6ES7355-1VH10-0AE0参数方式

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  用PLC控制变频器有两种方法：一是模拟量控制，该方法很直观而且简单，利用变频器的I/O端子，将变频器的跟随速度设置为某个模拟量输入即可实现对变频器的控制，但是每个变频器占用一个模拟量通道；二是通信，该方法不仅实现了对变频器的控制，还能够变频器的运行状态，只要简单地把变频器当成一个设备，用PLC来通信，读写这些变频器内部寄存器，就可以实现对变频器的控制。

变频器中也存在一些数值型（如频率、电压等）指令信号的输入，可分为数字输入和模拟输入两种。数字输入多采用变频器面板上的键盘操作和串行接口来给定；模拟输入则通过接线端子由外部给定，通常通过0～10V/5V的电压信号或0/4～20mA的电流信号输入。由于接口电路因输入信号而异，因此根据变频器的输入阻抗选择PLC的输出模块。

    当变频器和PLC的电压信号范围不同时，如变频器的输入信号为0～10V而PLC的输出电压范围为0～5V时，或PLC一侧的输出信号电压范围为0～10V而变频器的输入电压信号范围为0～5V时，由于变频器和PLC的输入、输出端晶体管的允许电压、电流等因素的限制，需用串联的方式接入限流电阻及分压方式，以保证开闭时不过PLC和变频器的输入、输出端允许容量。

    通常变频器也通过接线端子向外部输出相应的监测模拟信号，电信号的范围通常为0～10V/5V（电压）及0/4～20mA（电流）。在应用中应依据PLC一侧的输入阻抗的大小，保证电路中电压和电流不过电路的允许值，以提高系统的性和减小误差。因为变频器在运行中会产生较强的电磁干扰，为保证PLC不因变频器主电路断路器及开关器件等产生的噪声而出现故障，将变频器与PLC相连接时应该注意以下几点。

    ①对PLC本身应按规定的接线标准和接地条件进行接地，而且应注意避免和变频器使用共同的接地线。

    ②当电源条件不太好时，应在PLC的电源模块及输入、输出模块的电源线上接入噪声滤波器和降低噪声用的变压器等。另外，若有必要，在变频器一侧也应采取相应的措施。

    ③当把变频器和PLC安装于同一操作柜中时，应尽可能使与变频器有关的导线和与PLC有关的导线分开。

    ④PLC和变频器连接时，由于二者涉及用弱电控制强电，因此，应该注意连接时出现的干扰，避免由于干扰造成变频器的误动作，或者由于连接不当导致PLC或变频器损坏，其连线应使用屏蔽线和双绞线以提高抗噪声干扰的水平。

四、校内学习与校外锻炼。学生在学校所学的PLC知识与技能对比实际工作岗位中的PLC控制系统，仍具有一定的差异或差距，学生就业后在工作岗位中一定会遇到一些难于解决的难题，这就需要学校、教师仍然要加强对学生毕业工作过程的指导，把这些问题的解决方法做成典型案例对在校学生讲解，对在校生来说也是一种良好经验的积累。学生就业后，在工作岗位上应不断地与学校教师沟通，不断地向有经验的师傅请教，才能熟练掌握PLC控制系统的设计与应用。

介绍PLC在玻璃瓶托盘包装控制系统中的应用，较详细地叙述了系统的硬件配制和软件设计。投入运行结果表明效果良好。

随着对玻璃酒瓶质量(包括外观清洁度)要求的不断捉高，传统的麻袋包装方式已不能适应生产和市场的需要。我厂现用的托盘包装正好能克服麻袋包装的弊端，可减少包装和运输中玻璃瓶(尤其是螺口瓶和异形瓶)的破碎，同时也避免了因麻袋放久后在瓶子上的积灰甚至被粘附上麻袋腐朽物的难题。 

由于成套的在线玻璃瓶托盘包装机的机械结构复杂，安装要求严格，设备投资较大，所以我厂选用了结构简单、使用方便、廉的PLC托盘式缠绕机，它以LLDPE拉伸薄膜为包装材料，对托盘上的玻璃瓶进行拉伸裹包。包装后的托盘十分适宜玻璃瓶罐的储运，大地减少了瓶子破损率，还提高了瓶子的清洁度。

1 玻璃瓶托盘包装工艺要求与系统工作过程 

先将玻璃瓶从递送带上用人工装满托盘(可根据瓶子尺寸分若干层，规格1300mm×1300mm；高度800～2200mm)，并用手动液压搬运车拉到Φ1650的钢板转盘上。再将宽度为500mm、厚度为17～35μm的LLDPE拉伸薄膜穿进托盘下端。通过“人机界面”选择“手动”或“自动”工作模式。 

系统工作过程：先启动转盘，接近开关接通，送膜电机转动，让薄膜在托盘下端绕2圈(圈数可设置)。由于光线被匀速转动托盘上的玻璃瓶阻挡，使得固定在薄膜架上、且对准被裹包玻璃瓶的光电开关“暗通”，所以薄膜架带着薄膜和光电开关上升。当薄膜从托盘下端裹包到托盘上端玻璃瓶时，升高了的光电开关可以接收到托盘外的光线，致使光电开关“亮断”。但为了让端盖边裹包严密，可以设置在光电开关“亮断”后，让薄膜架继续边包瓶边上升数秒钟(注意：薄膜架只作上下运动，而托盘始终在匀速转动)才停止，并再在托盘的上方缠绕2圈(圈数可设置)。然后薄膜架下降，再让薄膜从上往下裹包玻璃瓶。后在托盘下端又缠绕2圈薄膜，托盘停止转动。玻璃瓶托盘包装结束。

2 系统硬件配制 

可编程控制器TSX08CD8R6AS为整个系统的榨制，该PLC功能齐全，可减少许多中间接触件，便于实现简化布线，优化设计，提高设备运行的性。又采用TSX08H04M型人机界面，可方便选择“手动操作”、“自动运行”、“参数设置”等5页画面，以分别进行系统调试、参数设置、调整和选择系统运行的方式等。同时外接变频器U1、U2、U3，用以分别控制转盘电机、薄膜架升降电机和送膜电机转速。另外，PLC的输入还分别接人S1“托盘原位”、S2“膜架下限位”、S3“高度限位”、S4“膜架上限位”、S5“进膜启动”和S6“紧急停止”等开关信号，以使系统正常、运行。 

3 系统软件设计 

按照“包装工艺要求与工作过程”要求，该托盘包装系统有手动模式和自动模式两种使用方式。使用手动模式时分别手动按“人机界面”操作面板上的“A1”～“A8”按键1次或数次。遇到特殊紧急情况可按动S6急停按钮，使系统紧急停止。使用自动模式前先预置好“底圈缠绕次数”、“圈缠绕次数”、“上下运行循环次数”和光电开关在托盘端受光后薄膜架停升的“延时时间”。然后按动A8将画面翻至自动运行页面。   

设计时还要注意：允许分别调整转盘电机、薄膜架升降电机和送膜电机3台变频器的控制频率设定值，使3台电机转速配合合适，让玻璃瓶的包装效果；为了运行，还应分别考虑薄膜架的升降限位置；因某些异形玻璃瓶层间进光较强，需适当修正光电开关方向或调节光电开关感测距离。另外，不允许在自动停止过程中按动S6按键使其急停。

1 客车整车喷烤漆房系统简介

客车整车喷烤漆房设备由实体，送排风系统,控制系统，净化系统，照明系统，消防系统，电动升降平台，进出车辆大门，加热系统等组成。实体采用钢结构框架承插上海宝钢EPS彩钢板制作，彩钢板厚度δ=0.75mm,墙板厚度不小于75mm，具有保温性能好，整体密封性能好，承载能力大的特点。

进气净化采用不少于两级的织物过滤，过滤精度大于10μm，室内设压力传感器1个，采用美国进口产品，电路芯片采用菲利浦产品。燃油采用集中供油方式。燃烧器性能稳定，工作。电路连接件，牢固，。在较冷季节进行喷漆作业时，室温应大于18℃。换热器采用不锈钢制作，具有耐热性和良好的散热效能(大于75%)送，排风风机应加热系统连锁，当送，排风系统位启动时，加热装置启动开关无效;当风机发生故障时，系统应能自动关闭加热装置。

(1) 喷漆的工作原理

外部空气经初级过滤后由风机送至室，在经过部过滤网二次过滤净化后，进入房内，房内空气采用全降式，以大于0.35m/s的速度向下流动，使喷漆后的漆雾微粒不能在空气中停留，而直接进入底层出口过滤装置，从而滤去喷漆过程中产生的有害气体，经处理达标后的废气直接从排气口排除至室外。保证室内空气清新，从而达到卫生的工作环境。(较冷季节可以对送入的空气进行加热，使送入的空气在30min内温度升至18℃)

(2) 烤漆的工作原理

通过风机将冷空气经初级过滤网过滤后，与热能转换器产生的热量送入烤漆房部，在经过滤网二次过滤净化，热空气以大于0.15m/s的速度进入烤漆房内，从底部排出，经过风门的内循环作用，除吸进少量新鲜空气外，部分热空气又被继续加热利用，送入烤房内部，使烤房内温度逐渐升高，当温度打到设定温度时，燃烧器自动停机，当温度下降到设定的温度以下4-5℃度时，风机和燃烧自动机，使烤房内温度保持相对稳定。当烤漆时间达到设定值时，烤房自动关机，烤漆过程结束。

2 烤漆房的控制系统控制要求

(1) 二条烤漆房配置二套控制柜和一个工控机监控系统。该套系统封闭在操作室内。

(2) 每条生产线电控系统均采用PLC做控制，全线实行联锁控制，即:循环，排风系统不能正常工作时，自动关闭加热系统，以及工作状态选择等功能。常规操作和选择在控制柜和现场操作台完成。

(3) 控制系统具备延时功能，即:启动循环，排风系统后，延时启动加热系统，关闭时相反。

(4) 各主控制回路均设有过载，短路，失压等保护系统，确保系统运行。并具有保护功能，当燃油加热系统出现故障时，自动关闭加热系统及全线设备。

(5) 室内温度采用数字显示，6套热电偶控制温度，通过数显控制仪表调节燃烧工作状态，达到自动控温。

(6) PLC及工控机主要功能。设备各单元的启动，停止，运行，故障及工作选择状态，均由PLC采集，按照工艺通过输出单元控制并作声光报警。工控机通过PLC接口进行数据传送完成工艺流程动态显示各设备的运行或故障监控，PLC程序编制，参数设备及报表打印功能。脱开工控机系统，电气控制同样通过PLC完成各种流程的控制，并在柜体面板上采用组号灯观察各设备的工作状态。

(7) 电器控制柜采用组合式及密封型结构，柜内设立排风及照明装置。

(8) 现场导线的敷设采用桥梁，电线管和绕管联合布置，防暴场所均选用防暴电路，动力导线选用VV系统四芯电缆，控制线选用KVVR及KVVRP屏蔽电缆。动力线路和控制线路敷设时用隔板分开。

(9) 照明系统

室内照明灯箱采用嵌入式，选用荧光灯，其安装方式采用隔爆处理。

(10) ，消防系统

按照GB14444-93要求，设置相应数量的门。

(11) 电动升降操作台

在喷漆室内轨道两侧设置升降工作台，通过平台立柱上的防爆按钮控制操作台的升降。

3 烤漆房的控制系统总体结构及通讯参数配置

3.1 总体结构 

电气系统设计主要是根招工艺及设备的要求，分析目前国内外涂装线电控系统现状，结合当今工业控制系统发展趋势，本着高质快速、柔性化和的要求，采用以计算机为主的集散型控制系统(DCS)电气控制方案。利用计算机对生产过程进行集中监控、操作、管理和分散控制，有效地克服了以前油漆涂装线电控系统由于采用大量分散的仪表控制的缺陷。上位机工控机采用 1台 研华工控机IPC-610 PⅢ 1G 256M 40G硬盘，组态软件采用KINGVIEW6.02 ,PLC采用2台三菱FX2N-128+16EX,温控仪采用富士PXW9,实现对燃烧器大小火及上限停火。如图1所示。系统具有很高的性和冗余性。脱开工控机系统，电气控制同样通过PLC完成各种流程的控制。

3.2 系统连接与FX2_485协议通讯参数配置

本协议支持与三菱FX2_485及其兼容的FX系列PLC之间以485方式进行通讯，可以采用串行通讯，使用计算机中的串行口。支持上位机通过组态软件与三菱的通讯模块232ADP,485BD,48DP之间的通讯。PLC通讯参数可以通过编程器设置，将D8120设置为:E080，

具体表示的通讯参数如下:

*协议: bbbb 数据: 7 校验:无 停止:1 传输速率:9600

*硬件:RS-485 数目检查:YES 控制程序:bbbbat4

在D8121中设置地址,在组态王中定义的设备地址和此设置保值一致。

注意:从PLC资料中得知，设置后关PLC电源，再重新给PLC上电，设置才能生效。

4 程序没计

4.1 两种运行方式

为了保证设备的运行性及现场的控制和操作的方便性,每套分系统采用2种方式运行:

(1) 自动运行方式

只要接通电源,选择自动方式,系统就会先检测设备的预备运行的各项条件,如满足条件,按下运行按钮,设备就可自动运行。

(2) 手动运行方式

接通电源,选择手动方式,系统就会先检测设备的预备运行的各项条件,如满足条件,操作人员可以有选择地操作设备,这仅用于设备的检查和应急生产使用。部分(喷装室)加设各个联动系统的检测信号,作为联动满足的条件。

对于设备的报警情况,分设一级和二级的故障报警,并有不同的处理方法:一级故障:是一些比较简单的故障,它不会对设备造成损害和人身的影响。空气过滤器压差大等,程序只对设备做声音报警和故障位置的指示。二级故障:是能引起设备的损害和人身的故障,它会造成生产不能正常进行。如大型风机的故障、断路器跳闸、火灾和地震等故障,程序对设备作出立即停机和声音报警及位置指示。

4.2 PLC程序总体设计

(1) 整个程序的自动喷漆和手动喷漆部分，自动烤漆和手动烤漆部分，通过CJ指令来分段，如图2所示，大大减轻了编程的难度，使得喷漆，烤漆，自动，手动可分别编程，可以采用双线圈输出，解决了程序包容性问题，注意公共部分程序和分段程序的包容性，防止双线圈输出，否则出现不可预测的，通过CJ 指令可实现任意分段，比采用MC,MCR实现自动和手动具灵活性，并可以采用双线圈输出。

(2) 手动程序及复位

为使系统调试方便，设有手动程序。手动方式是通过往制箱上的手动功能开关来进行的。每接通一个开关，执行一个相应的动作。当系统没有处于自动运行和手动运行状态时，按“总复位”按钮。可使系统复位。

4.3 上位机监控程序

在上位机上实现工艺流程图的实时监测、数据处理是通过可编程控制器操作站系统软件和组态软件来实现的。组态软件主要对系统的构成进行定义，定义过程点参数、趋势笔、趋势组、流程图、报表等，软件由各种监视画面和操作画面组成，主要包括总貌画面、流程图画面、趋势画圃、报表管理以及趋势打印、报表生成打印输出、操作调整等。 

上位机主要工艺参数分组曲线显示，并存人上位磁盘中，工艺人员随时调用打印，做工艺质量分析。同时还可将每班设备启停时间、各工位启停传送时间进行记录存盘．供生产管理人员随时查询打印停工台时间和停工月报表。 上位机的操作分操作员级和工程师两级．正常生产时，由生产工人操作。

工艺流程画面如图3实现了对整个烤漆房的监控，界面形象生动，友好，具有较好的性，在画面上 实现凤机旋转动画，燃烧机燃烧动画，当某设备发生故障，该设备将闪烁，并弹出实时报警画面;在手动状态，可以直接点击该设备，便可启停该设备，喷漆和烤漆时，通风的路径及颜色将发生变化。烤漆房温度除数字显示外，采用温度棒图显示。

图4系统参数，显示系统各设备的状态，可设定参数，如烤漆时间;图5历史报警画，显示所有报警发生的时间，报警恢复、报警应答，报警的级，报警组，如果在运行阶段，变量的数值或变化情况满足已定义的报警条件、从报警条件恢复正常状态、报警应答时均可以产生报警事件(报警发生、报警恢复、报警应答)。报警信息还可以用文件的形式进行历史记录或实时打印报警信息。用户可以自定义报警信息的显示格式、记录格式和打印格式。同时可以利用命令语言实现对报警事件的复杂控制和灵活处理。

5 结束语

本系统已在青岛四方车辆厂调试成功，且投入生产，从运行情况来看，电气系统几乎处于无故障工作，大大提高了生产率。此系统组态灵活，操作方便，具有抗干扰能力强，工作，维修方便，与上位工控机联系，接受工控机的控制和查询，由工控机完成对整条生产线的监控，实现了喷烤漆自动化。

面向对象编程是计算机语言的一种的编程模式，在工业控制系统的PLC程序中也可以采用这种设计思想，虽然我们无法实现面向对象的很多特点如 “继承”，甚至于它根本就不具备面向对象编程语言的特点，但面向对象编程的基本概念就是类和类的实例（即对象），我们只需要使用这种概念就可以了。在计算 机编程中我们需要把一些事物抽象和归纳，才能编写类，而在工业控制系统中，控制对象如：电机，阀等等是很明显的控制类别，不需要抽象就可以很明显的针对它 们编写类，以下将会用到西门子的Step7编程语言和的Unity 编程语言来讲解PLC的面向对象编程。

一、 实现方式

在Step7中使用功能块（即FB）编程，一谈到此大家就会想到西门子提出的模块化编程，不错，就是这个模块化编程，但西门子提出的模块化、背景数据块、 多重背景等名词并不能让大家很明白的理解和使用这种的设计理念。如果大家从面向对象编程的角度去理解，则可以很好的理解这种设计模式。“FB块”被看 成“类”，它可以被看成是对相似的控制对象的代码归纳，如对MM440的变频器可以编写FB块:MtrMM440,这在面向对象编程中称为“类”，当需要 编程控制具体的电机时，可以给它分配一个背景DB块，在面向对象编程中称为类的实现（即创建类的实例：对象），当需要控制多个电机时，可以分配不同的背景 DB到这个FB块，即创建类的多个实例。Step7中有另外一种程序块，即FC块，以FC块为主的编程在西门子中称为结构化编程，这也可以类比于计算机编 程中的面向过程编程，即纯粹以函数为主体的编程。

的Unity软件编程可以好的理解面向对象编程。它的DFB定义中包含输入/输出参数，私有/共有变量，以及代码实现，而这正是计算机的面向对象 编程中“类”的基本元素，而创建类的实例（对象）就像创建普通的“布尔”变量一样，只需在“Function Blocks”中定义这种“类”的变量即可。

Step7和Unity都可以采用面向过程和面向对象编程方式，这两种编程方式的区别类似于计算机语言中的C语言和C++语言编程的区别。

以下的讲解将会把Step7中的FB和Unity中的DFB称为“类”，Step7中的FB+背景DB以及Unity中DFB的实例称为“对象”。

二、 面向对象编程架构

以上讲解的是实现细节，而编程思想是建立在程序架构上的，不是某个局部使用了面向对象方式，则可以称之为这种编程就是面向对象编程。这种编程需要从以下方面着手：

1、 电路设计的结构化。

这里主要以自动线为主介绍，对于单机机床可以是它的简化结构，

<1>、自动线层：这是层次，它拥有一个主PLC，对属于它下面的各区域控制

<2>、工程层：拥有立的配送电系统，但没有PLC，只有分布式模块，由自动线控制。顾名思义，它有着较大的立性，可以作为一个单的工程项目设计和制造，当自动线比较小时，可以省略该层次。

<3>、功能组层：根据工艺划分，将实现某一个工艺功能的区段设备划分为一个功能组，它隶属于工程层，当工程层被省略时，隶属于自动线层。

面向对象编程并不一定要求使用以上的结构，但好的电气结构利于面向对象编程。

2、 任何控制对象逻辑都在“类”中实现。

为了做到这点，分析与控制对象相关的信息，譬如，对于一个电机，有以下相关的信息需要考虑：

输入信息：

<1>、电路保护信息，如电机的空气开关，热继电器等。

<2>、功能保护信息，如运动电机的限位开关，风机的风压开关，油泵的油位开关等。

<3>、启动和终止条件，以上的电路保护和功能保护都可能导致电机运转终止，复位也可能导致重启动，但这里的条件指的是正常运行的启动和终止条件，譬如顺序控制的流程步。

<4>、控制模式：如手动和自动等。

<5>、故障复位：通过复位信息，重新启动。

输出信息：

<1>、控制输出，如控制电机的主接触器。

<2>、状态信息输出

<3>、故障输出

。。。

状态储存信息：

用于代码实现的中间变量以及可以被人机界面读出的状态变量等

把以上信息都整合到一个类中，并尽量使类的参数标准化。不过，同编程语言还是曾在一些差别，针对Step7,应该遵循的标准是：程序结构由FC实现，对象控制由FB实现，如下的一种结构体系（其电气结构来自上面的介绍）：

这只不过是一个粗略的PLC程序架构体系，好的架构应该完善和科学。

3、 规划好数据结构

数据结构的定义相当重要，并尽量统一这些结构，不要顾虑存储空间，当今的PLC内存足以容纳大量的数据。说明一点的是在Step7中尽量不要在类的外部定义数据结构(UDT),而是在类里面定义，虽然会造成不同类中同一结构的重复性定义，但却提高了类的立性。

三、 优越性

1、 标准化

使用这种设计模式，可以将程序设计分为两个阶段，即标准库、基本架构开发，以及实际应用层面设计。其中标准库、基本架构是程序标准化的基础，而应用层 设计是针对具体的控制工程编程，这样可以把程序设计人员分成两类，一类是标准开发，由程序员负责，一类是应用设计（其中程序调试规划到应用设计），由 经过标准化培训的一般程序员完成，通过这种分配就可以解决中国工业自动化中面临的尴尬局面。传统的中国控制工业，一个程序设计由一个人完成，这样他还 负责现场调试，而拥有丰富经验的程序员一般是三十岁后，这时他已经成家，而显然长期出差对家庭不利，很多的程序员为了家庭考虑不得不改行，要么转到管 理岗位，要么去制造工厂搞设备维护，这是资源的严重流失。毫无疑问，使用以上的设计流程，我么可以让经验丰富的程序员搞标准库和架构的设计，而让刚踏入这 个行业的年轻人搞应用设计和调试，这不仅可以让老程序员继续他自己的工作，而不影响家庭，也可以让年轻的程序员参入现场调试，培养自己的经验，提高自己的 收入。

这可能让某些人士担心，认为年轻的程序员可以参加现场的调试吗？可以肯定的是没有标准化支撑的程序不仅年轻的程序员编不出来，而且现场调试会问题多多。但有了好的标准化后，一年半以上工作经验的程序员就应该能够立面对自动线。

PLC中的面向对象编程的就是黑匣子编程，针对Step7,我们使用FB去实现每一个对象的控制，控制逻辑、报警处理、信号交换全在FB中，对于应用 设计人员，不需要明白里面的代码实现，只需要了解该FB的功能以及如何使用好它就行，这样对于应用程序人员的编程能力要求大大降低，对于编程只不过是遵循 架构，拷贝代码，改变输入输出条件而已。

那么调试呢？很多人认为使用FB编程的烦就是FB的多次调用后，根本无法诊断这些代码，从技术层面上讲确实如此，我们除了从背景DB上查看信息外， 是无法在它多次被调用后监控代码的，但我已说过，这是黑匣子编程，我们不需要诊断这些代码，只需要知道什么样的输入、什么样的参数设定导致什么样的输出就 行，代码的逻辑与功能好坏是由标准库开发人员负责的，这就要求标准开发人员需要对他设计的功能块在不同条件下进行不同的测试，保证无误，还需要编写完整、 详尽的功能说明文档，以便于应用设计人员了解这些块，标准架构并不是出来就一劳永逸的，针对千变万化的工程，它是需要不断完善和修订的，这也是一个工 程公司可以实实在在进行知识积累的地方。

程序不仅需要给调试人员使用，而且用户（设备维护人员）也需要了解，如果把完整的标准库文档给用户，可能曾在技术外泄的可能，若不给，对他们诊断设备可能 曾在困难，这就需要标准人员制作另外一分文档，即设备维护文档，其知识的透漏以用户能够使用程序进行诊断为限。