6ES7214-2BD23-0XB8库存

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系统主要由工控机、PLC、打印机和电气控制柜等组成，如图1所示。为了提高控制系统的性与灵活性，系统采用PLC可编程逻辑控制器。PLC选型为SIEMENS公司的S7-200系列PLC，处理单元为西门子公司推出的PLC采用S7-200系列CPU226，该CPU在本机体中集成了2个RS-485通讯口，其，满足本系统的所有要求。

使用485总线的一端连接PLC的通讯口PORT1，另一端通过RS-485/232电平转换器连接至PC机的RS-232串口，实现PC机向PLC发送命令帧、并接收PLC响应帧。

系统共有6个台位，共有12个传感器，其开关量控制点数有限所以需要扩展模块EM221和EM231。

2．控制的内容和要求

系统采用集散控制，工控机为上位机主要负责监控和管理功能：如数据的处理、与PLC通讯、误差修正等。PLC为下位机也是控制的，通过RS485接口与工控机相连。把发送信息输入到上位机，上位机向PLC发送发放的数据和指令。PLC接受上位机的信息并响应，实时控制电磁阀的打开合关闭，实时采集监测压力，并把每一路状态的相关数据反馈到上位机，由管理程序生成数据库，可对数据进行统计、报表、打印等。

本控制系统设计任务需要实现以下目标:
（1）可以监控蝶阀腔体内压力的变化，可以人工设定并自动控腔内压力值。
（2）可以通过自动方式和手动方式控制该系统。
（3）现场显示界面显示的内容主要包括:当压力值、当前的检测状态、实时故障报警和历史故障报警等。
（4）通讯采用RS-485总线通讯方式，使PLC与远程PC机联系，实现通过PC机控制电磁阀的开关，来压力大小目的。PC机同时与其他系统发生联系，进而使工厂整个生产过程构成了一个的整体。

3 PC机与PLC通信基础

3.1PLC自由口通信命令

所谓自由口通信模式即Freeport模式，它是建立在RS一485硬件基础上的一种通讯方式，它允许用户自己定义一些简单、基本的通讯协议设置，如数据长度、奇偶校验等等，通讯功能由用户程序控制[1]。自由口模式使用的相关的命令为XMT和RCV命令[2]，分别用于发送和接收数据。这两个命令都对应各自的一个数据缓冲区，该缓冲区可以由用户在编程中决定，如VB100，即为从VBl00 起始的一块数据存储区。其中，XMT的缓冲区格式如图2

但应当注意的是，自由口协议在PLC处于RUN 模式下才有效，如果处于STOP 模式下PLC会自动的回到PPI模式（前提是使用PPI模式） 。

3.2 Mscomm 控件

为了实现PC 机与下位机PLC 之间的通信，bbbbbbs 提供了Mscomm 控件以供用户使用。它封装了关于通信的相关内容，我们只需在Ⅷ平台中，设置其相关属性，并且对其的事什进行相应的编程即可使用。关于Mscomm 控件的一些重要属性见表1。

关于Mscomm控件的事件，只有一种，即OnComm事件，通信中只要有错误或事件发生时，就会产生OnComm事件，而CommEvent 属性传回不同的错误或事件：

对应的数码值，据此可对事件进行处理。在本文的通信过程中，主要用到的是ComEvReceive值。当接收缓冲区有数据时产生该值，然后对bbbbb值进行相应的处理。

4．VB6.0平台PC机与PLC的通信

Microsoft公司生产的Visual Basic6.0是bbbbbbs 环境下的一种可视化编程语言开发系统，它以强大的图形设计能力，简易的编程语言和容易学习使用等优点在工程中得到了广泛的应用，我们正是使用它进行了与PLC 通讯的开发。

PLC I/O分配表见表2，只列出了4个台位的。，结合工程的实际，我们编制了相应的PLC 通信程序。由于篇幅有限，只列出部分程序。但在编程中需要注意的是，程序中与通讯有关的除了进行相关寄存器的设置之外，还应该对接受的命令进行判断，己选择运行相关的程序。另外，由于PLC 中的通讯口是RS—485通讯口，其为半双上通讯口，所以XMT 和RCV 命令不能同时运行。

1 引 言

PLC是专为工业控制而设计的计算机，其体积小，具有高性和很强的抗干扰能力，因而在工业控制中得到了广泛的使用。随着工业的自动化程度的提高，对PLC的应用提出了高的要求：快的处理速度，高的性，控制与管理功能一体化。控制与管理一体化也就是将计算机信息处理技术，网络通信技术应用于PLC，使PLC用于下位分散控制，用计算机提供图形显示界面，同时对下位机进行监控。本文讨论的是上位计算机与欧姆龙CPM2A型PLC的通信与监控设计。

2 通信协议

2.1 CPM2A 的通信链接方式

CPM2A有三种通信联系方式：上位链接系统、同位链接系统、ComPoBus通信系统。工厂自动化系统中常把三种系统复合起来一起使用来实现工厂自动化系统要求的多级功能。复合型PLC网络中，上位链接系统处于位，负责整个系统的监控优化。

上位机与CMP2A的通信有两种方式：上位机命令与PLC通信命令。上位机命令方式上位机处于主动,命令由上位机发往PLC。采用上位机命令方式能方便的实现上位机对PLC的监控。上位机与CPM2A采用RS-232端口进行通信，串口接线如图1所示。

2.2 CPM2A的上位通信协议

CPM2A的数据是以帧的格式发送的，当通信命令小于一帧时，发送格式如图2所示。其中正文多122个字符。当命令块内容大于一帧时，由起始帧、中间帧、及结果帧组成。起始帧多131个字符，中间帧及结束帧多128个字符。起始帧由设备号、命令码、正文、 FCS、和分界符构成。中间帧有正文、FCS、分界符组成。结束帧由正文FCS、结束符组成。上位机每发送完一帧，在收到PLC发回的分界符后再发送下一帧。

命令块中的校验码FCS是８位二进制数转换成的２位ASCⅡ字符。这８位数据是将一帧数据中校验码前的所有字符的ASCⅡ码位按连续异或的。转换成字符时，按照２位十六进制数转换成对应的数字字符。

PLC接收到上位机发送的命令帧后，自动产生响应块，响应块的格式与图２格式类似，只是在命令码后面多了两位的响应码，响应码表示了上位机命令的出错信息。响应码00表示PLC正常完成上位机命令。

３PLC命令的编写

在CPM2A的上位链接系统中，PLC接收指令并被动地给上位机返回响应块。所以作为下位机的PLC不需要编写通信程序。

上位机与PLC的通信不能改变PLC的输入状态。为了通过上位机改变PLC的输出，在编写下位机的程序时就要利用PLC的工作位，通过上位机改变工作位的状态来改变PLC的输出，从而达到上位机对PLC输出的控制。

如图3所示，在梯形图中加入了工作位3.00，4.00。系统正常工作时3.00，4.00置OFF，当需要实现上位机控制时，把3.00置ON，使PLC的输入端0.00失效，通过工作位4.00的通断来控制系统的输出。

4 编写上位机通信程序

在上位链接系统中，通信一般都是由上位机发起的，按PLC标准通信进行连接。上位机给PLC发送操作指令，PLC按照指令执行相应的操作，同时给上位机返回数据。串口通信流程如下图。

4.1 编写上位通信程序

编写通信程序可以采用语言或者汇编语言，下面给出的例子是用Delphi编写的上位机与CPM2A型PLC通信程序.通信采用标准通信模式。通信界面如图5。

//程序初始化:

procedure Tbbbb1.Init_PLC（nPort:integer）;

begin

if MSComm.PortOpen then

MSComm.PortOpen:=False;

mport:=nPort;

//通信端口选择

MSComm.Settings:=‘9600,e,7,1‘;

//1位起始位，7位数据位，偶效验，2位停止位，9600bps

MSComm.PortOpen:=True;//打开串口

end;

//FCS校验

function FCS（s:bbbbbb）:variant;

vari,len,tmpVar:integer;

DataCheck:byte;

f1,f2:byte;

begin

f1:=0;

f2:=0;

DataCheck:=0;

len:=length（s）;

tmpVar:=0;

for i:=1 to len do

begin

DataCheck:=ord（DataCheck） xor ord（s[i]）;

end;

f1:=DataCheck and $0f;

f2:=DataCheck and $f0;

f2:=f2 shr 4;

result:=inttostr（f2）+inttostr（f1）;

end;

// 调用MSComm控件实现PLC通信

procedure Tbbbb1.HandShake_PLC;

var

tmpByte1,tmpByte2:char;

tmpVar:bbbbbb;

s:bbbbbb;

begin

Init_PLC（1）;

&nbs
p; s:=Edit1.text;

tmpVar:=s+inttostr（FCS（s））+‘＊‘+chr（13）;

MSComm.RThreshold:=0;

MSComm.Output:=tmpVar;

//向串口输出数据

sleep（1000）;// 延时

tmpVar:=MSComm.bbbbb;

//从串口读取数据

tmpByte1:=tmpVar[5];

tmpByte2:=tmpVar[6];

if tmpByte1=chr（48）& tmpByte2:=chr（48）;

//校验码等于00,PLC正常完成操作

then

begin

Showmessage（‘发送的数据正确‘）;

else

Showmessage（‘发送的数据有问题‘）;

//end;

end;

4.2 实现上位机对PLC的监控

编写通信程序建立了上位机与PLC的连接.在PLC的任何工作方式下都可以通过”读”指令读取PLC的状态.从而对PLC进行监视.只有当PLC的工作方式为监视的情况下才可以通过上位机对PLC进行控制.所以在需要上位机实施控制的系统里面PLC都设置为监视工作方式.

上位机只需要设置PLC的相应工作位就可以实现对PLC的控制.下图为PLC上位机控制过程。图a表示PLC 正常工作时输出由输入0.00控制，当需要把PLC的控制转由上位机控制时，只需要通过向PLC输入@00RR00030001，置3.00为ON，切断0.00的通路，这样输出10.00就转由4.00控制，当输入@00WR00040001时,4.00为ON,输出位10.00产生输出。

 引言 

工业生产和城市生活中会产生大量的烟气粉尘，如火力发电，供热等，污染环境危害健康。 

随着袋除尘技术的发展和环保要求的日益提高，袋式除尘器的应用范围越来越广泛，目前已能利用袋式除尘器来处理高温、高湿、粘结、爆炸、磨蚀性烟气，甚至过滤含有细粉尘的空气。在袋式除尘器控制领域，plc占据主要技术地位。随着现在控制技术的不断发展，plc与触摸屏在工业控制领域的应用越来越广泛。触摸屏替代传统的控制面板和键盘的智能化操作，可用于参数的设置、数据的显示和存储、并以曲线、动画等形式描绘自动化控制过程。plc与触摸屏的配套组合使用，一方面扩展了plc的功能，使其具有图形化，交互式工作界面的立系统，另一方面大大减少了操作柜上的开关、按钮、仪表等的使用数量，使操作加简便。目些控制要求较高、参数变化多、硬件接线有变化的场合，触摸屏与plc组合起来应用的形式已经占据主导地位。 

但是根据传统的除尘器plc点对点制形式，不仅设计及其现场布线复杂，外部信号干扰还使得系统运行不稳定，而且成本昂贵。本文组合应用西门子s7-300plc与台达a系列触摸屏，采用矩阵控制的方法来实现除尘器脉冲阀动作，通过profibus dp工业总线实现主站与分布式i/o设备交换数据，了优化的控制效果。 

2 系统组成及主要功能 

2.1 系统组成 

袋式除尘器的控制系统如图1所示。 

 
图1 系统要求

该袋式除尘系统主要由除尘器本体、卸灰系统以及其管道的温度、压力与故障报警等几部分组成。其中在除尘器本体主要完成在线差压的清灰控制，除尘器总共有6个室，每室13个脉冲电磁阀，共计78个；以及每个室1个出口控制阀，共计6个。 

2.2 功能设计 

(1) 清灰控制 

控制方式：在线差压/定时、离线差压/定时、手动控制(调试或检测时用)；脉冲间隔：1~60s连续可调；脉冲宽度：0.02~0.2s连续可调；定时清灰周期：0~99分钟连续可调；压差清灰设定范围：0~3000pa连续可调；温度设定范围：0~300℃连续可调；当除尘器到达高阻力(设定的高压差)值时，启动1#除尘室脉冲阀开始喷吹清灰，依次是4#、2#、5#、3#、6#除尘室，脉冲阀依组进行工作；至6#除尘室后一组脉冲阀工作结束止，清灰结束；到下一个高阻力到达，按同样的方式进行清灰。 

(2) 卸灰控制 

高低料位：每台除尘器只在一个灰斗上设高低料位各一只用于报警(高料位提示要卸灰，低料位提示卸灰可结束)。当高、低料位时声、光报警，过一定时间不处理则自动停止除尘系统；卸灰采用控制室和现场两地；给hmi传输信号，显示系统运行状态。 

(3) 温度与压力检测 

系统中需要对进出口差压、进口温度、出口温度以及各个室内滤袋检漏压力的检测。 

(4) 控制关系(自动方式) 

烟温(指进口烟温)正常(100~165℃)时，进口、出口阀门全部打开，旁路阀门关闭；(100℃)或过(165℃)设定温度时，控制系统报警；当(170℃)设定温度时，先打开旁路阀然后依次关闭1~6#出口阀门即可；进口阀门现场手动关闭。

3 硬件配置及软件实现 

系统由德国西门子s7-300系列加上一些中间继电器组成矩阵形式对输入输入点进行检测和控制。通过台达触摸屏来设定脉冲阀动作宽度和间隔时间以及定时周期，还可以查看各室脉冲阀动作。利用plc的输出与中间继电器构成行列结构，输出控制点放在行列结构的交叉点上，这样可使得系统硬件成本比点对点输出控制要降低很多，如广西明阳6室13组在线/离线喷吹脉冲反吹布袋除尘器plc自动控制系统采用点对点控制方式则plc控制系统至少需要78个输出点，而采用由plc的输出点与中间继电器组成的矩阵式plc控制系统仅仅需要19个输出点就可以完成同样的工作。 

本系统通过人机界面，系统工作在几室几个脉冲阀喷吹一目了然，差压指示与压力上下限报警输出一应俱全，控制系统可以与就地控制箱实现连锁控制，可以方便现场设备维修工作，如图2所示。系统运行稳定，操作简单，维护方便，很大程度上减轻了操作人员的劳动强度。

 
图2 hmi主画面

6×13矩阵控制系统输出如表1所示。 

通过原理图3以及上表1，各个室的脉冲阀需要动作时只需要通过q0.0~q1.4与q1.5~q2.2中任意一个组合即可以。其中，q0.0~q1.4与m端使得中间继电器得电而吸合开关，用来控制电磁脉冲阀与24v+的连接。q1.5~q2.2与m端使得中间继电器得电而吸合开关，用来控制电磁脉冲阀与m端的连接。例如：当需要e室9#电磁脉冲阀动作室时，只需要q1.0与q2.2置为1即可。此时q1.0输出24v电压，中间继电器的常开点闭合，使得e室9#电磁脉冲阀与24v+连接。同理，q2.2输出24v电压，中间继电器常开点闭合，使得e室9#电磁脉冲阀与m连接。这时使得e室9#电磁脉冲阀两端与24v+与m端同时导通即动作。在此过程中，虽然q1.0控制的编号为9#的六个电磁脉冲阀都与l1端导通，但室此时只有q2.2控制的e室中的脉冲阀此时与m端导通。即在q1.0与q2.2控制的交叉点上的电磁脉冲阀动作，其他点上的电磁脉冲阀要么只与24v+相连，要么只与m端相连。该原理中，电磁阀可以采用plc输出的24v电压来实现其动作，但是为了电磁脉冲阀能稳定动作以及减少plc的负载，其采用外部稳定的直流电源供电，由此采用19个中间继电器。 

在台达触摸屏人机上，脉冲阀动作的状态显示可以通过各室与各室的各个脉冲动作信号的“与”操作即可以实现，例如需要显示d室5#电磁脉冲阀的动作显示，可以通过下过程实现： 

a q 1.4 
a q 2.0 
= m 0.0 

触摸屏通过读取m0.0中的内容即可以判断电磁脉冲阀是否在动作，有且仅有q0.4与q2.0同时为1时，此时触摸屏的状态灯才显示此时电磁脉冲阀在动作，其他的情况下都没有动作。当在触摸屏上对d室5#电磁脉冲阀手动控制时，只需通过触摸屏对m0.1置1即可，此时plc通过如下程序段即可以时间手动对电磁脉冲阀的控制： 

a m 0.1 
= q 1.4 
= q 2.0 

从上面中可以看出，通过在原来的基础上增加19个继电器，实现了减少59个输出点，达到了非常满意的效果。 

 
图3 阀门矩阵控制原理

 
图4 profibus dp组态

系统中为了减少现场与控制室之间的控制线路的铺设以及外部干扰信号的传输，采用profibus dp，只采用一条通讯线路将分布式i/o设备同控制器cpu相连，dp主站通过profibus dp 同分布式i/o设备交换数据并监视profibus dp数据，如图4所示。分布式i/o设备(=dp从站)收集现场传感器和执行器数据，以便能够通过profibus dp传输到控制器cpu。 

4 结束语 

在该脉冲布袋除尘器中，本项目采用了触摸屏来代替常规数显仪表以及手控面板，实现系统工作参数设置与显示以及故障报警信息的中文显示，大提高了系统运行的交互性以及减少了现场操作工人的负担，使得系统的人机对话功能加强；对矩阵控制电路进行了改进，实现了对布袋除尘器大量脉冲阀的控制(由n×m个减少到n+m个)，节省了大量的plc输入/输出点，简化了控制线路，降低了成本。

1 引言 

增量式剪切控制，对本系统来说主要是按要求对特定的铜片进行定长或增量式剪切。剪切后的铜片压制成铜排做成软连接器产品，用于电控柜等电器设备的电流引入，满足客户对产品规格的不同要求。根据设置的增量不同，软连接器可以弯曲不同的角度，相比于相同长度的铜片做成的连接器，节省空间、美观，散热效果好。对小企业或加工来说，面对的是大量零散的、需求量小的、品种规格多的用户，它所需要的是价格相对，又能保剪切质量和剪切精度，操作简单、方便、灵活的剪切生产线，为此我们开发了铜片剪切自动控制系统。该系统现已投入实际生产运行，运行稳定。 

2 系统设计 

2.1 工艺解构 

剪切系统的工艺示意如图1所示，此图主要是该剪切生产线的机械部分。主要有开卷机、活套光电开关检测、夹送辊、剪切机、拉料机等五部分组成。开卷机主要由变频器电机控制，可以完成对原材料的开卷和收卷动作；位于缓冲坑中的光电开关的作用：根据铜片的下垂程度，决定开卷机的运行速度，保正常送料；夹送机构由交流伺服电机驱动旋转，完成板料的定长和增量式传送；剪切机有高压气体控制，左右冲交替进行，由左右两边的接近开关控制。

 
图1 增量式剪切系统工艺示意图

2.2 电控系统设计 

系统参数设定和显示通过触摸屏完成。整个系统的控制部分主要有plc、伺服驱动器来完成，系统控制如图2所示。

 
图2 系统控制示意图

根据系统运行和控制要求，选用富士的micrex-sx spb系列plc，其使用简单，功能强大，优性能价格比，能满足各种各样自动化控制需要，且具有尺寸小不受安装场所限制，大容量内存，高速指令功能；并提供了方便、简洁、开放的通信功能；可直接连接pod；使micrex-sx spb系列plc可以很好的满足控制要求。人机界面选用富士ug221系列触摸屏，黑白，5.7寸。进行参数的设定、显示。伺服系统采用武汉迈信的伺服驱动器和华大电机。变频器选用富士的frenic multi系列变频器。 

3 增量式剪切控制 

3.1控制原理 

板材定尺和增量式剪切部分是整套设备的关键，剪切是在材料停顿时刻进行的，也就是说，切口分离时，控制系统启动，送料长度由plc、伺服驱动器联合进行控制。触发开始后，系统直接以预设的加减速率、速度、目标长度以及所设增量为基本参数，计算出运转速度曲线，直接驱动伺服电机送料，若设定单位脉冲的移动量和编码器每转一圈的脉冲数，当夹送辊的直径一定时，夹送辊每转一定的角度或圈数，板料的移动长度也就确定了。当plc“指示”伺服驱动器所发出的脉冲数达到所设定的脉冲数(即长度)时，plc发出信号，交流伺服电机停止转动，同时，剪切系统的电磁铁通电，气缸执行剪切动作。剪切机构的每一次剪切使接近开关获得一个脉冲，此脉冲作为计算剪切数量。依次循环，自动地将卷材切割成一定数量的定尺或增量式长度的板材。 

3.2参数设置 

(1) 主轴转速(自动运转时，下同)的确定:确定主轴的转速要兼顾两个方面：一是生产能力；二是转动惯性。转速不是越越好，太快，转动惯性大，达不到停止的要求，剪切长度精度不高；慢了，达不到生产率的要求；在此系统中有一个合理的速度范围供用户选择。 

(2)脉冲当量的确定:在本例中，之所以能进行定尺和增量剪切，实际上就是的控制夹送辊每个脉冲转动的角度(脉冲当量)。当夹送辊直径一定时，它转过一定的角度，就对应转过一定的弧长，即为板料移动的长度。从理论上说，脉冲当量越小，剪切长度精度越高，但对控制系统的要求也越高，不经济。一般情况下，脉冲当量比加工精度高一个数量级即可；本系统剪切长度一般在2cm～200cm之间，要求精度为0.01cm。伺服电机主轴转四圈(50mm/圈)，夹送辊转一圈(200mm/圈)，所设脉冲当量为0.01mm/脉冲，等够满足精度要求。 

4 系统软件设计 

系统软件的设计包括触摸屏的软件设计和plc的运行控制软件设计两部分。 

4.1 人机界面的软件设计 

本系统人机界面所有画面均用ug00s-cwv3软件进行设计，有四幅画面组成：开机画面、手动画面、自动画面和信息显示画面。经ug00s-cwv3编译无误后，从个人电脑中下载到人机界面，如果与plc的通信能正常进行，并且plc侧相应的程序也正确无误，则即可使用。人机界面通过rs422通信电缆直接与与plc编程器端口连接，实行命令设定型通信。根据来自人机界面的请求命令，可以实施plc内部存储器的读写操作。plc完成处理后，回送答复给外部设备。plc侧不用特意编写通信程序。这里只给出手动，数据输入和自动画面。 

(1) 手动画面：手动画面主要完成板料安装时或剪切完后对主要机械部分的控制调整。 

开卷和收卷按钮，按下后做做开卷和收卷动作，松开后停转；进料和退料按钮，按下后伺服进料和退料，松开伺服停转；左冲按钮：按一下冲头左冲，如果冲头不动，说明冲头在左边；右冲按钮：按一下冲头右冲，如果冲头不动，说明冲头在右边；拉料开按钮：按一下切片送料运行；拉料关按钮：按一下切片送料停止；返回按钮：返回开机画面

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