简单，方便、准确。测试仪的使用大的降低了工作强度，提高了工作效率。

⑶ 性高、稳定性强。由于PLC具有性高，稳定性强的特点，MC-808MDE细分型步进电机驱动器具有的过流保护(峰值过 10A)、过压保护(过85VDC)、过热保护(≥70℃停止工作，≤50℃恢复工作)和错相保护功能使测试仪运行、，很好地具备了电气稳定性和性。

⑷ 测试仪结构设计合理。测试仪为平台结构，操作面板安装在底座上，步进电机封装在支撑杆和支座里面，不易接触。同时测试仪的各个部件采用了防锈处理，各部件充分考虑了加工工艺的合理性，调试和维修方便。

⑸ 灵活的预设置功能。可预设测试速度和时间，设定范围广。预设角度为0-180°，预设速度范围为0-6000m/s，燃烧时间0-90s。

⑹ 技术指标为：定位杆上升高度为0-500mm，转动角度为0-90°。定位杆原始位置为0°。

⑺ 抗干扰性强。由于本测试仪的PLC元件具有对数字信号有光电隔离作用，可很好的将误动作信号干扰过滤掉。而MC-808MDE细分型步进电机驱动器具有对输入信号光隔离，输入信号TTL兼容、可接受差分信号，具有良好的散热功能和细分功能，对振动干扰、电磁干扰、环境干扰等有很好的抑制作用。

5 控制系统的软件设计

玩具易燃性自动测试仪的I/O变量分为数字量输入信号，数字量输出信号和中间变量三类。其中数字量输入信号有：运行启动信号，复原信号，开始计时信号，停止计时信号，上升信号，下降信号，前进信号，后退信号，正转信号，反转信号;数字量输出信号有：运行控制信号，打印控制信号;中间变量有：高度设定，角度设定。

PLC根据接收到的数字量输入信号和中间变量，启动并控制测试仪运行，控制程序如图4所示。确定玩具主轴线方向，接着测量主轴线尺寸。确定好这些后，定位杆回到原始位置，点火燃烧玩具，启动计时器。玩具燃烧后，停止计时器，定位杆回到位置，测量玩具燃烧尺寸。计算燃烧时间并启动打印装置，输出测试，结束测试过程。

图4 燃烧自动测试仪控制程序图

6 结束语

本自动测试仪采用的日本三菱公司的FX10MT型PLC控制器和美国WJT的JQF-MD808步进电机驱动器，保证了测试仪运行稳定，响应速度快，精度高。使用本测试仪不仅可以降低检测工作的劳动强度，还大大提高了检测的效率，提高了检测结果的准确性，提高了检验工作的自动化水平。该产品在玩具检测中具有广阔的应用前景。

本文作者点: 采用PLC控制技术结合细分型驱动装置和步进电机的工作原理，研制开发玩具燃烧自动测试仪。该装置能够准确确定玩具主轴线方向和尺寸，保证检验结果的性。

1 引言

西门子S7-200PLC由于其体积小，性高，通讯功能强大等特点，在工业控制领域得到广泛的应用，使用S7-200PLC高性价比的自由口通讯协议实现人机界面灵活方便。目前S7-200PLC接收计算机指令数据主要有两种方法：种方法是使用PLC自带的RCV指令来接收计算机数据;二种方法采用PLC提供的“接收字符中断”方式，将SMB2(自由口接收字符缓冲区)定义指针，使用指针接收数据。

使用“RCV"指令接收数据的方法虽然简单，但在接收大量数据的时候每次都要依次接收，大大降低了效率。在本实验室的一套机电一体化控制系统中，人机界面设计要求是：界面可以向PLC写入0、1、2、传感器采样周期、一个判断指令、AQ0、AQ1等不同指令数据。若一次上位机写指令仅仅是控制0.3的启动，为了写入0则需要将9 B的数据全部发送，由于PLC内接收数据是用“RCV”指令，将9 B的数据依次存储，这样会造成线路中的时间过长产生延时，降低的效率，甚至导致误码出现，显然这种使用“RCV”接收大量数据的方法不太适合。

使用PLC提供的“接收字符中断”方式，将SMB2(自由口接收字符缓冲区)定义指针，使用指针接收数据。此方法若仅仅定义一个指针，其效果和“RCV”指令是一样的。但此方法由于其使用起来比较灵活，故本文设计了一种多地址指针接收数据的方法，即在计算机向PLC写入数据时，仅写入指针判别的代号和对应数据就可完成上位机对下位机的写指令，不同的代号对应不同的地址，与以往使用“RCV”指令相比，有效地减少了写指令的数据，提高了通讯效率。本文在设计PLC与上位机的串口通讯中设计了此种方案，尚未见其他同类文章使用。

2 指针判别

在PLC与计算机的自由口通讯中，为“RCV”或单指针接收计算机数据带来的大数据流，本文在计算机每次向PLC发送指令时，个字节总是模式的代号，从二个字节开始才是指令数据的内容。在PLC接收数据时，个数据进入“自由口接收字符缓冲区”SMB2时，PLC通过“选择指针”接收的是指针判别的代号，通过接收代号的数值比较来判断该指令数据对应的是哪种数据，判断完成后定义一个地址指针接收并存储这种数据的内容。不同的指针判别代号对应不同的地址指针，因此计算机每次写入PLC指令时发送的指令数据都是由两部分构成：部分为指针判别代号，二部分为指令数据的内容。指针判别过程是PLC内接收到判别代号后进行数值比较。指针判别的意义就是通过一个总指针接收模式代号，用不同模式代号再定义多个指针完成不同种类的指令数据的接收与存储。

3 具体应用方案

在设计本实验室的一套电液伺服控制系统中，上位机的人机界面使用VB 6.0编程，下位机的通讯模式为自由口通讯。人机界面设计要求：界面可以向PLC写入0、1、2、传感器采样周期、AQW0、AQW2等不同指令数据，PLC在定时中断内使用XMT指令周期地向上位机发送变量存储器VB1～VB21中的待监视数据(包含PLC中的数字量与模拟量)。由于在设计中上位机写入PLC指令数据种类较多，其中包括定时中断的时间设置、状态位值的写入、模拟量扩展模块的输出等，故本文的模式选择可以将种类不同的指令数据用多个指针接收并存储。表1是本设计PLC程序的部分地址分配表，以便结合PLC程序来说明多地址指针方案的具体实现方法。

SBR_0子程序初始化：

网络1：在子程序中定义中断事件。

INT_0接收字符中断事件中采用指针判别：

网络1：指针代号接收存储于VB22。 

INT_1定时中断事件中PLC发送监视数据：

网络1：通过VB24接收的数据控制XMT的“启/停”动作，进而控制PLC向计算机发送数据。

4 注意要点

由于在本设计中PLC每次接收数据，个字节“指针代号”进入SMB2时，在一次中断事件内，指针代号的数值也存储在每个指针对应的个存储地址中，因此每个指针接收数据时从2个字节起才是指令数据的信息内容，个字节都是对应该指针的代号，否则会出现错误。在PLC程序设计时需要为每个指针预留个存储地址来存储该指针的代号。

故上位机每次向PLC写指令时，个数据内容是指针代号，通过上位机程序中直接赋值即可实现;从2个数据开始为上位机的控制指令。

5 结 语

本设计方案已在实验室机电一体化控制系统的人机界面中成功地应用。系统运行稳定，大大减少了与上位机操作指令无关的，可地将上位机指令数据写入目标，有效解决了串口通讯中出现因大量而造成的延时。