西门子6ES7231-7PF22-0XA0质保

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PLC的用户程序是设计人员根据控制系统的工艺控制要求，通过PLC编程语言的编制设计的。根据电工的工业控制编程语言标准（IEC1131-3）。PLC的编程语言包括以下五种：梯形图语言（LD）、指令表语言（IL）、功能模块图语言（FBD）、顺序功能流程图语言（SFC）及结构化文本语言（ST）。

    1、梯形图语言（LD）

    梯形图语言是PLC程序设计中常用的编程语言。它是与继电器线路类似的一种编程语言。由于电气设计人员对继电器控制较为熟悉，因此，梯形图编程语言得到了广泛的欢迎和应用。

    梯形图编程语言的特点是：与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；与原有继电器控制相一致，电气设计人员易于掌握。

    梯形图编程语言与原有的继电器控制的不同点是，梯形图中的能流不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，应用时，需要与原有继电器控制的概念区别对待。

随着产品种类冷冻冷藏行业生产厂家越来越多的面对海外客户，这些客户均要求有产品在冷冻冷藏过程中的工艺参数主要是温度参数的记录、报告，因此要对原有的控制系统进行升级改造。为了大限度的减少投资，利用在原有温度控制器的基础上加装一个RS485通信模块及国产海为可编程控制器（Haiwell PLC）可非常经济方便的实现这些要求。现就对这一系统应用作一介绍。
 
二、解决方案：

系统主要有带RS485接口的温控器、可编程控制器、计算机、打印机、组态王组态软件等组成。

工作原理：利用Haiwell PLC的易用的通信功能，用Haiwell PLC的RS485口与16个温控器通信，采集各个冷库的温度，再通过Haiwell PLC的RS232口与计算机通信，在计算机上用组态软件对各温度进行记录。

系统优点：
1、利用Haiwell PLC的Modbus通信指令MODR与MODW实现与富士温控器的温度读取与温度设定通信。所有Haiwell PLC的通信功能均可用一条指令实现，对特殊位、特殊寄存器编程，也管理多条通信指令的通信时序，同一个条件下可同时写多条通信指令。
2、Haiwell PLC内置标准Modbus协议，可轻松实现与组态王软件通信；
3、利用原有的温控器加装一个通信模块，大大节约客户投资成本并大大节省改造工作量、改造时间；
4、Haiwell PLC标准配置1个RS232口和1个RS485口，且任何一个通信口均可作为主站也可作为从站。任何一个通信口均可作为编程端口，也可作为与3方设备通信的端口。在本应用中，用RS232口与计算机通信，用RS485口与富士温控器通信。
 
主要硬件配置：
1、可编程控制器：HW-S32ZS220R 1台
2、温控器：PXR4（Fuji） 16台
3、组态软件：256点组态王 1套
4、计算机及打印机： 1套
 
三、程序设计亮点：
1、 利用MODR及MODW指令非常容易的实现与富士温控器通信；
2、 利用Haiwell PLC内置实时时钟功能及时间开关TIME指令，一条指令即实现每天定时除霜功能；

四、总结：
利用海为可编程控制器（Haiwell PLC）便利的通信功能及便利的指令集，经济的实现冷冻冷藏过程工艺参数的记录，满足客户化的要求。可广泛应用于冷冻冷藏行业旧系统改造及新系统的技术升级

1 引言
 由于GMP认证对制药机械行业的影响，近一两年来国内用户对设备的采购量出现了严重的萎缩，以至于摆在制设备制造商面前的生存问题相当残酷，是等待市场的再度还是另找出路，显然大浪淘沙不进则退，商家为了生机有的去涉足其他行业，有的去开拓国外的市场，但所有的一切的实现都将面临一个问题——如何来吸引你的客户。本文结合我司在药机行业的一点经验，浅谈以下台达自动化产品在电子数片机上的成功应用。

2 数片机的机构及工作原理
2.1 什么是数片机
 数片机是与片剂（片剂，，丸剂）后包装工艺的数粒和灌瓶设备。数片机是与片剂后包装工艺流程技术含量和商业的包装机械。数片机的数片速度、数片精度、片型规格、废片剔除、甚至数片硬度等等技术指标以及FDA(美国食品与管理局)认证体系保证设计等等确定数片机的商业。一套美国、德国、英国或意大利的世界高速智能化电子数片机可以商务报价到上百万元。

 电子数片罐装线采用的PLC可编程控制技术，集数字技术、现代传感技术、微机控制技术、网络技术于一体，实现人机对话界面，操作方便。自动完成理瓶、计数、灌装、输瓶等工序，广泛适用于、化工、食品行业的片、丸、粒、软硬胶囊及特形片的灌装。

 本项目电子数片机分单通道、双通道、多通道几种。每个通道一般由8组光电关开组成，每罐装一瓶药品由一个通道完成。因此为提高产量，可将机器开发成单头或多头机型，但原理是一致的，都由图1所示几部分组成：电磁震动送料装置、气动关门装置、自动数片系统、集中监控和分拣系统。.

2.2 送料装置
 系统自动工作后，通过光电判断预装瓶子的位置是否正确。当一切信号无误后，震动送料系统会在接受启动信号后，自行启动。震动系统分为三级：一级为震动排料，二为缓动送料，三级为分通道送料料分装。经过三级调整，以达到落料均匀、数粒准确、适应性强。

2.3 自动数片和关门系统
 当药片下落过程中通过数片光电开关时，自动数片系统会将信号送到分拣系统(PLC)中，然后PLC会根据用户设定的罐装数量来控制气缸的快速动作，实现实时关门，以达到罐装的目的，提高系统的稳定性和性。

2.4 集中监控和分拣系统
 所有数片机的参数和运转情况，都将通过监控系统――台达人机界面来巡检其工作状况。包括气缸动作时间、自动数片系统的正常与否都将一目了然。

3 台达机电产品解决方案
 该系统对PLC的要求高，要求PCL有100个1ms的定时器，程序及时速度快，扫描，控制稳定等特点，并且要求产品有高的价格优势。针对这些特点，项目采用了台达的的EH系列可编程控制器(DVP64EH00T)。该控制器具有双通讯口，可以方便编程与监控；同时有100个1ms的定时器（同类产品种有），可以准确，快速的测量数片的数量，而且整个PLC的扫描周期非常短，在同等功能的产品中，业界。监控界面采用台达多通讯口的智能人机触控屏幕(DOPA57GSTD)，该产品以其强大的通讯功能，深深的赢得了客户，自由通讯口强大的宏指令功能，解决了该行业的难题。通过该功能无论药片的大小还是厚薄，只要通过人机界面进行一次光源校正，系统将会自动记录，并将优的参数自动存放在屏幕中。控制系统采用了台达整套产品后，数片机在整体性价比方面，欧美产品，胜于日系同等。

4 结束语
 当前国产制药工业在开放兼容的宏观环境下得以和世界并驾齐驱。电子数片机作为后包装的关键技术装备，已经初步的满足国内制药行业重大技术装备基本要求。但是比较发达国家的装备特别是技术认证体系要求，电子数片机技术还有太多的技术与体系兼容需要发展，才能够在开放兼容的世界制装备制造业谋得商业上的强势地位。

系统故障结构的层次性为故障诊断提供了一个合理的层次模型。在进行系统的PLC梯形图程序设计时，应充分考虑到故障结构的层次，合理安排逻辑流程。在引入故障输入点时应注意:将系统所有可能引起故障的检测点引入PLC，以便系统能及时进行故障处理;应在系统允许的条件下尽可能多的将底层的故障输入信息引入PLC的程序中，以便得到多的故障检测信息为系统的故障自诊断提供服务。
(1) 故障点的记录
为了得到系统的故障情况实现系统的故障自诊断，PLC将所有故障检测点的状态反映给内部寄存器，图2是用来记录故障点的部分程序。

IR4.02是输入的IO节点，表示A侧皮带信号，当输煤系统使用A侧皮带正常运行时4.02的值为1，当4.02变为0时，说明A侧皮带信号出了故障，此时利用上升沿微分指令记录这次的信号跳变。这样这次事故就记录在IR31.00中。程序设计中将IR31作为记录底层故障信息的寄存器，由于内部寄存器IR有16位，所以能够记录16种不同的故障原因。如果有多的故障需要记录，可以设置多个寄存器字。需要说明的是，有时引起故障的原因可能不止一个，往往一个故障会引起另一些故障的发生，因此还有关键的一点是程序要能记录发生的故障。这也需要通过PLC编程实现，程序只对开始发生的故障敏感。

(2) 多次故障事件的记录
由于系统实际长时间的运行中，可能会出现多次故障，为了检修和维护方便，还需要PLC能够将多次故障事件记录下来。OMRON C200H型PLC的数据存储区(DM区)可以间接寻址，利用这一点，可以在DM区划出一定的区域，用来记录每次故障事件，包括故障类型和事件发生的时间(日期，小时，分钟，秒)。这一段DM区域可以循环记录，实际使用中记录了后50次故障的情况，这些记录是系统运行的重要资料，方便了运行人员了解设备情况，对其进行检修和维护。

(3) 模拟量故障的诊断
对于模拟量信号例如犁煤车，给煤车电机电流的故障诊断，利用模拟量模块，接收来自电流变送器的模拟信号，将其转换为数字信号，然后与整定值或系统允许的限值比较,若在允许范围之内则表明对应的设备处于正常运行状态，如果实际值接近或达到限值，则为不正常状态。判断故障发生与否的限值根据实际系统相应的参数变化范围确定。

(4) 各种故障信息的串行通信
上位机通过串行通讯及时读取PLC的内部寄存器区的各种故障信息。利用PLC的RS232通信接口，可与上位计算机进行Host bbbb方式串行通信。通信时，上位计算机向PLC发出一帧命令帧，包括操作命令、寄存器类型、起始地址与要读取的寄存区数目等。PLC收到命令帧后会做出响应，如果没有错误则向上位计算机发出响应帧，响应帧中包含了上位机需要查询的寄存器值。
上位计算机通过读取数据寄存区的值来当前PLC的工作状况，同时上位计算机对PLC的控制也可通过对该区的写操作来完成。具体的通信实现可以参考相关资料，这里不作详细论述。
 

4 借鉴系统故障诊断方法的实现
系统故障结构的层次性为故障诊断提供了一个清晰的层次模型，可以利用基于模型的故障树法。但是在进行比较详尽的故障诊断以及系统故障存在耦合时，仅仅使用故障树法是不够的，借鉴系统的方法。

(1) 面向对象的“知识对象”, 大大提高了故障诊断的推理效率
在传统的系统中，知识被组织成知识库的形式，推理机进行推理时，要从知识库表示的所有空间中搜索所需的知识。这种方法有搜索空间大，推理效率低的缺点。“知识对象”的概念可以解决这一问题。“知识对象”是一个逻辑概念，它利用面向对象的方法，将知识源和黑板都表达为对象，在知识对象的内部封装了系统和推理机、解释器。当相应的知识对象被后，就在对象内部进行推理，大大提高了推理效率。根据系统的实际情况和故障推理的过程，在这里知识对象被具体化为故障节点。故障节点是进行诊断推理的基本单位，诊断信息在故障节点间层层传递，故障节点内部利用这些信息进行推理并终确定故障原因。

可以看出，故障节点在结构上以虚线为分界线分为两个部分。上一部分层次清晰，在这一部分可以采用基于故障模型的故障树方法;下一部分由于结构复杂，耦合性较强，构造模型困难，可采用系统的推导方法。

故障节点呈网状分布，1个节点可能有1个或多个父节点，也可能有1个或多个子节点。子节点和父节点之间的关系由故障层次和子节点故障层次来表示。如节点1的子节点故障层次为1，而节点2和节点3的故障层次为1，则节点2和节点3是节点1的子节点。故障层次和子节点故障层次不仅指明了故障节点结构上的层次，而且也隐含了推理规则。

(2) 对象类型与推理节点
对象类型表示该故障节点在故障推理中的作用，它可分为3类:根节点，叶节点，推理节点。根节点的故障由它的子节点产生，应到其子节点中去继续推理。叶节点是底层故障。叶节点没有子节点。推理节点是故障诊断规则为集中的节点，检测节点可以视为推理节点的子节点，它为推理节点的推理过程提供相关的信息。我们在推理节点并不是判断该节点是否存在故障，而是利用推理节点封装的规则库与推理机，结合节点提供的信息进行故障推理，找出故障原因。

(3) 故障节点的检测方式
地址段是节点的位置(本系统中是PLC中的寄存器)。数据段根据用户的需要可以为一个或几个，数据段中数据的定义与节点的性质有关。检测方式表明在该节点系统进行何种操作。主程序根据故障节点的检测方式选取相应的处理函数。该函数是检测手段与推理规则的结合，故可称之为检测/推理函数。一方面它可以检测故障节点本身的状态，另一方面使用推理机制进一步推断故障原因。性质类似的节点使用相同的检测/推理函数，利用地址段和数据段中的值加以区别。

(4) 各节点的注释段要有相应帮助信息
各节点的注释段不仅能记录故障的原因和维修方法，还可以记录其他的帮助信息。有时因系统的检测手段不完备，或规则不，推导过程要进行人机对话。这时候如果节点的注释段中有相应帮助信息，可以给用户以提示或指导用户进行操作，使推理能顺利进行。
本系统的故障诊断通过在上位计算机上用VC6.0开发的应用程序实现，集成在上位机监控系统中。在运行中给操作人员提示，指导用户进行操作，了解设备状态，判断故障发生原因，并可给出相应的维修建议。用户也可以对故障诊断进行指导和修正。

5 结束语
按以上故障诊断原理构造的故障诊断系统在火电厂输煤PLC控制系统中得到了应用。从实际运行来看，故障诊断系统能准确而地判断出故障的原因，方便运行人员维护和检修，大大地提高了控制系统的稳定性和智能化水平。这种设计对类似的工业控制系统提供了一定的参考。

一、FX系列PLC可编程控制器功能指令概述 
1 功能指令的通用表达形式 
2 数据长度 
3 功能指令类型 
4 位元件 
5 变址寄存器V、

1 功能指令的通用表达形式 
功能指令的表达形式如下表所示：

功能指令按功能号FNC00~FNC249编排。每条功能指令都有一个指令助记符。

2 数据长度 
功能指令可处理16位数据和32位数据。

如下图中的条指令是将D10中的数据送到D12中，处理的是16 位数据。二条指令是将D21和D20中的数据送到D23和D22中，处理的是32位数据。

3 功能指令类型

FX系列PLC的功能指令有连续执行型和脉冲执行型两种形式。

如图左中程序是连续执行方式的例子。当X2为ON状态时上述指令在每个扫描周期都被重复执行。图右程序是脉冲执行方式，该指令仅在X1由OFF转为ON时有效。

4 位元件 
位元件：只处理ON/OFF状态的元件称为位元件。
字元件：处理数据的元件称为字元件www.
位元件的组合 ：由位元件也可构成字元件进行数据处理，位元件组合由Kn加元件号来表示。 4个位元件为一组组合成单元，KnM0中的n是组数 。

5 变址寄存器V、Z
变址寄存器在传送、比较指令中用来修改操作对象的元件号。其操作方式与普通数据寄存器一样。在[D.]中的（.）表示可以加入变址寄存器。对32位指令，V作高16位，Z作低16位。32位指令中用到变址寄存器时只需Z，这时Z就代表了V和Z。

二、程序流程控制功能指令

条件跳转指令CJ

子程序调用指令CALL与返回指令SRET

中断返回指令IRET、允许中断指令EI与禁止中断指令DI

主程序结束指令FEND

监视定时器刷新指令WDT

循环开始指令FOR与循环结束指令NEXT

1、条件跳转指令CJ

CJ、CJP指令用于跳过顺序程序某一部分的场合，以减少扫描时间。

2、子程序调用指令CALL与返回指令SRET

子程序应写在主程序之后，即子程序的标号应写在指令FEND之后，且子程序以SRET指令结束

3、中断返回指令IRET、允许中断指令EI与禁止中断指令DI

PLC一般处在禁止中断状态。指令EI~DI之间的程序段为允许中断区间，而DI~EI之间为禁止中断区间。当程序执行到允许中断区间并且出现中断请求信号时，PLC停止执行主程序，去执行相应的中断子程序，遇到中断返回指令IRET时返回断点处继续执行主程序。

4、主程序结束指令FEND 
FEND指令表示主程序的结束，子程序的开始。程序执行到FEND指令时，进行输出处理、输入处理、监视定时器刷新，完成后返回0步。
FEND指令通常与CJ-P-FEND、CALL-P-SRET和I-IRET结构一起使用（P表示程序指针、I表示中断指针）。CALL指令的指针及子程序、中断指针及中断子程序都应放在FEND指令之后。CALL指令调用的子程序以子程序返回指令SRET结束。中断子程序以中断返回指令IRET结束。

5、监视定时器刷新指令WDT 
如果扫描时间（从０步到END或FEND）过100ms，三菱PLC将停止运行。在这种情况之下，应将WDT指令插到合适的程序步（扫描时间不过100ms）中刷新监视定时器。

6、循环开始指令FOR与循环结束指令NEXT 
FOR~NEXT之间的程序重复执行n次（由操作数）后再执行NEXT指令后的程序。循环次数n的范围为1~32767。若n的取值范围为-32767~0，循环次数作1处理。
FOR与NEXT总是成对出现，且应FOR在前，NEXT在后。FOR~NEXT循环指令多可以嵌套5层。

利用CJ指令可以跳出FOR~NEXT循环体。