西门子6ES7323-1BL00-0AA0参数方式

西门子6ES7323-1BL00-0AA0参数方式

电力猫又被称为电力载波即PLC。 PLC产业在国外已经发展多年，现在国外发达国家已经基本普及使用电力载波设备(即电力猫)，国内真正将电力载波技术应用到民用上源于2008年前后，当 时国内网络运营商为迎接会而推出的数字网络电视(IPTV)，为电力载波设备的发展提供了生长温床，2010年以后随着家庭宽带的普及，网络的应用也 越来越多，国内的PLC厂商也如雨后春笋发展，大部分是一些以前涉及网络产品生产的厂商，由于新兴产业没有严格的行业规定，导致一些产品质量也是良莠不 齐，大部分厂商只是拿相同方案换外壳而已，跟当年手机的发展颇为相似。目前国内的主要生产厂家包括LecheTek乐晨、 TP-bbbb(2010年底涉足)、兆赫及等，而随着国家三网融合和物联网的推广，相信未来的PLC产品能向积健康的方向发展。

“电力猫”同时吸取以太网有线上网和无线上网的优点，其灵活性远胜有线网络，而稳定性是过无线网络，为用户带来了不一样的网络体验。它可以 多用，不用再铺设网线;采用加密通信，比无线上网，避免了“蹭网”现象;传输速率较快，比较稳定;输出的只是信号，不会漏电，其性通过了各国的 相关标准。利用现有电力线，可以快组建家庭网络，破坏家庭装修，也没有无线信号衰减与干扰问题。

近来电信联盟规范了包括“电力猫”在内的家庭联网技术，包括中国在内的各国电信运营商纷纷将“电力猫”作为家庭网络产品或家庭现有网络模式 下的一个强有力的。随着“三网融合”的不断推进， “电力猫”迎来了发展新机遇。它解决了重复布线的难题，可以通过电线插头，将网络信号传输到任何位置，在现有电线上实现数据、语音和视频等多业务承载，实 现四网合一。终端用户只需插上电源插头，就可以实现互联网接入、电视节目接收、电话通信(甚至实现可视电话通信)。电力线是覆盖范围广的网络，它的规模 是其他任何网络无法比拟的，从而可以轻松地渗透到每个家庭。此外，电力线通信有“永远在线”的特点，可以广泛用于远程抄表、保安监控系统及救护系统， 而且是智能家居家电联网的组网方式。目前市场上已有智能电视机内置“电力猫”，提供宽带接入，轻松应对视频、等上网应用。

随着“电力猫”的应用，也解决大型商业用户多相用电的问题。亿力电力的商业楼宇宽带接入方案是通过在楼道电表间布置“电力桥”并在入户的电线上加扣“耦合磁环”即可解决商业用户多相用电的问题。

虽然电力线通信这一概念已经推出多年，相关产品也早已问世，尤其在欧洲推广良好，但在仍处于“边缘化”的境地，无法打开局面。亿力电力市场总监李长 策告诉记者，“目前‘电力猫’遇到的阻力主要是在国内没有相关的行业标准，只有国网有相关的在电力行业的标准。”“电力猫”厂商只能通过与运营商合作的方 式进行应用推广。李长策认为，目前“电力猫”的技术已经比较成熟，希望国家可以在标准与政策上给予多的关注。

 新开发的产品中有一个型号为Q7的长条铝基台，要在上面加工两个φ3.7×1.65的平底盲孔，由于要求精度高，批量大，故无法用传统的钻模在钻床上加工，也很难在传统铣床上面加工。为此，我们设计制做了一台用于此类产品加工的设备——通用型数控钻铣床。 

一、系统概述 

控制部分采用PLC，并配以人机界面进行程序参数修改、设定，以及运行状态显示监控，可编程设置人机界面的内容。三轴均为全数字交流伺服系统，各轴伺服电机通过连轴器带动滚珠丝杠，以移动配有直线导轨的工作台和主轴铣头，其定位准确，速度快。主轴铣头由变频器控制，根据及工件和进给量，来设置主轴合理的转速，并在程序中设定它的启动停止。各轴均设二端限传感器和原点传感器，冷却和润滑也都有异常检测，在报和人机界面处显示报警信息。为便于调试和检修，各项操作均设手动功能，如手动各轴快慢移动、主轴高低速旋转、切削液及润滑开关等。此机床整体虽为半闭环控制，只要选件、装配、程序编制及操作合理，精度和稳定性还是能满足使用要求的。 

二、硬件配置 

PLC 选用永宏的FBS-40MCT，该型机具有较高的性价比，体积小，功能强，24点输入，其中有16点高速计数器，频率可达120K，16点输出，其中有4轴步进或伺服输出整合在里面，输出频率可达120K，使应用起来非常方便，接线简捷。编程软件WinProladder有梯形图之称，易学易用且功能强大，编辑、监视、除错等操作非常顺手，按键、鼠标并用及在线即时指令功能查询与操作指引，使编辑、输入效率倍增。 

接点分配：取各轴伺服电机的Z相信号作原点开关，要分接在几个高速输入点上，用中断进行机床原点复归，其余限位开关、操作开关、液位检知等常规接点可按顺序依次接入。X、Y、Z三轴伺服电机连在前3轴伺服输出点，主轴高低速、冷却、报警等接在其余输出点上。 

X、Y、Z3轴伺服系统均选用相同的，和利时的ES系列全数字交流伺服驱动器0040E-CBCEE-02，和60系列小惯量的伺服电机60CB040C-2DE6E。该伺服系统功能比较完善，如能耗制动、电子齿轮、自动加减速等，具备多种脉冲串输入，保护功能也比较完备，有欠压、过压、过流、过载、堵转、失速、位置差、编码器异常等。在此设备中按集电开路驱动方式连接至PLC，脉冲输入频率为200K,伺服ON、Z相信号等也做相应连接。 

变频器选用富凌的DZB70B0015L2A，规格为单相1500W，400Hz，有多步速供编辑使用。由于正常使用时不频繁变速，故速度调节设定不引出，只在变频器操作面板上调节，设定两个速度，高速用于加工，低速用于对。调节相关参数与主轴匹配，如基频、基压、运行频率上限、载频等，并改动相应跳线。 

主轴没有采用传统方式，而是根据加工需要，采用了雕刻机用的电主轴，安阳莱必泰的ADX80-24Z/1型，其体积小、噪音低，直径只有80mm,这样使整个主轴箱便于整体密封，可有效地防止加工中的碎屑飞溅到Z轴的丝杠和导轨上造成损害，也使主轴箱外表显得美观。它的转速为24000转/分，使正常工作转速6000-14000转有一个合适的余量范围。人机界面选用人机电子的通用可编程文本显示器MD204L，它可以以文字或指示灯等形式监视、修改PLC内部寄存器或继电器的数值及状态。 

三、软件设计 

开机后先检测手动开关是否有效，若手动开关有效即利用各手动控制开关执行手动操作的项目。若手动开关无效，则启动原点复归程序，各轴进行机床原点复归，先回Z轴再回其它两轴，当所有轴都原点复归成功后才能进行到下一步。若和工装夹具、工件程序均没有变动，可复位到加工预备状态而不进行对，若需对，则打开对开关启动对程序，3轴分别对，即找工件原点，利用手动各轴移动开关快慢移动各轴，使工件的三个面分别碰触低速旋转的，刚好碰上为止。对好后，按对OK确认，再输入补，经过程序处理，即形成工件原点也就是编程0点，编程时根据此0点按照图纸计算路径，可使操作者思路清晰，编辑运算简单。操作者编辑的是用户程序，可以编辑轨迹，就是各轴移动坐标，还有移动速度、循环加工时的循环次数等。编好程序后或使用当前程序时，即复位到预备状态：各轴移动到初始位—一个合适的位置，装卸工件方便、不易碰触时，装上工件，按启动即可开始加工，主轴运转，冷却液开，各轴按程序设定坐标移动。当加工结束时，机床复位，即各轴又移动到初始位，主轴停，冷却关，这时可卸下工件，完成加工过程。 

工件的加工流程图如图3所示，以Q7产品为例，胎具上一次装夹15只工件，那么就有30个φ3.7的平底盲孔需要加工，选用φ3.7的2刃钨钢立铣，钻削加工，钻削深度1.65mm。在预备状态时紧靠工作台上的定位固定好胎具，按启动后，主轴旋转，待主轴即将达到额定转速时，X、Y轴同时运转到加工工位，也就是个孔的X、Y工件坐标值，此时冷却液打开、Z轴快速下降到加工区，即铣端面即将触及工件加工面，变用缓慢的工进速度开始钻削加工。当加工深度到达设定深度(1.65mm)时，Z轴带动铣抬起，抬起的高度为铣端面水平方向上碰触不到工件及胎具为准。计数器加1后程序进行比较运算，判断加工是否完了，如否，则X、Y轴继续运转到下一加工工位，再重复Z轴下降加工动作。如加工完了，产量计数器加数、主轴停转、冷却液关闭，同时发出5s声光报讯，用以提醒操作者，各轴移动到初始位：Z轴到上端;X轴到左端;Y轴到外端。卸下胎具后，一个加工周期完成，装上胎具再按启动即开始进行下一轮加工。 

四、一些着重的电气措施 

1.主回路加装漏电断路器，相应回路都安装合适的断路器。 

2.PLC和伺服系统的电源处都分别加有电源滤波器。 

3.各直流继电器线圈都并接反峰二管，交流接触器线圈并接阻容吸收回路。 

4.润滑、主轴冷却都设液位低报警器。 

5.伺服控制线、人机界面通讯线等使用屏蔽线，并远离电源线。 

6.在拖链内走线，使用耐折的柔性电缆，并尽量增大拖链的弯曲半径。 

7.变频器与PLC、伺服驱动器等保持一定距离。 

目前，国内用户选用的可编程控制器(PLC)仍以国外产品为主，造成这种局面的一个重要原因是欧、美、日等发达工业国家掌握了PLC的技术，其硬软件技术对应用者来说是封闭的，使用者只能从应用的角度学习PLC，而不能参与PLC的开发[1-2]。近年来，IEC61131-3标准的颁布和实施为各PLC生产厂家提供了统一的软件开发准则，开放的单片机技术的发展，为硬件开发提供了有效的物质基础[3]。在这样的背景下，研制开放的PLC系统无论对于科学研究还是促进PLC行业的发展都有积的现实意义。

PLC是一种于工业控制的计算机，其硬件主要由处理器、存储器、输入/输出接口等组成[4]，其硬件结构如图1所示。

1 开放式可编程控制器

开放式PLC硬件结构采用CPU+外围模块+接口构成，各个接口都按标准设计，大大提高了PLC的开放性，使其能方便地与大系统连接。编程语言遵循标准IEC61131-3，并将基于PC的编程软件作为PLC编程工具。系统硬件部分采用51内核处理器STC89C51，其为模块化设计，采用滤波、隔离电路，以降。主要电路有：微控制器STC89C51RC、开关量输入电路、继电器输出电路、晶体管输出电路、RS232通信接口电路、电源电路、时钟复位电路和USB通信接口电路等，PLC硬件系统框图如图2所示，软件采用Borland公司集成开发软件C++ Builder，通过集成平台对51内核处理器指令集进行解释、编译，使梯形图语言转换为能被51内核处理器识别的代码。

2 系统硬件设计

可编程控制器单片机部分电路图如图3所示。

USB通信部分选择Philips公司的PDIUSBD12[5]芯片作为系统的USB接口器件，片内集成了USB接口电路、SIE、FIFO存储器、收发器以及电压调整器等，可与任何外部控制器或微处理器实现高速并行通信，其速率为2 Mb/s，能够满足设计所要求的速度。USB通信接口模块电路如图4所示。

3 系统软件设计

系统软件结构如图5所示。图中，系统编辑模块为用户提供编辑环境，接收用户的梯形图程序输入，并将其存储为相应的文件。梯形图语言为一种图形语言，要直接对其进行编译十分困难，因此并不是直接对梯形图程序进行编译，而是先将其翻译成指令语言的文本形式，再对指令语言进行编译。图形语言编译问题的解决，提高了代码的利用率[6-7]。通过提取数据结构中的数据，形成C语言程序文件，经过C51编译器、连接器、转换器的编译、连接、转换过程，生成能够在PLC硬件上运行的可执行文件。

3.1 用户界面

PLC用户界面是实现可编程人机交互的重要部分，它以梯形图语言的形式录入用户控制程序，以二进制形式通过串口下载到PLC硬件，其梯形图表示的用户编程区如图6所示。

PLC在进行逻辑运算之前，对外部信号进行采样[8]，若要实现指令的功能，要设置外部I/O在梯形图中的地址，系统才能够对用户程序中所使用的I/O地址与单片机的引脚地址相匹配。本设计在I/O设置对话框底层设计了如表1所示的数据处理函数。

3.2 USB通信

PDIUSBD12的固件设计成的中断驱动，当CPU处理前台任务时，USB的传输可在后台进行；后台中断服务程序和前台主程序循环之间的数据交换可以通过事件标志和数据缓冲区来实现。当PDIUSBD12从USB收到一个数据包，即对CPU产生一个中断请求，CPU立刻响应中断。在中断服务程序中，固件将数据包从PDIUSBD12内部缓冲区移到循环数据缓冲区，并将PDIUSBD12的内部缓冲区清零，以便接收新的数据包，使CPU可以继续执行当前的前台任务直到完成。本文利用PDIUSBD12的端点1进行命令的传输和应答，端点1每次接收计算机发送过来的8 B指令，其指令格式如表2所示。例如，接收到十六进制码52 01 00 03 00 07 00 50，表示读24C01器件从03字节开始的7个字节的数据。52H为R的ASCII码，57H为W的ASCII码。端点2用于数据的传输。

本文在了解PLC国内外研究状况以及其市场需求的基础上，提出了研发开放式PLC的概念，完成了PLC集成开发系统的C51模块实现方案的设计，将USB通信方式引入PLC领域，所设计的梯形图编辑器提供了梯形图编辑平台，实现了PLC的基本逻辑指令，完成计算机与控制器的USB通信。

一、输入继电器 X      •     X、Y还有无数个常开、常闭触点供编程使用。 

•     Y外部分仅有一个常开触点供带动负载使用。 

•     可以看出每组都是8个 

•     输入输出点数根据实际工程需要来确定。 

•     可采用主机+扩展的方式来使用，扩展的编号依次编下去。 

X0--X7

X10-X17

X20-X27

X30-X37 （共32点）  

二、输出继电器 Y      

Y0--Y7

Y10--Y17

Y20--Y27

Y30--Y37       （共32点）  

三、辅助继电器 M

（1）通用辅助继电器

M0--M499（共500个），关闭电源后重新启动后，通用继电器不能保护断电前的状态。

（2）掉电保持辅助继电器

M500--M1023（共524个），PLC断电后再运行时，能保持断电前的工作状态，采用锂电池作为PLC掉电保持的后备电源。

（3）特殊辅助继电器

M8000--M8255（共156点），有特殊用途，将在其它章节中另作介绍。

    辅助继电器都有无数个常开、常闭触点供编程使用，只能作为中间继电器使用，不能作为外部输出负载使用。

四、状态继电器 S

（1）通用状态继电器 S0--S499

（2）掉电保持型状态继电器 S499-S899

（3）供信号报：S900-S999

状态继电器S是对工作步进控制进行简易编程的重要元件，这里不作进一步的介绍。

五、定时器 T

（1）定时器

T0--T199 （200只）：时钟脉冲为100ms的定时器，即当设定值K=1时，延时100ms。

                    设定范围为0.1--3276.7秒。

T200--T245（46只）：时钟脉冲为10ms的定时器，即当设定值K=1时，延时10mS。

                    设定范围为0.01--327.67秒。

（2）积算定时器

T246--T249（4只） ：时钟脉冲为1ms的积算定时器。

                    设定范围：0.001--32.767秒。

T250--T255 (6只) ：时钟脉冲为100ms的积算定时器。

                    设定范围：0.1--3267.7秒。

积算定时器的意义：当控制积算定时器的回路接通时，定时器开始计算延时时间，当设定时间到时定时器动作，如果在定时器未动作之前控制回路断开或掉电，积算定时器能保持已经计算的时间，待控制回路重新接通时，积算定时器从已积算的值开始计算。

积算定时器可以用RST命令复位。

五、计数器 C

（1）16bit加计数器

C0--C99（100点）：通用型

C100-C199（100点）：掉电保持型

设定值范围：K1--K32767

（2）32bit可逆计数器

C200--C219（20点）：通用型

C220--C234（15点）：掉电保持型。

设定值范围：-2147483648到+2147483647

可逆计数器的计数方向（加计数或减计数）由特殊辅助继电器M8200--M8234设定。

即M8△△△接通时作减计数，当M8△△△断开时作加计数。

（3）高速计数器：C235--C255（后面章节实例中作介绍）

六、数据寄存器 D

D0--D199（200只）：通用型数据寄存器，即掉电时全部数据均清零。

D200--D511（312只）：掉电保护型数据寄存器。

（1）检测位（ ）

状态字的位0称为检测位。若 位的状态为0，则表明一个梯形逻辑网络的开始，或指令为逻辑串的条指令。CPU对逻辑串条指令的检测（称为检测）产生的结果直接保存在状态字的RLO位中，经过检测存放在RLO中的0或1被称为检测结果。 位在逻辑串的开始时总是0，在逻辑串指令执行过程中 位为1，输出指令或与逻辑运算有关的转移指令（表示一个逻辑串结束的指令）将 清0。

（2）逻辑操作结果（RLO）

状态字的位1称为逻辑操作结果RLO（Result of Logic Operation）。该位存储逻辑指令或算术比较指令的结果。在逻辑串中，RLO位的状态能够表示有关信号流的信息。RLO的状态为1，表示有信号流（通）；为0，表示无信号流（断）。可用RLO触发跳转指令。

（3）状态位（STA）

状态字的位2称为状态位。状态位不能用指令检测，它只是在程序测试中被CPU解释并使用。如果一条指令是对存储区操作的位逻辑指令，则无论是对该位的读或写操作，STA总是与该位的值一致；对不访问存储区的位逻辑指令来说，STA位没有意义，此时它总被置为1。

（4）或位（OR）

状态字的位3称为或位（OR）。在先逻辑“与”后逻辑“或”的逻辑串中，OR位暂存逻辑“与”的操作结果，以便进行后面的逻辑“或”运算。其它指令将OR位清0。

（5）溢出位（OV）

状态字的位4称为溢出位。溢出位被置1，表明一个算术运算或浮点数比较指令执行时出现错误（错误：溢出、非法操作、不规范格式）。后面的算术运算或浮点数比较指令执行结果正常的话OV位就被清0。

（6）溢出状态保持位（OS）

状态字的位5称为溢出状态保持位（或称为存储溢出位）。OV被置1时OS也被置1；OV被清0时OS仍保持。所以它保存了OV位，可用于指明在先前的一些指令执行中是否产生过错误。只有下面的指令才能复位OS位：JOS（OS=1时跳转）；块调用指令和块结束指令。

（7）条件码1（CC1）和条件码0（CC0）

状态字的位7和位6称为条件码1和条件码0。这两位结合起来用于表示在累加器1中产生的算术运算或逻辑运算结果与0的大小关系；比较指令的执行结果或移位指令的移出位状态。详见表4.4.2.1和表4.4.2.2。

4.4.2.1算术运算后的CC1和CC0

 PLC系统设计的主要任务包括分析工艺流程，明确控制要求、确定控制方案、选择机型和输入输出设备选择及输入输出点分配，施工设计、总装调试等。

（一）分析工艺流程，明确控制要求，确定控制方案

要详细分析实际生产的工艺流程，工作特点及控制系统的控制任务、控制过程、控制特点，控制功能，明确输入，输出量的性质，充分了解被控对象的控制要求。

在分析被控对象的基础上，根据PLC的特点，与继电器控制系统和计算机控制系统进行控制方案的分析与比较，如果被控系统的应用环境较差，而性，性要求较高，输入输出多为开关量，而用常规的继电器接触器实现，系统较复杂或难以实现，工艺流程经常改变，那么，用可编程序控制器进行控制将是合适的。

（二）选择机型

随着PLC的推广普及，PLC产品的种类和型号越来越多，功能日趋完善。从美国，日本、德国等国家引进的PLC产品及国内厂商组装或自行开发的PLC产品已有几十个系列。上百种型号。其结构形式、性能、容量、指令系统，编程方法、价格等各有不同，适用的场合也各有侧重。因此，合理选择PLC产品，对于提高PLC控制系统的技术经济指标起着重要作用。一般来说，各个厂家生产的产品在性上都是过关的，机型的选择主要是指在功能上如何满足自己需要，而不浪费机器容量。PLC的选择主要包括机型选择，容量选择，输入输出模块选择、电源模块选择等几个方面。

（三）输入输出设备选择及输入输出点分配

在PLC控制系统中，通常用作输入器件的强电元件是控制按钮，行程开关、继电器等的触点。PLC的执行元件通常有接触器、电动机、电磁阀，信号灯等。要根据控制系统的需要进行选择。

（四）施工设计

与一般电气施工设计相同，  PLC控制系统的施工设计需完成下列工作：画出完整的电路图；注明电气元件清单；画出电气柜内电器位置图和电器安装接线互连图。

（五）总装调试

1、程序调试

将设计好的程序用编程器输入到PLC中，进行编辑和检查，发现问题，立即修改和调整程序。

2、现场调试

现场安装完毕后，可对硬件和软件进行联调，实现对某些参数的现场确定和调整。

3、检查

后对系统的所有措施作检查，准确无误后即可投入试运行，待一切正常后，将程序固化在有长久记忆功能的只读存储器EPROM中长期保存