西门子模块6ES7350-1AH03-0AE0千万库存

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这种扫描方式仅适用于LED不过10个时的场合，本例中只有4只LED数码管，故可以选用此方法。

    CJ1M系列PLC有丰富的定时指令，其定时器类型有1ms、10ms和100ms，这里选用TIMH指令[3>，定时器的设定值为#1，这样选通信号的周期为10ms。

    2.3同步化处理

    PLC采用循环周期扫描工作方式，指令的执行由上至下，有左至右，的结果将影响后面；个周期的结果影响下一周期。PLC逻辑设计同步化就是设法实现：用脉冲信号控制输出及内部状态的转换，有脉冲作用的周期，执行指令才有效果；而且在脉冲信号起作用的这周期中，指令的执行结果，不改变后面指令的执行条件[4>。同步化处理的方法很多，在图2中是通过合理安排指令的先后顺序来实现同步的。

   系统上电，高速定时器开始定时，10ms后，其常闭触点断开，即T0输出一个脉冲，宽度为一个扫描周期。个脉冲到了，6.04置位，成为行的指令执行条件，但这时它的指令已经执行完毕，故在此脉冲作用期间，也不会有什么变化。依此类推，四个脉冲之后，6.07置位，6.06复位，成为工作寄存器W0.00输出的条件，五个脉冲到来，6.07复位，梯形图又回到初始状态，如此反复，分时实现四位数据的端6.04～6.07轮流接通10ms。

    2.4数据显示

    采用MOVD指令，将要显示的内部数据如DM区、W区、T/C区等中的一个字通过通道6显示出来。如图3所示，本例中，依不同的选通信号，将D0中的数据通过选择不同的位进行显示。

    3 功能扩展

    3.1显示双字

    在图1中，PLC输入端0.01接拨码开关SA，其作用根据其所在位置不同结合跳转指令（JMP/JME）来确定数据显示是哪个通道。如图4中，当SA为ON时，显示D0中的数据；当SA为OFF时，显示D1中的数据。

    3.2硬件扩展

    如果对4个选通输出点6.00～6.03采用一片4线－16线译码器（如SG74HC154）进行译码，可以扩展成16个循环的选通信号，就能显示4个通道的数据。如果结合开关SA，按图4中的方式，就可以显示8个通道的数据。

    5 结束语

    本文以CJ1M系列PLC为例，用9个I/O点（1个输入，8个输出）结合软件编程和硬件扩展来显示8个内部通道的数据（128位）。实践证明，该方法简易、成本不高，适合实验教学和工程现场操作。

    可编程逻辑控制器（ProgrammingLogicController,PLC）作为一台工业计算机，集数据的采集、处理、显示于一身，那么作为数据终端，数据的显示是必要的。虽然PLC本身有许多指示灯，可以观测到PLC的CPU单元、输入/单元及网络通信单元的运行工作状态，但无法显示PLC内部数据。计算机通过与PLC通信以及触摸屏都可以实现PLC显示，但价格昂贵，对一些小型不需要经常改动的系统来说是浪费。本文采用拨码开关和数码管来显示PLC内部数据，操作简单、廉，对实验教学和工程人员有参考。

    (1)应用行业：机加工、过程控制等。

    (2)使用产品：CJ1M(CPU22)，CS1W-ID211，CS1W-OD261

    (3)应用的主要工艺点及要解决的主要问题：内部数据的动态显示

    (4)应用方案简介：用高频率晶体管输出单元，结合高速定时器指令TIMH实现内部数据的动态显示。

    2 动态数据显示

    2.1硬件系统设计

    LED数码管有7段显示灯，可以用来显示0～9间的10个数字。CJ1M系列PLC内部通道数据一般都是四位，如果用借用每个输出点来控

    制一个显示灯，那么一个数码管就需要7个输出点，这显然要占用大量的输出点，是不经济的。这里选用含有内置译码电路的数码管如CD4511，可以把8421码自动译成7段码。8421码或BCD码用4个接口加选通信号，就可以显示一个数据位。将四个8421输入线组合与某个输出通道的四位相连，每个选通信号的输入信号与通道中剩下的四位相对应连接，这样一个输出通道就能显示PLC四位（一个字）内部数据。

    注意，这里的PLC输出模块应选用晶体管或者晶闸管输出单元，而不宜采用继电器输出单元。因为继电器输出单元为有触点开关，响应慢、速度低，不适用于高频率的通断，也不适用于动态数据显示[1>。故图1中采用OMRON公司CJ1W-OD261（64点）晶体管作为输出单元，其在本PLC机架上的IO地址分配为6.00～9.15，这里用0006通道作为内部数据的显示通道。6.00～6.03为CD4511的数据输入端A、B、C、D，其中A为位，D为位，为高电平时锁存数据，四位数据的端由PLC的6.04～6.07分别控制，4个数码管共占用8个输出点。

    2.2选通信号的生成

    由于4个数码管的线皆由一个I/O口控制，因此，在每一瞬间，4位LED会显示相同的字符。要想每位显示不同的字符，就采用扫描方式轮流点亮各位LED，即在每一瞬间只使某一位显示字符。使每位分时显示该位应显示字符，根据人眼视觉特性，当LED所加信号频率大于50Hz时,人眼不能感觉其变化，所以每位显示的间隔不能过20ms，也就是说要在20ms之内分时的点亮所有LED，LED越多所分的时间越短，亮度就会不足；如果增加点亮时间，又会使扫描频率下降，有闪烁感容易造成人眼的彼劳，故常采用动态扫描方式[2>。

    在大型机械加工行业尤其是汽车行业中往往用到较多的能源站房及其他站房，如制冷站、循环水站、热交换站、空压站、以及污水处理站等。他们就像人体的心脏、肾脏等重要器官，在工厂的能源（压缩空气、热水、高温蒸气等）供应、循环、回收等过程中起着为重要的作用。因此，对上述站房系统的监测管理及控制也就成为工厂自动化（FA）的重要组成部分，通过对这些站房实现自动监测控制，可以起到大量节约资源，节省人工的作用。因此，对上述站房的自动监控，也将越来越广泛地得到应用。

    本文主要介绍制冷站、热交换站、循环水站的分布式监控系统。

    2 综合站房工艺流程

    综合站房工艺流程示意图如图1所示。    

图1综合站房工艺流程框图

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    本站房主要完成给用户提供冷源、热源的功能，主要用于剧院、医院、大型办公场所、恒温厂房的空调系统等。

    (1)冷冻水监控系统

    本系统以

    制冷机的监控为主，制冷机为大连三洋蒸汽式冷机，该机自带PLC和RC-232串口，经转换成RS485口后可方便地与上位机通信，从而很方便地获得制冷机的运行参数。根据冷冻水给、回水温度差及总流量判断用户冷负荷状况，确定冷冻机开启台数及阀门大小，保证冷源的合理使用，达到的节能及运行效果。

    (2)冷却水监控系统

    冷却水系统通过冷却塔和冷却水泵向制冷机提供冷却水，保制冷机有足够的冷却水通过，并根据气候及冷负荷调整冷却水运行工况，在冷却水温和水量满足要求的情况，使系统合理运行。

    (3)采暖监控系统

    采暖系统通过热交换器为空调提供热水，监控系统的主要任务为控制热交换过程以保要求的热水温度和流量。根据热水给、回水温度差及总流量判断用户热负荷状况，确定热交换器开启台数及阀门大小，保证热源的合理使用，达到的节能及运行效果。

    (4)循环供水监控系统

    因为采暖和制冷不可能同时使用，为节约成本，本综合站房只采用一套供水系统分冬、夏两季对用户提供热、冷源。冷、热源的切换由电动阀自动切换

2.1链接系统的通讯协议
    在纱线数据通讯中，只需要在上位机系统中编写上位机通讯程序，在PLC中编写任何程序，PLCCPU会根据上位机发来的命令帧自动生成响应帧返回给上位机。命令帧和响应帧之间包含需要通讯的数据，只正确实现命令帧和响应帧之间的应答，才能实现准确的数据交换。命令和应答有两种方式，一种是从上位机发命令到PLC，另一种方式允许PLC发命令给上位机，我们采用浅一种方式。


    从上位机发送命令时的命令帧和响应帧如图3。   






图3命令帧和响应帧格式


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    命令帧中：


    @——命令开始标志，所有命令都以“@”开始;


    节点号——与上位机连接的PLC，在1:1连接中默认值为00;


    标题码——设置两字节的命令代码，如RD代表读PLC的DM区数据;


    正文——设置命令参数


    FCS——设置两字符的帧检查顺序码，用于校验，是用两位ASCII码表示的8位数据，是从“@”开始到正文结束的所有字符的ASCII码按位异或运算的结果;


    结束符——表示命令的结束，用“＊”和回车符“CHR$（13）”标明。


    应答帧中：


    @、节点号、标题码、FCS和结束符同命令帧中的含义。


    异常号——返回命令的执行状态，，是否有错误发生。


    2.2通讯端口初始化


    在上位机与PLC实现通讯之前，先在上位机VB中设置通讯控件MSComm1的相应属性，通讯口初始化程序一般放在窗体加载程序中。


    PrivateSubbbbb_Load（）


    mPort=1‘设置Com1通讯口


    MSComm1.Settings=“9600,e,7,2”‘波特率9600，e偶校验，7位数据位，2位停止位


    MSComm1.PortOpen=True‘打开通讯端口


    MSComm1.InBufferCount=0‘清空接收缓冲区


    EndSub


    其它设置均取通讯控件MSComm1的默认值。


    2.3帧格式代码


    采用基于bbbbbbs操作系统功能强大的面向对象的程序设计语言——VisualBasic，编写了上位机程序，建立了上位机与PLC之间良好的通讯协议。以读内存DM区为例：


    上位机命令帧：


    "@"+"00"+"FA"+"1"+"00000000"+"0101"+"82"+开始地址+读取个数+FCS+结束符


    PLC应答帧：


    "@"+"00"+"FA"+"1"+"00000000"+"0101"+"82"+"0000"+读取数据+FCS+结束符


    其中：


    FA——表示FINS命令


    0101——表示连续读内存区


    82——表示读内存DM区


    2.4校验算法实现


    为了保证通讯数据准确无误的传输，欧姆龙PLC对通讯数据以按位异或算法进行校验。代码如下，仅供参考。


    OptionExplicit


    FunctionFCS（ByValtemp1Asbbbbbb）Asbbbbbb


    Dimslen1,i,xorresult1AsInteger‘定义变量


    Dimtempfcs1Asbbbbbb


    xorresult1=0


    slen1=Len（temp1）‘求输入字符串的长度


    Fori=1Toslen1


    xorresult1=xorresult1XorAsc（Mid（temp1,i,1））‘从字符到尾字符ASCII码，按位异或


    Nexti


    Tempfcs1=Hex$（xorresult1）‘转换为16进制


    IfLen（tempfcs1）=1Then


    FCS="0"&tempfcs1


    Else


    FCS=tempfcs1


    EndIf


    EndFunction


    3.结束语


    本文作者点主要通过RS-232C串口通讯，采用面向对象的可视化编程工具——VisualBasic建立上位机与欧姆龙PLC-CJ1M（CPU21）之间的数据通讯，纱线在线检测数据，现场实测表明能够快速准确在线测量纱线的CV值、瞬时直径、平均直径、粗节大值、细节小值等等，实时反映纱线的不匀率，对提高棉纺企业纱线质量具有重要的意义。

   ☆现场PLC控制站：由带DP接口CPU模块（CPU414和CPU416）、以太网模块（CP443-1）和I/O模块组成，通过高速、实时的工业以太网与控制室进行通讯；

    ☆远程I/O站：由DP从站接口模块（IM153-1）、I/O模块、电子皮带秤和变频器组成，通过Profibus-DP现场总线与现场PLC控制站进行数据通讯。

    该回转窑控制系统由三套（一期两套、二期一套）西门子PLC的S7-400系统组成。一套S7-414和ET200M远程站用于原料工段、循环水和空压机站的控制，一套S7-416用于1#窑体和成品工段控制，一套S7-414用于2#窑体控制。主站CPU都放置在主场房内，三套PLC系统通过工业以太网与上位监控系统通讯实现集中管理分散控制。

    S7-400特点：

    功能强大的PLC，适用于中控制领域

    解决方案满足复杂的任务要求

    功能分级的CPU以及种类齐全的模板，总能为其自动化任务找到的解决方案

    实现分布式系统和扩展通讯能力都很简便，组成系统灵活自如

    用户友好性强，操作简单，免风扇设计

    随着应用的扩大，系统扩展无任何问题

    ET200M站：

    接口模块IM153用于与PROFIBUS-DP现场总线的连接而组成分布式I/O系统，各种I/O模块插入有源总线模块内,可在线换模块，实现带电插拔功能。各分站放置在相应的配电室内，便于以后进行扩展，并且大大减少电缆和工程施工量。

    PROFIBUS现场总线：

    用于现场控制主站与现场远程ET200M分站之间的数据通讯，传输介质为屏蔽双绞线，通讯速率为9.6K-12Mbps。

    开放的、不依赖于厂商的现场总线，并符合IEC61158标准。

    2.2上位监控系统

    上位机监控系统设一台工程师站和四台操作员站，选用研华工业控制计算机，每台机器上装有网络通讯卡CP1613，它们各通过工业以太网与三套S7-400系统的通讯处理器CP443-1通讯口连接，实现了数据交换。

    监控组态软件不仅有监控和数据采集（SA）功能，而且有组态、开发和开放功能，是自动化系统集成中不可缺少的关键组成部分。我们在此监控系统中采用西门子公司的WINCC6.0组态软件，WINCC是bbbbbbsControlConter（视窗控制）的简称，它运行于个人计算机环境，可以与多种自动化设备及控制软件集成，用户在其友好的界面下进行组态、编程和数据管理，可形成所需的操作画面、监控画面、控制画面、报警画面、实时趋势曲线、历史趋势曲线和打印报表等。

 自动控制具有以下优点：

    ■操作简单，可以实现无人值守；

    ■良好的实时调节，防止了人为因素滞后；

    ■具有高性；

    ■减轻工作人员负担；

    ■节省人力成本。

    需要控制的参数和可能的控制方式

    空压站需要的控制需求；⑴高、低压供气压力控制（机组自动开停控制）；⑵系统自动排水控制；⑶循环水液位控制和自动加药控制；⑷所需压缩空气温度、循环水温度等参数控制等等。

    空压系统的整体自动调控一般可以使用以下2种方法之一来实现：

    ⑴采用PLC系统进行通讯和控制。

    ⑵可以采用英格索兰公司或自己编制的控制软件。

    种方法性高，适用于工业控制系统。当监控计算机出现故障时，PLC还可以按照设定的程序进行自动控制。

    二种方法是通过控制系统的计算机进行单的分析运算进行控制，它具有较好的灵活性，但缺点是如果出现如计算机死机等故障时，有可能影响系统的正常运行。好在计算机的一般恢复往往不需要太多的时间。

    除空压供气系统自控外，空压站可与制冷站、热力站系统一起建立设备控制网络，实现集中控制，或与工厂控制联网，由控制的控制器实时远程监控，实现真正的无人值守。

    系统构成

    对于以上讨论，如果需要实现空压站的整体自控，又许多成熟PLC自控系统可以选用，现以ZH公司的PLC自控系统为例。

    该自控系统选用西门子S7-300系列可编程控制器，带有RS422/485网络接口，支持MODBUS等相关网络通讯协议。该系统可以采用工业通讯网络技术实施远程联网。空压站自控设备可根据生产实际情况和各设备的特点，以及可能存在的问题，综合各方面因素后确立分级控制网络的实施方案，如图1所示。

    ■硬件配置

    现场仪表，受控设备、执行器、带有串行通讯接口的设备（如空压机，冷干机等），PLC和监控计算机。

    ■软件功能

    选用的工业组态软件（如WINCC或iFIX）用来监视和操作整个生产过程，为控制系统提供通讯、显示及报表管理等功能，各设备控制器自成一子系统，其应用程序功能包括：信息，设备控制，故障报警，连锁保护，以及数据处理和通信传输。

    在系统实施过程中，还可引入故障检测和故障诊断的处理程序，能够提高系统的智能化程度，有利于进一步改善自控系统的有效性和性，通过优化调度策略，软件连锁保护等自动控制功能模式的应用，有望将自动化水平提升到高层次，可以为确定空压机设备状态检修点提供依据，并由此获得大的效益。