西门子模块6ES7231-0HF22-0XA0使用选型

西门子模块6ES7231-0HF22-0XA0使用选型

辅助继电器是可编程控制器内部具有的继电器，这种继电器有别于输入、输出继电器，它不能外部的输入，也不能直接驱动外部负载，只在程序中使用，起逻辑变换和逻辑记忆作用。

在FX2N型PLC中除输入继电器和输出继电器的元件号采用八进制外，其他元件号均采用十进制，如：M6、M7、M8、M9、M8000等。辅助继电器有通用辅助继电器、断电保持辅助继电器和特殊辅助继电器。

1）通用辅助继电器

通用辅助继电器的元件编号为M0～M499，共500点。它和普通的中间继电器功能一样，运行时如果通用辅助继电器线圈得电，当电源突然中断时线圈失电，其触点立刻恢复为失电状态。

2）断电保持辅助继电器

断电保持辅助继电器的元件编号为M500～M3071，当电源突然中断时线圈失电，但其触点仍能保持断电前的状态。其中M500～M1023共524点，可通过参数设定将其改为通用辅助继电器。M500～M3071共2048点，为断电保持辅助继电器。

3）特殊辅助继电器

特殊辅助继电器的元件编号为M8000 ～M8255，共有256点。特殊辅助继电器可用来表示PLC的某些状态、提供时钟脉冲和标志（如进位、错位标志等）、设定PLC的运行方式、步进顺控、禁止中断、设定计数器的计数方式等。但其中有些编号元件没有定义则不能使用

一 引言

检品机是一种具有、高灵敏度的复卷、检品设备。适用于卷筒状的印刷薄膜、复合薄膜及卷筒纸制品的印刷、涂布、复合后的全自动品质检验，也可用于上述材料的复卷，是印刷、涂布、复合等工序的检验设备。

二 系统选型设计

2.1触摸屏选型设计

本系统选用的是艾默生EZ600-TT06P型 5.7 寸触摸屏， 显示色彩为64K色，解析度为 320×240像素。 按键包括 1 个清单键和 5 个使用者定义的功能键。 此外还有三个 RS232、RS422 和 RS485 的通讯接口， 以及 2个 USB连接口。 内建的 CF 卡插槽可以让您扩充历史记录和配方，以及进行数据备份。 前盖为 IP65 等级，这样对于任何方向的低压水流冲洗，它都能提供保护效果。

2.2 PLC选型设计

系统选用了艾默生EC20-1614BRA可编程控制器，作为主控单元，主要用于实现的逻辑控制功能；外加一个EC20-4DA模拟量输出模块作为扩展模块，主要用于实现系统的线速度设定和张力给定功能。

EC20是艾默生推出的小型PLC，具有快的运算速度，和12K步的大程序容量，并且自带两个通信口，一个通信口用于与触摸屏通信，实现系统的参数设定与状态显示功能，另一个通信口用于与变频器通信，实现变频器运行状态的读取，以及参数设定功能，这样大大降低了用户成本。

2.3 变频器选型设计

系统选用了艾默生EV6000变频器，用于系统的驱动及张力控制功能。

EV6000是艾默生新推出的一款型平台产品，集的无速度传感器矢量控制的算法技术、伺服定位控制技术、EMC技术和性技术的优势与一身，使之在性能上有了质的飞跃。

EV6000矢量控制变频器拥有大功率范围，可以从0.4到250kW之间进行选择，而它的输出频率也可高达1000Hz。EV6000可以实现无PG矢量控制和有PG矢量控制驱动永磁同步电机，而且在无PG矢量控制时，能在0.25Hz下可以满足200%额定负载突变时转矩能快速地响应和稳定运行，能满足众多低速大转矩应用要求，在变频低频脉动技术难题上迈出了一大步，处于水平。

三 系统介绍

3.1 系统原理介绍

（1） 触摸屏：通过触摸屏，用户可以对工作速度、运行张力、料卷直径等参数进行设置；并且，通过触摸屏，可以显示设备的当前运行状态，并对当前的故障信息进行显示，以便用户作进一步处理。

（2） EC20控制器：该控制器是艾默生公司的控制器，它是整个系统的控制，协调外围设备的动作，并按用户设定的工艺控制设备的运作。通过EC20-4DA模块对变频器作张力给定和频率设定。

（3） 变频器：本系统采用EV6000变频器做收放卷控制，通过该变频器可保证检品机械的张力恒定、速度稳定，是整套系统的控制部分。

3.2控制流程图

3.2.1系统正常启停流程：

正常启停流程主要是用于用户查找产品缺陷，当发现缺陷时，用户通过按钮记录当前位置，以备查找；难点主要是在于加减速，以及零频时张力的控制。

3.2.2检查点启停流程：

检查点流程主要是用于缺陷的查找，这也是该设备的重要的功能之一，本系统是通过硬件中断的方法记录缺陷的位置的，所以，可以比较准确的发现缺陷的位置。由于本过程涉及到多次启停，而且在任何速度下都要保持张力稳定，所以对变频的张力控制性能要求很高。

3.3电气原理图

整个系统的张力控制示意图，EV6000作为主驱动，控制整个系统的运行，EV6000张力控制用变频，驱动收/放卷电机，通过张力传感器反馈回来的张力的大小，做闭环控制，以保证整个系统的张力恒定、速度稳定。利用编码器与变频器作闭环控制，使变频器可以在高速度精度和恒张力下运行，同时PG3把信号送给EC20，由PLC计算当前的运行速度、距离等数据。

PLC实现传动点的协调控制，逻辑控制处理。PLC实现线速度，运行命令传递到变频器，并收集变频器的运行状态。同时传递变频器参数信息。

选用EV6000张力控制变频器实现放卷和收卷控制，选用EV6000矢量控制变频器实现主牵引控制。变频器以闭环矢量控制运行，安装脉冲编码器（PG），编码器信号类型：集电开路输出型；

收、放卷变频器工作于张力闭环速度模式，EV6000自带卷径计算功能和断带检测功能。

为了保证系统的起停要求，尤其是急停的技术指标。变频器都需外接制动电阻。

3.4电气配线图

3.4.1 主驱动变频器接线图

变频器通过端子进行起停运行控制，运行方向设定，运行速度设定，故障停机和复位处理。

3.4.2 收、放卷变频器接线图

变频器通过端子进行起停运行控制，运行方向设定，张力给定设置，张力方向设定，运行线速度设定，收、放卷模式设定，初始卷径复位，故障停机和复位处理。

四 参数设置

1 牵引变频器参数设置

牵引电机选用的是艾默生变频器EV6000-4T0220G，以下是该变频的主要功能码设置。

2收、放卷变频器参数设置

收放卷电机选用的是艾默生张力型变频器EV6000-T-4T0370G，以下是该变频的主要功能码设置。

五 调试步骤及注意事项

----检查电气接线；

----脱开负载，进行电机参数调谐；

----某一确定速度下，用测速器对电机和卷取辊进行速度测试，根据测试结果计算各传动点的传动比并设置；

----设置基本参数，试运转，观察电机运行方向，调整到正确的方向；

----穿料，带料调试，根据效果合理调整各参数设置，直到符合控制要求；

----在机台规格所规定的线速度范围内，从线速度到线速度进行试车运行，观察控制效果，根据需要调整参数；

----在空芯卷径和大卷径之间试车运行，观察控制效果，根据需要调整参数；

----参数备份，上传到操作面板，并记录‘

六 结束语

检品机控制系统是一种对张力要求较为严格的电气控制系统，无论是在零频，还是在高速运行状态下，EV6000张力变频器均表现出为优良的张力控制性能，小张力可以控制到1.0kg，而保持张力的恒定，该方案对其它类似的张力控制系统具要重要的参考。

如何提高国产PLC运行效率，缩短完成相同任务时的执行时间。让低性能的产品来完成的处理要求

    （在此提醒：初学者不必在意本文归纳的做法，以程序易读、规范为目标，完成功能要求即可。）

    1、可以用“字”（如VW单元）的时候尽量避免用“双字”（VD单元）可以用整数时，尽量避免用实数/浮点数。

    2、使用富余的（硬件连接以外的）IB、IW、ID、、QW、QD，其次是M，S；

    3、减少非必要网络扫描，把可以设条件执行的网络（特别是AIW、AQW），归类到子程序中作条件调用（例如定时中断）；

    4、在保证工艺要求前提下，适当减小发生中断的频率；

    5、子程序应该尽量减少条件判断的次数，规格化子程序进出口参数，从而减少代码冗余。

    6、SM0.0若和其它信号串联，只增加程序大小和执行时间，没有别的作用（如果网络已经满足了左侧的触点，没必要再串接SM0.0）；

    7、对于输入数据较少的子程序调用，可以先判断输入数据是否有变化，如果没有变化（比较方法可参考48楼），可以直接跳过子程序，从而减少扫描周期。

    8、合理使用立即IO指令（尽量减少使用）节约国产PLC处理立即指令的转换时间。

    9、计算中尽量使用计算结果存储器，而不用过渡存储器。 

    10、量避免数据类型转换，不得不用时，尽量用AC存放中间变量，减少转换次数。或者编程时先预留出存储空间，比如：用VW2存整数时，VW0空出不用，就可以直接以VD0的形式来进行访问VW2中的数据；

    11、用XOR指令实现任意位取反（这指令略有难度，调试中需要认真对位）；

    12、对于有重复性、耗时的任务，应采用分周期处理；其中包括：把初始化工作分摊到多个周期完成。令多个PID回路的采样时间略有差别，以避免在同一周期内产生多个中断调用，让扫描周期均匀稳定。

    13、尽量把在V区的位变量安排在V511.7内，把使用频的VB/VW/VD变量，安排在V4095内，可以缩短程序扫描周期。

    14、没必要共享信号时，放置在同一网络里的多条指令，会产生额外的进出栈操作（具体可以转成STL来分析），也是增加程序体积和执行时间，好处仅仅是放在一个网络里紧凑点。

 PLC控制柜组成部分一般有：

  1：空开：一个总的空气开关，这个是整个柜体的电源控制。相信每个柜子都要有的一个东西。

  2： PLC：这个要根据工程需要选择。打个比方如果工程小可以直接就是一个一体化的PLC 但如果工程比较大可能就需要模块、卡件式的，同时还可能需要冗余（也就是两套交替使用）。

  3： 24VDC的电源：一个24VDC的开关电源，大多数的PLC都是自带24VDC的电源，根据是否确实需要来定是否要这个开关电源。

  4：继电器：一般PLC是可以直接将指令发到控制回路里，但也可能先由继电器中转。打个比方，如果你PLC的输出口带电是24VDC的，但是你的控制回路里画的图需要PLC供的节点却是220VAC的，那么就在PLC输出口加上一个继电器，即指令发出时继电器动作，但后让控制回路的节点接到继电器的常开或常闭点上。也是根据情况选择是否使用继电器。

  5：接线端子：这个肯定是每个柜子都的东西根据信号数量可以配置。如果只是一个单纯的PLC控制柜基本就是需要这些玩意，如果你的控制柜内还需要有其他的东西就看情况增加。比方说你有可能要对某些现场的仪表或者小控制箱供电，可能你就得要增加空开数量。或者你要PLC接至上位机，可能就需要增加交换机什么的。视情况而定。

  PLC控制柜可完成设备自动化和过程自动化控制，实现的网络功能，性能稳定、可扩展、抗干扰强等特点，是现代工业的和灵魂。可以按需求设计PLC控制柜、变频柜等，并可搭配人机界面触摸屏，达到轻松操作的目的。设备可与DCS总线上位机 modbus、profibus等通讯协议的；工控

 1. PLC控制系统的设计内容

（1）根据设计任务书，进行工艺分析，并确定控制方案，它是设计的依据。

（2）选择输入设备（如按钮、开关、传感器等）和输出设备（如继电器、接触器、指示灯等执行机构）。

（3）选定PLC的型号（包括机型、容量、I/O模块和电源等）。

（4）分配PLC的I/O点，绘制PLC的I/O硬件接线图。

（5）编写程序并调试。

（6）设计控制系统的操作台、电气控制柜等以及安装接线图。

（7）编写设计说明书和使用说明书。

2. PLC控制系统设计步骤

（1）工艺分析

深入了解控制对象的工艺过程、工作特点、控制要求，并划分控制的各个阶段，归纳各个阶段的特点，和各阶段之间的转换条件，画出控制流程图或功能流程图。

（2）选择合适的PLC类型

在选择PLC机型时，主要考虑下面几点：

1功能的选择。 对于小型的PLC主要考虑I/O扩展模块、A/D与D/A模块以及指令功能（如中断、PID等）。

2I/O点数的确定。 统计被控制系统的开关量、模拟量的I/O点数，并考虑以后的扩充（一般加上10%～20%的备用量），从而选择PLC的I/O点数和输出规格。

3内存的估算。 用户程序所需的内存容量主要与系统的I/O点数、控制要求、程序结构长短等因素有关。一般可按下式估算：存储容量=开关量输入点数×10+开关量输出点数×8+模拟通道数×100+定时器/计数器数量×2+通信接口个数×300+备用量。

（3）分配I/O点。 分配PLC的输入/输出点，编写输入/输出分配表或画出输入/输出端子的接线图，接着就可以进行PLC程序设计，同时进行控制柜或操作台的设计和现场施工。

（4）程序设计。 对于较复杂的控制系统，根据生产工艺要求，画出控制流程图或功能流程图，然后设计出梯形图，再根据梯形图编写语句表程序清单，对程序进行模拟调试和修改，直到满足控制要求为止。

（5）控制柜或操作台的设计和现场施工。 设计控制柜及操作台的电器布置图及安装接线图；设计控制系统各部分的电气互锁图；根据图纸进行现场接线，并检查。

（6）应用系统整体调试。如果控制系统由几个部分组成，则应先作局部调试，然后再进行整体调试；如果控制程序的步序较多，则可行分段调试，然后连接起来总调。

（7）编制技术文件。技术文件应包括：可编程控制器的外部接线图等电气图纸，电器布置图，电器元件明细表，顺序功能图，带注释的梯形图和说明。