西门子模块6ES7223-1HF22-0XA8方法说明

西门子模块6ES7223-1HF22-0XA8方法说明1、引言    随着计算机技术、网络技术的高速发展，及其在电子测量技术与仪器上的应用，新的测试理论、新的测试方法不断出现。网络化测量技术与具备网络功能的新型仪器应运而生，网络技术与虚拟仪器技术的结合产生了网络化虚拟仪器。从而突破了传统虚拟仪器的三大功能模块(数据采集、数据分析处理、数据显示)都集中在单一计算机上的限制，而是将不同的功能模块分解到不同的计算机上，利用网络将各个模块灵活的连接起来，使测量仪器、测量数据在网络内得以共享。    本文利用NI公司的虚拟仪器软件开发平台LabVIEW ，对组建远程测试系统的原理进行了论述。通过设计并实现远程测控系统，可以在分布很广的作业地域之间实现自动数据采集、传送、分析处理。从而提高工作的安全性和效率。    2、远程测控实现技术    2.1 基于C／S模式的DataSocket技术    DataSocket是NI公司基于TCP／IP协议的一种网络编程技术，它封装了TCP／IP的编程细节(如选择端口号、定义协议、创建连接、数据流处理、错误处理等等)，是一种网络性能很强的虚拟仪器软件，是非常利于大量实时数据通讯的网络数据传输方法。利用DataSocket可以在不同的应用程序之间或数据源与数据宿之间通过网络进行读、写以及共享数据。    DataSocket可以访问本地文件以及HTTP和FTP服务器上的数据。对于一般的利用I／O函数、TCP／IP函数以及HTTP／FTP请求方式传输数据而言，对于不同的协议需要编写相应的代码，但利用DataSocket就可以连接到不同的数据源而不必根据不同的数据格式和通讯协议来编写各自的程序。这主要因为DataSocket控件具有根据具体的数据传输要求转换数据的功能，因此DataSocket在网络数据传输上有其独特的优势。DataSocket由下面四部分组成DataSocket Server、DataSocket Publisher、DataSocket Subscriber、Data Item。    DataSocket Publisher和DataSocket Subscriber是作为DataSocket Server的客户端通过DataSocket Server进行数据共享和交换，三者可以运行在同一台机器上或三台各自的机器上。    利用DataSocket技术实现网络化虚拟试验具有许多优越性。首先是安全性高。利用DataSocket Server Manager可以设定客户端连接数目、数据项数目，创建用户组和用户，设置用户读／写以及创建数据项的权限，未设定权限的用户对服务器不可访问。另外DataSocket传输数据的端口使用3015，此端口已经通过IANA (Internet地址分配机构)注册为DSTP协议专用端口， 因此可以在防火墙外部的计算机上运行DataSocket服务器，同时可保证在防火墙内部的计算机上安全的运行数据发布等应用程序。    为实现远程测控可以利用DataSocket技术采取如下解决方案：利用网络上的单独的一台计算机作为DataSocket Server，测控服务器完成数据采集和发布数据的功能，即测控服务器作为DataSocket Publisher，连接到网络上的客户计算机作为DataSocket Subscriber。由测控服务器采集数据，利用DataSocket Publisher把采集的数据发布到DataSocket Server中，客户端便可以利用DataSocket Subscriber从DataSocketServer中接收数据，这样可保证客户端原始实验数据的一致性。    2.2 基于B／S模式的远程面板技术    基于B／S网络模型的远程测控可以通过远程面板技术(Remote Panels)实现。测控服务器把虚拟仪器应用程序的前面板发布到Web页面上，客户端的用户便可以通过浏览器对服务器端的远程面板进行监控。远程面板的好处是容易配置，能够跨平台，无需ActiveX控件、Java Applet或者是CGI脚本，而且可以多同步连接监控，而且控制是动态的，客户端在浏览器中看到的监测画面同服务器端完全一致。另外的一个特点是完全服务器端管理。    Remote Panels的实现原理是借助于LabVIEw内置的WebServer技术来实现的。服务器端利用LabVIEW Web PublishingTool把虚拟仪器应用程序的前面板嵌入到Web页面中，并借助LabVIEW Web Server提供的虚拟仪器WebHE务，只要服务器端的应用程序载入内存，客户端便可以通过浏览器对远程的虚拟仪器应用程序进行监控。但在同一时刻，只有一个用户具有控制权限，其余用户只能对远程面板进行监测。客户端控制的权限可以通过远程面板的Request／Release Control VI获得或释放，服务器端拥有的控制权限。    2.3 基于C／S和B／S开发模式的比较    无论是基于C／S还是B／S网络模型实现远程测控，其核心技术主要是DataSocket技术。它们各有其优缺点，详请参见表1所示：表1 基于B／S和基于C／S的网络技术比较    3、结束语    虚拟仪器技术与网络技术的结合，及其在测控领域中的应用，是对传统测控方式的一场革命。应用LabVIEW作为虚拟仪器软件开发平台，为开发高性能的计算机测控系统提供了极大的便利。测控方式的网络化，是未来测控技术发展的必然趋势，通过建立分布式网络测控系统，能够充分利用现有资源和网络带来的种种好处，实现各种资源有效合理的配置，并可以实现真正意义上的虚拟仪器，从而代替目前的传统仪器。应用分布网络测控，可以进行多点测量，多点分析处理。这样既可以充分发挥服务器控制测试仪器的接El能力，又能发挥客户机数据处理能力，而且便于系统的扩展。　　0 引言　　随着工业企业自动化技术的发展，PLC (Programmable Logic Controller,又称可编程控器)，以其可靠性、灵活性、优良的性能价格比、使用方便等特点在工业控制领域迅猛发，得到了越来越广泛的应用。　　石油焦是铝电解用碳素阳极生产的主要原料。石油焦转运系统，是把贮存在仓库中的石油焦，经过破碎筛分处理成满足煅烧需要的原料，输送到煅前料仓。由于该系统逻辑控制点多、自动化程度高、上下游设备间关联度大，所以选用PLC进行自动控制，并设立上位机进行全系统监控。本文着重讨论PLC在系统中控制功能的实现和上位机监控界面的开发。　　1 工艺介绍　　石油焦转运站系统主要由天车抓料系、破碎筛分系、提升系、分料输送系、收尘系组成。用来满足煅烧窑系统煅前日用料仓物料供给。主要抓料天车、调速皮带、破碎机、筛分机、输送皮带、斗式提升机、分料挡板等设备组成。其中破碎筛分系、提升系是两套系统，破碎筛分系统可以一备一用，也可以同时工作；提升系实现设备一备一用。工艺流程简图见下图1.图1石油焦转运站工艺流程简图　　2 控制系统设计及实现　　2.1 SLC500的特点　　SLC500模块化可编程控制器及输入输出模块由罗克韦尔自动化公司生产，产品目录号为1746和1747系列。该系列产品采用框架式结构，为在不同的工业现场使用提供了同样稳定可靠的平台。SLC500系统构成处理器、输入输出模块和相关外部设备。处理器功能强大、使用灵活，并有各种内置通讯方式和不同容量的内存供用户按需选择。根据用户的实际需要，输入输出模块可以非常方便的扩展。同时罗克韦尔自动化提供了便捷的内置通讯接口、种类丰富的第三方专用模块、简单方便的基于bbbbbbs平台的编程软件。因而SLC500成为当前市场上为流行的中小型PLC之一。　　2.2 硬件配置　　基于SLC的上述特点，本系统采用了美国罗克韦尔自动化公司的SLC505 PLC。系统所需的输入/输出配置是：开关量输入100点；开关量输出50点；模拟量输入5点；模拟量输出2点；在适当考虑余量的基础上，实际的硬件配置如下：　　　　⑴ CPU选用1747-L551；　　　　⑵ 8块开关量输入，共16×8=128点；4块开关量输出，共16×4=64点；1块模拟量输入，共8×1=8点；1块模拟量输出，共4×1=4点；　　　　⑶ 两个机架，分别是10槽和7槽；　　　　⑷ 交换机一台　　　　⑸ 上位监控操作员站一个　　　　⑹ 工程师站一个　　2.3 系统网络拓扑　　上位机通过RSLINX软件，建立与PLC的联系，可以通过RS232和以太网任意一种通讯方式通讯。本控制系统中，上位机监控操作员站通过以太网借助交换机与PLC进行通讯，设置工程师调试接口，同时交换机预留和其他系统进行数据交换和通讯的端口。网络拓扑图见下图2.　　监控软件RSview-SE安装在上位监控计算机，开发出工艺流程界面，通过以太网一方面把设备的状态点取上来，在流程界面上显示；另一方面把操作员发出的操作命令送到PLC，进而通过PLC的输出驱动相应的设备做出动作响应。    图2 石油焦转运站系统网络拓扑图　　2.4 控制系统设计　　通过PLC程序完成石油焦转运自动控制系统，结合上位监控操作员站，在主控室实现对现场各个设备、工艺参数的监视、控制、操作、调整。　　在程序设计中，考虑上、下游设备之间的关联性，设计了相关的连锁保护，下游设备不运行，上游设备无法启动；代表电机电流大小的4~20mA信号通过模拟量输入模块采集进PLC，送给监控界面显示，控制调速皮带速度的控制信号从监控软件写到PLC，再转换成4~20mA的标准模拟信号控制皮带调速。　　在这个系统中有以下几个需要注意、影响整个系统平稳运行的关键问题点：　　2.4.1 实现系统设备在线切换控制　　根据工艺设计要求，两套筛分系统、两个分料挡板和两台斗式提升机必须可以在线切换控制，即如果其中一套（台）设备出现故障，操作人员可以在不停料的情况下，立即把另外一套（台）设备加入流程控制，出故障的设备退出流程检修。　　设计的程序中考虑了在切换系统时，系统上、下游流程继续运行，新进入流程的和即将退出流程的设备有一个时间段是同时运行，具体的参数需要根据实际情况进行整定。这样能确保退出流程的设备里的物料能够完全排出，新进入流程的设备不会造成堵料。　　2.4.2 自动停车保护　　从安全角度考虑，在输送皮带两侧安装了拉绳开关。在斗式提升机的入口和出口处，安装了堵料报警开关。在设计程序时，编制了如下的保护。　　如果有人不小心摔到皮带上或者违犯规定穿越（跨、钻）正在运行的皮带碰到拉绳开关，系统会立即停车，并发出声光报警，提示操作人员前往检查、处理。处理完毕后，按压复位按钮清除故障，系统方可重新启动。　　一旦斗式提升机的入口或者出口出现堵料，堵料开关动作，系统会立即停车，并发出声光报警，提示操作人员前往检查、处理。处理完毕后，按压复位按钮清除故障，系统方可重新启动。　　在设计PLC程序时，把两个煅前日用料仓的高限报警信号引到PLC程序，一旦煅前日用料仓料位超过高限报警，操作人员没有发现，程序会自动保护性的停止系统。　　2.4.3 收尘器的脉冲振打控制　　石油焦转运系统中有三个收尘器，为了延长脉冲阀的使用寿命，在咨询厂家技术参数的基础上，设计了收尘器收尘布袋脉冲振打控制的PLC程序。根据生产厂家提供的数据，在设计的PLC程序中采用定时器和计数器，jingque地控制收尘器收尘布袋的脉冲振打时间和振打间隔时间，让脉冲阀按照固定的顺序依次振打。　　3 上位机监控系统的设计　　3.1 RSview Supervisory Edition（RSview -SE）的特点　　RSview-SE作为Rockwell Software人机界面软件产品家族的一员，支持诸如安全、画面、报警、操作和报警记录、趋势等等HMI的核心功能，为企业提供集成的一体化的监控方案，为目前市场主流的上位机监控软件之一，广泛应用于冶金、化工、石油、食品、建材、水处理等领域，深受广大用户喜爱。它主要有如下特点：　　基于网络的分布式监控、共用的开发环境- RSview Studio、增强的罗克韦尔自动化优选连接方案、直接I/O数据关联、透明的数据集成、画面对象的VBA支持、数据通讯的冗余热备、集成了bbbbbbs安全。　　3.2 监控系统设计　　正是看中了RSview-SE的上述优点，本设计选用RSVIEW-SE上位机监控软件来实现石油焦转运系统的操作员上位机监控。RSVIEW-SE提供了强大的项目组态功能，项目设计者可以利用现有的图形库，建立自己的图形对象，其模块化的设计方法，大大提高了项目开发效率。上位机监控系统包括系统工艺流程图画面和PC操作台画面。在操作台界面上，设计了所有的操作按钮，防止误操作，相关的按钮进行了集中放置；考虑到操作的方便性，部分设备设计了单动按钮。在工艺流程图界面上，为了能形象的反映现场设备的运行状况，采用动、静结合，不同的颜色表示不同的状态以及平面和立体相结合的方式，建立上位机画面。操作人员可以实时监视和控制整个工艺流程的设备运行状况、主要工艺参数，并可方便的在画面间切换。　　在画面上设计了设备的状态，系统启动前，按压试灯按钮，不满足启动条件的设备会出现红灯闪烁，这样检修人员就直接到对应的设备出检查处理，节约故障查找时间，提高效率。　　4 结束语　　该系统自2004年8月设计调试完成并投入运行至今，系统稳定，运行可靠，使用方便，自动化程度高，降低了定岗人员编制，提高了企业的工作效率；而且该系统具有一定的安全保护能力，受到了用户的好评。同时该系统在现场维护，设备调整和程序修改方便都体现了较强的优越性，因此具有很好的推广应用价值EV1000变频器Y2是开路集电极输出，可定义为32种功能输出（0—19是输出开关量；20—31是输出脉冲频率）[1]。由于Y2是开路集电极光藕隔离输出，应用电路比其他输出稍为复杂，再加上EV1000的模拟量功能设计十分完善，因此，一般用户很少应用这个端口。但在某些小型PLC的应用中，如果使用得法，将会收到事半功倍的效果。　　　例如：为了测量变频器输出频率，常用方法是使用一个模拟量输入端口。但小型PLC本机模拟量I/O口十分有限，却具有几个高速计数器（表1）。这时，如果将Y2定义为输出频率，使用高速计数测量频率，就节约了宝贵的模拟量口，有时将大大降低了成本，提高产品竞争力。表1  　　　本文以AB公司1762-L24BWA 为例介绍应用方法。接线见图1：Y2通过4.7K电阻接到外部24VDC电源，脉冲信号从IN0-COM输入到PLC，幅值为24V。EV1000-4T0037变频器参数设置如下：F0.00=0       键盘设置频率F=0       掉电保持F0.03=0       键盘命令运行F0.05=50Hz    大输出频率F7.11=20      Y2输出频率代表变频器0--大输出频率F7.32=10      输出大频率时Y2输出10KHzFH.00=4       4极电机FH.01=1.5KW  电动机功率FH.02=3.6A    额定电流P24跨接片取下图1 接线图1762-L24BWA有一个高速计数器，因此，有一个功能文件，设置如下[2]：AS=1 Auto start           自动启动CE=1 Counting Enabled    允许计数M0=0 Mode Done         模式选择CU=1 Counp Up          增计数HIP=32700 High preset    上限OVF=32700 Overflow     溢出（变频器输出0-50Hz时，Y2输出0-10000Hz,小于32767，HIP=32760，所以永远不会溢出）特别需要注意，正确设置PLC高速计数端口的滤波时间，否则计数将会失败。PLC I/O配置bbbbb Filterbbbbb 0+1    25微秒bbbbb 2+3    25微秒图2是计数程序，图3是计数波形。频率计算的方法是：计数器HSC：0在1秒时间内累计进入IN0的脉冲数目，除200后所得结果F8：0即为变频器输出频率。在正常计数时，PLC 端口IN0的 LED灯会快速闪动。测量误差取决于EV1000参数F7.32和计时器T4：1的时基。本例，大误差为±0.5Hz.图2 梯形图程序 图3 波形图小结：不同品牌的PLC应用程序大同小异，但基本思路是一样的，本方法在小型PLC应用中具有实际意义，当模拟量端口紧缺的时候，尤为实用。注意EV2000变频器的Y2只能选择0-19，可用D0代之。