6ES7222-1HF22-0XA8多库发货

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一个实际的plc控制系统是以PLC为组成的电气控制系统，实现对生产设备和工业过程的自动控制。PLC控制系统设计的好坏直接影响着产品的质量和企业的生产效率，关系到企业的经济效益。因此，在设计PLC控制系统时要了解被控对象的机构和运行过程，明确动作的逻辑关系，大限度地满足生产设备和生产过程的控制要求，同时力求使控制系统简单、经济、使用及维护方便，并保证控制系统。

用户在使用PLC进行实际系统设计的过程中，会自觉或不自觉地遵循一定的方法和步骤。PLC是一种特殊的计算机，在体系结构、运行方式和编程语言等方面有别于普通计算机，因此在设计方法和步骤上有其特殊性。虽然不能要求先做什么，后做什么，具体应该怎样做，但遵循一些共同的原则，使PLC应用系统的设计方法和步骤符合科学化，形成工程化，趋于标准化。

一、 设计原则及方法

1.系统设计的基本原则

在进行PLC控制系统的设计时，一般应遵循以下几个原则：

（1）满足被控对象的工艺要求。

（2）在满足控制要求和技术指标的前提下，尽量使控制系统简单、经济。

（3）控制系统要。

（4）在设计时要给控制系统的容量和功能预留一定的裕度，便于以后的调整和扩充。

2.设计内容

（1）根据被控对象的特性及用户的要求，拟定PLC控制系统的技术条件和设计指标，并写出详细的设计任务书，作为整个控制系统设计的依据。

（2）参考相关产品资料，选择开关种类、传感器类型、电气传动形式、继电器/接触器的容量以及电磁阀等执行机构。

（3）选择PLC的型号及程序存储器容量，确定各种模块的数量。

（4）绘制PLC的输入/输出端子接线图。

（5）设计PLC控制系统的监控程序。

（6）输入程序并调试，根据设计任务书进行测试，提交测试报告。

（7）根据要求设计电气柜、模拟显示盘和非标准电器元部件。

（8）编写设计说明书和使用说明书等设计文档。

3.设计方法及步骤

（1）详细了解和分析被控对象的工艺条件，根据生产设备和生产过程的控制要求，分析被控对象的机构和运行过程，明确动作的逻辑关系（动作顺序、动作条件）和要加入的联锁保护及系统的操作方式（手动、自动）等。

（2）根据被控对象对PLC控制系统的技术指标，确定所需输入/输出信号的点数，选配适当的PLC。

（3）根据控制要求有规则、有目的地分配输入/输出点（I/O分配），设计PLC的I/O电气接口图（PLC的I/O口与输入/输出设备的连接图）。绘出接线图并接线施工，完成硬件设计。

（4）根据生产工艺的要求画出系统的工艺流程图。

（5）根据系统的工艺流程图设计出梯形图，同时可进行电气控制柜的设计和施工。

（6）如用编程器，需将梯形图转换成相应的指令并输入到PLC中。

（7）调试程序，行模拟调试，然后再进行系统调试。调试时可模拟用户输入设备的信号给PLC，输出设备可暂时不接，输出信号可通过PLC主机的输出指示灯监控通断变化，对于内部数据的变化和各输出点的变化顺序，可在上位计算机上运行软件的监控功能，查看运行动作时序图。

（8）程序模拟调试通过后，接入现场实际控制系统与输入/输出设备联机调试，如不满足要求，再修改程序或检查改接线，直至满足要求。调试成功后做程序备份，同时提交测试报告。

（9）编写有关技术文件（包括I/O电气接口图、流程图、程序及注释文件、故障分析及排除方法等），完成整个PLC控制系统的设计。

以上是设计一个PLC控制系统的大致步骤，具体系统设计要根据系统规模的大小、控制要求的复杂程度、控制程序步数的多少灵活处理，有的步骤可以省略，也可作适当的调整。

4.设计任务书的确定

生产工艺流程的特点和要求是设计PLC控制系统的主要依据，所以详细了解和分析对象的特性。设计任务书一般应包括以下几个方面：

（1）控制系统的名称。

（2）控制的任务和范围。在设计任务书中指明控制对象的范围，完成的动作，包括动作时序和方式（手动、自动，点动、间断、连续等）等。

（3）检测和控制的参数表（I/O分配表）。根据工艺指标、操作要求和措施等确定检测点和控制点的含义、数量、量程、精度、特性、安装位置等。一般在满足控制要求和技术指标的前提下，检测点和控制点应尽可能地少，并且精度要求也应以满足实际需要为准，否则将使控制系统复杂化，增加系统成本。

（4）参数之间的关系。明确在控制过程中各输入/输出量之间的先后顺序和逻辑关系。

二、 PLC的选型

PLC是一种通用的智能化工业控制设备，其档次和功能面向各种各样的应用，众多的生产厂家提供了各种系列、各种功能的产品。目前常见的国内外PLC产品有几百种型号。这为用户提供了广泛的选择余地，但也给一般用户的选型带来一些不便。下面简要介绍如何合理地选型，以组成经济实用的控制系统。

1.PLC的形式与规模的选择

PLC的选型前提是在功能上应满足生产过程的工艺要求。对于只含有开关量控制的系统，一般的小型PLC即可满足要求，不需要特别考虑PLC的扫描速度。

如果被控对象以开关量控制为主，只有少量的模拟量控制，则可考虑选用小容量、的机型，如FP3、FP5等系列。这类PLC除了开关量处理外，还具有较强的算术运算和数据处理等功能。对于模拟量控制，就需要考虑PLC的扫描速度。

复杂的控制系统一般含有较多的开关量输入/输出，如对模拟量的控制要求也较高，可考虑选用中档和机型，如FP10、FP10S、FP10SH等系列的PLC。中、PLC都具有模拟量输入/输出、PID运算、闭环控制和快速响应等功能，但价格较高。对于复杂的控制系统，其控制点既多又分散，一般要求较快的响应速度，并具有数据处理、文件管理、分析决策等功能，就要选用具有通信联网等功能的PLC系统，以组成分布式工业控制网络。

2.PLC的机型与容量的选择

（1）PLC机型的选择

根据控制系统的功能要求和容量来选择PLC，是PLC生产厂家的选择，在完成相同功能的情况下，选择厂家在考虑性的同时兼顾经济性。接下来根据生产厂家提供的技术资料选择机型，注意考虑输出类型（如晶体管型、继电器型和晶闸管型）、I/O点数和工作电源等。若电气控制柜还需与其他控制柜联网运行，选型时还需考虑有无联网功能。对于工艺过程相对稳定、使用环境相对较差的场合，宜选用整体式PLC。对于较复杂的系统，可选用模块式PLC，以便于调整、扩充以及快速方便地判断与处理故障。

此外，对于一个单位而言，应尽量使机型统一，以便于系统的设计、管理、使用和维护。

（2）PLC容量的选择

PLC容量包括输入/输出点数和用户程序存储器两个方面。

①输入/输出点数（I/O点数）的估算

根据被控对象的输入信号与输出信号的总点数，再考虑15%～20%的备用量，以便以后的调整和扩充。

②用户程序存储器容量的估算

用户程序存储器容量与许多因素有关，如I/O点数、运算处理量以及程序的结构等，因此不可能预先准确地计算出程序容量，只能作粗略的估算。一些项目所占的存储空间可参照以下原则进行估算：

l开关量输入：5～10步/点。

l开关量输出：3～5步/点。

l模拟量输入/输出：50～80步/通道。

l定时器/计数器：3～5步/个。

l通信接口：200步/个。

l数据处理：5～10步/量。

后按所估算的总步数再加**的备用量。需要注意的是，有些小型PLC的用户程序存储器容量是固定的，在选择时要充分考虑。

不同的开关量I/O模块的电路组成不同，开关量I/O模块的选择主要是根据点数、电路结构、电压形式、电压范围等方面。

（1）开关量输入模块的选择

PLC的开关量输入模块用来检测来自现场（如按键、行程开关、接近开关等）的通断信号，并经过隔离、放大、整形和电平转换等处理后输入PLC内部。对开关量输入模块，主要是选择点数和输入电压形式，输入电压一般有24V的直流和110V或220V的交流。

选择输入模块应考虑以下几点：

①输入模块的工作电压应尽量与现场输入设备（有源的）的一致，可以省掉转换环节。

②高密度的输入模块，如32点或64点，因受工作电压、工作电流和环境温度的限制，一般可同时接通的点数不得过该模块输入点数的60%。

（2）开关量输出模块的选择

PLC的输出模块是将其内部的低电平控制信号经隔离后转换成外部所需电平的输出信号，以驱动外部负载。对开关量输出模块，主要是选择其点数和输出方式。输出方式有晶体管、晶闸管和继电器三种。选择输出模块应考虑以下几点：

①输出方式

继电器输出可任意使用交流或直流工作电源，价格相对，输出电压适应范围广，导通压降小，承受瞬时过电压和过电流的能力强，具有隔离作用。但继电器触点的响应速度慢，工作寿命较短，适用于动作不频繁的交直流负载。在驱动感性负载时，通断频率一般不过1Hz。晶体管（使用直流工作电源）和晶闸管输出（使用交流工作电源）都为无触点开关输出，适用于驱动动作频繁的负载。

②输出电压（电流）

输出模块的输出电压（电流）大于负载电压（电流）的额定值，并留有足够的余量。

③允许同时接通的输出点数

在选用输出模块时，不但要看一个输出点的驱动能力，还要保证不过公共端（COM端）所允许的电流值。

4.模拟量输入/输出模块的选择

（1）模拟量输入模块的选择

对于输入连续变化的电压、压力、流量等物理量，需采用相应的传感器或变送器转变为一定范围内的电压或电流信号，然后使用模拟量模块输入到PLC中。模拟量输入模块按通道分为2、4、8通道等规格，按电路结构分为普通型和隔离型，按输入信号形式和范围有－10～10V、0～5V、1～5V、0～20mA、4～20mA等。有的模块可设定电流还是电压，甚至可设定范围，选择输入模块应考虑以下几点：

①输入方式及范围

根据输入设备来选择电压型或电流型输入方式的模块，电流型的抗干扰能力电压型。模块的输入有效范围越大，其适应性较强，但误差偏大。

②转换分辨率

分辨率与系统的控制精度有关。一般的模块有12位以上的分辨率，可以满足一般的要求。如输入信号范围可变，可分辨的小的信号单位也随之变化。

③转换速度

转换速度与控制系统的实时性有关。模块的转换速度有快有慢，考虑到滤波效果，模拟量输入模块大多采用积分式A/D转换，转换速度一般为毫秒级。通常各通道的转换以串行方式进行，如因转换速度而影响控制性能时，可选用的高速模块。

（2）模拟量输出模块的选择

模拟量输出模块能输出被控设备所需的规定信号范围的电压或电流，如0～5V、－10～10V或4～20mA等。模拟量输出模块的选择考虑与模拟量输入模块相同。为了满足特殊的需求，可选用相应的智能模块。

此外还要考虑与PLC的I/O口相连的输入/输出设备的选型，包括输入设备（如按钮、行程开关、传感器、变送器等）和输出设备（继电器、接触器、调节阀、信号指示灯等）的选型，以及由输出设备驱动的各种控制对象（如电动机、电磁阀等）的选型，选择此类设备要考虑备件的通用性。

以上简要地介绍了PLC选型的一般依据和通常需考虑的几个因素，设计者应根据实际的需要综合考虑，选择性能价格比合适的产品，满足被控对象的控制要求，充分发挥PLC的功能，并兼顾到系统的扩充性。

三、 系统设计

PLC应用系统的设计一般包括硬件设计和软件设计两部分，硬件设计一般相对比较简单，通常在输入/输出选型后将外部设备连接到PLC即可。软件设计通常是用梯形图将控制任务描述出来，实现相应的控制功能。所以画梯形图（即软件设计）是PLC应用系统设计的任务。

1.硬件：
（1）西门子224XP
（2）雷赛控制器及电机
（3）未知扭力传感器（级不准，难题）
工艺流程：设定角度进行定位，机械原点就是利用扭力传感器。
      早上来到现场，直接拿出西门子伺服标准程序（自已没事的时间开发的），检查电路机器上电，无异常。。。
      西门子标准程序下载到PLC，设定了量程及一圈的脉冲数，计算出每度的脉冲数，强制了两个变量，设定90°电动机开始转了，说明电机没有问题。
     编写一个逻辑程序》》》1找原点（采用4-20MA信号，力量大于7N，认为是原点）》》》2.定位90°，》》》3.决对定位0°》》》90°和0°之间进行循环。
      开始调试程序，找原点（这个原点是根据扭力来找的，是活动的原点，大的问题出来了，传感器的偏差非常大，有3-5N的偏差，定位到7N的时间，传感器已经达到了12N，就是说原点不准确，）出现偏差，为了修正偏差这个原点采用：当扭力达到7N点用Q2.4输出一个立即点给I0.0,但是这样子效果还是不好。
      传感器还是有偏差，关键传感器不准，传递的速度太慢，又对传感器进行滤波，终解决的传感器偏差比原来小了很多。
      找到原点之后：需要对多走的扭力进行修正，多走1N就修正1°，依次进行修正。
      程序写完之后发生了，居然可以正常的找到准确的原点了。
本次主要的特点：原点是动原点，值是随时在变化的，而且原点的传感器还是偏差比较大的，希望大家共同交流

输入/输出接口（I/O接口）是plc与工业现场装置之间的连接部件，PLC通过输
入接口把工业设备或生产过程的状态和信息送给CPU，CPU运行用户程序，然后把运算通过输出接口输出给执行机构。
与微机的I/O接口工作于弱电的情况不同，PLC的I/O接口是按强电要求设计的，即其输入接口可接收强电信号，其输出接口可以直接和强电设备相连接。因此I/O接口除起连接系统内、外部的作用外，其输入接口还有对输入信号进行整理、滤波、隔离、电平转换的作用；输出接口还具有隔离PLC内部电路与外部执行元件的作用和功率放大的作用。
输入接口主要包括光电耦合器、输入状态寄存器和输入数据寄存器。输入端子接受各种有触点的和无触点的开关量信号或连续变化的模拟量信号（经A/D转换），各种信号经光电耦合器转换成PLC能够接受的电平信号，输入到输入状态（映象）寄存器或输入数据寄存器中。
输出接口包括输出状态（映象）寄存器、输出锁存器、光电耦合器和功率放大器等部分。PLC通过它把处理后的电平信号转换成电压或电流信号，去控制与被控对象相连的输出端。PLC提供三种类型的输出：机械触头继电器、无触点型交流开关（双向晶闸管开关）、无触点型直流开关（晶体管输出），以供驱动不同类型的负载。
PLC有多种类型的I/O接口模块，它们包括：开关量输入模块、开关量输出模块；模拟量输入、输出模块；特殊功能模块等。上述模块又分直流和交流、电压和电流类型。每个类型又有不同的参数等级。
对于小型PLC，厂家通常将I/O部分装在PLC的本体中，而对于中、大型PLC，各厂家通常都将I/O部分做成可供选取、扩充的模块或模板，用户可根据自己的需要选取具有不同功能、不同点数的I/O模块来组成自己的控制系统。

介绍PLC怎样缩短程序扫描周期
提高PLC运行效率，缩短完成相同任务时的执行时间。
 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”的时候尽量避免用“双字”，可以用整数时，尽量避免用实数。
 2、使用富余的（硬件连接以外的）IB、IW、ID、、QW、QD，其次是M，S；
 3、尽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；
 4、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）；
 5、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，编程时建议用二进制数）；
 6、在保证工艺要求前提下，适当减小发生中断的频率；
 7、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。
 8、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。
 9、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。
 10、尽量把在V区的位变量安排在V511.7内，把使用频率高的VB/VW/VD变量，安排在V4095内，可以缩短程序扫描周期。
 11、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）；
 12、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），而且如果不是逻辑要求，应避免横向串联，这样至少可以减少一个“与”指令。好处仅仅是放在一个网络里，感觉紧凑一点。
 13、合理使用立即IO指令（尽量减少使用）节LC处理立即指令的转换时间。
 14、计算中尽量使用计算结果存储器，而不用过渡存储器。

基于OPC技术的上位机与PLC之间的通信现代工业控制系统通常以PC机为上位机，通过与现场工控设备如PLC的数据交换与处理，实现对生产过程的自动控制。对于小型控制系统，采用专门的组态软件成本太高，用VB设计监控系统则可以降，但要解决上位机与PLC之间通信问题。以往使用较多的进程间通信方式是DDE(动态数据交换)方式，随着OPC技术的发展和普及，它已成为工业过程控制的通信标准。OPC服务器有两类接口，其中自动化接口主要用于VB、Delphi等开发工具。本文利用罗克韦尔公司提供的OPC接口，用VB编写了客户端应用程序，实现了上位机与AB可编程控制器之间的数据交换。

2  OPC技术简介
OPC(OLE for Process Control—用于过程控制的对象连接与嵌入)是一套以微软对象连接与嵌入OLE、组件对象模型COM、分布式组件对象模型DCOM(Distributed COM)技术为基础，基于bbbbbbs操作平台，为工业应用程序之间提供的信息集成和交互功能的组件对象模型接口标准。OPC实际上是提供了一种机制，通过这种机制，系统能够以服务器/客户端标准方式从服务器数据并将其传递给任何客户应用程序。这样，只要生产商开发一套遵循OPC规范的服务器与数据进行通信，其他任何客户应用程序便能通过服务器访问设备。 
OPC服务器有两类接口:定制接口和自动化接口。定制接口为C++程序服务，自动化接口为VB这一类可使用自动化对象的程序服务。定制接口是服务商提供的，而自动化接口则是可选的，不过OPC会提供了一个叫做“自动化包装器”的动态连接库，用于在两者间转换。
OPC数据存取规范规定的基本对象有:服务器(server)、组(group)和数据项(item)。服务器对象包含服务器的所有信息，也是组对象的容器，一个服务器对应于一个OPC server，即一种设备的驱动程序。组对象除了包含它自身信息外，还负责管理数据项。每一个数据项代表到数据源的一个连接，但它没有提供外部接口，客户端程序无法对数据项直接进行操作，应用程序依靠数据项的容器组对象来对它进行操作。

3  通信实现
3.1  RSLinx的配置
RSLinx是AB可编程控制器在bbbbbbs环境下建立工厂所用通信方案的工具，它不仅提供了多种网络驱动程序，而且提供了快速的OPC、DDE和Custom C/C++接口。本设计中上位机与Logix5550控制器采用RS-232串口方式连接，在RSLinx中要对DF1网络驱动程序组态，设置串口特性:COM1、波特率19200bps、一个停止位、无奇偶校验、全双工、BCC校验码。此外要使用RSLinx的OPC接口作为服务器，还要在RSLinx中对OPC进行配置。
3.2  安装OPC自动化接口服务
若要用VB开发OPC应用程序，安装OPC自动化接口服务，保计算机系统目录下有OPCDAAuto.dll。OPC会提供了一个叫做“自动化包装器”的动态连接库，从OPC会的网站(www.)可下载。在VB环境中，按“工程”的子菜单“引用…”后，弹出对话框，选择其中的“RSLinx OPC Automation 2.0”项，这样才能使用自动化接口。
3.3  程序设计
用VB编写了OPC客户端应用程序，实现了上位机与Logix5550控制器之间的通信。主要程序代码如下: 
(1) 连接OPC服务器
Dim WithEvents MyOPCServer As OPCServer      ‘定义服务器对象变量MyOPCServer
Dim WithEvents MyOPCGroup As OPCGroup      ‘定义OPC组对象变量MyOPCGroup
Set MyOPCServer = New OPCServer
MyOPCServer.Connect "RSLinx OPC Server" ‘连接RSLinx 的OPC服务器
(2) 添加OPC组对象
Set MyOPCGroup=MyOPCServer.OPCGroups.Add("Group1")    
‘添加OPC组对象MyOPCGroup.IsSubscribed= True     
‘设置该组数据为后台刷新
MyOPCGroup.IsActive = True  
‘设置该组为状态

MyOPCGroup.UpdateRate=1000      
‘设置数据刷新时间为1000
(3) 添加数据项
Dim abItemIDs() As bbbbbb      
‘项标识符
Dim abClientHandles() As Long  
‘客户端句柄
Dim abServerHandles() As Long
‘服务器端句柄 
Dim abErrors() As Long    
Dim i As Long
ItemCount=5
Dim oOPCItem As RSLinxOPCAutomation.OPCItem