西门子模块6ES7223-1HF22-0XA8技术支持

西门子模块6ES7223-1HF22-0XA8技术支持

1  引言

     项目应用背景为实现职业学校的电工技能实训设备的自动化控制和管理，通过成熟的以太网网络实现实验室主控柜与各分控柜之间通讯交换数据。设计时遵循设备，技术，功能完备，应用灵活，易于组态，易于扩展的原则。系统节点对象为40台套实验电控柜电气控制系统。

2  控制系统构成及功能

2.1 单柜系统配置(见表1)

     表1配置按每个控制柜24点输出信号配置，4个控制柜由一个plc控制输出。因为有40个柜子，故控制系统配置一样，同上配置需要10套。若控制要求有所改，西门子的扩展性可以满足客户随时调整输入输出和通讯的要求。

     40个柜具有plc可连接的扩展模块、程序和数据存储空间、ppi通讯协议、mpi通讯协议、自由方式通讯能力，具有pid控制器，可以通过工业以太网和上位机进行通讯。

(1) 为防止短路，采用固态继电器进行和控制信号隔离，后端为20a电流；

(2) 具有各种保护措施(如照明灯上加装透明玻璃保护，接地、需换拉手等)；

(3) 各实训柜通过控制台可进行快速的无线布控故障信号，既可以单布控，也可以统一控制；可以随机或者方案；

(4) 可以把结果存储到计算机统一数据库并进行自动打分记录、打印结果。

2.2 总控制台配置(见表2)

     计算机总控制台和每一个分控台通过无线以太网相连；可实时监视和控制每一台控制柜的状态；能随机或者方案，并可以在主控的计算机里对实训电路进行快速的无线布控；可以把结果存储到计算机统一数据库并进行自动打分记录；上位机软件具备扩展的浏览器功能，即连接到internet之后，可以通过标准的浏览器进行浏览等。

2.3 分控制台配置(见表3)

表3分控台系统一共为5套，主要实现如下功能：

(1) 可在分控台里对控制柜进行快速的无线布控故障信号，既可以单布控，也可以统一控制；

(2) 可以随机或者方案；

(3) 可以把结果存储到计算机统一数据库并进行自动打分记录；

(4) 分控台可以通过无线以太网对每一套plc进行上下载程序；

(5) 对于无线以太网和plc的电源供应，采用工业电源模块，直流电源电压为24vdc，电流为4a以上；

(6) 控制站采用稳定的工控机作为监控，并采用西门子的组态软件wincc。

2.4 电源柜控制系统(见表4)

3  无线以太网系统设计

3.1 系统结构设计

     根据控制要求，要完成系统的数据采集、现场的设备控制等功能，具体的系统流程为控制柜的信息需要通过无线的发送方式发送到计算机，无线通讯采用西门子的scalan -ce-w的无线以太网模块scalance w 744-1，在plc端将系统采用以太网接入scalance-w，另外计算机可以通过以太网的方式将现场采集的信号接入scalance-w，在集中监控显示。系统原理结构如图1所示。

3.1.3故障处理

测试过程中有异常情况时，系统会根据检测的结果进行相应操作。例如，在测量继电器的吸合电压时，如继电器线圈断线。根据常识在这种情况下无论系统怎么增加电压，触点都不会吸合，继电器都不会动作。因此，当系统加压到一定值后继电器如果还未动作，系统即认为继电器损坏，结束测量，弹出错误。还有其他异常情况，诸如打印时未接打印机、调压模块故障等。
3.2触摸屏组态
触摸屏界面由支持软件设计、编译，然后从支持工具下载到触摸屏即可使用。触摸屏与PLC之间通过RS232通信电缆进行连接。由PLC对触摸屏状态控制区和通知区进行读写，以达到两者之间的信息交互。 触摸屏的组态是在EasyBuilder组态软件下完成。根据综合电器测试台的要求，设计了初始界面、测试主控界面、电压测试界面、电流测试界面、接地继电器测试界面、电磁式时间继电器测试界面、电子式时间继电器测试界面和手动输出界面共8个人机交互界面。
图6所示为测试主控界面。其过程为是先完成测试界面各个窗口、按钮的布局；其次为了使触摸屏和PLC能够正常通信，还要对测试界面的各个子窗口、按钮和输入区域进行相应的设置。设置完成后对其编译，编译通过后就可通过RS232通信电缆将组态信息下载至触摸屏中，这样触摸屏和PLC的通信就建立起来了。然后，运行组态软件，操作人员用手触控这些输入区域时，系统将弹出数字字母键盘，如图7信息输入键盘所示。在该界面可以输入设备名称、规格型号、产品编号、操作员代号、上车号、下车号等信息。根据需要测试的项目触控界面中相应的按钮进入相应的测试操作界面。

4结语

该设计的继电器电器测试台已经投入使用，运行结果证明，基于PLC和触摸屏控制的综合电器测试台的工作效率较传统测试设备有大幅度提高，系统工作稳定。具有下述优点：

（1）触摸屏人机界面上设置的各种按钮、开关、信号显示灯、仪表等都是实物的替代品，触控寿命长，大大提高了电器测试的性。

（2）触摸屏与PLC的连接通讯是通过软件实现的，不占用PLC的I／O点，只需要小型的PLC即可满足测试台的生产，节省了成本。

（3）检测精度远远传统测试方式，且性高。

（4）系统的程序接口简单，用户能够很方便地进行系统的二次开发，配置灵活，适应客户要求，保证了整体系统的灵活性和可伸缩性。

     本文介绍的通信方法在我校cims研究自行研制的一套机电一体化设备中得到实施运用，经试验运行，证明这种通信方法稳定、，确实是一种非常有效的方法。将plc与计算机通信网络连接起来，plc作为下位机，计算机作为上位机，形成一个优势互补的自动控制系统，实现了“集中管理，分散控制”。其中各个plc子系统或远程工作站在生产现场对各个被控对象进行控制，利用网络连接构成一个plc综合控制，满足了现代自动化系统向信息化、网络化、智能化的过渡。

1 引言
     在工业控制领域中，plc作为一种稳定的控制器得到广泛的应用。但它也有自身的一些缺点，即数据的计算处理和管理能力较弱，不能给用户提供良好的界面等。而计算机恰好能plc的不足，它不但有很强的数据处理和管理能力，而且能给用户提供非常美观而又易于操作的界面。将plc与计算机结合，可使系统达到既能及时地采集、存储数据，又可处理和使用好数据，两者结合的关键是plc与计算机之间的通信。本文以omron公司的cpmia小型plc为例，详细的讨论了plc与计算机通信的原理和用vb如何实现plc与计算机的通信。
2 通行原理与方法
     上位机要能够通过plc监控下层设备的状态，就要实现上位机与plc间的通信，一般工业控制中都是采用rs232c实现。上位机向plc发送查询数据的指令（实际上是查询plc中端子的状态和dm区的值等），plc接收了上位的指令后，进行校验（fcs校验码），看其是否正确，如果正确，则向上位机传送数据（包含尾校验字节）。否则，plc拒绝向上位机传送数据。上位接收到plc传送的数据，也要判断正确与否，如果正确，则接收，否则，拒绝接收。
     由于cpm1a没有提供串行通信口，我们利用其提供的外设端口实现通信。plc与计算机之间的连接是通过omron提供的电缆cqm1-cif01来实现的，其硬件连接图如图1所示。


3 plc与计算机间的通信规约
     计算机与plc间的通信是以“帧”为单位进行的，并且在通信的过程中，计算机具有高的级。，计算机向plc发出命令帧，然后，plc作出响应，向计算机发送回响应帧。其中命令帧和响应帧的格式如下:
（1） 命令帧格式。为了方便计算机和plc的通讯，cpm1a对在计算机连接通信中交换的命令和响应规定了相应的格式。当计算机发送一个命令时，命令数据主准备格式如图2所示。


     其中@放在，表示以@开始，设备号为上位机识别所连接的plc的设备号。识别码为命令代码，用来设置用户希望上位机完成的操作，fcs为帧检验代码，一旦通信出错，通过计算fcs可以及时发现。结束符为“＊”和cr回车符，表示命令结束。
（2） 响应帧格式。由plc发出的对应于命令格式的响应帧格式如图3所示。

     其中，异常码可以确定计算机发送的命令是否正确执行。其它的与正文中的含义相同。正文仅在有读出数据时有返回。