西门子模块6ES7223-1BF22-0XA8规格说明

西门子模块6ES7223-1BF22-0XA8规格说明1  引言     随着物流技术的发展，条码检测已越来越多被采用。基于S7-200 PLC 的条码监控系统在上位机的监控下，对采集的条码信息进行处理，利用PLC控制物件流向，并把管理信息送至上位机，使系统工作效率大大提高，节约了人力物力，有广泛的应用前景。2  系统功能结构     如图1，该系统在物件运送的辊道上安装条码扫描器，当物件通过时自动识别物件上的条码标记，从而判断应采取的动作。系统根据读到的条码信息，按事先的约定进行处理，包括物件要存放的位置、是否放行、非正常情况的报警等、并和PLC、上位计算机进行数据交换。图1     系统功能结构图     物件的条码由条码扫描器读入并通过通讯转换送入PLC的通讯口，我们采用的PLC是S7-200系列的226 PLC。它是西门子公司生产的性能价格比很高的可编程控制器，已广泛应用于工业控制的各个领域。3  软件设计3.1  PLC的条码识别     PLC采用自由通讯口方式读取条码的信息，主要用到3个寄存器SMB2、SMB3、SMB30。通讯接收字符缓冲器SMB2用于存放在自由口通讯方式下接收到的当前字符，它是一个暂存寄存器，一般应在下一步取走其中的内容。     通讯校验结果寄存器SMB3，在作自由口通讯时，PLC的通讯接口按由SMB30规定的奇偶校验方式对所接受到的信号作校验。若检测到错误，PLC自动把SMB3.0置1，根据此标志位，可决定当前信息的取舍，同时还可在出错的情况下，将此错误信息发给对方，要求重发。     控制字寄存器SMB30用于存储通讯方式控制字，由用户写入，属于可读写的特殊标志位寄存器，其格式如下:3.2  PLC程序设计(1) 程序结构     PLC的控制程序采用西门子的编程软件包STEP7完成, 通过上位机与PLC进行程序传送, 其程序结构图如图2:图 2     程序结构图[NextPage](2) 程序和注释     该程序从条形码阅读器接收信息再存入两个缓冲区， 从条形码jiema器传出的信息是ASCII码形式,所接受的条形码存在SIMATIC内存中。这些数据可被程序利用，但本例中仅仅将信息存入接收缓冲区，可以用SIMATIC  S7-200程序包来查看。MAIN(主程序):初始化程序SBRO(子程序0):接收条形码INT 0(中断程序0):缓冲区0接收INT 1(中断程序1):缓冲区1接收(3) 自由协议的定义     西门子 S7-200系列PLC本机带有一个或两个(S7-226)485物理接口，此485口具有3种通讯协议:PPI、自由通讯协议、Profibus协议。P     PI协议主要是用来编程、PPI组网、HMI接口等;自由协议则可以由用户定义通讯协议，将CPU与任意通讯协议公开的设备联网，如上位计算机、打印机,条码器等等。所谓自由协议，用户可以通过设置特殊寄存器 SMB30、SMB130(对应226的2#口)的参数改变485口的波特率、数据格式(数据位数、停止位、校验)，以适应不同的通讯协议。226具有两个通讯口，可以同时与两个不同外设连接。(4) 编程步骤?首先设置通讯口，既设置SMB30、SMB130;?根据外设的协议决定通讯协议;?与通讯有关的指令及中断     指令简单，例如XMT99,0既可以完成多255个字节(字节数由VB99内设置的数决定)的发送;而接收则要由中断程序完成，每收到一个字节的数据则产生一次中断，接受到的数据保存在接收缓存器(SMB2)内，中断服务程序内您必须立即处理此数据，因为下一个接收的字节也要放在 SMB2中，也就是说接收缓存器的大小只有一个字节，本例只用到接受。3.3  上位机监控软件设计     上位PC机与PLC之间通过一个RS232/485转换器连接，上位PC机的监控程序采用北京亚控公司的组态王(Kingview)完成。组态王是国内使用较多的工控平台，具有良好的人机界面和网络功能。在组态环境下，设计人员对PLC进行参数、状态、条码设定;运行环境以人机界面的形式对条码信息监控，对PLC发出控制命令，对有关数据存储报表，同时利用Web功能使系统具有在线监控功能，即在上位机授权的情况下在任何一台联网的计算机上用标准的浏览器可远程监控。限于篇幅，监控程序不再详述。4  结束语     基于S7-200的条码监控系统是济南大学山东省级重点实验室的重要组成部分，该系统的设计结构合理，运行可靠，有较高的推广价值。1引言生产饮料筒、油漆筒(桶)、机油筒(桶)等薄板类金属容器的道工序就是把厚为0.2～0.5mm、宽为320～1200mm的卷板按所生产容器的不同剪成不同长度的板料，然后送到下面的工序，如套色印花、焊接、胀型、封口(底)等终成型。由于后面的工序，特别是套色印花工序对长度偏差的要求甚高，为±0.25mm/1000mm(对角线偏差为±0.4mm/1000mm)，单位时间的剪切数量较高,一般不少于50/min，普通的剪切设备达不到上述要求。有经济实力的大型企业从国外进口生产线，这种生产线从板料的开卷、校平、定尺剪切到终成型，由工控计算机作上位机，控制多台PLC，既由计算机根据动作需要向PLC写入或读出数据，达到控制整条生产线的目的。这种生产线结构复杂，价格昂贵。对于中小企业，我们研制了一种仅需1台PLC控制的、结构简单、造价低廉、剪切精度和剪切产量达到和超过上述要求的高精度定尺剪切系统。图1   剪切系统结构示意图2  硬件构成剪切系统的结构示意如图1所示。由图1可见，系统的机械部分由夹送机构和剪切机构两部分组成:夹送机构由交流伺服电机驱动旋转，上下夹送辊的加紧力调至刚好压紧板料，使板料在两辊中按设定的速度无滑动滚动;剪切机构与一般剪床同，只是剪切的驱动力来自高压气体。系统的电气控制部分采用日本光洋的SU系列可编程序控制器;包括SU-5M(CPU模块)，U-01SP单轴伺服定位控制摸块;U-05N16点DC12/24V输入模块;U-01T8点AC220V继电器输出模块等;人机界面为CL-02DS液晶汉字显示设定单元。伺服系统采用日本安川的交流伺服电机SGMGH-20ADA61和SGDM-20AD数字交流伺服驱动器。3  定尺剪切控制3.1 控制原理在手动状态(板料安装)时，夹送辊可作正反2个方向转动。在自动工作情况下，夹送辊的转动方向如图1所示。若确定单位脉冲的移动量和编码器每转一圈的脉冲数，当夹送辊的直径一定时，夹送辊每转一定的角度或圈数，板料的移动长度也就确定了。当PLC检测到伺服电机反馈的脉冲数达到所设定的目标值(既长度)时，PLC发出信号，交流伺服电机停止转动，同时，方向控制阀的电磁铁通电，气缸执行剪切动作。剪切机构的每一次剪切使接近开关获得1个脉冲，此脉冲即可计算剪切数量，又能作为下1个循环的开始信号。3.2 参数设置(1) 一般参数的设置a) 主轴转速(自动运转时，下同)的确定:确定主轴的转速要兼顾2个方面，一是生产能力，二是转动惯性。转速不是越快越好，太快，转动惯性大，达不到jingque停止的要求，剪切长度精度不高;当然，慢了，达不到生产力的要求。b) 脉冲当量的确定:在本例中，之所以能进行高精度定尺剪切，实际上就是jingque的控制夹送辊每个脉冲转动的角度(脉冲当量)。当夹送辊直径一定时，它转过一定的角度，就对应转过一定的弧长，既为板料移动的长度。从理论上说，脉冲当量越小，剪切长度精度越高，但对控制系统的要求也越高，不经济。一般情况下，脉冲当量比加工精度高一个数量级即可。c) 脉冲编码器反馈的每转脉冲数(分周比)的确定:脉冲当量确定以后，这个参数就好确定了。设计时，夹送辊的直径已定，则其周长也已确定。只要用主动辊的周长除以脉冲当量，即为脉冲编码器反馈的每转脉冲数。该数应为整数，当得数为小数时，与脉冲当量一同作一些调整即可。应注意的是确定的脉冲编码器反馈的每转脉冲数必须在所选的脉冲编码器大的每转脉冲数范围之内。d) 伺服驱动器工作模式:速度控制模式。(2) 智能模块的参数选择U-01SP智能模块的参数共有21个，主要参数有:a) 设定的主轴转速时智能模块发出的脉冲频率FBF:U-01SP智能模块与数字式交流伺服驱动器配合使用，可以在交流伺服电机额定的转速内任意设定，这个设定值就是FBF:FBF(kHz)=主轴转速(RPS)×脉冲编码器反馈的每转脉冲数(PPR)该参数必须在智能模块的大FBF范围之内。b) 主轴手动速度的确定:根据手动安装板料的需要，一般设定为主轴转速的10%~20%。c) 加、减速时间，即主轴从0转速到额定转速(或反之)所需要的时间:主要根据剪切的板长确定，剪切的板长较短时，该时间可短些，反之，可长些。对于本例，可选500~1000ms。d) 紧急停止时间，在自动运转时，从额定转速到停止转动的时间:当系统发生意外时，控制系统需急停，以减少对系统和机器的损伤。该时间可少些，一般选500ms以内。其余参数可用该模块出厂时的原设定值或根据需要设定。3.3 程序设计这里使用的SU-5M型PLC与大多数型号的中型PLC在程序设计上并无大的差异，由于采用了语言编程，更接近计算机的流程图设计思路。特别需要指出的是U-01SP单轴伺服定位控制模块采用类似数控CNC系统的G语言，编程方便、功能强大。举例:G00 X(位置值) F(速度值);代表一个典型的阶梯形定位指令。单轴伺服定位控制模块U-01SP的控制信号通过模块所占I/O定义号对应，程序设计思路如图2所示。(1) PLC上电后，首先进行初始化处理:把为系统建立的参数表从CPU写入智能模块U-01SP、检查系统有无错误、数据有无错误、语法有无错误，检查结果判断为正常时，系统进入伺服准备状态，这其中包括进入到动作方式(手动、自动)选择、数据监控状态(伺服数据读出)、伺服异常(数据出错、系统出错、语法出错)处理完毕状态。(2) 在手动状态下，按下主轴正、反转按钮，主轴图2   剪切系统程序框图可驱动板料前进、后退;按下手动剪切按钮，剪去板头。此状态一般在新安装板料时使用，手动剪切不计数。(3) 在自动状态下，料批(剪切长度、剪切张数)在人机对话装置CL-02DS液晶设定显示单元上设定完毕后(实际上料批可在PLC上电后任意动作方式下设定)，CL-02DS将料批数(十进制数)转换成BCD数，存入到CPU的指定寄存器中，程序根据已确定的脉冲当量进行计算，转换成脉冲数，再将脉冲数变换成BIN数，存入到U-01SP内的指定目标寄存器而成为目标值。然后，人机对话装置CL-02DS进入监控状态。按下自动剪切按钮，主轴开始转动，每次转动的周长就是目标值的脉冲数与脉冲当量的乘积。到了目标值后主轴停止，气缸执行剪切动作，剪刀回位的同时，计量剪切 张数，然后重复上次操作。直至达到剪切张数的目标值后停止。由于圆周率的存在和转动惯性，主轴每次转过的实际周长与应该转过的周长还会有一点差异，虽然很小，在1mm以内，但对于±0.25mm的长度精度还有影响，这样，在程序中按需要设定几个尺寸段进行一定数量的脉冲补偿(分段补偿)，终完全达到了剪切长度精度要求。4  结束语适当改变脉冲当量、夹送辊直径和脉冲编码器反馈的每转脉冲数，剪切精度可提高一个数量级;剪切动作换成液压缸执行，能剪厚板，可用于机械、qiche等其它行业。该系统已在济南、深圳等地投入使用，经过近一年的运行，剪切长度精度、剪切速度完全达到设计要求和用户要求，系统运行情况良好。该产品填补了我省空白，现已通过技术鉴定，正批量生产1  引言    可编程序控制器随着其功能和外围接口模块的不断增加，在工业控制场合的应用越来越广泛，将逐渐取代工业控制中的某些专用设备，从而使控制系统的成本降低、体积缩小、控制方式易于改变。PLC的功能很强，除逻辑运算外还可以完成复杂的数学运算和完善的通信能力，用PLC超强的功能实现自动张力控制可以减少系统的复杂性，提高系统的性价比。本文介绍了在某外资企业宽幅六色转移印花机改造过程中，采用欧姆龙CPM2A的计数和模拟输出功能取代放卷装置的自动张力控制器的应用。2  CPM2A可编程序控制器CPM2A是一种紧凑的、高速度的可编程序控制器，在一个小巧的单元内综合有各种性能，包括同步脉冲控制、高速计数器输入和中断、脉冲输出位置控制、模拟量设定、间隔计时器中断和时钟功能，以及完善的通信能力等。CPM2A的基本单元有20、30、40或60点I/O端口，有三种输出方式可选(继电器输出，漏型晶体管输出和源型晶体管输出)和两种电源可选(100/240V AC或24V DC)。CPM2A可以外接扩展I/O单元和模拟量I/O单元，CPM1A-DA041就是一个四通道的模拟量输出单元，其模拟量输出有电压型和电流型，其输出信号范围完全满足工业控制的要求，并且输出端子与内部电路之间采用光耦隔离。3  放卷装置自动张力控制原理转移印花机的印刷质量，完全取决于放卷和收卷的张力控制，该机器在改造前采用的是手动张力控制，成品率较低，其产品质量完全取决于工人的熟练程度，所以，在整机的PLC控制改造过程中，也对张力控制部分一并改造，为了减少改造费用，选用了欧姆龙CPM2A-60CDR-D型可编程序控制器和CPM1A-DA041模拟量输出模块构成控制系统。其张力控制逻辑框图如图1所示。图1  自动张力控制逻辑框图自动张力控制的目的是控制印刷纸运动的线速度一定，据此，当放料轴转动一圈时，材料行走的距离如下:  由，式中d2及P为已知数，因此，d1的变化可由Pn的计算求得，所以可以将其转换成4～20mA的模拟信号输出，送到放大器用以控制离合器、刹车器、马达，以得到适当的张力。根据以上原理，选用欧姆龙CPM2A-60可编程序控制器和模拟量输出扩展单元CPM1A-DA041作为中心控制单元，采用译码器检测测量轮的转速，采用接近开关检测放料卷的转速，通过计算利用CPM1A-DA041输出模拟信号以控制离合器达到恒线速的目的。其控制接线如图2所示:图2   控制器输入输出接线图图3  软件流程框图4  控制软件流程    基于等线速度张力控制原理以及上述分析结果和控制系统接线图，为了实现张力控制将接近开关的输入00004设置成中断输入(计数模式)，译码器输入00003设置成计数模式，开始前通过拨码盘输入P值(d2值固定不变，由程序设定)，并将Pn的值与模拟输出4～20mA(0000～1770Hex)相对应，即输出标定。系统软件流程如图3所示。5  结束语本系统改造投入运行几年来运行可靠，使产品质量大大提高，取得了很好的经济效益