西门子模块6ES7221-1BF22-0XA8大量供应

西门子模块6ES7221-1BF22-0XA8大量供应

ATCS PPC22控制器系统含底板、CPU模块、电源供应模块、输入输出模块、通讯模块等。CPU基架可以连接多达3个扩展I/O基架 。扩展基架可以有6到8个的插槽安装各种数字量输入输出模块及模拟量输入输出模块。

PPC22

1 水厂概况

该净水厂采用图1所示的工艺流程，图1中表示了检测控制仪表的安装位置，水厂实现了全自动控制和系统主要参数在线检测；同时为节约水资源，保护水体不受污染，对滤池反冲洗水进行回收。 

 图1 工艺流程

控制系统的组成

 全厂设中控室及取水泵房、加矾加氯、回收泵房与反应沉淀池、V型滤池和送水泵房等5个PLC子站,具体见图2。 

 各PLC站均由一ATCS PPC22基本机架以及数量不等的扩展机架组成。各PLC站、中控室监控计算机在以太网上通讯联络。

图2 全厂计算机监控系统网络结构

 中控室由2台分别用于生产管理与监控的Pentium II 400计算机及2台Epson彩色打印机组成。计算机采用bbbbbbs NT操作系统，均配备有遵循TCP/IP通讯协议的以太网网卡，实时采集生产数据，形成ETHERNET工控网。其中监控计算机采用德维森科技（深圳）有限公司的TFIX组态软件。可显示14个包括涉及PLC控制的机电、加矾加氯设备与滤池等在内的模拟画面，可对系统的所有设备进行远程操作和控制，并具备显示工艺布置图、实时动态参数、设备的工作状态及实时/历史报警信号、在线仪表的实时/历史趋势曲线、马达运行时间等功能，同时可进行离线/在线编程及设定参数的修改，编制和打印生产与管理报表。管理计算机采用Excel软件，用于与存储监控计算机检测的主要生产数据，以便用于管理。

3.运行结果

整个自控系统投运以来，取水泵房、回收泵房、送水泵房水泵机组能按程序自动开/停；V 型滤池的各项控制指标均能达到德维森公司的技术要求，据厂化验室对V型滤池的功能检测，当滤池进水浊度在10NTU以下时，可保证滤后水浊度在0.7NTU以下，同时反冲洗配水、配气均匀；加矾、加氯系统能在不同水质、水量情况下正常工作，实现自动化控制，出厂水浊度、余氯等卫生指标均能按要求控制在0.2～0.5NTU、0.5～0.8mg/L之间。整个自控系统运行良好，实现全厂工艺自动化，车间无人值守，保证了、低耗、供水。此外由于自控系统的大部分安装调试是在德维森公司指导下，由水厂的工程技术人员自行完成，通过该工程建设，为水厂培养与锻炼了一大批技术与管理人员，为水厂投产后的运行、维护与管理积累了经验。 

  一、引言

    随着工业生产自动化水平的不断加快，对控制系统提出了愈来愈严格的要求。随着大规模集成电路广泛应用，控制系统本身也得到长足发展，已由原来的分立元件、继电器控制，发展成为大规模集成电路的微机控制。控制方式也由原来的分散控制发展为集中控制 。正是在这种发展的需求下，可编程控制器应运而生。由于可编程控制器（PLC）具有体积小、抗干扰能力强、组态灵活等优点，因而在工业控制系统中得到非常广泛的应用。 

    在电缆自动生产线检测控制系统中，可编程控制器主要用作下位机，检测各状态点的状态，直接控制系统的启、停和其他控制单元的投切，并将各点的状态送给上位机——计算机，计算机综合可编程控制器和其他设设备的数据，作出相应的处理和显示。关于整个系统的设计与实现另文介绍，本文主要介绍该系统中用作下位机的可编程控制器的作用、与计算机的通讯及程序设计方法。 

    二、可编程控制器的性能特点

    用于控制系统中的可编程控制器是以循环扫描的方式工作，它不断读取输入点的状态，然后按照既定的控制方式进行逻辑运算，将从输出端送出，从而达到控制的目的。它是由工业微型计算机、输入/ 输出继电器、保护及抗干扰隔离电路等组成的微机控制装置，具有顺序、周期性工作的特性。由于它具有可编程的功能，且其基本输入/输出点全部使用开关量，因而可以替代继电器控制系统和由分立元件构成的控制系统。从应用角度来看，可编程控制器具有如下特点： 

    1、性高：可编程控制器的输入/ 输出端口均采用继电器或光耦合器件，即基本输入/ 输出点均为开关量，同时附加有隔离和抗干扰措施，使其具有很高的抗干扰能力，因而能在比较恶劣的环境下工作。 

    2、体积小：在制造时采用了大规模集成电路和微处理器，用软件编程替代了硬连线，达到了小型化，便于安装。 

    3、通用性好：可编程控制器采用了模式化结构，一般有CPU模块、电源模块、通讯模块、PID模块、模拟输入/ 输出模块等。用这些模块可以灵活地组成各种不同的控制系统。对不同的控制系统，只需选取不同的模块设计相应的程序即可。 

    4、使用方便、灵活：对于不同的控制系统，当控制对象及输入/ 输出硬件结构选定后，若要改变控制方式或对控制对象作一些改动，只需修改相应程序即可，无须对系统连线作较大的修改。从而减少了现场调试的工作量，提高了工作效率。 

    三、用作下位机的可编程控制器

    由于可编程控制器具有上述特点，因而在检测和控制系统中得到广泛应用。但因其性太强以及受输入/ 输出节点数的限制，在由可编程控制器构成的系统中，可编程控制器主要用来完成组合逻辑与时序逻辑的输入/ 输出控制。另外，由于可编程控制器无法以比较灵活的方式显示当前各个输入/ 输出点的状态，不能以多种方式提供整个系统的运行情况，因而，在用可编程控制器构成比较大的检测控制系统时，一般用可编程控制器完成信号的采集和控制，比较复杂的数据处理、图形显示、人机界面等由计算机来完成。 

    在电缆自动生产线检控系统中，可编程控制器作为下位机用来控制各种电机、风机的启、停，调速器的投切，读取各控制点的状态，然后将各点的状态输入到上位机——计算机。计算机处理可编程控制器和其他设备的信息，以图表的方式显示，使操作者对生产线的工作状态一目了然。计算机和可编程控制器的硬件连接及可编程控制器与各控制端、状态点的连接如图1所示。 

图1 可编程控制器接线示意图

    图1中，输入到可编程控制器的检测点可分为按键类和光电开关类。按键类主要有：启动、停止、帮助、诊断、查询、复位按键等。光电开关类主要有：张力轮位置、张力杆位置、左右托位置、左右盘位置、抓勾位置、左右防护位置、排线位置、排架位置、光电开关等。可编程控制器的输出用来控制循环水、退火水、吹干风机及各种电机的启停等。 

    可编程控制器不断读取输入端，按既定的控制方式对输入端的状态进行逻辑运算，然后将运算经输出端输出（即进行控制），从而保证生产线的、连续运行，同时将本系统的状态按某种协议反映给上位机，上位机处理可编程控制器和其它设备的信息，作出响应，并以图表的方式显示，使操作者能随时掌握生产线的工作状态，以便在需要时进行调试。 

    四、通讯连接及程序设计

    上位机和下位机进行数据交换的方式有很多，如网络方式、485方式、RS232方式等。由于在电缆生产线中，上、下位机之间距离较近，因而我们选用了RS232方式，其硬件连接如图2所示。

图2 可编程控制器与计算机连接示意图

    图2是我们使用三菱公司的FX2可编程控制器与计算机的连接方法。可编程控制器端使用了FX - 232ADP串行通讯模块，即可编程控制器与计算机之间以RS232方式进行数据交换。当可编程控制器与计算机的距离比较远时，也可以485方式进行数据交换，只要在计算机中插一个485接口板，并将可编程控制器的ADP - 232模块换成485模块即可。 

    1、可编程控制器通讯程序设计 

    在可编程控制器与计算机通讯之前，设置相互认可的参数，这些参数有：波特率、停止位和奇偶校验位等。可编程控制器通讯参数通过寄存器D8120的位组合方式来选择，其各位定义如下： 

    b0 数据长度：= 0 ，7位； = 1， 8位 

    b2b1 校验： = 00，无校验； = 01，奇校验； = 10， 偶校验 

    b3 停止位： = 0， 1位； = 1， 2位 

    b7b6b5b4 波特率； 

    = 0011， 300 bps； = 0100， 600 bps； 

    = 0101， 1200 bps； = 0110， 2400 bps； 

    = 0111， 4800 bps； = 1000， 9600 bps； 

    = 1001， 19200 bps； 

    可编程控制器通讯适配器FX - 232ADP的命令为Ram ò n，其中S设定了传送数据的缓冲区址，m为从地址开始的m个顺序单元，D为接收数据的缓冲区址，n为接收数据的n个顺序单元。可编程控制器完成一次传送的程序流程如图3 所示。

图3 可编程控制器发送数据流程

    M8000是当PLC运行时，处于接通状态的特殊辅助继电器。

    可编程控制器是以循环扫描的方式工作（如图4 (b)所示），即按顺序反复地执行一条一条指令。如图4(b)所示，IN为一组输入指令，即一组将接点状态读入可编程控制器的指令，MEM为一组记录接点状态的指令，CAL为若干条完成控制所需的计算、处理指令，OUT为执行控制和一组输出指令，TRN为若干条向串行口发送数据的指令，依次反复执行IN、MEN、CAL、OUT、TRN，从而完成控制和数据交换的任务。由此可见，可编程控制器从串行口送出的数据是一个分段连续的数据流，如图4 (a)所示。

(a) 可编程控制器发送的数据流

(b) 可编程控制的工作流程

图4

    图中Dn（n=1, 2……N）为连续从串行口输出的N个数据，在TRN之外的时间里串行口并不工作。这样，当计算机在接收可编程控制器的数据时，就需作如下考虑： 

    1) 应找到数据流的部，因为计算机对可编程控制器的访问具有很大的随机性，当计算机在读串行口时，有可能读到的是数据流中的任何一个数据，因而，只有找到数据流的部，然后读到的数据才是正确的、完整的数据。 

    2) 计算机读串行口时，应有足够的等待时间，如果计算机读串行口时，恰好读到的是数据2（D2），由于本次读到的数据不是完整的，因此计算机大约需要等可编程控制器的一个扫描周期才能读到一组完整的数据。

    2、计算机通讯程序设计 

    在设计电缆自动生产线检测控制系统时，我们已明确了可编程控制器向计算机发哪些数据，即计算机读可编程控制器数据的个数M已知，因此可以用该数据个数M来判断所读数据是否完整。初始化串行口就是将可编程 控制器和计算机串行口的波特率、停止位、校验位、数据位等设置为相同。为了使计算机能够准确找到数据流的部，我们根据该数据流的特点和可能出现的情况，定义了03FFFF为数据流的部，即可编程控制器发送的个数据为03，二个数据为FF，三个数据为FF，然后依次发送可编程控制器的数据。计算机读取数据时，检查读到的是不是03，如果是03，再读下一个数据并检查是否为FF，若是，再读下一个数据并检查是不是FF，若是，则认为读到了数据流的部，接着读取数据，如果上述任意一项检查不符，则认为没有读到数据流的部，再重复上述检查，直至读到数据流的部为止。这样既保了数据交换的正确性，也保了数据交换的完整性。 

    综上所述，我们在分析了可编程控制器的工作流程、串行口工作方式和系统工作情况的基础上，设计了数据流的标志，设定了传送数据的个数，以此来判断计算机所读取数据的位置及数据的完整性，并以这种方式设计了通讯程序，实际证明效果良好。 

    五、结论

    本文简要介绍了可编程控制器的性能、特点，在电缆自动生产线中将可编程控制器与计算机以RS - 232的方式连接，并设计了相应程序。按照这种连接和设计，我们完成了计算机与可编程控制器的通讯，实现了电缆生产线的检测控制系统，实际运行良好。

1 引言

在自动生产线上，各工序之间的物品常用有轨小车来。小车通常采用电动机驱动，电动机正转小车前进，电动机反转小车后退。

2 控制要求

对小车运行的控制要求为:小车从原位A出发驶向1号位，抵达后立即返回原位;接着又从原位A出发直接驶向2号位，抵达后又立即返回原位;三次还从原位A出发，直接驶向3号位，抵达后仍立即返回原位，如图1所示:

图1 小车行驶示意图

根据工作需要，可以将上述三次运行作为一个周期，每个周期间小车可以停顿若干时间。也可以无须停顿而重复上述过程，直至按下停止按钮为止。

3 PLC选型及I/O接线图

根据控制要求，系统的输入量有:启、停按钮信号;1号位、2号位、3号位限位开关信号;连续运行开关信号和原位点限位开关信号。系统的输出信号有:运行指示和原位点指示输出信号;前进、后退控制电机接触器驱动信号。共需实际输入点数7个，输出点数4个。选用日本三菱公司F-20M产品，其输入点数12，输出点数8。小车行驶控制系统PLC I/O接线图如图2所示:

图2 PLC I/O接线图

4 控制程序设计

小车运行控制过程如下:

(1) 小车处于原位　压下原位限位开关SQO，X401接通Y430，原位指示灯亮。

(2) 小车行驶至1号位返回原位　按下启动按钮SB1，Y431被X400触点接通并自锁，运行指示灯亮并保持整个运行过程。此时Y431的常开触点接通移位寄存器的数据输入端IN，M100置1(其常闭触点断开，常开触点闭合)，M100和X402的触点接通Y432线圈，前进接触器KM2得电吸合，电动机正转，小车驶向1号位。当小车到达1号位时，限位开关SQ1动作，X402常闭触点断开Y432线圈，KM3失电释放，电动机停转，小车停止前进。与此同时X402接通移位寄存器移位输入CP端，将M100中的“1”移到M101，M101常闭触点断开，M100补“0”，而M101常开触点闭合，Y433接通，接触器KM4得电吸合，电动机反转，小车后退，返回原位。

(3) 小车行驶至2号位又返回原位 当小车碰到原位限位开关SQO，X401断开Y433线圈通路，KM4失电释放，电动机停转，小车停止。X401与M101接通移位输入通路，M102接通Y432线圈，小车驶向2号位。当小车再次到达1号位时，虽然SQ1动作，X402动作，但因为M102和X402仍接通Y432，M100为“0”，所以不影响小车继续驶向2号位。直至小车碰到2号位限位开关SQ2，X403断开Y432，小车才停止前进。与此同时，X403与M102接通移位输入通路，将M102中的“1”移到M103，M103为“1”，其余位全为“0”。M103接通Y433线圈，小车返回原位。

(4) 小车行驶至3号位再返回原位 当小车碰到原位限位开关SQO后，小车停止后退。同时M103和X401接通移位输入通路，M104和X404接通Y432，小车向3号位驶去。小车再次经过1号位和2号位，但因为M100~M103均为“0”，不会移位，M104和X404仍接通Y432，直到小车碰到3号位限位开关SQ3动作，X404才断开Y432线圈，小车才停止前进。这时M104和X404接通移位输入通路，M104移位到M105，M405为“1”，其它位为“0”，M105和X401接通Y433，电机反转，小车后退返回原位。

(5) 小车运行一个周期 小车运行一个周期返回原位后压下原位限位开关SQO，X401又断开Y433，小车停止运行。同时M105和X401接通移位输入通路，M105移位到M106，M106为“1”，其余位为“0”，即M100~M105的常开触点均为断态，这时如果连续运行开关S仍未合上，X405仍断开，那么移位寄存器不会复位，M100仍为“0”，则小车正向出发往返运行三次(一个周期)后，就在原位停下来了。

(6) 小车连续运行与停止 如果需要小车在运行一个周期后，继续运行下去，则合上连续运行开关S, X405、X401和M106接通复位输入端R，移位寄存器复位，M100重新置“1”，M100与X402又接通Y432，小车又开始二个周期的运行，并且一个周期又一个周期地连续运行下去，直到按下停机按钮SB2, X407触点断开，Y432和Y433线圈断开，小车才会立即停止运行。同理，如果发生意外情况，不论小车运行在什么位置，只要按下停车按钮SB2，电动机立即停转，小车停止运行。