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产品描述
西门子模块6ES7277-0AA22-0XA0产品型号
PLC控制系统的设计和调试的步骤
（一）分析被控对象并提出控制要求
详细分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电、液之间的配合，提出被控对象对PLC控制系统的控制要求，确定控制方案，拟定设计任务书。
（二）确定输入／输出设备
根据系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备（如：按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等）和输出设备（如：接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等），从而确定与PLC有关的输入/输出设备，以确定PLC的I/O点数。
（三）选择PLC
PLC选择包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择，详见本章二节。
（四）分配I/O点并设计PLC外围硬件线路
1.分配I/O点
画出PLC的I/O点与输入／输出设备的连接图或对应关系表，该部分也可在２步中进行。
2.设计PLC外围硬件线路
画出系统其它部分的电气线路图，包括主电路和未进入PLC的控制电路等。
由PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电气原理图。到此为止系统的硬件电气线路已经确定。
（五）程序设计
1. 程序设计
根据系统的控制要求，采用合适的设计方法来设计PLC程序。程序要以满足系统控制要求为主线，逐一编写实现各控制功能或各子任务的程序，）逐步完善系统的功能。除此之外，程序通常还应包括以下内容：
1）初始化程序。在PLC上电后，一般都要做一些初始化的操作，为启动作必要的准备，避免系统发生误动作。初始化程序的主要内容有：对某些数据区、计数器等进行清零，对某些数据区所需数据进行恢复，对某些继电器进行置位或复位，对某些初始状态进行显示等等。
2）检测、故障诊断和显示等程序。这些程序相对立，一般在程序设计基本完成时再添加。
3）保护和连锁程序。保护和连锁是程序中不可缺少的部分，认真加以考虑。它可以避免由于非法操作而引起的控制逻辑混乱，。
2. 程序模拟调试
程序模拟调试的基本思想是，以方便的形式模拟产生现场实际状态，为程序的运行创造必要的环境条件。根据产生现场信号的方式不同，模拟调试有硬件模拟法和软件模拟法两种形式。
1）硬件模拟法是使用一些硬件设备（如用另一台PLC或一些输入器件等）模拟产生现场的信号，并将这些信号以硬接线的方式连到PLC系统的输入端，其时效性较强。
2）软件模拟法是在PLC中另外编写一套模拟程序，模拟提供现场信号，其简单易行，但时效性不易保证。模拟调试过程中，可采用分段调试的方法，并利用编程器的监控功能。
（六）硬件实施
硬件实施方面主要是进行控制柜（台）等硬件的设计及现场施工。主要内容有：
1) 设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线图。
2)设计系统各部分之间的电气互连图。
3)根据施工图纸进行现场接线，并进行详细检查。
由于程序设计与硬件实施可同时进行，因此PLC控制系统的设计周期可大大缩短。
（七）联机调试
联机调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。联机调试过程应循序渐进，从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。如不符合要求，则对硬件和程序作调整。通常只需修改部份程序即可。
全部调试完毕后，交付试运行。经过一段时间运行，如果工作正常、程序不需要修改，应将程序固化到EPROM中，以防程序丢失。
（八）整理和编写技术文件
技术文件包括设计说明书、硬件原理图、安装接线图、电气元件明细表、PLC程序以及使用说明书等。
功能：
1、逻辑控制
2、定时控制
3、计数控制
4、步进(顺序)控制
5、PID控制
6、数据控制：PLC具有数据处理能力。
7、通信和联网
8、其它：PLC还有许多特殊功能模块，
适用于各种特殊控制的要求,如：定位控制模块，CRT模块。
随着微电子技术的发展，20世纪70年代中期出现了微处理器和微型计算机，人们将微机技术应用到PLC中，多的发挥计算机的功能，不仅用程序逻辑取代硬件连线，还增加了运算、数据传送和处理等功能，使其真正成为一种电子计算机工业控制设备，国外工业界在1980年正式命名其为可编程序控制器（Programmable Controller），简称PC，但是由于它和个人计算机（Personal Computer）的简称容易混淆，所以现在仍把可编程序控制器简称为PLC。
进入20世纪80年代以后，随着大规模和大规模集成电路等微电子技术的迅猛发展，以16位和32位微处理器构成的微机化PLC得到了惊人的发展，使PLC在概念、设计、性能价格比以及应用等方面都有了新的突破。不仅控制功能增强，体积减小，成本下降，性提高，编程和故障检测为灵活方便，而且模拟量I/O和PID控制、远程I/O和通信网络、数据处理以及图像显示也有了长足发展，所有这些已经使PLC应用于连续生产的过程控制系统，使之成为今天自动化技术支柱之一。
PLC控制变频器的N种方法
在工业自动化控制系统中，为常见的是PLC和变频器的组合应用，并且产生了多种多样的PLC控制变频器的方法，其中采用RS-485通讯方式实施控制的方案得到广泛的应用：因为它抗干扰能力强、传输速、传输距离远且造价低廉。但是，RS-485的通讯解决数据编码、求取校验和、成帧、发送数据、接收数据的奇偶校验、时处理和出错重发等一系列技术问题，一条简单的变频器操作指令，有时要编写数十条PLC梯形图指令才能实现，编程工作量大而且繁琐，令设计者望而生畏。
本文介绍一种非常简便的三菱FX系列PLC通讯方式控制变频器的方法：它只需在PLC主机上安装一块RS-485通讯板或挂接一块RS-485通讯模块； 在PLC的面板下嵌入一块造价仅仅数百元的“功能扩展存储盒”，编写4条其简单的PLC梯形图指令，即可实现8台变频器参数的读取、写入、各种运行的监视和控制，通讯距离可达50m或500m。这种方法非常简捷便利，易掌握。本文以三菱产品为范例，将这种“采用扩展存储器通讯控制变频器”的简便方法作一简单介绍。
2、三菱PLC采用扩展存储器通讯控制变频器的系统配置
2.1 系统硬件组成
FX2N系列PLC(产品版本V 3.00以上)1台(软件采用FX-PCS/WIN-C V 3.00版)；
FX2N-485-BD通讯模板1块(长通讯距离50m)；
或FX0N-48DP通讯模块1块+FX2N-CNV-BD板1块(长通讯距离500m)；
FX2N-ROM-E1功能扩展存储盒1块(安装在PLC本体内)；
带RS485通讯口的三菱变频器8台(S500系列、E500系列、F500系列、F700系列、A500系列、V500系列等，可以相互混用，总数量不过8台；三菱所有系列变频器的通讯参数编号、命令代码和数据代码相同。)；
RJ45电缆(5芯带屏蔽)；
终端阻抗器(终端电阻)100Ω；
选件：人机界面(如F930GOT等小型触摸屏)1台。
2.2 硬件安装方法
(1) 用网线压接钳将电缆的一头和RJ45水晶头进行压接；另一头则按图1～图3的方法连接FX2N-485-BD通讯模板，未使用的2个P5S端头不接。
(2) 揭开PLC主机左边的面板盖, 将FX2N-485-BD通讯模板和FX2N-ROM-E1功能扩展存储器安装后盖上面板。
(3) 将RJ45电缆分别连接变频器的PU口，网络末端变频器的接受信号端RDA、RDB之间连接一只100Ω终端电阻，以由于信号传送速度、传递距离等原因，有可能受到反射的影响而造成的通讯障碍。
2.3 变频器通讯参数设置
为了正确地建立通讯，在变频器设置与通讯有关的参数如“站号”、“通讯速率”、“停止位长/字长”、“奇偶校验”等等。变频器内的Pr.117~Pr.124参数用于设置通讯参数。参数设定采用操作面板或变频器设置软件FR-SW1-SETUP-WE在PU口进行。
2.4 变频器设定项目和指令代码举例
2.5 变频器数据代码表举例
2.6 PLC编程方法及示例
(1) 通讯方式
PLC与变频器之间采用主从方式进行通讯，PLC为主机，变频器为从机。1个网络中只有一台主机，主机通过站号区分不同的从机。它们采用半双工双向通讯，从机只有在收到主机的读写命令后才发送数据。
(2) 变频器控制的PLC指令规格
(3) 变频器运行监视的PLC语句表程序示例及注释
LD M8000 运行监视；
EXTR K10 K0 H6F D0 EXTR K10：运行监视指令；K0：站号0；H6F：频率代码(见表1)； D0：PLC读取地址(数据寄存器)。
指令解释：PLC一直监视站号为0的变频器的转速(频率)。
(4) 变频器运行控制的PLC语句表程序示例及注释
LD X0 运行指令由X0输入；
SET M0 置位M0辅助继电器；
LD M0 EXTR K11 K0 HFA H02 EXTR K11：运行控制指令； K0：站号0；HFA：运行指令 H02：正转指令。
AND M8029 指令执行结束；
RST M0 复位M0辅助继电器。
指令解释：PLC向站号为0的变频器发出正转指令。
(5) 变频器参数读取的PLC语句表程序示例及注释
LD X3 参数读取指令由X3输入；
SET M2 置位M2辅助继电器；
LD M2 EXTR K12 K3 K2 D2 EXTR K10：变频器参数读取指令； K3：站号3；K2：参数2-下限频率； D2：PLC读取地址(数据寄存器)。
OR RST M2 复位M2辅助继电器。
指令解释：PLC一直读取站号3的变频器的2号参数-下限频率。
(6) 变频器参数写入的PLC语句表程序示例及注释
LD X1 参数变指令由X3输入；
SET M1 置位M1辅助继电器(电工之家//www.)；
LD M1 EXTR K13 K3 K7 K10 EXTR K13：变频器参数写入指令；K3：站号3；K7：参数7-加速时间；K10：写入的数值。
EXTR K13 K3 K8 K10 EXTR K13：变频器参数写入指令；K3：站号3；K8：参数8-减速时间； K10：写入的数值。
AND M8029 指令执行结束；
RST M1 复位M1辅助继电器。
指令解释：PLC将站号3的变频器的7号参数-加速时间、8号参数-减速时间变为10。
3、三菱PLC控制变频器的各种方法综合评述与对比
3.1 PLC的开关量信号控制变频器
PLC(MR型或MT型)的输出点、COM点直接与变频器的STF(正转启动)、RH(高速)、RM(中速)、RL(低速)、输入端SG等端口分别相连。PLC可以通过程序控制变频器的启动、停止、复位； 也可以控制变频器高速、中速、低速端子的不同组合实现多段速度运行。但是，因为它是采用开关量来实施控制的，其调速曲线不是一条连续平滑的曲线，也无法实现精细的速度调节。这种开关量控制方法，其调速精度无法与采用扩展存储器通讯控制的相比。
3.2 PLC的模拟量信号控制变频器
硬件：FX1N型、FX2N型PLC主机，配置1路简易型的FX1N-1DA-BD扩展模拟量输出板； 或模拟量输入输出混合模块FX0N-3A； 或两路输出的FX2N-2DA； 或四路输出的FX2N-4DA模块等。
优点： PLC程序编制简单方便，调速曲线平滑连续、工作稳定。
缺点： 在大规模生产线中，控制电缆较长，尤其是DA模块采用电压信号输出时，线路有较大的电压降，影响了系统的稳定性和性。另外，从经济角度考虑，如控制8台变频器，需要2块FX2N-4DA模块，其造价是采用扩展存储器通讯控制的5～7倍。
3.3 PLC采用RS-485无协议通讯方法控制变频器
这是使用得为普遍的一种方法，PLC采用RS串行通讯指令编程。 优点：硬件简单、造价，可控制32台变频器。 缺点：编程工作量较大。从本文的二章可知：采用扩展存储器通讯控制的编程其简单，从事过PLC编程的技术人员只要知道怎样查表，仅仅数小时即可掌握，增加的硬件费用也很低。这种方法编程的轻松程度，是采用RS-485无协议通讯控制变频器的方法所无法相比的。 3.4 PLC采用RS-485的Modbus-RTU通讯方法控制变频器 三菱新型F700系列变频器使用RS-485端子利用Modbus-RTU协议与PLC进行通讯。 优点： Modbus通讯方式的PLC编程比RS-485无协议方式要简单便捷。 缺点： PLC编程工作量仍然较大。 3.5 PLC采用现场总线方式控制变频器 三菱变频器可内置各种类型的通讯选件，如用于CC-bbbb现场总线的FR-A5NC选件； 用于Profibus DP现场总线的FR-AP(A)选件； 用于DeviceNet现场总线的FR-A5ND选件等等。三菱FX系列PLC有对应的通讯接口模块与之对接。 优点： 速度快、距离远、效、工作稳定、编程简单、可连接变频器数量多。 缺点： 造价较高，远远采用扩展存储器通讯控制的造价。 综上所述，PLC采用扩展存储器通讯控制变频器的方法确有造价低廉、易学易用、性能的优势； 若配置人机界面，变频器参数设定和监控将变得加便利。 1台PLC和不多于8台变频器组成的交流变频传动系统是常见的小型工业自动化系统，广泛地应用在小型造纸生产线、单面瓦楞纸板机械、塑料薄膜生产线、印染煮漂机械、活套式金属拉丝机等各个工业领域。采用简便控制方法，可以使工程方案拥有通讯控制的诸多优势，又可省却RS-485数据通讯中的诸多繁杂计算，使工程质量和工作效率得到大的提高。但是，这种简便方法也有其缺陷：它只能控制变频器而不能控制其它器件；此外，控制变频器的数量也受到了限制。 4、结束语 本文较为详细地介绍了PLC采用扩展存储器通讯控制变频器的简便方法，并综合评述了三菱PLC控制变频器的各种方法。深入了解这些方法，有助于提高交流变频传动控制系统设计的科学性、性和经济性。读者可以根据系统的具体情况，选择合适的方案。本文介绍的简便方法尽管有其缺陷，但仍不失为一种有推广的好方法 |
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