西门子模块6ES7211-0BA23-0XB0产品规格

西门子模块6ES7211-0BA23-0XB0产品规格
（2）文本显示设置参数

由于整个工作过程中需要按时间顺序来执行，并且这些时间参数要可以自由设定。具体参数为：切启动延时，喷胶启动延时，喷胶持续时间，切纸持续时间，吹气持续时间和切复位时间。

工作过程中要实时显示当前机器的转速和卷动节数。

在停机状态下还可以设置卷纸的节数和变频器变速节数。

3、工艺流程

该控制方案是典型的顺序控制系统，控制工艺大致如下：

（1） 按下按钮，变频器输出，主轴转动，卷纸开始

（2） 当卷纸到达设定节数后，变频器将速运行

（3） 当卷纸结束后，变频器关输出，主轴停止转动

（4） 把卷好的纸卷放到切纸喷胶的工位上后，开始切纸喷胶

（5） 根据操作可以控制机器工作方式：联动或则单动

另外采用了文本液晶显示后，机器的人机交互加友好灵活。如可以提示用户输出时间参数的互斥，机器转速报警等。

4、结束语

该机器原来的故障主要是外部传感器经常坏，由于其原来控制系统的限制，不能采用加灵活的可调时间参数来控制机器的动作，而这正是PLC控制灵活的地方，加上PLC本身的稳定性很高使得改造后大大降低了机器的故障率。

1　引言
可编程逻辑控制器PLC进入国内工业控制领域己近十年了，早期的PLC由于受硬件的构成及软件环境的局限，其应用范围受到二定的限制。近几年来，随着微电子技术及计算机技术的高速发展，PLC产品高度融合了计算机产业新进的技术与工业自动控制的经典理论，在其功能及性能上指标上得以大大的丰富和完善，从而突破了传统PLC的概念，在中、小型控制领域内大的扩展了其应用范围。在特定的范围内，价格比己成为新型PLC的的特点。
A-B公司是的工业产品制造厂商，其工业自动化控制产品以其、高性在工业控制领域有着其特定的地位。A-B公司的PLC产品是该产品领域的。本文将通过介绍A-B公司的新型PLC产品在我电厂2X300MW机组电厂辅助装置中的实际应用实例，来介绍新型PLC产品的功能与性能。
2　产品简介
美国A-B公司的新型的SLC500/03 PLC系统，是PLC产品领域中较的机型之二，除具有常规PLC产品的基本性能外，它还具有以下的特功能：
*强大的输入/输出信号支持能力，I/O接口部分支持960离散点；
*丰富简单的集成化指令，处理器指令集71条，简单易学便于系统的应用及推广；
*多级工作状态指示显示，便于现场运行人员对系统的工作状态一目了然；
*高性的性能设计，确保正常工作条件下，系统的维护量小。
3　工艺流程
作为电厂工艺流程中二个重要的环节，化学水处理部分在整个电厂的自动控制系统中有着举足轻重的地位。它的工作状态将直接影响整个锅炉系统的性与经济性，并影响到整个电厂的工作稳定性与性。化学水电气控制部分的各种控制阀门和联锁开关较多，其中任一环节的工作状态的稳定性和性都将对整个化学水自动控制部分产生相送连的影响。
针对这样的实际状况，我们在化学水的控制部分采用了由PLC系统构成的程序控制，选用了A-B公司的PLC产品SLC-500/03，从而完成化学水处理部分的启动、停止、暂停、再启动以及相关电磁阀箱、风机、泵的控制。化学水部分的运行（送水）和再生指令全部自动进行。当某种水处理设备失效后，由仪表发出信号，把该设备从制水系统中解列，经过判断，确认具备再生条件时，自动投入再生。再生程序完毕，水质合格后自动把该设备并入到制水系统，恢复送水。
选用PLC系统构成了以下几个分系统：
*机械过滤器的程序控制系统
*一般除盐系统的程序控制系统
*混合离子交换器的程序控制系统
下面以化学水处理部分一般除盐系统的程序控制为例，介绍其工艺及系统构成。
对于电厂的化学水处理部分，除盐系统为系统中重要的一个环节，供往锅炉的水中含有微量的悬浮物、胶体物质和物质，它们的存在会直接影响锅炉的使用寿命和传输管道的，所以作前期的处理。
它的处理过程为在化学水处理的过程中，加入特定的化学物质，从而与水中的有害成分发生化学反应，通过沉淀、过滤等方式将这些特质从水中分离出来。PLC系统主要自动控制并完成整个除盐过程的中的阀门的启、停及相关管路中的开、闭等。并联运行固定床两除盐系统工艺示意图如图１所示：


4　实际应用
根据上述的化学水一般除盐过程的工艺流程，选用相对应的PLC构成程序控制系统。除盐过程所涉及的开关量信号计有除盐水导电度、阳床钠离子、阳床NaOH等相关的输入、输出点，故选用了SLC500/03中的离散量输入模块1746-IB32计三块，离散量输出模块1746-IB32计二块，继电器输出模块1746-0X08计八块，构成的整个PLC自动控制系统如图２所示。
按照上述的程序流程图，通过PLC系统的程序软件包进行系统程序的生成，并投入正常的使用。（程序部分较长，略）


5　使用效果及经济效益
按照常规电厂输助设备控制系统的设计，化学水处理自动控制部分常常采用传统的按钮及继电器组组成。这样构成的系统，早期投入的费用相对较低，但由于所使用的元、器件和设备较多，相互之间的连接线及关系也较繁琐，无法从每二个环节上确定**每一个立部分性能的良好发挥和其性，因而从长远运行的角度考虑，后期设备的维护上所发生的费用将远远过选用PLC构成系统所发生的费用，这里还不包括由于这部分工作的不因素从而造成对整个电厂的正常生产所带来的影响。我们在南方某电厂3*125MW机组化学水处理部分设计中采用了PLC系统构成，由于该产品的优良特性，不仅在短的工期时间内完成了该程序控制部分的安装与系统调试，而且由于产品的高性，从而使该辅助系统投入运行一年多来，基本处于免维护工作状态，**了整个运行机组的、、稳定的运转，受到业主等多方面的。

介绍了S7-200 PLC和计算机的通信方式,详细说明了自由口模式下PLC与计算机通信的实现方法，包括自由口工作的通信流程，计算机指令帧格式约定，PLC反馈帧的格式约定等。编写了S7-200 PLC的自由口通信程序，在上位机中用.net环境下的C#语言开发了计算机与PLC的串行通信程序，可灵活实现对PLC存储区数据的读写功能。
关键词： PLC； .NET； C#；自由口通信
中图分类号：TP393   文献标识码: A
Free-port Communication bbbbbb between PC and S7-200 PLC based on .NET
LU Qing
Abstract: The communication bbbbbb between S7-200 PLC and computer is introduced and the S7-200 PLC communication under the free-port is illuminated in detail, which mainly includes working process, computer instruction bbbbat and PLC feedback inbbbbation bbbbat. The serial communication program between computer and S7-200 PLC based on C# is programmed, where host computer can read and write any kinds of data in PLC to meet the requirement of the system .
Key words: PLC; .NET; C#; Free-port Communication
引言
        PLC作为一种、灵活、的控制器，已经广泛地应用在包括数字逻辑控制、运动控制、闭环过程控制、数据处理和联网通信等工业控制领域。在联网通信方面，PLC与上位计算机设备一起，可以组成“集中管理、分散控制”的分布式工业控制系统。在这种控制系统中，PLC与上位机的通信对系统整体性能有着较大的影响。面对众多厂家不同类型的PLC，它们在功能编程上没有统一的标准而且在通信协议上也是千差万别，选择一种即能满足通信要求又经济实用的通信协议是非常关键的。本文以S7-200PLC为对象，详细研究了S7-200PLC在自由端口模式下与PC之间的通信方法，并采用.net环境下的C#语言编写通信程序实现了计算机与PLC之间的通信。这种通信方式硬件投入低，通信协议灵活，可以在多个工业控制领域得到广泛的应用。

1 S7-200 PLC与上位机的通信方式
       S7-200 系列PLC与上位机进行通信主要有以下几种方式：（1）通过S7-200 PLC的OPC服务器(pc access)作为上位机的OPC服务器， 这种方式只须在OPC服务器中配置相应的测点数据，编程简单，但通信速率不高，用户不能自由修改通信协议；（2）利用触摸屏，这种方式需要根据触摸屏兼容的通信协议进行选择，通信性高， 但灵活性差，触摸屏界面编程功能也不够强大；（3）利用通用编程软件实现，这种方法虽然系统开发工作量大，对技术人员的水平和经验都要求较高，但编程灵活，可以实现比较复杂的功能。本文采用了三种通信方式，在开发通信软件时考虑了S7-200 PLC所特有的一种通信方式—自由口通信模式。在自由口模式下用户可自定义协议，利用串口和PLC的通信口来收发数据，通信功能由用户程序控制，通信任务和信息定义均需由用户编程实现，通过调用子程序来进行接收中断、发送中断、发送指令(XMT）、接收指令(RCV)等通信控制操作。

2 自由口通讯工作模式的定义
       在中小规模系统，通信速率要求不是特别高的情况下，S7-200 PLC自带的编程口可以作为通信口使用。S7-200 PLC编程软件与PLC进行通信所利用的PPI协议实质也是一种RS-485通信，它可在多种模式下工作，其中自由口通信功能是S7-200 PLC的一个特的功能。在自由口通信方式下，S7-200 PLC可以与任何协议公开的设备、控制器进行通信，波特率可达38.4kbit/s。一般上位机串行口符合RS-232C标准协议，为了与PLC的RS-485通信则进行协议转换。在PLC编程方面，自由口模式下的通讯协议主要就是自由口通信工作模式控制字的定义以及发送和接受数据指令的格式约定及其参数设置等。

 

2.2  接收指令（RCV）
       RCV（接收指令）从S7-200 PLC的通讯口接收一个或多个数据字节。接收的数据字节保存在接收数据缓冲区中。接收指令完成后，会产生一个中断事件（对Port0为中断事件23，对Port1为中断事件24）。启动接收指令后，CPU的通讯控制器就处于接收状态。使用接收指令时需要设置消息起始和结束的判断条件，通讯控制器用这些条件来判断消息的开始和结束。当判断消息结束时接收状态终止，否则通讯口会一直处在接收状态。由于S7-200 PLC的自由口通讯是建立在RS-485半双工通讯的基础上，接收和发送不能同时进行，接收指令不结束，就不能执行发送指令。对几个重要的特殊存储区设置举例如下：
MOVB   16#EC, SMB87（允许接受，检测起始字符和结束字符，时检测）
MOVB   104, SMB88（发送报文起始字符为h）
MOVB   72, SMB99（结束字符为H）
MOVB   +1000, SMB92（接受时时间为1s）
MOVB   35, SMB94（接受大字符数为35）
2.3  发送指令（XMT）
         XMT 发送指令利用数据缓冲区要发送的字符，用于向通信口以字节为单位发送一串数据字符，发送命令格式为 XMT TABLE，PORT， 其中TABLE为数据存储区地址，PORTPLC要发送数据的端口。一次多发送255个字节。XMT 发送指令完成后，会产生一个中断事件（Port0为中断事件9，Port1为中断事件26）也可以监视发送完成状态位SM4.5和SM4.6的变化来产生XMT中断。

3 S7-200 PLC 通信程序设计
3.1  通信程序流程
       本程序中S7-200 CPU从通讯端口0接收字符串，使用RCV指令和接受完成中断接受数据，以自定义协议来实现计算机与S7-200PLC之间的数据通信时，为了避免通信中的各方争用通信线路，一般采用主从方式，即计算机作为主机，向作为从站的S7-200 PLC端口0发送规定格式的报文。
        当S7-200 PLC接收到指令后进行相关的数据校验, 这里采用BBC校验方式，即将每一帧的个字节（不包括起始字符）到该帧中正文校验码之前的所有字节作异或运算（本例中是从VB101到VB130），并将校验码作为报文一部分发送到计算机。在PLC接收端也要对接收缓冲区的数据进行BBC校验，然后与指令中的校验码比较，如果校验码相等则置位M0.0，PLC执行命令并将所接收到的数据反馈给计算机；如果校验码不相等, 则置位M0.1并返回带有校验码错误的反馈信息，通信流程图如图1所示。
     

          
图 1 PLC通信流程图
3.2  通信帧格式约定
        计算机每次发送一个33字节的指令来实现一次读写操作。每条指令都包括起始字符、结束字符、目标站地址、目标寄存器地址、要读写的字节数、要写入的数据和校验码。S7-200 PLC接收到计算机发送来的数据，先存放在PLC的接收缓冲区，设定以VB100开始。自定义的接收缓冲区的数据设计格式见表1
表 1 PLC接收数据缓冲区
VB100 接收到的字节数
VB101 起始字符
VB102 指令类型（读/写）
VB103 VB104 目标站地址
VB105～VB112 目标寄存器地址
VB113 VB114 读写字节数
VB115～VB130 要写入的数据
VB131 VB132 校验码
VB133 结束字符

       为避免在通信中由于指令中的起始字符或者结束字符与传输的数据有重复而导致PLC的误动作，这里采用文本传送二进制数据，即通过以16进制的ASCII码的格式来描述数据，让每个二进制的字节都表示成一对ASCII编码的16进制字符。比如48H可表示为34H、38H两个字节。指令类型自定义为05H代表读操作，06H代表写操作。目标寄存器地址采用四个字节表示，前两个字节表示寄存器类型，后两个表示寄存器号，例如：VB101的地址可表示为08 00 00 65，其中“08 00”表示V寄存器区，“00 65”表示寄存器号101。目标寄存器地址表示方法如表2所示：

PLC接收上位机的指令后会返回一个21字节的反馈信息。自定义的发送缓冲区的格式如表3所示：
表 3 PLC发送缓冲区格式
VB153 VB154 VB155 VB156～VB171 VB172 VB173 VB174
发送字符数 起始字符 状态信息 发送数据区 校验码 结束字符

       其中VB155状态信息的格式定义为：01H代表读入正确，02H代表写入正确，03H代表校验码错误，04H代表指令不合法。
3.3  主要程序设计
       本系统PLC程序设计采用模块化设计，主要包括主程序、初始

0前言
计算机网络是计算机系统的发展方向之一。随着计算机技术和通讯技术的结合与发展，计算机网络特别是局域网技术得到了飞速发展，网络的应用范围也越来越广泛，许多企业也利用PLC网络组建中小型控制系统，将底层的现场信号的采集、中层信号的转换、数据处理与通信以及上层的监控与管理结合起来或将其作为子网接入其它系统中。PLC网络与其它工业局域网相比，其大的优点就在于其较高的性能价格比。结合重庆热水瓶总厂渝能高技术陶瓷有限公司、重庆利马高科技陶瓷有限公司陶瓷高温窑群OMRON PLC控制网络的组建实践介绍了PLC的发展趋势，计算机通讯技术CONTRATTER bbbb网络(FA网络)COMPOBUS网络，还介绍了高速以太网、各种数据交换模式、网络的设计分类等方面的知识。

1PLC网络
1.1PLC网络的特点
PLC网络常作为子系统接入CIMS、大型集散系统、企业网或者与其它PLC互连。
PLC设备网络的模型结构一般分为三层，即物理层、数据链路层、应用层，其网络拓扑结构主要有如下类型；
主从式总线型子网：PLC网络越靠底层对实时性要求越高。主从式存取控制依靠主机分配总线使用权，控制简单，易于实现，在从机较少时表现出很好的实时性。因此PLC的远程I/O及靠底层的子网，如SINEC L1、ORMON HOST bbbb网都采取主从式存取控制方式，它们以轮询/应答作为基础，由主机依次轮询从机是否使用总线。对于紧急任务再配合以中断请求，即时插入。主机拥有权，要求发送数据可直接广播。
分散式令牌总线型子网：PLC网络的中间层，如Modbus、Modbus 、OMRON的SYSMAC bbbb等采用分散式的令牌总线存取控制方式。这种方式在总线上的各站点没有主从之分，地位平等，总线使用权的分配分散到每个站中，共同裁决。总线上各站点组成一个逻辑环，由在逻辑环动的令牌分配总线，令牌的站点占有总线。
1.2PLC标准通用化协议及通信协议
PLC网络一般在网络高层中配置向通用化标准化方向发展，通常采用两种配置：MAP规约或Etherent协议，其工业局域网的标准化和互连可在应用层(高层)进行并完成。PLC网络除高层外其它层大多采用各公司自己的协议，各种协议其物理与数据链路层差别不大，只在应用层上有明显差异。主要表现在命令响应的种类、含义、代码互不一致、帧格式各不相同，信箱结构也不一样，因此无法通用。协议向用户提供的界面都比较简单明了，配置同样协议同系列的PLC产品之间，按说明书编制程序完成通信一般不会困难，然而配置不同协议的PLC之间要完成通信就非常困难，因此在设计PLC控制系统时，一般选用同厂家同系列的PLC产品，构成PLC网络，在高层再设法进入企业网或CIMS。用个人计算机作上位机，数台PLC作下位机构成网络在实践中得到广泛的应用。
2PLC控制网络在陶瓷高温烧结窑的应用实践
2.1高技术陶瓷产品的生产工艺及特点
高技术陶瓷产品主要是指近年来在新材料工业基础上发展起来的一些陶瓷零件，如陶瓷片、陶瓷点火器、陶瓷轴承等耐腐蚀、耐高温、高硬度、高的产品。
(1) 高技术陶瓷产品的主要工艺
以陶瓷点火器为例，其主要工艺如图1。

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其中制备高质量微粉及高温烧结是高技术陶瓷产品的关键技术之一，而高温烧结炉(GAS PRESSURE SINTERING FURE)及其系统又是高温烧结窑的重要设备。
2.2高温烧结窑及其系统
(1) 烧结原理：一般经过注浆或压制成型的陶瓷坯体，要经过晾干，再进行低温烧结、高温烧结。高温烧结过程见表1。




此工艺主要来自加拿大多伦多大学电能公司，加拿大利马高科技陶瓷有限公司、重庆热水瓶总厂渝能高技术陶瓷有限公司在此基础上设计了自己的高技术陶瓷高温烧结窑，建立了自己的高温烧结窑LC控制网络。
2.3高技术陶瓷烧结窑及网络组建
(1) 网络规划：控制网络的总体结构如图2所示，分为三层网络、四级设备。三层网络指的是：层，信息网络层，即以太网，由个人计算机通过网卡和PLC通过以太网单元相连而组成；二层，控制器网络层，即Controller bbbb网，PLC通过Controller bbbb单元相连而成；三层，器件网络层，即CompoBus/D网，由PLC通过CompoBus/D主单元和CQMIH通过CompoBus/D从单元相连接而成。四级设备指的是：级，1台个人计算机(放在二楼总控制室)；二级，由2台PLC组成；三级，由2台PLC和28台PLC(28台高温烧结窑，其中利马公司14台，渝能公司14台)；四级，1台CQMIH PLC组成。
(2) 硬件及物理联接：整个系统是由电气控制、人机界面及通信网络三部分构成。电气控制部分主要实现高技术陶瓷高温窑的运行及运行状态控制，人机界面部分主要实现对高技术陶瓷高温窑运行的监视以及能够在人机接口上实现对陶瓷高温窑运行参数的修改，通信网络则在可编程序控制器与各种设备之间架起一座信息的桥梁。使各种设备通过通信线路互相连接实现设备之间的通信，从而确保高技术陶瓷高温窑能够地运行。
传输介质：物理介质是网中基本部分，用来在各PLC及PC之间传输信号。
传输介质的种类主要有：非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线、基带同轴电缆、宽带同轴电缆、光纤电缆等。
在本次设计中采用的是VCTF同轴电缆。
分接器选择
选择一种小型的、快速方式与支线相连，同时带有螺栓、螺帽，方便邻接的T型分接器。
选择与T型分接器相匹配的密封式终结器。终结器通过终结电阻，从电器性能上使设备网通信稳定。终结器所有接触部分都作了金属涂镀处理，且两针上接有121欧%T/4欧的金属膜电阻。
容错性分析：系统中所使用的CQM1H具有冗余控制技术，在设备网节点之间可布置二根通信电缆，当根通信电缆失效时，附加的二根通信电缆可提供后备，节点比较来自每根电缆的信号质量，从而使用信号较好的那根电缆来通信。
完好性分析：设备网网络软件CX-PRAMMER也提供对用户设备网网络和设备网进行故障分析诊断的功能。
系统使用方便性分析：由于OMRON公司产品具有模块化、标准化的特点，用户就可以花很少的时间来设定、实施、试运行。同时当系统投入生产后它具有易于维护的特点，且具有足够的灵活性来适应不断变化的生产需要。
(3) 网络的管理与监控：网络的管理对网络管理软件的基本要求是功能强，可适应性好，具有可扩充性，价格适中。
OMRON公司的设备网网络软件CX-PROGRAMMER是一个基于bbbbbbS平台的软件产品，它可以使人们在此基础上对设备网网络进行管理并直接对PLC进行编程和监控。为了直观地从上位机上监控各PLC的运行状况，控制对象的状态，还可以利用CX-NET软件中的DDE管理器工具及其它组态软件，通过DDE方式与OMRON编程软件CX-Server中的DDE管理器交换数据，从而实现对各PLC的监控。
DDE管理器作为服务端通过驱动程序从PLC内存区中采集到数据，与组态软件交换数据后，又通过驱动程序写到PLC的内存中，其交换过程如图3所示。

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在CX-Server的DDE管理器中设置工程，主要包括PLC细节的描述、网络的设置、数据点的选取等，主要是进行设备的配置和节点的设置。通过对可编程序控制器进行编程、监控，从而实现高技术陶瓷高温窑的升温、抽真空、加氮(氩)加压、高温烧结、恒压保温、卸压开窑等工艺过程的自动控制。可编程序控制器作为控制系统的而存在。
3总结
PLC控制网络的组建过程基于对该类PLC产品所适用的通信协议的深刻了解。当前选用同类厂家同系列PLC产品构成PLC网络，在高层再设法进入CIMS或大型DCS，还可以利用其以太网的协议进一步连入Internet以实现为远程的监视和控制。这类控制系统的应用越来越广泛，也是当前控制系统的发展方向。