6ES7222-1EF22-0XA0技据

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可编程序控制器又简称PLC，和继电器系统类似，PLC也是由输入部分，逻辑部分和输出部分组成，输入部分收集并保存被控制部分实际运行的数据，逻辑部分处理输入部分所的信息，并判断那些功能需作出输出反应。 

现在采用PLC控制的机床是越来越多，运用PLC的控制能简化电路，使设计加简单，，。一些的PLC具备了各种接口以实现连机，上网等功能。使得人们可以远程控制设备。那么，如何才能设计好一台由PLC控制的机床呢？至少要了解以下几方面的知识： 

1 知道PLC的工作原理 

可编程序控制器又简称PLC，和继电器系统类似，PLC也是由输入部分，逻辑部分和输出部分组成，输入部分收集并保存被控制部分实际运行的数据，逻辑部分处理输入部分所的信息，并判断那些功能需作出输出反应。输出部分提供正在被控制的许多装置中，哪几个设备需要实时操作处理。PLC采用大规模集成电路构成的微处理器和存储器来组成逻辑部分。尽管逻辑部分的作用与继电器控制系统类似，但是其组成，工作原理，运行方式与前者是截然不同的。通过编程，可以灵活的改变其控制程序，相当于改变了继电器的硬接线线路，这就是所谓的“可编程序”。 

2掌握PLC的语言和指令 

知道了PLC的工作原理后，理解它的语言就比较容易了。PLC语言常见的有梯形图和语句表两种。其中梯形图又是为直观和好用的。要详细了解可以关教材，要强调的是，虽然原理一样，基本指令也大同小异，但厂家不同PLC指令符号会有所不同，例如，同是上升沿微分，三菱公司的产品用PLS表示，欧姆龙公司却称为DIFU，而西门子公司则是│P│。这些具体的区别就要看各种产品的编程手册了。 

3 学会使用各种编程软件 

一个程序编好后要把它输入PLC中，过去用的较多的是手持编程器，要人工输入，比较麻烦，容易出错。近年来年随着计算机的普及，已逐渐被各种编程软件所取代。例如三菱公司的FXG-P，欧姆公司的CX-PROGRAMMER。西门子公司的STEP-7-MICRO-WIN32等。这些工具软件都可以在bbbbbbS的环境下运行，用起来很方便，当你选定了一个厂家PLC后，一定要学会使用它的编程软件，因为这将大的节约你的编程和调试时间。以欧姆龙推出的CX-PROGRAMMER软件为例，在编程时它能为你提供操作数的输入范围，搜索特殊指令。根据梯形图自动生成语句表，并指出其中的语法错误，在调试时它通过数据线把程序快速准确传入PLC，然后监控执行状态，可以对各输入输出点强制置位/复位。还可以进行在线编辑。总之，当你熟练掌握了编程软件的使用方法。就一定能事半功倍的完成的设计任务。 

4 明白PLC控制的信号有那些 

PLC是根据输入条件来控制输出信号的。输入信号就是控制台上的按钮，机床上的限位开关，压力继电器和光电开关等各类传感器，而输出点则控制继电器或接触器线圈的通断，指示灯的明灭，液压阀电磁铁的吸合及变频器的信号端子的输出。在做一个机床设计时我们经常会碰到两个问题，一个是PLC可扩展的I/O点数是有限的，另一个是增加I/O点数是要增加成本的。所以我们要知道控制的信号有那些，各是多少，统计出需要多少输入和输出点，据此选出PLC。

PLC控制系统主要由输入部分、CPU、采样部分、输出控制和通讯部分组成。输入部分包括控制面板和输入模板；采样部分包括采样控制模板、AD转换模板和传感器；CPU作为系统的，完成接收数据，处理数据，输出控制信号；输出部分有的系统用到DA模板，将输出信号转换为模拟量信号，经过功放驱动执行器；大多数系统直接将输出信号给输出模板，由输出模板驱动执行器工作；通讯部分由通讯模板和上位机组成。据中国变频器维修网的工作人员介绍：一般PLC本身的故障可能性小，系统的故障主要来自外围的元部件，所以它的故障可分为如下几种：
    1、输入故障，即操作人员的操作失误；
    2、传感器故障；
    3、执行器故障；
    4、PLC软件故障
    5、这些故障，都可以用合适的故障诊断方法进行分析和用软件进行实时监测，对故障进行预报和处理。
PLC控制系统故障的宏观诊断
    故障的宏观诊断就是根据经验，参照发生故障的环境和现象来确定故障的部位和原因。PLC控制系统的故障宏观诊断方法如下：是否为使用不当引起的故障，如属于这类故障，则根据使用情况可初步判断出故障类型、发生部位。常见的使用不当包括供电电源故障、端子接线故障、模板安装故障、现场操作故障等。如果不是使用故障，则可能是偶然性故障或系统运行时间较长所引发的故障。对于这类故障可按PLC的故障分布，依次检查、判断故障。检查与实际过程相连的传感器、检测开关、执行机构和负载是否有故障：然后检查PLC的I/O模板是否有故障：后检查PLC的CPU是否有故障。在检查PLC本身故障时，可参考PLC的CPU模板和电源模板上的指示灯。采取上述步骤还检查不出故障部位和原因，则可能是系统设计错误，此时要重新检查系统设计，包括硬件设计和软件设计。基于短信报警的远程环境监测系统，是将短信技术与有线环境监测设备相结合而成的无线远程环境监测系统，他利用高覆盖率的无线GSM网络，将报警信息或监测数据信息以短信的形式无线传送到工作人员上或监控的计算机上，在不改变原有监控设备设计结构的条件下，轻松实现报警信息、数据信息从有线到无线远程的跨跃。

现有环境监测站点大部分都安装在野外、机房、企业排污点等无人值守的地方，设备的运行状态靠工作人员定期到现场进行检查，这样不仅浪费大量的人力及物力，而且因为采用定期检查无法实时得到设备的运行状态，一但设备出现故障，等到工作人员到达现场时才能发现，而基于短信报警的远程环境监测系统，解决了这一关键的问题，让报警与数据监测具备了实时性，加快了工作人员处理异常情况的速度。
组建基于短信报警的远程环境监测系统，只需将西安达泰电子有限责任公司DTP-RD+系列短信报警控制模块与环境监测设备结合。
系统功能
■ 监测异常报警
环境监测设备一旦监测出环境有异常情况，如环境标，气体泄漏等情况，短信报警控制器将会把报警短信至用户手机上或的上。
■ 远程控制
用户通过系统计算机以短信的形式对远程的监测站点发出控制指令，对监测设备进行远程控制，如设置设备开启或关闭动作等操作，轻松实现便捷、的无人化管理。
■ 远程监测数据查询
用户通过系统计算机以短信的形式对远程的监测站点查询指令，短信报警控制器根据查询指令返回监测设备状态，如取测量值、状态值等，无人值守也可知设备状态

（1）解决方案

Ø 替代原闽台产的HITECH的触摸屏

显示，采用广州博玮伺服科技有限公司开发的液晶

屏（如图1）作为人机界面部分，进行实

时监测和数据输入操作；

Ø 控制部分采用广州博玮伺服科技有限公

图1 封切机HMI

司220V级0.75KW伺服控制器配0.75KW

电机（根据客户需要以及工料的需要，也

可以选用220V级1.1 KW伺服控制器配1.1KW电机。注：此项目书以220V级0.75KW控制器为例）。

由于广州博玮伺服科技有限公司伺服控制器具有简单的PLC功能：输入输出接

口、422／485通讯，外加上位机便可自成系统，可以直接替代原有进口伺服控制器 + PLC构成的系统，避免了外加PLC带来的成本和资源的浪费。利用随机提供的开发平台——QMCL语言，灵活、方便地开发用户控制程序，满足客户提出的额外的技术要求。

保留位置检测开关、光电检测开关等配合控制器动作。

（2）硬件配置

名称	型号/规格	数量
伺服控制器	BWS-BB-R75H21B	1
编码器	HES-25-2MD	1
制动电阻	200W 100Ω	1
电机	YSF750	1

（3）软件编程

封切机程序框图如图2所示。

3、项目调试

设备调试

（1） 系统上电后，在停止状态下进行参数设定

（2） 停止状态下可进行伺服锁定及解除

（3） 任何状态下可对电机上下电，下电时切继续动作,送料停止

（4） 系统启动后或系统暂停状态可以手动送料前进 / 后退

（5） 实时显示切袋速度（单位：个 / 分钟）、批量、切袋个数等

（6） 切袋过程中自动计数（设定批量到自动回零；总数累计手动清零）

（7） 切白袋按要求自动进行袋长修正

（8） 运行过程中计数／停止计数选择

（9） 停止功能，在切自动停在高位时立即停止送料

追色动作调试

（1） 系统上电后，在停止状态下进行参数设定

（2） 系统上电后，在任何状态下均可进行伺服锁定及解除

（3） 任何状态下可对电机上下电，下电时切继续动作，送料停止

（4） 系统启动后或系统暂停状态可以手动送料前进 / 后退

（5） 实时显示切袋速度（单位：个 / 分钟）、批量、切袋个数等

（6） 切袋过程中自动计数（设定批量到自动回零；总数累计手动清零）

（7） 追色过程中可以进行误差累计（当误差累计值达到设定的误差计数值

时，切袋机发出变频器停止信号，并停机报警，液晶显示报警画面）

（8） 运行过程中计数／停止计数选择

（9） 停止功能，在切自动停在高位时，立即停止送料

调整参数

按执行单元位置控制方式进行参数设置，利用本伺服控制器电子齿轮功能，

设定电子齿轮比，使得PLC输出频率100K时对应控制电机转速为3000转／分

1  引言
    莱钢1500mm热轧带钢生产线是莱钢“十五”技改工程新上的一条生产线，该条生产线全部由国内设计生产制造，其工艺布置方案为：2座步进梁式加热炉—单机架带立辊轧机（配置全液压awc)的四辊可逆粗轧机（配置电动压下apc+液压agc)—热卷箱—6机架四辊精轧机组（f1-f6配置全液压压下hapc+hagc、窜辊、弯辊，f1-f6采用cvc机型，机架间低惯量活套)—层流冷却—2台地下卷取机（配置助卷辊液压踏步控制)。可生产厚度1.2mm—20mm，宽度700mm—1350mm的热轧带钢，年设计生产能力200万吨。

2  卷取工艺
    卷取区主要设备有热输出辊道、层流冷却设备、卷取前侧导板、夹送辊、助卷辊、卷取机、卸卷小车、运输链等，设备布置如图1所示。

图1   卷取区示意图

    当带钢出后一架轧机经层流冷却辊道进入入口侧导板并开始卷取时，入口侧导板通过位置、压力传感器对带钢进行控制，然后进入夹送辊。带钢在夹送辊的作用下，向下弯曲并沿挡板和斜溜板进入助卷辊和卷取机芯轴设定的缝隙，通过1#、2#、3#助卷辊与弧形导板，使其卷绕在卷取机芯轴上。卷绕3～4圈后，卷筒建立稳定张力，侧导板进给使其靠上带钢，助卷辊此时变成小电流控制，并与带钢同步。助卷辊逐一打开，斜溜板打开，卸卷小车进入卷筒下方并且卸卷小车升降台上升到距给定带卷外径下 200mm处。助卷辊全部打开后，卷筒与后一架轧机建立张力。带钢尾部即将离开f6时，助卷辊电机自动转为速度控制，当卷取即将完了时，卸卷车升降台接触钢卷，其卸卷小车托辊与卷筒等速旋转直至卷取完了，钢卷转到带卷下方。卷取结束后，卸卷车上托辊制动并且压住带钢尾部，然后卷筒反转收缩，侧导板、夹送辊开启，挡板关闭，卷取机外支撑打开，卸卷小车将钢卷取下并送至钢卷提升车，由此再送至带回转台的回转小车，该小车将钢卷水平翻转90°送到链式运输机上运出带卷。

3  卷取控制系统
    卷取区由2套s7－400系列plc和2套tdc系统组成。一套s7400用于卷取公共控制，带10个et200m远程站；另一套s7400用于卷取出口控制；2套tdc系统带8套et200m远程站，主要实现液压ajc等功能。系统配置图如图2所示。

图2  卷取控制系统配置图

3.1 卷取机的踏步控制(ajc)功能  
    自动踏步控制是现代带钢热连轧机的一个新的控制功能，其目的是尽可能减小在卷取时由于和助卷辊相撞而在带钢上产生的压痕。
    自动踏步控制的基本原理是：自动跟踪计算带钢位置并给电气控制发送信号。每个助卷辊都装有位置和压力控制器，在带钢卷取过程开始后，每当带钢头部转到距离任一助卷辊很近的位置时，该助卷辊都抬起，和带钢脱离接触；而当带钢头部通过助卷辊后，该助卷辊则回靠以压紧卷筒上的带钢，并按压力控制方式运行。该过程将持续到卷取若干圈后全部助卷辊打开为止。良好的踏步控制系统应在保证带钢头部不与助卷辊相撞的前提下，尽可能缩小助卷辊和带钢脱离的时间，使卷形不受影响。三个助卷辊跳跃时，总有两个助卷辊处于压力控制，以防止钢卷松散。为了起见，助卷辊的跳跃量略大于带钢厚度。
    ajc控制系统如图3所示，包括带钢头尾跟踪、助卷辊位置控制和压力控制。

图3  ajc控制系统示意图

3.2 卷取张力控制  
    卷取机有两种工作状态：速度控制状态和张力控制状态[1]。在点动和穿带期间，它们工作在速度控制状态，穿带时，当卷取张力建立后，它们工作在张力工作状态。
    从速度控制状态切换到张力控制状态是在切换逻辑控制下自动进行的。在切换到张力控制状态运行后，尽管卷取机的速度给定略精轧机组速度基准给定值。由于精轧机组和卷取机之间通过带钢的刚性连接，卷取机的实际速度不可能达到速度给定值，卷取机的速度调节器的输出饱和，传动系统转入张力控制。由于速度调节器的输出达到限幅值，张力给定值由张力矩、摩擦力矩、弯曲力矩、加减速力矩的计算等的结果决定。
    (1) 卷径计算。卷取机上钢卷的卷径通过脉冲发生器的计数值计算出来。计算方法是在卷取机卷筒上定义一个旋转角度αh，测量与该角度相对应的带钢长度，即可计算出钢卷的卷径。
    钢卷卷径按下列公式计算：        d=2l/αh
    αh：在卷取机卷筒上的旋转角度(以弧度表示)
    d：钢卷卷径     
    l：与αh相对应的带钢长度
    张力力矩的计算：带钢张力矩的计算公式如下：mz=f*d/2i
    mz：张力矩；f：张力设定值；i：传动比
    弯曲力矩的计算：带钢弯曲力矩的计算按下列公式求得： 
    mb=δy*l* h/4
    mb：弯曲力矩；h：带钢厚度；δy：屈服系数；l：带钢宽度
    (2) 加速力矩的计算。卷取机电机的加速力矩由折算到电机轴上的转动惯量和带钢线加速度等参数计算出来[2]。转动愤量包括固定部分和与钢卷规格有关的可变部分。固定部分由卷取机传动机构、卷筒等部分的转动惯量组成。可变部分由钢卷直径、带宽、钢的比重等参数决定。由线速度变化和卷径变化决定的加速力矩计算公式如下： 
    mα=dv/dt［k1*1/d+l(k2*d3- k3*1/d)］
    其中：k1表示固定部分的转动惯量系数；
    k2、k3表示取决于卷径变化的变化部分的转动惯量系数；
    l表示带钢宽度；
    d表示钢卷卷径；
    dv/dt表示加速度。
3.3 卷取机前侧导板控制  
    热轧钢卷的卷形是生产过程中的一项重要的质量指标。卷取机前侧导板的作用就是使带钢在卷上卷取机之前不跑偏，在卷取过程中对中，保证良好的卷形。采用液压伺服系统对侧导板进行位置和压力控制。控制系统具有动态响应快、控制精度高的特点，在带钢的卷取过程中能实时地控制侧导板的开口度和压靠力，使带钢稳定在轧制线上。控制系统具有两种控制方式：位置控制和压力控制。可以自动切换，也可以根据生产设备情况、轧制品种等实际需要进行选择。在带钢进入卷取机以前为位置控制，侧导板的开口度设定要比带钢的宽度大，这样可以使带钢顺利地进入夹送辊。一旦带钢头部卷入夹送辊后，可以是位置控制或压力控制。
3.4 自动卸卷控制  
    带钢卷取过程中，运卷小车前进至卷取机下方，并进行一次上升，当卷取完成并尾部定位后，小车二次上升，卷筒停止运转后，卸卷车托住带卷，卷筒缩径，运转小车将带卷运至钢卷升降机上，再由升降机将带卷移送到运输链上。整个控制过程可以手动/自动进行操作，手动时，操作工控制小车的前进和上升等动作，并将这些信号传送到plc中，由plc控制卷取机的动作，保证卸卷的正常进行。自动时，直接由plc根据工艺控制要求进行卸卷控制。

4  结束语
    系统采用了的控制算法，系统运行稳定，故障率低，创造了经济效益，是一套很好的控制系统

一、前言 
当前，可编程控制器（PLC）作为一种成熟稳定的控制器，以的稳定性、性、抗干扰性和编程简单、容易掌握等特点在工业控制领域得到了越来越广泛的应用。在控制系统中，PLC作为主控设备，与控制对象中的各种输入信号(如：按钮、接近开关、编码器等信号)和输出设备（如继电器线圈、电磁换向阀等执行元件）相关联，随着控制系统的复杂程度和控制设备增多，PLC需要的输入输出点数也大量增加，这就有必要通过采用各种方法对I/O点进行优化，来减少系统占用I/O点数使用数量，提高I/O的利用率，降低硬件使用成本，下面以西门子PLC为例从软件和硬件两个方面进行探讨。 

二、软件方法 

1. 单按钮控制启动／停止 

通常情况下，PLC控制的外部设备至少要有一个启动和一个停止按钮作为输入信号来控制程序的运行和停止，因此至少需要两个输入点，在点数紧张的情况下可采用单按钮控制进行优化，将节省下的点留作扩展功能。 

图1为PLC的外部接线，SBl接输入I0.0，Q0.0接继电器输出，通常情况下，继电器应反向并联一个二管。

 
图1

图2中，输入信号I0.0次短暂闭合，在正向脉冲指令下，辅助继电器M0.0输出一个周期的脉冲，则使网络3接通，Q0.0并实现自锁，输入信号I0.1二次闭合，则网络2接通，使辅助继电器M0.1接通，常闭点M0.1打开，使网络3断开，Q0．0停止输出。

 
图2

除了上述的方法外还可以采用计数器，R/S指令，寄存器等方法实现。图3为采用R/S指令方式的方法。

 
图3

2. 典型问题和解决方法 

在实际运用的过程中，如果对PLC的运行原理不了解或理解的不够透彻，那么在程序的编写上很容易出现问题，左图也为单按钮实现启动/停止的梯形图，但在实际的调试中确是不可行的，达不到为我们预期的效果，通过与图2的对比我们发现：在网络1上少一个正向脉冲指令，这个指令是关键。这样我们就清楚问题的所在：由于I0.0.接通的时间比一个扫描周期的时间长，有时为N个或N+1个，要达到我们的目的每次都是奇数才可以，所以导致调试时的不成功，因此加一个正向脉冲指令可解决这个问题。同样如果将图2中网络2和网络3颠倒，其结果是Q0.0没有输出，原因是：在一个扫描周期内，网络2和网络3先后接通，然后将运算结果存人映像寄存器当中，所以就不会有任何的输出。

 
图4

在R/S方法中，容易出现的问题是锁存器的R/S端不能采用图5这种结构，系统会提示错误，所以只能是图2中的结构，才能正确执行。

 
图5

上述是用单触点实现启动/停止方法中比较常见的典型问题，尤其是初学者容易出现，这些问题虽然不大，但往往都是关键，如果在设计和调试中考虑到这些因素的存在，那会减少错误和缩短调试的周期。 

三、硬件方法 

1. 优化输入点数 

在某些应用场合下有“自动控制/手动控制”的要求，并且在运行过程中，自动和手动不会同时进行，这样就可以将自动和手动按照不同的控制状态分组接入PLC输入端，可减少输入点，提高输入点的利用率，图6中的示例节省了50％的I点，相当于输入点数扩充了一倍。

 
图6

其中SA为手动/自动切换开关，SBl，SB2，SB3为一组输入，SBl0，SB20，SB30为一组输入。 

在某些联锁情况下，如果PLC内部不采集该触点信号的状态，可采用物理联锁的方式进行，即硬件连接上进行联锁(不必每一个开关量都接到PLC的输入端)，也可在一定程度上减少输入点数。 

2. 优化输出点数 

除了优化输入点数外还可优化输出点数，对系统整个运行过程中，输出状态一样的执行元件可以采用并联的方式，但要注意负载的功率情况，通常情况下采用继电器加续流二管。此外还可以采用三八线译码器等方法，但需采用外部元器件，操作略微复杂一些。 

四、结论 

上述的几种方法虽然比较简单，但切实可行并且容易掌握，在不同的PLC中实现的途径略微不同，但基本思路都是一致的，通过对系统的优化可以进一步提高I/O的利用率，节省输入和输出点的数量，减少PLC的体积，降低硬件成本，具有很高的实用。

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