长春西门子中国一级代理商CPU供应商

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① 三菱PLC：FX2N + FX2N-485-BD

② 三菱变频器：A500系列、E500系列、F500系列、F700系列、S500系列

两者之间通过网线连接（网线的RJ45插头和变频器的PU插座接），使用两对导线连接，即将变频器的SDA与PLC通讯板（FX2N-485-BD）的RDA接，变频器的SDB与PLC通讯板（FX2N-485-BD）的RDB接，变频器的RDA与PLC通讯板（FX2N-485-BD）的SDA接，变频器的RDB与PLC通讯板（FX2N-485-BD）的SDB接，变频器的SG与PLC通讯板（FX2N-485-BD）的SG接。

A500、F500、F700系列变频器PU端口：



E500 、 S500 系列变频器 PU 端口：



一．三菱变频器的设置

PLC和变频器之间进行通讯，通讯规格在变频器的初始化中设定，如果没有进行初始设定或有一个错误的设定，数据将不能进行传输。


注：每次参数初始化设定完以后，需要复位变频器。如果改变与通讯相关的参数后，变频器没有复位，通讯将不能进行。

参数号 名称 设定值 说明

Pr.117 站号 0 设定变频器站号为0

Pr.118 通讯速率 96 设定波特率为9600bps

Pr.119 停止位长/数据位长 11 设定停止位2位，数据位7位

Pr.120 奇偶校验有/无 2 设定为偶校验

Pr.121 通讯再试次数 9999 即使发生通讯错误，变频器也不停止

Pr.122 通讯校验时间间隔 9999 通讯校验终止

Pr.123 等待时间设定 9999 用通讯数据设定

Pr.124 CR，LF有/无选择 0 选择无CR，LF

对于122号参数一定要设成9999，否则当通讯结束以后且通讯校验互锁时间到时变频器会产生报警并且停止（E.PUE）。

对于79号参数要设成1，即PU操作模式。

注：以上的参数设置适用于A500、E500、F500、F700系列变频器。


当在F500、F700系列变频器上要设定上述通讯参数，要将Pr.160设成0。

对于S500系列变频器(带R)的相关参数设置如下：

参数号 名称 设定值 说明

n1 站号 0 设定变频器站号为0

n2 通讯速率 96 设定波特率为9600bps

n3 停止位长/数据位长 11 设定停止位2位，数据位7位

n4 奇偶校验有/无 2 设定为偶校验

n5 通讯再试次数 - - - 即使发生通讯错误，变频器也不停止

n6 通讯校验时间间隔 - - - 通讯校验终止

n7 等待时间设定 - - - 用通讯数据设定

n8 运行指令权 0 指令权在计算机

n9 速度指令权 0 指令权在计算机

n10 联网启动模式选择 1 用计算机联网运行模式启动

n11 CR，LF有/无选择 0 选择无CR，LF

对于79号参数设成0即可。

注：当在S500系列变频器上要设定上述通讯参数，要将Pr.30设成1。


二．三菱PLC的设置

三菱FX系列PLC在进行计算机链接（协议）和无协议通讯（RS指令）时均需对通讯格式（D8120）进行设定。其中包含有波特率、数据长度、奇偶校验、停止位和协议格式等。在修改了D8120的设置后，确保关掉PLC的电源，然后再打开。

在这里对D8120设置如下：

RS485

b15 b0

0000 1100 1000 1110

0 C 8 E

即数据长度为7位，偶校验，2位停止位，波特率为9600bps，无标题符和终结符，没有添加和校验码，采用无协议通讯（RS485

2 对设计任务的分析 
2.1先确定PLC所需的I/O个数 
根据前述要求可知ＰＣ需要以下一些输出端：分别控制6个泵的6个输出端、1个控制加热器的输出端、1个控制搅拌器的输出端，总共需要8个输出端。 
ＰＣ所需要的输入信号端有：1个能检测是否已加热到60℃的温度传感器，图4中的TＥ代表温度（Temperature）传感器，每个罐是否已满、已空也需要传感器，图4中的AF、BF、CF、DF分别为四个罐的已满（Full）传感器，AE、BＥ、CE、DE分别是4个罐的已空（Empty）传感器，这样一共需要9个输入端。经分析可知，在控制过程中，罐D已满传感器DF可以用罐C已空传感器CE代替，因此可以省掉传感器DF，这样只需8个输入端即可。 
所以要选用输入点个的数≥８、输出点个数≥8的PLC。 
2.2 用户程序储器容量的选择 由以析可知，本系统不需模拟量变换及存储，只需要1６个开关量控制，因此可按以下公式估算: 
存储器字数≥开关量I/O总数＊８=1６＊８=148 

3 PLC型号的选择 
根据以析，要选择输入点个数≥８，输出点个数≥8，存储器字数≥148的PLC。对PLC的扫描速度及其它方面无特殊要求。我们选用的型号为欧姆龙公司（OMRON）的C20P。C20P可编程控制器的主机（基本单元）有12个输入点（0000～0011）、8个输出点（0500～0507）、编程容量为1194个地址、定时器/计数器48个（TIM00～TIM47），另外还有辅助继电器等。可直接驱动电动机，也可以通过继电器或接触器控制功率很大的负载。 
4I/O接点的分配及ＰLＣ接线图 

5 梯形图程序的设计 
表２给出了实际状态及传感器与编程元件的对应关系，分析梯形图时可供对照。图3是对各部件控制的流程图，图4是梯形图程序

其中的CP5611可用PC/PPI电缆代替，或者采用下表的硬件和相应的协议来实现，WINCC面对的只是PC Acess，而PC Access所支持的协议如下，所以下表中的硬件都可以采用。

二 系统简介
1. 控制对象
该水制备系统由两部分组成：反渗透纯水系统和水制备系统。
反渗透纯水系统包括一级反渗透、二级反渗透。主要控制对象有原水阀、原水泵、砂滤后水控温阀、一级RO进水阀、一级高压泵、一级RO冲洗阀、一级PW回流/出水阀、高压泵、二级RO冲洗阀、PW回流/出水阀、纯水泵、药洗泵、计量泵等。输控点有2个电导率（水质监测）、2个流量、1个pH值、3个水箱液位、2个温度点以及故障信号等。
水制备系统包括1个蒸馏水机、2个PID调节回路。主要控制对象有原料水进口阀、水出口阀、纯蒸汽出口阀、水泵、原料水泵、冷却水泵、回收
冷凝水泵、蒸汽调节阀和冷却水调节阀等。输控点有1个电导率（水质监测）、1个流量、3个水箱液位、8个温度点以及故障信号等。
2.控制流程
系统分5个控制回路：（1）原水控制回路：自来水通过原水阀进入原水箱，原水阀的开/关由原水箱的高低液位来控制；（2）一级纯化水控制回路：原水箱的水通过原水泵进入砂滤、碳滤和精滤，再由一级高压泵送入一级RO装置，经过一级RO处理过的纯化水检验合格进入中间水箱，不合格则回到原水箱；（3）二级纯化水控制回路：中间水箱的水通过二级高压泵送入二级RO装置，经过二级RO处理过的纯化水经检验合格后进入纯水箱，不合格则回到中间水箱；（4）纯化水使用点控制回路：纯水箱中的纯化水通过纯水泵送到各使用点和原料水箱，根据各使用点的用水量和原料水箱的液位控制纯水泵；（5）用水控制回路：原料水箱中的纯化水通过原料水泵送入蒸馏水机，生成用水，经电导仪检验，合格的进入用水水箱，不合格的则流到回收水箱。

三 控制系统的构成
1. 系统配置框图
控制系统由一台工控机配CP5613通信卡和Wi软PLC为主站，以S7-200 系列的PLC为从站。该系统的配置框图如图1所示。

2. 系统配置特点
根据这种水制备系统的技术要求，现场实时控制采用S7-200系列PLC——CPU226和CPU224，再加扩展模块EM222、EM231和EM232，通过EM277从站模块，作为从站上挂到Profibus-DP现场总线。这样的配置成本较低，从站可以不依赖于主站立运行。上位机监控采用Wi软PLC作主站，用微软的Visual Basic（VB）或西门子的ProTool/Pro软件开发监控画面，这符合水制备系统的实时控制和动态监视要求，实现过程也比较，因为主从PLC之间的通信接口可通过Wi实现，而无须费力去开发。

四 控制系统的功能与自动化的实现
1. 系统功能
运行方式：自动运行和手动操作。用户界面：系统提供友好的用户界面和方便的操作按钮。实时监控：动态显示水箱的液位、泵阀的开关状态、模拟水流、水质、温度、pH值、液位、瞬时流量和积算流量等，并根据液位、流量和水质的情况自动控制泵阀的开关、流量的大小和出口回流等。报警功能：系统有自动报警功能，并能记录故障的时间、原因等信息。打印输出：系统能定时或实时打印出故障信息、水箱液位、流量、水质、温度等信息。保存数据：系统具有保存数据和与其他应用程序交换数据的功能。在线帮助：系统提供完备的在线帮助信息，操作员遇到问题时能及时得到帮助和指导。
2. WinLC组态及编程
用STEP编程软件组态软PLC主站和EM277从站的配置，并对主机编程。该程序主要是处理主站的应用程序（用户界面）与实时控制的从站PLC之间的数据信息交换、报警事件的处理、两个从站之间的运行协调和一些运行参数的存储等，WinLC主机配置组态如图2所示。

a. 上位机应用程序
用Visual Basic语言或ProTool/Pro组态软件设计友好的用户界面和监控画面，通过WinLC主机，向Profibus-DP上的EM277从站（S7-200系列PLC）发送命令，同时读取从站PLC监测到的设备运行状态、模拟量采样数据和报警信息等。根据这些实时数据，系统在屏幕上动态显示整个水制备装置的运行情况，包括水流方向、水箱液位、电导率、pH值、流量、温度和泵阀的开/关状态等。一旦发现故障报警信息，系统即显示明显的警示画面，通过WinLC主机向各从站PLC发出停机命令，保存并记录故障发生的时间、方位和原因等原始数据。上述程序还可以根据用户要求保存所需要的历史数据，定时、实时（如故障信息）或按操作键打印所需的数据和信息，如电导率、pH值、流量、温度和有无故障发生等。用ProTool/Pro设计的水制备系统的用户监控画面如图3所示。

b. 从站PLC程序
用STEP7 Micro/WIN软件设计从站PLC（S7-200系列）程序。该主程序由自动运行程序、手动操作程序、状态及故障检测程序、初始化子程序、模拟量处理子程序、总线数据交换子程序和PID回路调节中断程序等组成。由于采用Profibus-DP总线结构，因此从站PLC程序无须考虑与主站的通信问题，只需在已的输入/输出缓冲区中交换数据即可。同时，该从站PLC还可以脱离主站而单运行。
c. 系统的可扩展性
通过OPC，系统可以与其他应用程序连接，也可以实现数据共享。从站数量可以扩展，从站PLC的模块亦可以根据要求扩展，甚至还可以扩展一些新的功能，如利用从站PLC上的编程口（按自由口通信协议）接打印机、变频器或其他智能仪表等。

五 结束语
该系统是根据纯化水处理的特点，利用Wi可替代硬件作为主站这一特
性，并使用S7-200系列的PLC作为从站。这种设计方便地解决了上位机应用程序在Profibus现场总线上的通信问题，从站也可以单运行。该系统设计合理、技术、性高、硬件，便于推广和应用。

什么是Wi系统？

SIMATIC Wi是SIEMENS基于PC的自动化控制产品，从功能上和产品系列上与其他基于PC的控制产品相比均有所区别。Wi不是简单地将PLC替换为PC，而是将PLC和PC的功能地结合，包括控制功能、通信功能、可视化功能、网络功能以及工艺技术等功能，产品包括Wi插槽型、Wi实时型、Wi基本型和Wi嵌入型等。

Wi 控制功能
Wi允许用户使用普通PC或工业PC完成PLC的控制功能。Wi基本型/实时型提供软件PLC，采用PC机的硬件资源（如CPU、内存、硬盘）来实现控制要求；Wi插槽型提供硬件PCI插卡型PLC，控制性能与S7 400系列PLC中的412-2DP/416-2DP相同。

计算功能
Wi提供标准的ActiveX控件，用于标准化软件包（如MS Visual Basic或Office）对过程数据的实时存取。同时，Wi内置Software Container（ActiveX容器）用于集成自带的和三方的ActiveX 控件。

可视化功能
Wi 提供两种与人机界面软件的连接方式：
通过SIMATIC软件之间的内部集成，WinCC和ProTool/Pro是Wi优的可视化和数据存取工具；Wi内置的OPC服务器可以完成与任何三方的人机界面软件的集成。

网络功能
Wi提供连接 Profibus-DP通信板卡的驱动程序，用于连接远程I/O和电气驱动装置或进行远程编程调试。同时Wi可以采用现成的PC技术，通过以太网和互联网实现与生产和管理网络的连接。

工艺技术功能
对于用户的特殊工艺要求，可配合西门子的功能模块来实现，或使用VB、VC、Java等语言编程，由Wi ODK进行集成

 在工业控制领域，传统的PLC应用都是通过电脑的串口直连，但是随着工业化的推进，位于工业现场的PLC设备可能会很多并且分布零散，很多时候要是电脑和PLC实行一对一的管理，这样不仅浪费了很多资源，而且对于工业现场来说，很多时候是没有一个空间来拜访一台电脑去控制的，为了解决这方面的问题，出现了多串口卡，一台电脑同时控制几台PLC设备，但是通过多串口卡随之而来的一个问题是，如一台PLC设备出现了故障，那么所有的跟这个PLC连接在同一个多串口卡上的PLC设备都不能使用，而且一个实际的问题是，当PLC设备与电脑连接的通信距离过串口的传输距离时，长距离造成的通信不稳定性，使得整个系统陷入不可用的状态。

本方案中整个系统由用户设备(PLC)、串口服务器、上位PC三大主要部分组成，如图1所示。上位PC通过ADSL联接到Internet网络，PLC通过串口服务器联接到Internet网络，上位PC机就可以对PLC进行编程和数据的存取了，这样就实现了对PLC的远程控制。

本方案是基于德国科联浦公司的串口联网模块设计的，CONEXTOP(www.)是一个源自德国的设备联网产品和方案供应商，有着过10年的设备联网产品开发的经验。NePort系列是CONEXTOP公司于2002年初发布的一款高度集成,的的嵌入式设备联网服务器的RJ45产品，它以小巧的体积为客户的产品提供一套简洁、且的网络连接方式，利用它，任何带有标准串口的设备都可以轻松连入以太网。

NePort拥有10M/100M的以太网接口，并可同时传送TCP/UDP包给多个数据接收设备。并且提供1-2个高速串口，波特率可高达921600bps.

产品特征

◆  小体积,高度集成. 尺寸与标准RJ45座子兼容

◆  高速、高 (工业级标准  可选)

◆  32  位RISC (NP7 series) ARM7TDMI 55DMIPS

◆  128KB SRAM   (EN  版本：  256KB SRAM) ，   256KB/512KB Code + 32KB Boot 

◆  10/100M以太网接口（可选）

◆  提供1路或者2路高速串口  (EN  版本：  可选2个串口)

◆  串口数据位5,6,7,8可设定

◆  串口停止位1,2位可设定

◆  波特率110 – 460800bps ， 110 – 921600bps (EN版本)

◆  支持RS422/485控制  （可选）

◆  智能的协议族:

ETH、ARP、IP、UDP、TCP、ICMP、PING、BOOTP、AutoIP、DHCP、SNTP、POP3、SMTP、TFTP、bbbNET、HTTP、（SSH、SSL/TLS、HT（EN版本  可选） ）

◆  嵌入WEB SERVER，支持用户WEB定制

◆ EMAIL报警  （EN版本  可选）

◆  数据加密功能 

128-,192-,256bit AES  或  Tri-DES  加密（可选）

◆  工作方式可选择为TCP Server、TCP Client、UDP单播和组播

◆ 2个可编程I/O口

◆  支持bbbbbbs 95/98/ME/NT/2000/XP/2003/XP x64/2003 x64 COM driver、Linux real、TTY、UNIX操作系统

◆  工作电压为3.14~3.6 VDC

◆  低功耗,电流150mA(no bbbb 80mA) 

◆  支持POE（可选）