郑州西门子PLC模块电源供应商

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引言

    天平校准的主要目的是获得被校天平所受载荷与各分量模拟信号输出的函数关系。所谓天平校准是指模拟天平的实际工作状态，对在平进行标定，检查天平的质量，鉴定天平的性能。加载系统是天平校准设备中不可缺少的重要组成部分。能否对被校准天平地施加校准载荷对被校天平进行校准的前提。

    据了解，国内外的风洞天校准设备，施加校准载荷的方式不尽相同，其中主要包括：

    净重加载、液压加载、气动加载和机械加载等。

    BAC500风洞天平校准系统的研制选取了净重自动加载方案，该加载系统包括加载头，砝码串及其拖动装置和滑轮及其传力钢带等几个部分。

1.工艺和实际自动化要求

    为了获得较高的加载精度，并通过定值递增和递减的阶梯加载检验被校天平的线性和重复性等性能，选用砝码净重加载方案，通过砝码串及其拖动装置和增量式编码器以及西门子PLC224CPU实现自动加载。

    本加载系统采用自动加砝码的净重加载方案，通过15个立的砝码串及其拖动装置对被校天平施加校准载荷。加载时，控制系统启动加载电机正转，通过蜗杆／蜗轮，螺母／丝杆传动机构使砝码托盘向下运动，使位于托 
盘上的一串砝码自上而下逐个悬挂在加载杆上，实现加载的目的。当控制电机反转时，托盘将悬挂在砝码杆上的砝码自下而上的逐个托起，使其与加载杆脱开，实现卸载的目的。

2.加卸载控制系统

2.1 加卸载控制系统概述

    自动加卸载是通过三相交流电动机（AO5624）经蜗轮/蜗杆、减速器使丝杆转动托盘上（卸载）下（加载）移动来实现的。通过选择合适的传动比和电机转速，获得合适的加载速度。并接在加载电机轴杆上的增量式编码器通过高速计数器以脉冲方式传给PLC224CPU，经比较运算后提供给控制系统作为自动加载的控制信号，实现自动加载的目的。

2.2 系统硬件配置

    加卸载控制电路主要包括：空气开关、PLC及扩展模块、继电器，电机三相灭弧器、保险端子等……　　　本系统应用PLC高速计数器功能，选择模式9（A/B相正交计数器）并初始定义计数器（HSC0，HSC1，HSC2，HSC4），由于一台PLC多只能控制4台电机，15台电机可由4台PLC224控制。以一台PLC为例，每个PLC224CPU扩展了两个模块EM221，具体输入点如下：

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2.3 程序编制

2.3.1 上位机程序编写

    由于开发环境为具有可视化功能的VB，上位机可以通过PLC控件PLC_COM方便的对PLC寄存器进行读写。很方便的做到数据的给定和反馈值的显示。具体系统方框图如下：

    串行通讯口的设置

    语法： bbbbbb.Setting Port_Seting As bbbbbb, Port_No As Integer,     PLC0_ID As bbbbbb, PLC1_ID As bbbbbb, PLC2_ID As bbbbbb, PLC3_ID As bbbbbb, Step_Time As Integer, Wait_Time As Integer 

    Port_Seting ——串行通讯口的设置。 若9600 波特，无奇偶校验，8 位数据，一个停止位则Port_Seting="9600,n,8,1"

Port_No——串口号        MSComm1.PortOpen = True

PLC0_ID

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PLC1_ID

PLC2_ID            可编程控制器编号："11" "12" "13" "14"

PLC3_ID

Step_Time ——从可编程控制器读数据时，可编程控制器间的间隔。应不小于70ms

Wait_Time——时等待时间（ms）。

●  往可编程控制器写数据：

bbbbbb. .No0_Write=bbbbbb   往0#可编程控制器写数据bbbbbb

bbbbbb. .No1_Write=bbbbbb   往1#可编程控制器写数据bbbbbb

bbbbbb. .No2_Write=bbbbbb   往2#可编程控制器写数据bbbbbb

bbbbbb. .No3_Write=bbbbbb   往3#可编程控制器写数据bbbbbb

bbbbbb中存有偶数个字符

●  从可编程控制器读数据：

通过bbbbbb. .No0_Write="1" 往0#可编程控制器发出"1"后，能产生COMMOK事件。

该事件中的  a——存有来自0#可编程控制器的40个字符

b——存有来自1#可编程控制器的40个字符

c——存有来自2#可编程控制器的40个字符

d——存有来自3#可编程控制器的40个字符

2.3.2 PLC程序的编写

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    S7-200系列PLC 具有自由通讯口，可由用户自主编制通讯协议及相关通讯程序，由于控制程序量较大， 并且通讯程序占有PLC有限的内存，因此通讯程序简洁。在本控制器中，PLC始终作为从机，通过编程电缆（RS232转RS485）与上位机通讯，根据上位机发出的各种指令进行应答。通讯协议中，@表示起始字符，$表示结束字符，变量类型中W表示字型，B表示字节型，采用ASCⅡ码。在接收后再将ASCⅡ码转换为实际数据。

    高速计数器都设为A/B脉冲正交计数器工作模式，对采用增量式编码器来进行位置控制有点难度，需要每次计数器采回码值都要存储到PLC内部寄存器，在下一次启动PLC时再把寄存器内的数值储存回计数器中。这样增 
量式编码器可以作为式编码器使用，方便控制，而且运行。

    增量编码器的信号与PLC高速计数器连接，托盘位置。程序编制时，将高速计数器（HSC0、HSC1、HSC2和HSC4）初始化为模式9，即为A/B脉冲正交计数器。为提高分辨率，高速计数器都设为4X模式。

2.4系统保护

    在系统保护方面，系统在软硬件都加了严密的保护，软件方面，不但在输出触点设置互锁保护而且在输入触点也进行互锁和连锁保护；硬件方面，在托盘的运行轨迹上下两个端面装有行程开关，起到限位和保护作用。在控制柜控制电路中，增加了单项电流为2A的保险丝的保险端子，和总电流20A的三相空气开关，对电机的过流提供了保护，可对电机在缺相的情况下提供保护；除此还在电机输入端并有电机三相灭弧器防止电机打火；总而言之，该系统在保护方面的工作是非常完善的。

3 系统调试结果

    本套系统在2004年2月底正式投入使用，位置控制量程为350mm,k控制精度为  △e（k）≤0.1mm 。由于砝码串之间的距离是固定的，只要在每换一个待校天平时，记下0串砝码的码值，就可以实现位置控制。

    天平校正台砝码串加载系统运行两个月以来，故障率为零。加载一串砝码的时间大约需要0.3秒，系统可以同时控制15台电机同时加（卸）载，实现了高度的自动化操作。

4 结束语

    天平校准台的测控系统是天平校准中的重要组成部分，现在已投入使用在天平校准中，该系统软件实现了校准的自动化，降低了工作者的劳动强度。系统中通过串口与PLC通讯，通过位移计测量装置进行信号测量及优化的复位控制算法，使整个系统稳定，精度各方面得到明显的提高和改善，充分满足了天平校准的要求，该系统采用了模块化结构，便于维护，操作界面简单、朴素，便于操作者使用。

    本控制系统充分发挥了S7-200PLC的优异性能（1.程序编写方便，指令丰富；2. 性能价格比高，各项性能指标均有提高；3. 结构紧凑；4. 性大大提高；），并大的降低了系统成本，投入运行后，证明具有性高、控制、操作简单等特点。 

    系统证明：用多台PLC编成分布式控制方式是一种既经济又的模式。

可编程控制器（PLC）因其简单易用、性好和维修方便等优点，在电梯控制领域应用为广泛。本文以V80系列PLC为例，分别从电梯控制系统的构成及工作原理、系统PLC配置方案和软件设计等方面，详细阐述了PLC在电梯控制系统中应用。

一、前言

    电梯控制系统主要由调速部分和逻辑控制部分构成。调速部分的性能对电梯运行时乘客的舒适感有着重要作用，目前，大多选用的变频器，利用旋转编码器测量曳引电机转速，构成闭环矢量控制系统。通过对变频器参数的合理设置，不仅使电梯在运行速和缺相等方面具备了保护功能，而且使电梯的起动、低速运行和停止加平稳舒适。变频器自身的起动、停止和电机给定速度选择则都有逻辑控制部分完成，因此，逻辑控制部分是电梯运行的关键。

    V80系列PLC以其性高、运算速度快、产品和电梯客制化服务等优点，已在多家电梯厂家中的电梯生产及改造中获得了应用。本文以一台4层4站的别墅电梯控制系统为例，阐述了V80系列PLC在电梯控制系统的设计思想和实现方案。

二、电梯控制系统构成

    电梯控制系统主要由变频调速主回路、输入输出单元以及PLC单元构成，由如图1所示，用来完成对电梯曳引电机及开关门机的起动，加减速，停止，运行方向，楼层显示，层站召唤，轿箱内操作，保护等指令信号进行管理和控制功能。

    变频调速主回路由三相交流输入、变频调速驱动、曳引机和制动单元构成，变频器采用日本安川公司矢量控制电梯变频器616G5，其具有良好的低速运行特性，适合在电梯控制系统中应用。三相电源R、S、T经接线端子进入变频器为其主回路和控制回路供电，输出端U、V、W接电动机的快速绕组，外接制动单元减少了制动时间，加快制动过程。旋转编码器用来电梯的运行速度和运行方向，变频器将实际速度与变频器内部的给定速度相比较，从而调节变频器的输出频率及电压，使电梯的实际速度跟随变频器内部的给定速度，达到调节电梯速度的目的。变频器输入信号为：上、下行方向指令，零速、爬行、低速、高速、检修速度等各种速度编码指令，复位和使能信号。变频器输出信号为：（1）变频器准备就绪信号，在变频器运转正常时，通知控制系统变频器可以正常运行；（2）运行中信号，通知PLC变频器正在正常输出；（3）零速信号，当电梯运行速度为零时，此信号输出有效并通知PLC完成抱闸、停车等动作；（4）故障信号，变频器出现故障时，此信号输出有效并通知PLC作出响应，给变频器断电。

    输入输出单元为PLC的I/O接口部分，主要由厅外呼叫、轿箱内选层、楼层及方向指示、开关门、井道内的上下平层、上下强迫换速开关、门锁、保护继电器、检修、消防、泊梯、称重等单元构成。输入单元为：（1）厅外呼叫单元，用来对各层站的厅外召唤信号进行登记、记忆和，而且兼有无司机状态的“本层厅外开门”功能，全集选方式的呼梯信号为2N-2个（N为层站数），下集选方式的呼梯信号为N个；（2）轿箱内选层单元，负责对预选楼层指令的登记、和指示，呼梯信号数为电梯停站层数N；（3）开关门按钮，输入PLC控制轿门的开闭（厅门也同时动作）；（4）上下平层装置，用来**电梯轿箱在各层停靠时准确平层，通常设置在轿，电梯轿箱上行接近预选层站时，上平层感应器限进入遮磁板，电梯仍继续慢速运行，当下平层感应器再进入遮磁板时，上行接触器线圈失电，制动器抱闸停车；（5）上下限强迫换速开关，用于保护电梯的高速运行，避免电梯出现冲或蹲底事故，当电梯到达上下端站时，装在轿厢边的上下限强迫换速开关打板，信号输入PLC，PLC发出换速信号强迫电梯减速运行到平层位置；（6）门锁装置（或轿门和厅门联锁保护装置），轿门闭合和各厅门闭合上锁是电梯正常起动运行的前提；（7）回路，通常包括轿内急停开关、轿内急停开关、钳开关、限速器断绳开关、限速器速开关、底坑急停开关、相序保护继电器、上下限限开关等；（8）检修、消防和泊梯，检修、消防和泊梯为电梯的三种运行方式，检修运行为电梯检修时的慢速运行方式，消防运行有消防返回基站和消防员两种运行状态，泊梯状态，内选和外呼信号，自动返回泊梯层、关门并断电；（9）称重单元，用来检测轿厢负荷，判断电梯处于欠载、满载或载状态，然后输出数字信号给PLC，根据负载情况进行起动力矩补偿，使电梯运行平稳。输出单元为：（1）楼层及方向指示单元，包括电梯上下行方向指示灯、层楼指示灯以及报站钟等，目前的方向及层楼指示灯主要有七段码显示方式和点阵显示方式，本系统为七段码显示方式；（2）开关门单元，用于控制电梯的厅门和轿门的打开和关闭，在自动定向完成或电梯平稳停靠后，PLC给出相关指令，由变频门机完成开关门动作。

1、引言

    传统的远程监控只具备数据采集功能，在需要实时控制和数据处理时，会显得力不从心。PLC作为工业控制的部件，其在网络、通信等方面的能力越来越强，具备远程监控要求的数据采集、实时控制和数据处理功能。

    随着国产PLC市场占有量的提升，PLC的价格也比以前具优势，使用PLC做DAS系统或者用PLC平台开发数据采集系统将是或者说相当有吸引力的选择。

    德维森公司的V80小型PLC在供热、交通监控、楼宇监控等行业有许多的成功应用，下面以其在东北某供热网监控为例说明PLC在数据采集和远程监控行业中的应用。

2、远程监控系统

    供热网远程监控系统的示意图如下：

图1 供热网远程监控系统示意图

    V80系列PLC采集现场每个换热子站的温度、压力、流量，并根据采集数据进行供热流量的控制，以达到节能的目的。根据室外气温的变化，通过调节一级管网电动阀门的开度来及时控制二级管网的回水温度，通过调度给定的控制曲线，**每个换热站的运行参数始终在给定的范围内。同时，监控室根据需要调度和遥控子站的电动阀门，调整运行参数。系统配置GPRS DTU，可以实现温度的控制、泵变频的远程控制。

    上位机选用组态王组态软件，与数据库结合起来，对所有数据进行存储和分析，并可以配合优化软件进行控制。

3、PLC特点

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图2 V80系统结构示意图

    针对提到的各种问题，本文提出了一个为优胜的方案，其特点如下：

1 网络通信功能

    V80系列PLC可同时支持2个以上的通信口，可利用RS485通信口组建控制网络，把多台V80小型PLC组进同一个现场总线网络内，主控PLC上连接一个GPRS DTU模块，为监控网络提供透明的上网通道。

    选用GPRS DTU代替无线RTU可以大大降，在敷设了电话线的地方可选用Modem，使整个系统的造价达到优。

2 CPU模块功能

    M32DT模块是16路数字量输入和16路晶体管输出的CPU模块，本身带有两个通信口，一个RS232和一个RS485，内部带MODBUS主从通信协议和FREE通信协议，可以与各种HMI或者各种组态软件通信，通信协议库文件使各厂商自行开发上位机软件提供了诸多便利。

    M32DT内带FLASH存储器，可将各种参数存储在本地，还带有掉电保持功能，从而**使用的性和便利性。高速运算速度和完备数学运算能力使其适合通信和模拟量处理环境。

3 抗干扰能力强

    整个系统的宽温和宽电源供电设计使其可以在恶劣的环境中游刃有余，V80系列产品已通过CE认证。

4 编程简单方便

    V80 系列PLC的编程语言支持IEC61131-3标准，可以方便编程。同时，支持在线编程，也就是在运行态下可以进行程序修改和调试，为监控现场的在线升级和扩展提供方便。

5 

    V80系列PLC比同样点数的数采模块具有价格优势，而且其图形化编程功能使其成为一个强有力的分布式监控平台。

4、结论

    本文以供热网的远程监控为例，介绍了V80系列PLC联网、通信协议与三方产品集成特点，说明V80系列PLC在数据采集和远程监控行业中的应用，实际运行结果表明V80系列PLC是客户将采集、控制、远程监控合而为一的理想选择。

1  引言 

    发动机装配线PLC控制系统，主要针对包括转台、举升台、举升转移台、翻转机五种工位的控制。在汽车发动机装配过程中，由于被装配零件的多样性，需要在装配线的每个工段适当调整发动机的方位以方便装配零件。装配线上共计20余个工位，包括7个普通转台、2个维修转台、4个无滚轮举升台、7个单向滚轮举升台以及2个翻转机。

    整个被控对象包括22个工位,每个工位上包含必需的转移电机或举升电机,此外还有32个生产线传输电机。每个工位均由一个ET200S和一个ET200eco从站组成,用于该工位的I/O点数据采集和发送以及分散控制。

2  系统结构及功能

    系统包括操作员站、工程师站、自动化系统、网络和现场I/O站等几个部分。

    系统各部分功能:

    操作员站:提供全汉化人机界面，实现控制系统的监控操作功能（操作、显示、报表、报警、趋势），并且可以在人机界面上直接查看对应的step7源程序。

    工程师站:用于系统的组态和维护。

    自动化系统:使用SIMATIC控制器完成回路调节和逻辑运算。

    现场I/O站:使用现场总线技术，在设备现场直接采集现场仪表的信号,控制现场的执行机构。

    现场总线ProfiBus:用于连接控制单元与操作员站以及管理网络。 

    本系统采用PLC300CPU和CP342-5、CP343-1的接口模块相连构成系统的主站。CP342-5是用于连接S7-300和profibus-DP的主/从站接口模块，CP 343-1是用于连接S7-300和工业以太网的接口模块。在该控制系统中，除了上述主站外，从站是由22个ET200S和22个ET200eco组成，分别分布在两条profibus网络上。CPU上自带的profibus-DP接口构成profibusⅠ线，CP 342-5接口模块构成profibusⅡ线。

系统中ET200S从站上采用的IM151-1接口模块有两种: 基本型和标准型，基本型的接口模块所能挂接的电源管理模块和I/O模块个数范围为2～12个，标准型的接口模块其范围为2～63个。所以当从站I/O模块较多时，宜选用标准型的接口模块。接口模块上带有profibus地址设定拨码开关。

    系统中ET200eco从站中选用了8DI和16DI两种模板，模板结构紧凑，模板的供电采用7/8‘电源线，模板的通讯采用M12通讯接头。接线灵活而快速，方便拔插。其接口模块上带有2个旋转式编码开关用于profibus地址分配。

    网络设备按照适应工业现场环境的程度，以及生产线的布局来考虑选用不同防护等级。控制箱中的模块采用防护等级为20的ET200S I/O模块，对应每个控制箱的还有一个防护等级为67的ET200eco模块，置于生产线滚轮下方，由于该模块需要接触到现场较为恶劣的生产环境，因此需要有防油防尘等功能。

3  目标控制系统

3.1  系统设计

    汽车发动机装配线是一个对发动机顺序装配的流水线工艺过程。由于工艺的繁琐性，工程的计算机控制系统考虑采用分散控制和集中管理的分布式控制模式，采用以PLC为构成的计算机控制系统，各立工位控制系统之间通过网络实现数据信息、资源共享。该装配线在整个生产过程中较为关键，由于每个工位之间是流水线生产，因此每个环节的控制都具备高性和一定的灵敏度，才能**生产的连续性和稳定性。从站中的每个ET200S站和其对应的ET200eco站共同构成一个工位, ET200eco主要是采集现场数据之用。ET200S站的模块置于小型控制箱内, 对于工位的基本操作有两种方式，就地控制箱手动方式和就地自动方式。由于每个控制工位的操作进度不一致，操作工可以按照装配要求进行手自动切换。特殊情况下亦可通过手动操作进行工件位置的修正。

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    安装在各工位的分布式I/O模块ET200S和ET200eco通过现场检测元件和传感器将系统主要的监控参数（主要是开关量）采集进来，ET200S和ET200eco将现场模拟量信号转换为的数据量，通过速度可达12M的Profibus-DP现场总线网络将采集数据上传到控制器，控制器根据具体工艺要求进行处理，再通过Profibus-DP网络将控制下传给ET200S，实现各工位的控制流程。PROFIBUS是应用广泛的过程现场总线系统。PROFIBUS有三种类型:FMS、DP和PA。PROFIBUS-FMS可用于通用自动化;PROFIBUS-DP用于制造业自动化;PROFIBUS-PA用于过程自动化。使用PROFIBUS过程现场总线技术可以使硬件、工程设计、安装调试和维修费用节省40%以上。PROFIBUS-DP的技术性能使它可以应用于工业自动化的一切领域，包括冶金、化工、环保、轻工、制等领域。除了安装简单外，它有高的传输速率，可达12Mbits/s，通讯距离可达到1000米，如果加入中继器可以将通讯距离延长到数十公里，具有多种网络拓扑结构（总线型、星型、环型）可供选择。在一个网段上多可连接Profibus-DP从站即ET200S或是ET200eco 32个。 

    整个控制系统根据工艺划分由转台、举升台、举升转移台、翻转机五种工位组成。各部分可立完成各自的控制任务，并通过工业以太网实现和上位监控系统的连接，由上位系统实现各部分的协调控制。

    装配I线工程PLC控制系统和网络通讯系统具有下列特点:

（1） 计算机集成自动化过程控制系统，分布式、高性、高稳定性。

（2） 从站作为相对立的系统分散控制各个工位的运行。

3.2  系统控制要点

    （1） 该系统网络中一个主站CPU下两条profibus网络所带的从站有44个之多，在利用Simatic Manager编程软件进行硬件配置时，根据S7-300CPU中CPU31XC的地址分配的参数规范，对于数字量输入输出，其分配的参数范围为0.0～127.7。因此在进行硬件配置时, S7～300CPU自带的profibus-DP接口上的profibus I线上的模块数字量I/O地址一般规定在0.0～127.7的范围中,如有出则采用间接寻址的方式来处理。profibus Ⅱ线上的模块的数字量I/O无论处在哪个范围中,都采用间接寻址方式。

    （2） 关于接触器的硬件互锁。对于转台工位，转台有正转和反转两种工作状态，因此转台的回转电机需要有一个负荷开关和两个接触器一并来控制（而举升电机一般只需要一个负荷开关和对应的一个接触器即可进行控制），接触器分正转接触器和反转接触器，输入端为380AV。正转接触器的三相电压A、B、C分别和反转接触器的C、B、A短接。如图2所示，当程序在执行过程中，若存在某些漏洞使得正转接触器和反转接触器的输出点同时置1时，则会出现正转接触器和反转接触器各自的A相和C相短接，造成接触器短路损坏，主电源开关跳闸。为了避免这种事故的发生，保程序中不能出现两个接触器同时置1的情况，其次即是采用接触器上硬件互锁，如图2所示，点Q1、点Q2是输出控制点，Q1两端本应接在正向接触器的两个输入端子，同理， Q1两端本应接在正向接触器的两个输入端子，但是改接成如图所示。接触器上有自带的一个常开点和一个常闭点，互锁中只需用到常闭点，当输出点Q1闭合时，正向接触器上常闭点随之断开，则Q2输出点两端之间不可能形成回路，也就不会出现短路跳闸的事故。

    （3） 该项目中涉及到的变量数目较多，根据现场情况随时可能有改，为了便于管理，采取S7程序界面和Wincc人机界面共用一套变量。这样可以将建立变量的工作量减少一半，也将出错概率减少一半。先安装step7软件，之后自定义安装Wincc软件，将Wincc通讯组件安装完整。然后在step7软件中插入OS站，可点击右键打开并编辑Wincc项目。在Wincc项目中需要引用变量的位置进行变量选择，出现变量选择对话框，即可在step7项目变量表中选择需要的变量，从而保证人机界面和下位机所用变量的一致性。

3.3  系统控制功能

    （1） 手自动回路的切换

    在Wincc人机界面上可以很方便地知道每个工位的手自动状态，但是手自动状态的切换是在从站的控制箱面板上实现的。在自动状态下，工位的操作全由下位控制，可实现全自动控制机械的操作流程。在手动状态下，操作具有自保护功能，在某些机械操作动作下通过软件互锁可杜绝相应的危险动作的发生。

    （2） 保护

    上位监控系统设定了若干级操作密码，管理员和操作员分别有自己的操作权限，且操作员在进行操作时有必要的警告提示框和信息提示框出现。

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    （3） 查询源程序代码

    当上位机画面显示某个工位出现故障时，可从画面直接点击按钮进入相应的下位机梯形图程序界面，即可查找出故障的根本原因，节省了维修时间。

    （4） 故障报警和报表打印

    当设备出现故障时，报警框中会出现提示，并伴随有声音报警。操作员可根据需要打印与生产相关的报表信息。

4  结束语

    西门子S7300 CPU通过两条profibus-DP网络连接若干ET200S和ET200eco从站构成的集中分散式控制系统已经在该发动机装配线成功投运，能够**生产线连续稳定地生产，尤其在机械动作灵敏度上有较大提高，满足了用户的要求