呼和浩特西门子PLC模块交换机供应商

呼和浩特西门子PLC模块交换机供应商

其运动控制方式为：(1)由伺服电机驱动可旋转角度为360°的气控机械手(有光电传感器确定起始0点)；(2)由步进电机驱动丝杠组件使机械手沿X、Y轴移动(有x、y轴限位开关)；(3)可回旋360°的转盘机构能带动机械手及丝杠组自由旋转(其电气拖动部分由直流电动机、光电编码器、接近开关等组成)；(4)旋转基座主要支撑以上3部分；(5)气控机械手的张合由气压控制(充气时机械手抓紧，放气时机械手松开)。

其工作过程为：当货物到达时，机械手系统开始动作；步进电机控制开始向下运动，同时另一路步进电机控制横轴开始向前运动；伺服电机驱动机械手旋转到达正好抓取货物的方位处，然后充气，机械手夹住货物。

步进电机驱动纵轴上升，另一个步进电机驱动横轴开始向前走；转盘直流电机转动使机械手整体运动，转到货物接收处；步进电机再次驱动纵轴下降，到达位置后，气阀放气，机械手松开货物；系统回位准备下一次动作。

二、控制器件选型

为达到控制的目的，根据市场情况，对各种关键器件选型如下：

1.步进电机及其驱动器

机械手纵轴(Y轴)和横轴(X轴)选用的是北京四通电机技术有限公司的42BYG250C型两相混合式步进电机，步距角为0.9°/1.8°，电流1.。M1是横轴电机，带动机械手机构伸、缩；M2是纵轴电机，带动机械手机构上升、下降。所选用的步进电机驱动器是SH-20403型，该驱动器采用10～40V直流供电，H桥双恒相电流驱动，大3A的8种输出电流可选，大64细分的7种细分模式可选，输入信号光电隔离，标准单脉冲接口，有脱机保持功能，半密闭式机壳可适应恶劣的工况环境，提供节能的自动半电流方式。驱动器内部的开关电源设计，保证了驱动器可适应较宽的电压范围，用户可根据各自情况在10～40VDC之间选择。一般来说较高的额定电源电压有利于提高电机的高速力矩，但却会加大驱动器的损耗和温升。本驱动器大输出电流值为3A/相(峰值)，通过驱动器面板上六位拨码开关的5、6、7三位可组合出8种状态，对应8种输出电流，从0.9A到3A以配合不同的电机使用。本驱动器可提供整步、改善半步、4细分、8细分、16细分、32细分和64细分7种运行模式，利用驱动器面板上六位拨码开关的1、2、3三位可组合出不同的状态。

2.伺服电机及其驱动器

机械手的旋转动作采用松下伺服电机A系列小惯量MSMAZA1G，其额定输出50W、100/200V共用，旋转编码器规格为增量式(脉冲数2500p/r、分辨率10000p/r、引出线11线)；有油封，无制动器，轴采用键槽连接。该电机采用松下公司特算法，使速度频率响应提高2倍，达到500Hz；定位调整定时间缩短为以往松下伺服电机产品V系列的1/4。具有共振抑制功能、控制功能、全闭环控制功能，可机械的刚性不足，从而实现高速定位，也可通过外接的光栅尺，构成全闭环控制，进一步提高系统精度。具有常规自动增益调整和实时自动增

益调整两种自动增益调整方式，还配有RS-485、RS-232C通信口，使上位控制器可同时控制多达16个轴。伺服电机驱动器为A系列MSDA3A1A，适用于小惯量电动机。

3.直流电机

可回旋360°的转盘机构有直流无刷电机带动，系统选用的是北京和时利公司生产的57BL1010H1无刷直流电机，其调速范围宽、低速力矩大、运行平稳、低噪音、。无刷直流电机驱动器使用北京和时利公司生产的BL-0408驱动器，其采用24～48V直流供电，有起停及转向控制、过流、过压及堵转保护，且有故障报警输出、外部模拟量调速、制动快速停机等特点。

4.旋转编码器

在可回旋360°的转盘机构上，安装有OMRON公司生产的E6A2增量型旋转编码器，编码器将信号传给PLC，实现转盘机构的定位。

5. PLC的选型

根据系统的设计要求，选用OMRON公司生产的CPM2A小型机。CPM2A在一个小巧的单元内综合有各种性能，包括同步脉冲控制、中断输入、脉冲输出、模拟量设定和时钟功能等。CPM2A的CPU单元又是一个立单元，能处理广泛的机械控制应用问题，所以它是在设备内用作内装控制单元的理想产品。完整的通信功能保证了与个人计算机、其它OMRON PC和OMRON可编程终端的通信。这些通信能力使四轴联动简易机械手能方便的融合到工业控制系统中。

一、来自空间的辐射干扰
    空间的辐射电磁场（EMI）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布为复杂。若PLC系统置于所射频场内，就回收到辐射干扰，其影响主要通过两条路径；一是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰；而是对PLC通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。 

二、来自系统外引线的干扰
   主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。

三、来自电源的干扰
    实践证明，因电源引入的干扰造成PLC控制系统故障的情况很多，笔者在某工程调试中遇到过，后换隔离性能高的PLC电源，问题才得到解决。
   PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化，入开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流转动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路到电源边。PLC电源通常采用隔离电源，但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，隔离是不可能的。

四、来自信号线引入的干扰
    与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信号之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽略；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。PLC控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。

五、来自接地系统混乱时的干扰
    接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层一点接地，如果电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态加雷击时，地线电流将大。
    此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内有会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存储，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。

六、来自PLC系统内部的干扰
    主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。这都属于PLC制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容，比较复杂，作为应用部门是无法改变，可不多考虑，但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。

    武汉电力职业技术学院电力工程系供用电技术教研室本着“以服务为宗旨，以就业为导向，以能力为本位”的职业教育办学理念，与湖北华茂机电技术工程公司联合开发、研制的PLC工业控制实训系统（如图1所示），注重实用性，兼顾前性、通用性，努力营造工业现场环境，创造工业现场气氛，所组成的工控系统与生产现场所使用的设备一样，在国内尚属例。

    已经引起相关部门的关注。该装置已被欧姆龙自动化（中国）统辖集团作为CP1H应用范例登载在中国电工技术学会“培训部”的宣传图册上。

    2 系统简介

    该实训系统大的特点就是对学员的训练可做到由浅入深，由易到难，设计巧妙的控制对象，在学生实验（训）中起到了非常好的效果。实训系统采用日本欧姆龙公司目前新、优势的PLC——CP1H-40CDR-A作为控制主体，同时配有触摸屏、变频器、温度控制器等具备通讯功能的控制设备以及工业现场常用的传感器、旋转编码器、接近开关等等，系统的下层还配有一台三相异步电动机、一台直流电机及一个加热器等控制对象。实训项目从基本的PLC编程、变频器、温控器及触摸屏单的实际训练（包括控制对象）开始，逐步深入通过RS232口和485口进行各设备间的相互通信，形成闭环控制系统。可编程控制器主机可准确地处理来自传感器、计时器、温度调节器、开关等控制部件的信息，有效控制机器与设备的运转。以可编程控制器为，配合触摸式画面的可编程终端便于对生产对象的控制与参数的变，作为操作者与机器设备人机交互的界面，在提高生产效率方面可发挥重要的作用。

    在工业控制领域，各种生产设备、控制器以及智能仪器仪表等往往分散在工厂、车间的不同地方，如何将这些控制设备连接起来，完成对现场信息的实时、通信以及对设备的实时控制、监视和远程维护；如何把厂房处于不同地理位置上的PLC与PLC、PLC与计算机或PLC与智能装置间通过传输介质连接起来，实现通讯，以构成功能强、性能好的控制系统等等，这些都是工厂自动化网络解决的问题。

    根据工业现场的实际情况，该实训系统还具备强大的网络通讯配置供学生实训用：上层采用以太网（Ethernet）来实现高层数据传送，以太网模块使得PLC可以作为工厂局域网的一个节点，在网络上的任何一台计算机都可以实现对它的控制。通过以太网通讯模块与上位机通讯，实现上位机的监控等操作，同时通过现场总线模块DRM21实现PLC与PLC间的数据共享。SCU串行通信模块实现与三方设备如DCS、锅炉等通讯，创造一个远程监控环境；中间控制层网络（Controllerbbbb），是OMRON推出的FA（工厂自动化）领域用于在PLC间、计算机和PLC间进行大容量数据交换的网络，而计算机也可作为一个节点对PLC进行监控，编程运行组态软件；后通过设备层网络（DeviceNet）实现对底层控制设备的远程控制。

    学生们通过PLC工业控制实训系统的训练，加强了综合实践能力的培养，对于提高学生动手能力，提供了有利的条件。对增强学生岗位适应性，缩短上岗前的培训时间（“”技能型人才），使学生真正成为对企业有用的高技能型人才具有特的作用。

3 控制实例

    电力生产设备大多是由电动机作为原动机进行拖动的，通过对电动机的状态进行控制从而达到对生产设备进行启动、停止的控制，改变生产设备的工作速度、运动方向等等。“PLC工业控制实训系统”具备了这些方面的功能。该系统通过变频调速器可对电动机进行速度调节，达到对生产设备的运动速度的调节；也可通过变频调速器配合接近开关，将电动机的运行信息输入到可编程控制器，可编程控制器根据这些信息对电动机的状态进行控制（启动、停止、调速、正反转等），形成一个真实的工业闭环控制系统。通过触摸屏可以对电动机的状态进行控制和监视，同时还可以对变频调速器、PLC中的计数器和定时器的参数进行在线修改。下面对这个闭环控制系统作一简单介绍。

    （1）控制要求

    ①当按下启动按钮SB1时，电动机以5Hz频率对应的速度正向启动；

    ②当转过200圈时，电动机以30Hz频率对应的速度加速运转；

    ③运转200圈，电动机还是以30Hz频率对应的速度由正转变为反转；

    ④反转100圈，电动机停转（也可以通过手动停止按钮SB2控制电动机停转）。

    （2）控制系统的组成

    该控制系统由PLC、变频调速器、三相异步电动机、接近开关、触摸屏等组成。其框图如图2所示。    

    该控制系统的接线如图3所示。

    系统中，PLC与变频器之间通过RS485通信口采用Modbus—RTU简易主站功能进行串行通信；PLC与触摸屏之间通过RS232通信口进行通信。   

    4 程序的实现

    要对变频器本体的参数进行设定：选择RS485通信口进行通信；波特率选9600bps等等。然后对PLC进行设定：设定通信波特率9600bps、8位二进制/偶数校验/停止位1（8.1.E.9600）、串行网关等等，如图4所示。  

    实现该控制的部分梯形图程序如图5所示。    

    程序说明：通过安装在CP1H上的串行端口1向地址为1的变频器发送指令，以改变变频调速器的参数，达到对电动机状态的控制。

    当按下和输入端0.00相连接的启动按钮SB1时，变频器开始驱动所带的电动机以5Hz频率对应的速度开始低速正向启动；电动机每转一圈，元件接近开关会产生一个脉冲，这时在PLC的0.03输入端（与接近开关相连）就会有一个信号输入，计数器CNT0000的当前值会自动减1，当电动机转过200圈时，通过程序的执行，变频调速器的频率参数由5Hz改写为30Hz，电动机将以30Hz频率对应的速度加速运转；当电动机提速运行转过200圈时，执行程序将变频调速器的参数由正转改写为反转（频率参数仍然保持为30Hz），这时电动机就会由正行变为反行；当反行100圈时，电动机会自动停转。

    除此之外，还可以由触摸屏对参数进行修改和适时干预程序的执行。

前言 

VFD-E系列为台达变频器家族的三代产品，在产品功能、性能与控制技术上均保留了现有产品的优点。VFD-E系列变频器将以全新的市场应用角度、灵活的模块化设计、环保的角色进入市场。 
一、VFD-E变频器的功能特征 
1.VFD-E提供了多样化现场总线通讯模块，非常适合系统整合应用、立体停车设备、以及远程监控的应用。 
2.内建的PLC功能，可以取代小型的单片机控制器、计数器及定时器等，从而大幅度降低系统成本，非常适用功能简单、价格敏感的机械加工行业。 
3.VFD-E采用了欧式设计，既可并排安装、又可加挂导轨背板，加上其小巧型可以大幅度缩小了安装空间。 
4.VFD-E可以做直流母线并联供电，有效的相互吸收回馈能量，分散刹车电阻负担，并且多台使用同一个刹车模块，大大降低了系统成本。 
5.滤波器内建（230V 1phase and 460V 3phase）符合CE/UL标志，符合中国出口的市场需要。 
6.方便灵活的各种选购配件，例如I/O卡、A/D、D/A模块、数字操作器、PG卡、通讯模块等，用户都可以根据系统的需要来合理的配置，让系统达到性价比。 
7.VFD-E完善的保护功能、的电流检测等都是其功能中的一大亮点。 
二、VFD-E变频器内置PLC系统特点： 
内存程序、往返式来回扫描控制方式。 
结束再生的输入/输出控制方式（当执行END指令时输入输出有立即刷新指令）。 
基本指令的处理速度几个uS。 
指令＋梯形图＋SFC 的程序语言。 
350步程序容量。 
45个指令种类，包括28个基本指令，17个应用指令 
基本配置6个输入点（X），2个输出点（Y）;通过I/O卡可以配置9个输入点，4个输出点。 
一般用的辅助继电器共160点M0-M159，特殊用继电器共32点M1000-M1031。 
100ms的定时器16个T0～T15。 
10、16位的计数器8个 C0～C7，32位的计数器1个C235。 
11、一般用的内部寄存器30点D0～D29， 45点特殊寄存器D1000~D1044主要作为存放系统状态、错误信息、监控作用。 
12、通过RS485方式来进行程序读出写入。 
三、VFD-E变频器的PLC程序执行方式 
PLC程序的上传和下载再PLC2页面下执行，按MODE键到“PLC0”页面，然后按上 键切换到“PLC2”，接着按下“ENTER”，成功会显示“END”，然后会跳回“PLC2”。在没有下载程序到变频器里面之前，如果出现警告可以不理会。注意在上传和下载程序前变频器是在停止状态下。

执行VFD-E变频器内部PLC程序有三种方式： 

种方式：在PLC1页面下，可以自动执行PLC程序。 
二种方式：在PLC2页面下，可经过WPL由通讯控制PLC程序执行/停止。 
三种方式：当为外部多功能输入端子（MI3-MI9）设定为“RUN/STOP PLC(99)”后，端子接点导通(close)时，在PLC页面会显示PLC1，执行PLC程序。端子接点断路（open）时PLC页面会显示PLC0，停止PLC程序。 
四、内置PLC的特殊功能装置配置说明 
在本文中只是把常用的特殊继电器和寄存器等说明一下，详细内容可到中达电通股份有限公司的网站上）下载VFD-E系列的说明书。 
特殊继电器说明 
M1000 运转监视常开接点（a接点）。RUN中常时On、a接点。RUN的状态下，此接点On。 
M1001运转监视常闭接点（b接点）。RUN中常时Off、b接点。RUN的状态下，此接点Off。 
M1005变频器故障指示。 
M1006输出频率为零。 
M1007变频器运转方向FWD(0)/REV(1)。 
M1025变频器RUN(ON)/STOP(OFF)。 
M1026变频器运转方向FWD(OFF)/REV(ON)。 
M1028高速计数功能开启(ON)/关闭(OFF)。 
特殊寄存器功能说明 
D1025高速计数器现在值(低位)。 
D1025高速计数器现在值(高位)。 
变频器特殊指令 
（1）DHSCS高速计数功能 
DHSCS S1 S2 S3
S1：比较值；S2：高速计数器编号；S3：比较结果。 

说明： 
1. 高速脉冲计数功能需要借助PG卡来实现外部脉冲输入。 
2. 由设置DHSCS指令所需要的目标值，并且把M1028(特殊功能继电器，功能是变频器高速计数功能开启ON/OFF)打开，将自动进行计数。如果要计数器的数值，需要将M1029(特殊功能继电器，功能是高速计数值)设置为ON。 
3. 高速计数器有3种控制模式，可以通过特殊寄存器D1044来设定。种模式是“A-B相脉冲”的模式，使用可以通过输入A相和B相的脉冲来做计数器的输入， 需要和GND连接。二种模式是“脉冲＋符号”的模式，使用者可以利用脉冲的输入以及通过符号来做上数或着下数。定义A相来做脉冲，B相来做符号， 需要和GND短接。三种模式是“脉冲＋标志位”，在计数方式中，可以通过标志位M1030来判断上数或下数，所以使用者知需要连接A相就可以了， 需要和GND短接。 
（2）FPID变频器PID控制 

FPID S1 S2 S3 S4
S1：PID参考目标的输入端子选择（0～4）；S2：PID比例增益P(0～100)； S3：PID积分时间I（0～10000）；S4：PID微分时间D（0～10000）。 
（3）FREQ变频器运转控制 
FREQ S1 S2 S3
S1：设定频率；S2：加速时间；S3：减速时间。 
例如： FREQ K5000 K200 K100。 
则：设定目标频率为50Hz，加速时间是20S，减速时间是10S。 
（4）RPR变频器参数读取 
RPR S1 S2
S1：参数字地址，2把读取的参数保存到S2中。 
（5）WPR变频器参数写入 
WPR S1 S2
S2为参数的地址，把参数数值S1写到参数S2中。 

五、VFD-E变频器运行内置PLC举例