6ES7253-1AA22-0XA0详细

6ES7253-1AA22-0XA0详细

一、简介

ZR200型旋挖钻机是湖南省长沙市长沙中联重工科技发展股份有限公司（简称中联重科）自主研制开发的一种基础工程中成孔作业的施工机械。中联重科是我国工程机械制造业的企业，主要从事建筑工程、能源工程、交通工程等国家基础设施建设工程所需重大装备的研发制造。

中联重科ZR200型旋挖钻机是一种大口径桩基工程的成孔设备，采用卡特彼勒可拓展履带底盘、自行起落折叠桅杆、可伸缩钻杆和液压控制。具有自动检测孔深、垂直度自动调整、回转自动定位、彩色液晶触摸屏直接监控显示工作状态参数和防误操作的逻辑功能控制，是大口径桩基础工程的理想的成孔设备。据统计，在相同的地层中，旋挖钻机的成孔速度是传统转盘钻机的5～10 倍。在国外发达国家旋挖钻机早已作为灌注桩的主要施工机种。近几年旋挖钻机在国内已广泛应用于铁路、公路桥梁、**建设、高层建筑等地基础钻孔灌注桩工程。右图为中联重科ZR200型旋挖钻机照片。

ZR200型旋挖钻机的控制系统采用西门子S7-200系列PLC的CPU224主模块、EM223扩展模块及EM222扩展模块各一个，实现对旋挖钻机液压系统电磁阀的自动控制、外部传感信号检测及与液晶触摸屏通讯实现人机界面等功能。

二、控制系统方案设计

旋挖钻机结构复杂、外部传感装置分布较多、各机构动作逻辑性强，且作业时工况恶劣、机身振动强烈，需要设计采用、功能丰富的控制部件以完成其控制功能。同时操作人员也需要通过清晰、直观的人机界面对设备进行的掌握与控制。

通过选型对比，设计方案上采用西门子S7-200系列PLC作为控制系统的实现对旋挖钻机的控制、日本PROFACE GP系列液晶触摸屏作为人机界面对话设备，与外部传感装置、液压执行机构组成机电液一体化系统。

触摸屏作为人机界面对话设备，主要进行钻进深度、回转角度的显示、深度设置、时间校对、及实现有关功能切换、按钮、指示、系统调试等功能。共设有：主作业画面、参数设置画面、报警记录画面、系统调试画面。其中主作业画面是操作人员工作时的主要对话界面。 

-

三、控制系统主要功能

西门子S7-200系列PLC是西门子公司为用户解决中小型自动化控制的主力产品。它具有运算速度快、功能齐全、性能、可灵活组合等特点，在的中小型自动化控制领域应用非常广泛。以下介绍S7-200系列PLC在旋挖钻机上的应用。

1、双向高速计数信号

S7-214CPU模块具有多路高速计数输入端口，可灵活设计实现多路单向、双向计数信号的检测。在旋挖钻机上应用其双向高速计数功能实现了上车回转角度、钻头钻孔深度检测。

旋挖钻机上车部分为液压驱动的立旋转机构。在设计中采用旋转编码器其转动角度，通过对编码器A、B两路脉冲信号的检测，PLC的双向高速计数输入端可准确计算出旋挖钻机上车的相对角度（0-360O）变化值。

同时PLC的复位信号输入端检测编码器的C相信号，在上车每次回转至编码器的一固定位置时将高速计数器内变量清零，可各种原因造成的计数误差，保证计数的准确性。

钻头钻孔深度检测的原理与上车回转角度基本相同，但复位信号采用按钮输入，由操作人员根据情况校准钻头深度零位值。在检测运算中计数值为钻头深度变化值。

2、左右控制手柄多路按钮信号的检测

旋挖钻机的控制主要通过驾驶座椅左右两个控制手柄的多个按钮控制实现，通过对PLC的指令编程，可转换实现按钮信号的上升沿、下降沿、延时控制等多种逻辑功能。

3、外部传感信号的检测

西门子S7-200系列PLC输入信号检测采用光耦隔离电流信号检测，可隔离输入信号线上因各种原因引起的非正常电气信号，电流信号检测方式可有效防止外部强干扰对正常信号的检测。同时各输入端输入信号的滤波时间可根据需要分别设置。

旋挖钻机各机构动作频繁、控制复杂，在使用中容易因误操作造成设备损坏。在设计中对各机构关键部位均安装了外部传感装置其状态，当出现紧急情况时PLC将通过外部传感装置信号控制相应机构立即保护动作，保护人身和设备。

4、实现对液压执行机构的控制

西门子S7-200系列PLC的继电输出模块可直接控制液压系统的直流电磁线圈，只需在电磁线圈两端并接外部抑制二管，可较好的保护并延长内部继电器触点的使用寿命。

5、与PROFACE 的GP系列液晶触摸屏通讯实现方便、直观的人机界面对话显示。

利用214CPU模块上的485通讯接口与PROFACE 的GP系列液晶触摸屏通讯，将PLC检测计算的旋挖钻机各参数直观的显示在触摸屏上，同时可直接通过触摸屏实现对液压系统的控制和调试。

中联重科ZR200型旋挖钻机于2005年初试制成功并通过工业考核，目前该产品已批量生产并销至全国各地，得到了用户的认可和信赖，成为我国自主的新一代重要桩基设备。

四、几点体会

西门子S7-200系列PLC在中联重科ZR200型旋挖钻机的应用中，能很好的实现所需的各种功能，以下为总结的设计体会。

直流供电型PLC可正常工作在DC20.4V-28.8V的标称值内，实际应用中可满足旋挖钻机DC24V的供电环境下，并能承受点火及作业过程中的各种干扰，非常适合工程机械的柴油发动机24V电源环境；丰富的高速计数端口适合与各种传感装置匹配进行信号检测；CPU模块内部集成的PPI通讯接口可实现多种方式的数据通讯，与多种触摸屏端口方便的实现通讯传输。 

对象：

①　两台实达灵犀外置式MODEM

②　FX2N　PLC　+　FX2N-232-BD

③　个人电脑

④　电话线（公司内线）

具体步骤：

通过bbbbbbs自带的“级终端”（在9600bps下）对PLC端（被叫端）的MODEM进行设置。所使用的AT指令为：ATE0S0=2Q1&D0\N2&K0&W0。

然后通过编程软件进行拨号连接，当线路连通以后就可以使用程序读写和监控等功能进行PLC的远程维护。

当使用FX-PCS/WIN-C软件（GPWIN　Version　3.0）时：

1． 选择“遥控”/“环境”/“调制解调器”。

2． 在出现的“调制解调器”对话框中点击“输入新文件”，在随后出现的“调制解调器设置”对话框中设置好“名字”，“初始化设置字符串”及“线型”并确认。

3． 选择“遥控”/“连接”/“至PLC”。

4． 在出现的“行连接”对话框中点击“输入新文件”，在随后出现的“编辑连接数据”对话框中设置好“名字”和“电话”并确认。

5． 此时会出现“远程站点拨号”对话框。点击“是”将会与远程站点进行连接。

6． 当建立起连接以后会在标题栏中显示当前已连接的时间。

7．选择“PLC”/“程序读入...”，在设置好PLC类型并确认以后会从PLC中读入程序。

8．如果想断开连接，选择“遥控”/“断开”。

9．此时将会出现“将调制解调器挂起”对话框。点击“是”将会断开连接。

控制Modem的所有指令都以AT开始，后以回车来执行它们，因此称其为AT指令。

AT指令前缀的两个字符都应以大写或小写（AT或at）输入，Modem无法辨认At或aT。

以上连接中所使用到的AT指令的含义：

E0：命令字符串不回送。

Q0：返回命令执行结果。Q1：不返回命令执行结果。

V1：以字符形式返回命令执行结果。

&C1：数据载波侦听（DCD）信号将随着远程调制解调器送来的数据载波变化而变化。

&D0：DTR永远保持在ON，调制解调器忽略DTR信号。

&K0：禁止数据流量控制。

&W0：将目前所作的参数存入调制解调器的0组参数表。

\N2：选择MNP模式的数据链路。

S0=2：调制解调器接收到2次振铃信号后自动接听。

&V：显示当前的调制解调器参数。

&F：恢复到出厂设置。

当使用GX　Developer软件（Version　7.08J）时：

1． 选择“工具”/“电话功能设定/经调制解调器的连接”/“线路连接…”。

2． 在出现的“选择PLC系列”对话框中设定PLC的类型并确认。

3． 在出现的“电路连接”对话框中“电路类型”，“端口”，“电话号码”和“AT指令”。

注：以上对话框中的“调制解调器初始化”按钮的作用相当于AT&F，会将MODEM恢复到出厂设置。在“AT指令”文本框中所键入的AT指令将会在按下“连接”后发送至MODEM，然后会根据“电话号码”文本框中所键入的号码进行拨号连接。

4．点击“连接”将会与远程站点连接，当建立起连接后会出现以下对话框。

5．点击“确定”后会出现“通信目标”对话框。设定好以后点击“确认”。

6．此时会出现“从PLC读出”对话框。在需要读出的项目前打勾，点击“执行”后将从　PLC中读出对应的内容。

7．如果想断开连接，选择“工具”/“电话功能设定/经调制解调器的连接”/“线路切断”。

8．此时会出现以下对话框。

点击“是”将断开连接。

附注：

1．FX2N-232-BD与MODEM之间以及电脑与MODEM之间都是用MODEM本身自带的线（直通线）进行连接。

2．在实际应用中，有些MODEM只能在GX　Developer软件中实现上述远程维护功能。比如TP-bbbb的TM-EC5658V。

3．FX-PCS/WIN软件当运行在bbbbbbs　NT4.0、bbbbbbs2000或者bbbbbbs　XP环境中时不能使用以上的远程维护功能。

LC & 彩色触摸屏HMI：性能强的OPLC，集触摸屏和PLC为一体较传统的PLC有容易操作易于观察的特点，并支持手机远程控制修改参数。具有自动记录数据的功能，记录的内容会自动保存到一张SD卡里。支持高速计数，温度输入。具体详细参数参考附件

Vision350™系列

V350-35-R2 ，V350-35-R34 ，V350-35-RA22 ，V350-35-T2 ，V350-35-T38， V350-35-TA24 

V350-35-R34硬件配置：

22数字量输入，包括3高速计数/编码器输入，2模拟量输入，

12继电器输出，

I/O扩展：可达512点，

内置RS232/RS485口，

通讯：可选RS232/RS485，以太网口TCP/IP，支持GSM/SMS/GPRS，MODBUS，CANbus总线口

PID功能：支持24个立PID回路，

显示屏：3.5’’ 246色TFT触摸屏，

操作按键：5个用户标签键，

内存大小: 应用程序区：1Mb， 图形区：3Mb，文字区：512Kb，

SD卡：用于记录，备份等，

数据表：120K动态数据区（配方参数，数据记录等），192K固定数据区（只读数据，成分名称等）

Vision570™系列

V570-18-B20B（可选配Snap-in I/O模块）：

通讯：2个可选RS232/RS485，以太网口TCP/IP，支持GSM/SMS/GPRS，MODBUS，CANbus总线口

PID功能：支持24个立PID回路，

显示屏：5.7’’ 246色TFT触摸屏

内存大小: 应用程序区：2Mb， 图形区：6Mb，文字区：1Mb，

SD卡：用于记录，备份等

数据表：120K动态数据区（配方参数，数据记录等），192K固定数据区（只读数据，成分名称等）

Snap-in I/O模块：

V200-18-E1B：16pnp/npn，包括2高速计数/编码器输入，3模拟量输入，4pnp/npn输出，10继电器输出，2高速输出/PWM

V200-18-E2B：16pnp/npn，包括2高速计数/编码器输入，2模拟量输入，4pnp/npn输出，10继电器输出，2高速输出/PWM，2模拟量输出

V200-18-E3XB：18pnp/npn，包括2高速计数/编码器输入，4模拟量/热电偶/PT100输入，2pnp/npn输出，15继电器输出，2高速输出/PWM，4模拟量输出

V200-18-E4XB：18pnp/npn，包括2高速计数/编码器输入，4模拟量/热电偶/PT100输入，2pnp/npn输出，15pnp输出，2高速输出/PWM，4模拟量输出

V200-18-E5B：18pnp/npn，包括2高速计数/编码器输入，3模拟量输入，2pnp/npn输出，15pnp输出，2高速输出/PWM， 

PLC & 单色触摸屏HMI：

Vision280™系列

V280-18-B20B（可选配Snap-in I/O模块）

Vision290™系列

V290-19-B20B（可选配Snap-in I/O模块）

Vision530™系列

V570-18-B20B（可选配Snap-in I/O模块）

PLC & 图形HMI：

Vision120™系列

V120-22-R1， V120-22-R2C， V120-22-R6C， V120-22-R34， V120-22-T2C， V120-22-T1， V120-22-T38， V120-22-UN2， V120-22-UA2， V120-22-RA22

V120-22-R34硬件配置：

22pnp/npn数字量输入，包含2模拟量、3高速计数/编码器输入，

12继电器输出，

通讯：2内置RS232/RS485，支持GSM/SMS/GPRS，MODBUS主/从，

PID功能：支持12个立PID回路，

显示屏：2.2’’ STN，LCD显示，

操作按键数：16操作键，

内存大小: 应用程序区：448Kb

Vision130™系列

V130-33-R2， V130-33-R34， V130-33-RA22， V130-33-T2， V130-33-T38， V130-33-TA24

V130-33-RA22硬件配置：

12pnp/npn数字量输入，包含2模拟量，2PT100/TC、1高速计数/编码器输入，

8继电器输出，

2模拟量输出，

内置RS232/RS485，

可选配：以太网口，增配的RS232/RS485口，CAN总线口。

PID功能：支持24个立PID回路，

显示屏：2.4’’ STN，LCD显示

操作按键数：20，包括10个用户标签键

内存大小: 应用程序区：512Kb， 图形区：128Kb，文字区：128Kb

Vision230™系列

V230-13-B20B（可选配Snap-in I/O模块）

Vision260™系列

V260-16-B20B（可选配Snap-in I/O模块）

PLC & 文本HMI：

Jazz™系列

JZ10-11-R10， JZ10-11-T10， JZ10-11-R16， JZ10-11-T17， JZ10-11-R31， JZ10-11-T40， JZ10-11-PT15

M90/M91系列

M90-T， M90-TA2-CAN， M90-19-B1A 

M91-2-R1， M91-2-R34， M91-2-R2C， M91-2-R6C， M91-2-T2C， M91-2-T1， M91-2-T38， M91-2-UA2 ，M91-2-UN2 ，M91-2-RA22

M91-2-UA22硬件配置：

12pnp/npn数字量输入，包含2模拟量，2个热电偶/PT100输入，1高速计数/编码器输入，

10pnp输出，

2模拟量输出，

通讯：内置RS232/RS485，支持GSM/SMS，MODBUS主/从，

PID功能：支持4个立PID回路，

显示屏：2行16字符，STN LCD显示

操作按键数：16操作键，

内存大小: 应用程序区36Kb

PLC自带的24V电源容量为400mA，感性负载在开启和关闭的瞬间会有较大的反向电动势，对PLC的输出24V带来冲击。 

四、分析结论 

分析原因可能是PLC自动24V输出电源接的感性负载在产生的方向电动势冲击PLC，使PLC输出电源过载。PLC本身具有输出电路短路、过载保护，当输出过载时，PLC会自动进入STOP状态，当输出电源稳定后，PLC又自动回到RUN状态。 

五、建议 

将感性负载的电源改为开关电源即可。 

TC4测温问题分析 

一、故障现象 

近，苏州客户反馈使用我们CN系列的TC4模块，在测温时TC4会随着PLC所在的环境温度的变化而变化。 

二、故障原因 

经实际检测，为客户自己的热电偶本身存在问题，导致TC4测出来的温度随着PLC随着环境温度的变化而变化。 

三、故障排除和原因分析过程 

 在客户现场的排除过程： 

1、来到客户厂房，由于客户设备尚未组装测试完成，先在实验室对客户反馈的问题进行模拟测试。 

2、用我们的TC4模块进行测试，将热电偶的测量端放置在冰水里（模拟0度环境），通过热风给PLC这端加热，发现热电偶的测量值会随着PLC这端的环境温度的升高而升高，初步发现客户反馈的问题。 

3、换西门子的TC4模块，同样的条件下进行测试，发现测量的结果的一样的。 

4、不接补偿导线，直接将热电偶接到TC4测温模块的端子上，发现温度也是会有变化的。 

5、下午客户的设备组装完成后，将我们的TC4放在客户的设备上测试，发现随着PLC随着电气柜的温度变化，热电偶测量的温度值会发生变化。 

四、分析结论 

将客户的热电偶带回公司测试发现，用我们的实验室的热电偶测试不会出现测量温度随着PLC所在的环境温度的变化而变化，用客户的热电偶会出现这一现象，可以判断引起这一故障的原因的客户热电偶存在问题。 

五、建议 

换热电偶，日前客户采用的方法是将测量模块换为RTD2热电阻模块

介绍S7-200西门子plc怎么实现发送无限脉冲的。

来自西门子技术支持热线的故事：S7-200如何实现发送无限脉冲？

西门子的S7-200应用普遍，热线中大家常常就实际的应用，来问些与基本功能相关的衍生问题。

 某次我遇到客户问这样的问题，Q：S7-200如何实现发送无限脉冲？这个客户提出问题的范围较大，我只能通过询问来缩小解答范围了。

 A：您是运用CPU本体上高速脉冲输出通道来实现运动控制的吗？

 Q：是的。

 A：那您是用什么方式来发脉冲的呢？

 Q：就是输出高速脉冲啊，能有什么方式啊？

 好吧，接下来，我简单讲解了本体上高速脉冲输出，来实现运动控制的方式。

 对于S7-200 DC/DC/DC，通过Q0.0和Q0.1发送脉冲来做运动控制，一般可以采用PTO/PWM向导配置；PLS指令编程； MAP运动控制库函数实现。

 Q：哦，这么多方式，那能帮我都讲讲吗？

 ~~~~~~遇到这样的问题，我建议您参考下面的讲解：咱们现在按照上面提到的方法，分别做来看看：

 1．向导配置：

 A. 在作PTO向导配置时，选择模式：单速连续旋转。

 调用功能块PTOx_RUN，实现单速连续旋转，发送固定频率的脉冲，可运用Abort引脚来停止。

  B. 不论在向导配置时，包络选择怎样的操作模式，在向导配置完成后，调用功能块PTOx_MAN，发送无限脉冲，通过RUN位来控制开始和结束。

 Q：这里A和B两种方法，同样都能实现发送无限脉冲，那区别在哪里呢？

 A：您问的很好www.，区别就在于你需不需要改发送脉冲的频率。方法A的脉冲频率是向导配置时设定的，无法改，除非您再从新配置向导。方法B的脉冲频率，可以在发送脉冲的过程中，进行实时改。

 2． PLS指令编程：

 常用到高速脉冲输出的客户了解，在PTO手动编程时，你需要先去定义PTO/PWM寄存器。不论您要实现多段或单段进行脉冲输出操作，都需要定义所要发送的脉冲个数。那么如何实现发送无限脉冲呢？有的客户就会问：在脉冲个数SMD72里的计数值是有范围的啊？

 若在这个问题上，您可以使用下面的方法：

 A. 使能新脉冲计数值，同时将脉冲个数设置为：-1

 B. 禁用新脉冲计数值，同时将脉冲个数设置为：0

 这两种方法没有本质区别，如果您想改PTO脉冲指令的话，需要从新给控制寄存器赋值，这里主要需要再从新触发PLS指令。

 3．使用MAP运动控制库函数时，需要注意的是，一些输入输出点的功能被预先定义好了。

应用MAP库时，选择速度控制功能块，可以让轴按照的方向和频率运动，即也能够实现按照某个频率发送脉冲。但这个功能块只能通过Stop Block功能块来停止轴的运动。