西门子模块6ES7223-1PL22-0XA8库存

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2.1 主电路 

主电路由三相交流输入、变频驱动、曳引机和制动单元几部分组成。由于采用交-直-交电压型变频器，在电梯位势负载作用下，制动时回馈的能量不能馈送回电网，为限制泵升电压，采用受控能耗制动方式。 

2.2 PLC控制电路 

选用OMRON公司C系列60P型PLC。PLC接收来自操纵盘和每层呼梯盒的召唤信号、轿厢和门系统的功能信号以及井道和变频器的状态信号，经程序判断与运算实现电梯的集选控制。PLC在输出显示和监控信号的同时，向变频器发出运行方向、启动、加/减速运行和制动停梯等信号。 

2.3 电流、速度双闭环电路 

采用YASAKWA公司的VS-616G5 CIMRG 4022变频器。变频器本身设有电流检测装置，由此构成电流闭环；通过和电机同轴联接的旋转编码器，产生a、b两相脉冲进入变频器，在确认方向的同时，利用脉冲计数构成速度闭环。 

2.4 位移控制电路 

电梯作为一种载人工具，在位势负载状态下，除要求外，还要求运行平稳，乘坐舒适，停靠准确。采用变频调速双环控制可基本满足要求，但和国外电梯相比还需进一步改进。本设计正是基于这一想法，利用现有旋转编码器构成速度环的同时，通过变频器的PG卡输出与电机速度及电梯位移成比例的脉冲数，将其引入PLC的高速计数输入端口0000，通过累计脉冲数，经世式（1）计算出脉冲当量，由此确定电梯位置。电梯位移 

h=SI 
式中 I——累计脉冲数 
S——脉冲当量 
S = lpD / (pr) （1） 

本系统采用的减速机，其减速比l = 1/32，曳引轮直径D = 580mm，电机额定转速ned = 1450r/min，旋转编码器每转对应的脉冲数p = 1024，PG卡分频比r = 1/18，代入式（1）得 
S = 1.0mm / 脉冲 

3 程序设计 

利用变频器PG卡输出端（TA2.1）将脉冲信号引入PLC的高速计数输入端0000，构成位置反馈。高速计数器（CNT47）累加的脉冲数反映电梯的位置。高速计数器的值不断地与各信号点对应的脉冲数进行比较，由此判断电梯的运行距离、换速点、平层电和制动停车点等信号。理论上这种控制方式其平层误差可在±1个脉冲当量范围。在考虑减速机齿轮啮合间隙等机械因素情况下，电梯的平层精度可达±5mm内，大大±15mm的标准，满足电梯起制动平滑，运行平稳，平层准确的要求。电梯在运行过程中，通过位置信号检测，软件实时计算以下位置信号：电梯所在楼层位置、快速换速点、中速换速点、门区信号和平层位置信号等。由此省去原来每层在井道中设置的上述信号检测装置，大大减少井道检测元件和信号连线，降。下面针对在实现集选控制基础上新增添的楼层计数、快速换速、中速换速、门区和平层信号5个子程序进行介绍。 

3.1 楼层计数 

本设计采用相对计数方式。运行前通过自学习方式，测出相应楼层高度脉冲数，对应17层电梯分别存入16个内存单元DM06 ~ DM21。 

楼层计数器（CNT46）为一双向计数器，当到达各层的楼层计数点时，根据运行方向进行加1或减1计数。楼层计数程序流程图如图2 所示。

长期以来，PLC始终活跃于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常的控制应用。其主要原因在于，它能够为自动化控制应用提供和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化应用的需求。但传统PLC存在技术新慢、系统开放程度低、价格较高的共同问题，随着PC及因特网时代的到来，传统PLC面临的问题就为。与此形成鲜明对比的是，工业PC或PC-BASED控制器由于可以融入到网络时代的信息系统中，具有网络系统的基本特性，即具有、格、系统开放、丰富的人才基础等优势，因此PC-BASED控制器一经出现就具有很强的生命力，发展为迅猛。 

PC-BASED控制器要取代传统PLC，解决性及编程问题，在PC-BASED控制器出现的初期，常用工业PC+I/O卡+自编软件或组态软件来实现和控制，但这种系统性不高，开发难度大，对编程人员的要求高，可维护性差，因此很难大规模采用。近几年来，这种情况已得到根本的改变，PC-BASED控制器从外观到性都与PLC非常相近。在编程方面，由于IEC61131-3编程语言标准的推出和广泛采用，为PC-BASED控制器的高速发展铺平了道路。这样，PC-BASED控制器不仅具有PC的优势，也具有传统PLC的优势。它可无缝地融合到网络时代的信息系统中，符合时代的潮流。 

IPDAS公司推出的ISaGRAF嵌入式控制器I-8XX7系列就是其中的代表。该产品由主控单元、扩展单元及I/O模块组成。 

主控单元 

● 采用80188 40MHz CPU，512K Flash，512K SRAM，以保证程序的下载、存储及运行； 
● 内置四个通信口，RS-232/485/Ethernet，使构建网络灵活方便； 
● 内置NVSRAM及EEPROM，另外，可附加256K/512K电池保护SRAM，以确保数据的性及刷新的快速性，有利于解决现场一些参数及采集数据的累计量存储，如有多数据的存储，还可扩展2M/4M/8M/16M/32M Flash，在同类产品中树一帜； 
● 主控单元有4或8个I/O插槽，可插入多种类型模块，组合方便； 
● 主控单元板上有4个按钮、5个数码管和3个LED灯，用户可用来进行简单的显示和操作，复杂操作可连接常用的工业MMI； 
● 内置实时钟，符合2000年要求，可提供系统需要的年月日时分秒； 
● 内置，保系统自动恢复； 
● 电源及通信保护电路可保证系统的。 

扩展单元 

● 当主控单元容量不能达到要求时，可通过主控单元的RS-485连接扩展单元，扩展单元有4/5/8/9槽四种类型； 
● 一个主控单元可连多个扩展单元。 

I/O模块 

● AI、AO、DI、DO、定时计数等多种传统模块; 
● 编码输入、伺服电机控制、步进电机控制、RS-232/422/485、打印接口等特制模块。 

网络通信 

● Ethernet/RS-485接口，并支持MODBUS、MODBUS\TCP协议，使其可与任何三方HMI软件如IFIX、CITECT、IUCH等连接; 
● Ethernet接口，可透过Internet/Intranet现有的软硬件资源实现远程的经济连接，使生产信息很方便的传递到需要的地方; 
● 控制器之间的通信可直接通过RS-485/Ethernet及相关协议完成，而不通过上位机，可提高系统的性; 
● 控制器还可直接连接其他MODBUS RTU、现场操作的HMI。还可以通过编程连接非标准的232/422/485设备。 

编程 

● 开发平台为ISaGRAF集成环境，支持IEC61131-3 5种编程语言，即结构化文字 （Structure Text)、梯形图（Ladder Logic)、指令集（Instruction List)、功能方块图（Function Block Diagram）、流程图（Sequential Function Chart），使用方便易学； 
● 应用程序经编译生成的目标代码，可通过RS-232/485下载，也可通过Ethernet下载，如果是远程站点，还可通过Modem实现远程下载和维护； 
● 开发环境提供了离线功能，这样可节约现场实际调试的时间，减少事故的机会； 
● 丰富的功能块和函数，也可方便加入自己的函数或功能块，使程序的功能不断的累加； 
● 文档齐全； 
● 掉电保护数据，适合参数保存、流量累计计算保存； 
● 模拟量处理能力强，克服了传统PLC不足。(end)

作为通用工业控制计算机，30年来，可编程控制器从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制、及集散控制等各种任务的跨越。今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用。 

1. 可编程控制器的定义 

可编程控制器，简称PLC（Programmable logic Controller）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年电工（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义： 

“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。” 

2. PLC的特点 

2.1性高，抗干扰能力强 

高性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了的抗干扰技术，具有很高的性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有高的性也就不奇怪了。 

2.2配套齐全，功能完善，适用性强 

PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。 

2.3易学易用，深受工程技术人员欢迎 

PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 

2.4系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 

PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。 

2.5体积小，重量轻，能耗低 

以小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 

3. PLC的应用领域 

目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。 

3.1开关量的逻辑控制 

这是PLC基本、广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 

3.2模拟量控制 

在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。 

3.3运动控制 

PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 

3.4过程控制 

过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 

3.5数据处理 

现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 

3.6通信及联网 

PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。 

4. PLC的国内外状况 

世界上公认的台PLC是1969年美国数字设备公司（DEC）研制的。限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。 

20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。高的运算速度、小型体积、的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 

20世纪末期，可编程控制器的发展特点是加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。 

我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着开始的。初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较的PLC生产厂家。可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有广阔的应用天地。 

5. PLC未来展望 

21世纪，PLC会有大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度快、存储容量大、智能强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向小型及大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会丰富、规格齐全，的人机界面、完备的通信设备会好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着竞争的加剧而，会出现少数几个市场的局面，会出现通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS（Distributed Control System）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。引言 

为了延长PLC控制系统的寿命，在系统设计和生产使用中要对该系统的设备消耗、元器件设备故障发生点有较明白的估计，也就是说，要知道整个系统哪些部件容易出故障，以便采取措施。现以我厂特种水泥1号线的PLC过程控制系统为例，对PLC过程控制系统故障分布规律进行分析，希望能对PLC过程控制系统的系统设计和U常维护有所帮助。 

1.系统故障的概念 

系统故障一般指整个生产控制系统失效的总和，它又可分为PLC故障和现场生产控制设备故障两部分。PLC系统包括处理器、主机箱、扩展机箱、I／O模块及相关的网络和外部设备。现场生产控制设备包括I／O端口和现场控制检测设备，如继电器、接触器、阀门、电动机等。 

2.系统的故障统计及分析处理 

2.1我厂特种水泥1号线过程控制系统简介 

2000年该系统改造时采用日本二菱公司的A2系列PIC为组成的PLC过程控制系统。系统配置如图1。

 
图1 系统配置框图

 
图2 系统的故障分布