西门子模块6ES7231-7PB22-0XA8速发
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产品描述

产品规格模块式包装说明全新

西门子模块6ES7231-7PB22-0XA8速发


近年来,由于汽车工业、建筑工业、交通运输业发展,使得市场对热轧带钢的需求量不断增加,与此同时对产品的质量要求,如几何尺寸(主要是厚度、宽度精度)和机械性能(带钢的强度和韧性)也不断提高。不断提高的生产工艺对带钢热连轧自动化控制系统的要求也不断提高,现代轧钢自动化的特点如下:
1. 要求快速控制
由于控制对象是机电、液压系统,要求快速控制。现代轧机设备控制及工艺参数控制的周期一般为6 -20ms。液压位置控制或液压恒压力控制系统的控制周期为2-3ms,这和以热工参数(温度、压力、流量)为主的生产过程相比,控制周期约快20-40倍。
2. 控制功能众多而且集中
以带钢热连轧精轧机组为例,7个机架上集中了近10个机电设备的位置控制,20多个液压位置或恒压力控制,自动厚度控制(前馈、反馈、偏心补偿及监控AGC),自动板形控制(前馈及反馈闭环自动板形控制),主速度(级联)控制,6 个活套高度、活套张力控制,精轧机组终轧温度控制,自动加减及顺序控制,总共将近55个回路,因此要求采用制器。
3. 功能间相互影响
由于众多功能终的影响都将集中到精轧机轧辊、轧件之间的变形区,因此功能间相互影响显著。例如:当自动厚度控制系统调整压下,控制厚度时,必将使轧制力发生变化,从而改变轧辊辊系弯曲变形而影响辊缝形状,终影响出口断面形状和带钢平直度(板形),而当自动板形控制系统调整弯辊控制断面形状及平直度时,必将改变辊缝形状而影响出口厚度。
又如,当终轧温度控制改变机架间喷水或加速度时,必将使各机架轧制温度变化,终又将会影响到出口厚度和板形。因此功能间要相互协调,相互传递补偿信号。
4. 多个功能需共享输入和输出模块
例如:AGC和APC 都是用输出控制信号控制液压压下;活套高度控制和主速度级联都是控制主电机速度;AGC 和ASC 都需要轧制力信号等。前两个特点要求控制系统采用处理能力强的快速CPU,并采用制器系统,而后两个特点是要求系统具有高速通讯能力。因此具有快速处理能力、多个控制器及控制器与控制器间的高速通信能力,将是配置带钢热连轧分布式计算机控制系统所考虑的问题,由此必将构造出一类特殊配置的计算机控制系统。美国GE Fanuc 公司在2003 年二季度推出的新一代产品,PACSystems 中的PACSystems RX7i。PACSystems RX7i 系列PLC 具有处理器,其特点如下:
CPU 采用的Pentium III 处理器(300MHZ 或700MHZ );内嵌10/100M自适应高速以太网卡,采用标准RJ45接口,方便连接;并可采用EGD方式通讯,快速。
采用基于标准的VME64 的机架,并有4倍于现架背板速率,提的同时也提高了扩展性能,支持包括系列90-70 I/O 和VMIC 产品在内的所有标准的VME模块,同时也支持三厂家生产的VME模块。CPU内存达10MByte,可以存储大容量程序、变量说明和注释,便于维护。支持多达32Kbits 的数字量I/O 以及各32Kwords 的模拟量I/O。
支持模块化编程,可支持多达512个程序块,每个块大128KB。
支持率运行的C语言块(32 位C编译器,每个块可达128KB)。bbbbbbs 下的高度集成编程环境CIMPLICITY ME,支持丰富的变量类型和功能块,方便组态和编程调试。
可采用高速的光纤内存映象网,通讯波特率可达170Mb/s -1200Mb/s,快数据新时间小于1ms。
PACSystems RX7i 系列 PLC 提升整个自动化系统的性能,满足现代热轧生产的要求。因此,我们在邯郸纵横850mm和河北津西850mm中宽带热连轧工程中选用该产品作为粗轧、精轧位置、主速度活套和卷取PLC 控制器,系统配置如右图所示。


如今工业控制产品已发展到一个追求个性化、差异化的阶段。传统的PLC产品已经无法满足加细分化的市场需求,为了满足这种需求,出现了嵌入式PLC产品。
一、嵌入式PLC
嵌入式PLC是将PLC系统软件构建于控制器内,根据用户控制需要定制硬件,以PLC的应用方式解决对象控制问题的PLC。它由两部分组成:嵌入式PLC系统软件和芯片组成。
1、嵌入式PLC系统软件
嵌入式PLC系统软件将PLC语言(梯形图语言)、CAN总线嵌入到单片机中,使单片机的产品开发从使用汇编语言变为使用PLC梯形图语言,并具有CAN总线的互连特性。
该系统软件具有以下特点:1.以梯形图语言为内核,添加了中断管理系统,能实现PLC无法实现的硬实时操作;2.强化运算能力,增加了CANBUS函数库、浮点数库、自整定PID、嵌入式WEB等,丰富了PLC的功能;3.提供开放式扩展结构,支持三方开发扩展单元的接线;4.增加了网络互连功能,在远程端加载浏览器后,即可实现远程监控。
系统软件包括三个部分。
①嵌入式PLC内核:它完成实时任务调度、梯形图语言解释、执行、通讯等基本功能,并提供二次开发驱动接口;
②二次开发驱动程序:通过系统软件提供的外挂,使用内核开发各种面向具体对象个性化、差异化的驱动程序;
③终端应用程序:指面向工艺流程控制的梯形图语言程序。
2、嵌入式PLC芯片组
EASYCORE1.00是一个加载了嵌入式PLC系统软件的芯片组,作为一款加载了系统软件的硬件平台,可以用来设计通用和PLC。
1)芯片组基本性能:
①供电: 5V200mA,RAM掉电保护5年。
②CPU:C8051F040。
③嵌入扩展能力
·32I/O:可复用成SPI、I2C接口及外中断、外计数、AD等。
·4AD:12位精度,100KPS。
·2DA:12位精度,100KPS。
④通信接口
·CANBUS:系统软件管理,使用工具软件CANSet构建CANBUS总线网络。
·UART0:系统软件管理,用于梯形图编程、监控,支持人机界面及用户驱动程序下载。
·UART1:系统软件管理,用于下载CANBUS网络参数、构建RS485网络及支持三方设备互连。
二、应用开发
基于加载了系统软件的芯片组,我们可以根据工艺需要来开发自己的嵌入式PLC产品。下面就介绍基于嵌入式PLC芯片组开发的16路输入的模拟量PLC产品(可输入标准信号或热电偶信号)。
1、硬件设计
AI0是芯片组内的一个AD转换通道,P1.0—P1.4作为模拟开关的通道控制线来进行16个模拟信号通道间的切换。
(1)信号采集电路
用AD公司的高精密放大器OP07构成模拟信号放大电路,OP07具有低输入偏移电压(10uV)、低漂移电压(0.2uV/℃)和宽范围的供电电压(±3V-±18V),可以很好地满足该产品的要求。在这里OP07由±5V供电,R18、R79作为调零电阻,输出电压由下式给出:Vout=Vin(1+R98/R56)。
(2)信号选择电路
选择16通道的模拟开关CD4067构成信号选择电路,A、B、C、D、INH接到芯片组的P1.0-P1.4引脚,做为模拟开关的通道选择控制信号。OUT引脚接到芯片组的AIN0,即个AD转换通道。
2、软件开发
嵌入式PLC是基于Cygnal公司的C8051f040芯片开发的,所以二次程序的开发使用51汇编语言。开发选择的编译器是KEILC51,因为它可以生成我们所需要的.HEX文件。

内核留出了七个用户嵌入程序接口,我们只需要充分理解各个接口的功能就可了进行二次开发了,需要熟悉如下内容:a、内核功能b、内核结构c、内核任务管理d、内核存储空间分配。由于系统软件中已经加入了232通信、485通信和CAN通信的功能,所以16路模拟量PLC的二次驱动软件的开发主要集中在模拟量的AD转换和PLC资源区中AD值的实时刷新上。
(1)程序规划
T4中断:完成AD转换和16个通道的切换程序
USER_SCAN:PLC资源区中AD值的刷新。  AD转换过程如下:每一通道连续采样16次,采样完后得到累加和,然后启动下一通道的AD转换。
PLC资源区中AD值的刷新过程如下:在梯形图扫描周期结束时进行,把各路AD值的累加和求平均值后放入PLC的资源区的对应位置处。
(2)程序代码


3、驱动程序的嵌入
在KEILC51中编译上述程序。使用下载工具软件“DOWNHEX”,把生成的.HEX文件通过串口下载到芯片组的固定地址处,使得内核可以调用它,从而完成二次驱动程序的开发。到此,16路模拟量PLC的开发工作基本完成。
三、功能介绍
基于嵌入式PLC开发的多路模拟量网络节点具有以下功能:1、采集工业现场的多路热电偶信号,2、支持三菱、台达等多家人机界面,3、支持梯形图编程(86条指令),4、支持CANbus互连(多机并联运行或扩展单元连接)等。这里简要介绍下该网络节点的梯形图功能应用。
嵌入式PLC的系统软件中内置了温度转换函数,其功能是把热电偶毫伏信号对应的AD值转化成温度值。适用于任意分度热电偶输入信号,应用于不同的控温场合,配合PID调节,使受控温度精度可达±1℃。
四、结束语
笔者利用嵌入式PLC芯片组开发的的PLC产品的实例证明,本着软硬件可裁剪的原则,开发出的产品可以很好的满足用户的个性化需求,节约了硬件成本、缩短了研发周期,并且得到了许多强大的功能,相信它的出现必将使得PLC生产厂家生产出越来越多的贴近终端市场的PLC。


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3. 系统的控制思想:

CPU226(2#站)作为主站,执行所有的操作控制、数据处理、网络通讯数据收发等,并安装在主操作台中;CPU224(3#-8#)安装在各直流控制柜中,对各柜中的操作状态信号进行采集,如:电机实际速度、电流、运行状态等,并通过PPI协议传送到主站,同时接收主站发来的控制信号,如:点动、启动、紧停、运行使能等,而每台CPU224都分别控制一台或两台直流传动装置;CPU224(9#站)安装在开卷侧操作台中,对开卷机及入口S辊进行操作控制并通过PPI协议与主站之间进行数据交换。

4. 系统控制的特点:

(1)由于采用了PPI协议,在程序中可利用NETR、NETW命令实现,但由于有多台PLC通讯,将使程序容量和难度加大,这样就可方便地运用编程软件中自带的“指令向导”进行网络读写的配置,让软件根据用户要求自动生成通讯程序,通过主程序调用即可,这样又方便又节约调试时间。

(2)我们用了10台直流传动装置,对它们的操作控制及状态接收基本上是相同的,为此,我编制了一个通用的子程序,在主程序中调用它并分别输入各自的输入输出变量,这样也使程序结构清晰明了。

(3)由于各台从站PLC都分别安装在各个控制柜中,使各柜间的信号连线大大减少,而通过PPI协议直接把外部信号接收和传送到主站上,在主站上进行集中编程,这样便实现了集散式控制。

(4)而S7-200PLC的价位好,通讯不需另增通讯模块,大大节省了设备的制造成本。

(5)通过TP070触模屏可进行工艺参数的设定,设备状态的显示,故障报警的显示,班产数据的统计显示等。操作界面透明友好,故障点直观、维修方便。


PLC定义与选取
PLCOPEN将PLC定义为:具有编程能力的固态控制系统
PLC主要的功能就是通过编程后实现用户需要的各种类型的控制功能,已经说过在没有PLC之前,大家要通过很多电路或者继电器组来完成控制功能。现在PLC广泛的应用于几乎所有的行业中,我们身边的绝大多数产品都是由PLC控制的装备制造出来的。比方说塑料、包装、造纸、冶金、石化、电梯、木工、陶瓷等等。
因为控制的方式不同,以前大家分为过程控制和顺序控制或者离散控制两类,其中过程控制来源于早期的过程仪表控制,后逐步发展为DCS,而顺序控制来源于早期的继电器组,后发展出了PLC,但随着微电子、软件、硬件和通信技术的发展,目前很多DCS和PLC都采用同样的或者类似技术平台,双方之间区别越来越小,大多数新一代的控制系统都不再区分DCS或者PLC,不过新一代控制器是否叫PLC还是DCS或者FCS、PAC、NCS,这并没有得到广大厂商的认同。特别是网络和现场总线的发展,使DCS越来越没有单存在的,很多的大公司都把新一代的控制系统合并了DCS、PLC、IPC、FCS功能。
为了简化各种概念,我们根据项目的大小、项目的重复度把PLC的应用分为工程和OEM两部分,其中工程主要指造纸、石化、冶金、水泥、大型港机等项目特征明显的自动化系统,而OEM主要指各种使用PLC的装备,如电梯、挤出机、包装机、回流焊、点胶机、辆等,”这两大块构成了PLC的主要的市场。
有朋友会问“为什么不用单片机开发控制器呢?PLC的功能大多可以通过使用单片机来开发,而且单片机的成本要低很多,现在一块的单片机不过几毛钱,而的PLC都要好几百块。倒底选择PLC做为控制器的标准和理由是什么呢?”
确实有很制使用单片机,比方说室内空调控制器,电视机控制器,微波炉控制器等,其中有一些控制器实现的功能还相当复杂。那为什么还有PLC存在的必要呢?
所有的控制方案选择都是通过性能和成本两个方面来考虑的,也就是性价比。
这就像买房子,我们可以用泥沙盖房子,也可以买现成的商品房。如果自己盖房子,我们不光是土建,我们还需要水、气、电、排污等辅助功能,而买商品房我们只需要对其进行装修就可以了。
PLC就是一个商品房,她是模块结构的产品,集成了控制需要的各种软硬件,包括指令、功能块、通信、IO接口、模拟量、温度、运控等各种功能。用户拿到后只需要进行简单的二次开发就可以满足要求,整个过程就像用积木搭一个房子一样。相反用单片机开发一个控制系统,从表面的物理成本上是降低了,但是人工和开发进度却不容乐观,一个简单的单片机系统开发也需要四周左右,而使用PLC可能只需要一个小时。
同时,PLC的性是多年应用和严格实验保证的,无数不**业不同厂商的应用使其的BUG减至少,而单片机系统无法保证这一点。所以单片机系统的稳定性和性要低很多,特别是系统刚开发的这一两年内,庞大的维护和升级费用将使你的成本急距上升。
当然如果你的控制对象量很多,而且对于性要求不高,那么单片机一定是你的选择,比方说刚才说的空调、电视之类,这些产品的年产量都过千万台,用单片机开发可以做到的成本,并且家用电器对于性要求也不高,按两下按键不动,大不了再重新按一下,而在工控场合这是绝不允许的,比方说锅炉该动不动就有可能造成很大的事故。
IPC(工控机)和PLC的选择
比方说球磨机的自动控制系统,用加速度传感器采集球磨机的轴振,再通过傅利叶变换取出球磨机内存煤量的特征频率,用来控制球磨机的供煤速度。在球磨机的控制环境中需要用到像傅利叶变换之类的复杂算法,如果用PLC实现会比较困难,所以采用IPC,并用C、C++开发对应的控制算法,如果需要为的控制,我们可以将IPC的结果再交给PLC来控制。
早在上世纪90年代很多分析报靠认为到2000年以后,PC_BASE(基于PC技术开发)的产品将替代掉大部分PLC,但实际证明他们错了,PLC不光没消失,它还吸收了单片机和PC的很多新技术,越来越有生命力了。现在的产品中的大多数PLC都使用了单片机、IPC和各种处理器来实现,应该说PLC是单片机、PC技术的受益者,特别是现代的PLC与PC的分界已越来越小,很多PLC也可以演算一些很复杂的算法,包括傅利叶变换、相似度比较等。
PC_BASE技术在前几年之所以很流行,一方面是因为商用PC在软硬件技术上的积累使其开发成本降低,可供选择的硬件和软件很多,特别DOS和C语言的推广,使大家感到使用PC有好的可控感。
但随着WIN NT系统的开始,用PC开发控制器的难度越来越高,而性却越来越低,高速的CPU系统使功耗增加,学电子的同志可能知道,半导体的损坏中常见的一项是过热损坏,一般硅半导体的结温多可以承受120度,IPC功耗的增加使其对应用环境的要求也同步升高;另外IPC芯片封装的密度,特别是BGA等高密度封装使其无法在工业的高尘高污的环境中使用。
同时WIN CE或者NT平台下的实时控制也让大家如隔靴搔痒般,不再有当初的那种一切在掌握中的感觉。特别是现在微软的VASTA出来后,对于广大的IPC厂商来说是一个噩梦,这意味着很多CPU、内存、接口芯片甚至包括软件又要停产换代了,这种频繁的新换代无法适应工控的要求。微软和INbbb现在越来越不把向下兼容当作,每一次升级都意味着一次重新开发和投资。

选择PLC的基准:
数量——对于装备制造厂商而言,单一装备(同样的硬件配置和程序)月生产量500台以下就可以考虑使用PLC,如果过了这个数量就可以考虑使用PLC或者单片机开发的控制器。
——各成熟厂商PLC的功能差别不大,的选择多的是考虑服务和宣传,这需要装备制造厂商根据自己的定位来选择,但在PLC的中占有较大有份额,同样点数,同样功能的PLC,不同的价格会有数倍至十倍的差别。
功能——功能的选择不是越多越好,许多功能大多数用户都用不上,但是有一些功能又是PLC的可选功能,比方说实时时钟、电池、RS485、扩展接口等,一般基本功能的PLC价格会很低,但如果选择增加功能价格就会高很多。
性——PLC产品的性与设计、器件、制造工艺相关系,同时也与用户的使用环境和习惯,德维森的V80系列在上有相当多的应用,所以在性方面是没有问题的。
价格——价格的高低对于量比较大的装备厂来说是选取的关键点,但价格从来都不是PLC的考虑点。
习惯——因为各家PLC的编程习惯均有不同,我们发现很多装备厂商工程师在学生时代学的教程就是日本三菱的,所以习惯上偏向于日系,但日系编程习惯并不是的,认真学习PLC厂商提供的手册是加快了解和学习一种新PLC的关键。


PLC常见故障处理

1. 维护概述
2. 查找故障的设备
3. 基本的查找故障顺序
4. 一般查找故障步骤
5. 组件的换
6. 增设存储器

维护概述

一般各型PLC(以下以无锡华光电子工业有限公司生产的SR系列PLC,做为描述样板,其余各型PLC大同小异)均设计成长期不间断的工作制。但是,偶然有的地方也需要对动作进行修改,找到这个场所并修改它们是很重要的。修改发生在PLC以外的 动作需要许多时间。

查找故障的设备

SR PLC的指示灯及机内设备,有益于对PLC整个控制系统查找故障。编程器是主要的诊断工具,他能方便地插到PLC上面。在编程器上可以观察整个控制系统的状态,当您去查找PLC为的控制系统的故障时,作为一个习惯,您应带一个编程器。

基本的查找故障顺序

提出下列问题,并根据发现的合理动作逐个否定。一步一步地换SR中的各种模块,直到故障全部排除。所有主要的修正动作能通过换模块来完成。 除了一把螺丝和一个万用电表外,并不需要特殊的工具,不需要示波器,精密电压表或特殊的测试程序。

1、PWR(电源)灯亮否?如果不亮,在采用交流电源的框架的电压输入端(98-162VAC或195-252VAC)检查电源电压;对于需要直流电压的框架, 测量+24VDC和0VDC端之间的直流电压,如果不是合适的AC或DC电源,则问题发生在SR PLC之外。如AC或DC电源电压正常,但PWR灯不亮,检查保险丝, 如必要的话,就换CPU框架。

2、PWR(电源)灯亮否?如果亮,检查显示出错的代码,对照出错代码表的代码定义,做相应的修正。

3、RUN(运行)灯亮否?如果不亮,检查编程器是不是处于PRG或LOAD位置,或者是不是程序出错。如RUN灯不亮,而编程器并没插上,或者编程器处于RUN方式 且没有显示出错的代码,则需要换CPU模块。

4、BATT(电池)灯亮否?如果亮,则需要换锂电池。由于BATT灯只是报警信号,即使电池电压过低,程序也可能尚没改变。换电池以后, 检查程序或让PLC试运行。如果程序已有错,在完成系统编程初始化后,将录在磁带上的程序重新装入PLC。

5、在多框架系统中,如果CPU是工作的,可用RUN`继电器来检查其它几个电源的工作。如果RUN继电器未闭合(高阻态),按上面讲的步检查AC或DC电源如AC 或DC电源正常而继电器是断开的,则需要换框架。

一般查找故障步骤

其他步骤于用户的逻辑知识有关。下面的一些步骤,实际上只是较普通的,对于您遇到的特定的应用问题,尚修改或调整。查找故障的工具就是 您的感觉和经验。,插上编程器,并将开关打到RUN位置,然后按下列步骤进行。

1、如果PLC停止在某些输出被激励的地方,一般是处于中间状态,则查找引起下一步操作发生的信号(输入,定时器,线川,鼓轮控制器等)。 编程器会显示那个信号的ON/OFF状态。

2、如果输入信号,将编程器显示的状态与输入模块的LED指示作比较,结果不一致,则换输入模块。入发现在扩展框架上有多个模块要换, 那么,在您换模块之前,应先检查I/O扩展电缆和它的连接情况。

3、如果输入状态与输入模块的LED指示指示一致,就要比较一下发光二管与输入装置(按钮、限位开关等)的状态。入二者不同,测量一下输入 模块,如发现有问题,需要换I/O装置,现场接线或电源;否则,要换输入模块。

4、如信号是线川,没有输出或输出与线川的状态不同,就得用编程器检查输出的驱动逻辑,并检查程序清单。检查应按从有到左进行, 找出个不接通的触点,如没有通的那个是输入,就按二和三步检查该输入点,如是线川,就按四步和五步检查。要确认使主控继电器步影响逻辑操作。

5、如果信号是定时器,而且停在小于999.9的非零值上,则要换CPU模块。

6、如果该信号控制一个计数器,检查控制复位的逻辑,然后是计数器信号。按上述2到5部进行。

组件的换

下面是换SR-211PC系统的步骤

一、换框架

1、切断AC电源 ;如装有编程器,拔掉编程器 。
2、从框架右端的接线端板上,拔下塑料盖板,拆去电源接线。
3、拔掉所有的I/O模块。如果原先在安装时有多个工作回路的话,不要搞乱IU/O的接线,并记下每个模块在框架中的位置,以便重新插上时不至于搞错。
4、如果CPU框架,拔除CPU组件和模块。将它放在的地方,以便以后重新安装。
5、卸去底部的二个固定框架的螺丝,松开上部二个螺丝,但不用拆掉。
6、将框架向上推移一下,然后把框架向下拉出来放在旁边。
7、将新的框架 从部螺丝上套进去,
8、装上底部螺丝,将四个螺丝都拧紧。
9、插入I/O模块,注意位置要与拆下时一致。
如果模块插错位置,将会引起控制系统危险的或错误的操作,但不会损坏模块。
10、插入卸下的CPU和模块。
11、在框架右边的接线端上重新接好电源接线,再盖上电源接线端的塑料盖。
12、检查一下电源接线是否正确,然后再通上电源。仔细地检查整个控制系统的工作,确保所有的I/O模块位置正确,程序没有变化。

二、CPU模块的换

1、切断电源,如插有编程器的话,把编程器拔掉。
2、向中间挤压CPU模块面板的上下紧固扣,使它们脱出卡口。
3、把模快从槽中垂直拔出。
4、如果CPU上装着EPROM存储器,把EPROM拔下,装在新的CPU上。
5、将印刷线路板对准底部导槽。将新的CPU模块插入底部导槽。
6、轻微的晃动CPU模块,使CPU模块对准部导槽。
7、把CPU模块插进框架,直到二个弹性锁扣扣进卡口。
8、重新插上编程器,并通电。
9、在对系统编程初始化后,把录在磁带上的程序重新装入。检查一下整个系统的操作。

三、I/O模块的换

1、切断框架和I/O系统的电源。
2、卸下I/O模块接线端上塑料盖。拆下有故障模块的现场接线。
3、拆去I/O接线端的现场接线或卸下可拆卸式接线插座,这要视模块的类型而定。给每根线贴上标签或记下安装连线的标记,以便于将来重新连接。
4、向中间挤压I/O模块的上下弹性锁扣,使它们脱出卡口。
5、垂直向上拔出I/O模块。




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