西门子6ES7223-1BF22-0XA8方法说明

西门子6ES7223-1BF22-0XA8方法说明生产目标管理板在当今的工厂应用的越来越广泛，当前很多管理板都采用单片机控制多。但单片在复杂的工厂环境中往往容易受干扰，本文章就针对产品的稳定性，采用永宏PLC以及专用LED显示模块，对管理板进行改造。1 . 前言：现在很多车间都采用生产目标管理板在生产线上进行产品生产的管理，可以直接进行生产目标的设定，动态显示实际生产实绩数。很直观的进行目标与当前产量的对照；更能促进生产的进程。由于管理板控制较为简单，所以基本上都采用单片机来实现。但在工厂的环境下，往往存在很多干扰信号，导致管理板不能正常地、稳定的工作。这样对生产会造成直接的影响。所以为了提高产品的可靠性，采用PLC来进行控制改造，将很有效的提高管理板的稳定性。2. 传统生产管理板简介传统的生产目标管理板都采用一块大面板来显示，集成单片机控制电路，LED显示；以及操作手柄。通常采用悬挂方式。                             图1 传统生产目标管理图示而操作手柄主要用来设定相关的参数，如生产目标数，定时器时间以及管理板的启动等。而计数信号一般由生产线的相关传感器提供。常见的操作方式有纯按键式，或者按键结合拨码开关方式。在拨码开关设定值方便，更能方便、直观的操作。目前有如下一个生产管理板：使用按钮进行参数的设定，【设定】、【选位】、【+1】和【－1】目标值按钮：【目标复位】、【目标暂停】实绩数按钮：【实绩复位】，另外还有连接生产线的【实绩＋1】输入开关。生产管理设定过程如下“： 根据流程图,系统的参数设定主要通过按键来操作.步骤显得繁琐.设定速度较为缓慢.在一定程度上制约着生产效率的提高.而且单片机控制的管理板若在生产系统化的集中管理,就很难发生数据,以便ERP等管理中心进行数据的采集.所以,为提供系统的稳定性,以及适应当前工厂管理模式,对其改造势在必行.现就以台湾永宏电机公司生产的FBs系列PLC对其进行改造。永宏PLC提供LED显示控制的专用模块FBs-7SG1/2.对生产管理板的改造提供相当便利的条件，无论从配线还是控制方式上，都大大的简化，从而更能提高系统的稳定性与可靠性以及控制的便利性。3. 永宏PLC硬件配置根据上述系统配置，控制系统都集中在开关量输入和LED显示两个单元。若考虑到后期的系统升级，如做生产数据的采集等与尚未机通讯，只需再增加一块通讯板即可实现。所以在选择PLC时，选择永宏经济型主机FBs-MA系列就可以，永宏PLC主机小点数为10点，大为60点；但由于LED先必须采用扩展模块才能实现控制输出，能带扩展模块的主机至少为20点，所以这里要选择FBs-20MA主机。(详细主机介绍请参考永宏公司相关产品手册)。主机为12点输入和8点输出；可以扩展到3个通讯口，自带一个编程口。下面重点介绍一下永宏PLC提供的LED显示输出模块FBs-7SG1/2.FBs-7SG 有7SG1 与7SG2 两种机型，它们内部分别具有1个或2个可显示8个数字7段数码管或者4个16段数码管，下图是以FBs-7SG2 为例的示意图。 [:page:]FBs-7SG 内部具有专用的七段LED 显示IC，用来作为1～ 8个七段或1～ 4个16 段LED显示器的多任务扫描显示。用户只需要用一条16 芯的扁平排线连接就可以得到8 位数的数字显示或64 点独立的灯号显示（ 一个数字显示可分为8个独立点显示或可以选择数字与独立点混合显示） 或4 位数的文数字显示。每一片7SG 模块会在I/O 寻址上占用3～ 8个数字输出缓存器的地址(R3904～ R3967)， 因此一个主机多可控制192个7段数字显示或64个16段米字型文数字显示或1024个独立点LED 显示。下图为FBs-7SG 内部显示IC 的输出驱动电路结构图， 对一般用户而言， 并不需要特别去计算LED 的压降， 只需要按照下列Jumper 表格调整适合的电压， 使它不至于发生过电压驱动（ O.V.） 现象就可以。                                   图3 FBs-7SG驱动电路图示驱动电压因为显示IC 为40mA 定电流源，故其功率消耗完全由跨接在它上面的电压降VIC（ PD =40mA × VIC） 的大小决定， 如上图所示VIC = VIN − VLED − 0.8V， 也就是VIC 受到驱动电源电压VIN 及七段显示器顺向压降VLED 的影响，因显示IC 的安全功率消耗在恶劣周围温度条件下必须限制在0.8W 以下， 也就是它的VIC 必需小于2V。VIC 过低将造成显示亮度不足或者无法显示， 过高则将造成不正确的显示（ 不该亮也点亮） 或损坏显示IC。由于不同尺寸的LED 显示器其工作所需的驱动电压不同， 因此应用本模块时需先设定适当的驱动电压。驱动电压大小的正确选择，通过调整电压跳线来进行调整。模块底部有个高电压驱动跳线JP1，提供7.5V,10V和12.5V电压选择，出厂设定在7.5V。面板上面还提供JP5/8跳线，为LV和HV电压选择。当在LV位置时，驱动电压范围为：2.4V-4.2V；若在HV位置则才是7.5V-12.5V.另外还提供JP6/9和JP7/10两个微调跳线。JP6/9调整0.6V的压降；JP7/10调整1.2V的压降；通过这些跳线来获取LED允许的电压驱动。为了能让驱动IC 的CE 间端电压VI C 控制在2V 以下，FBs-7SG 设计有过电压驱动显示LED， 以供用户检视是否有过电压驱动现象，在面板上提供“O.V.”指示灯。通过JP3来测试模块是否过压显示，在所有灯节都会被点亮后，通过JP3来测试，将JP3 置放在N 位置，当O.V.灯属于熄灭状态，表示未过压驱动；反之则表示过压，再做电压的调整。这样起到对模块的保护作用。结合FBs-7SG显示模块，永宏公司还提供配套使用的LED显示板。有7段显示以及16段显示，尺寸有0.56寸～4寸的选择。这样，客户可以直接定购相应尺寸和显示段数，就能轻松的完成LED显示的输出，无需自行进行繁琐线路焊接与调试。下面图示为7段LED显示板的原理图。                          图4 DBx.xLEDR显示原理图7段LED显示板( 一片多八位数) 右边一位数对应到SEG0~SEG7 输出，再往左下一位数为SEG8~SEG15，左位数为SEG63~SEG56，一片7SG2 共可以推动16 位数7 段数字LED 显示器。16段米字型显示板(一片多四位数)右边一位数的D0~D15 灯节分别对应到7SG2 模块的SEG0~SEG15 输出，再往右下一位数为SEG16~SEG31，左一位数位为SEG63~SEG48。一片7SG2 共可接两片16 段文数字型LED 显示模块。              图5 7段与16段LED原理图解码与非解码在FBs-7SG模块上，还提供一个解码/非解码模式的显示选择跳线JP2.此模式基本上使用在7段LED上.非译码显示： 各个灯节的暗亮， 独立由用户的应用控制. 在此模式下FBs-7SG2 总共使用了8个输出缓存器来控制128灯节的显示，每一灯节分别由对应的1个位来控制，当位值为1 时对应灯节会点亮，各灯节与输出缓存器的对应关系如下表所示，其中OR 为模块占用的个输出缓存器，每一输出缓存器的内容分两次输出每次输出一个字节数据(8 个灯节)， 各字节数据分别送到对应的P/D7~ A/D0 输出。例；每2个显示LED(7段)由一个OR控制输出。若我们将CH0通道的低2位(对应寄存器R3904)显示:”4.2”字样时，那么将R3904的寄存器设定值如下.                          表格1：非解码模式下对应驱动位  程序控制如下： 只需该条指令即能显示:”4.2”字样。其他非解码的数字对应驱动寄存器位请参考《永宏PLC使用手册》2的第16章节。译码显示： 直接以内定字型编码显示其对应的字型灯节在此模式下FBs-7SG2 总共使用4个输出缓存器来控制8 位数字显示，每一位数分别由对应的4 个位来控制，此外8 位数的小数点也利用1个输出缓存器来控制，每一数点分别由对应的一位来控制，各位数字与小数点与输出缓存器的对应关系如下表所示，其中OR 为模块占用的个输出缓存器。如上面例子显示:”4.2”的控制方式如下 注：在对应的16进制位上，填写F时，LED无显示输出。若对直接对寄存器做显示的话，中间则需要对寄存器做BCD码转换(FUN20功能指令)，才能显示为人眼可识别的0～9数字。4.  控制程序编写我们就依照上例做PLC程序上的变换。PLC程序比单片机程序更加直观，更易懂。对于略有电气基础的技术人员就能进行修改，调试。可以大大降低维护的成本。目标数设定这里，我们对目标设定值的设定方式进行改造，采用4位拨码开关来输入设定值，这样使得设定操作更为方便。   图6：8421码拨码开关永宏PLC有支持拨码开关输入的专用指令，这样无论在PLC的配线，或者获取对应输入值时，都相当的方便。拨码开关指令为FUN78功能指令。使用4位数输入时，共需占用4个输入点和4个输出扫描点。PLC配线如下图：[:page:]在编写程序时，调用一个FUN78功能指令块，然后根据配线图，做相关参数设定。“IN”输入点占用X0~X3，“OT”输出点占用Y0~Y3。我们将拨码开关输入值送到R10。D10为其内部工作寄存器，指令占用，其他地方不要重复使用。整个指令如下。                                                     如上所示就能完成目标数的设定。这时在设定完毕后我们将设定值送到显示FBs-7SG2模块做显示。这里显示模块使用FBs-7SG2.共有2个通道，一个通道显示8位7段LED。我们对显示模块采用译码码模式。LED显示单元为了配合程序更好设计。我们这样编排：   这时，我们可以通过搬移指令将R0值直接送至R3905。因为拨码开关输入的即为BCD码。所以在送到R3905时，不必再做BCD码转换。 对于实际计数部分，我们现在以一个输入开关来实现。这里占用X5输入点，以一个计数器C0来计数当前生产的实绩数。因为显示只为4段，即数目为0～9999.所以当计数满10000时，要进行清零。计数程序如下。   这时，我们再将实绩数送往R3906做显示。因为C0为二进制码，要在LED显示为人眼所能识别的文字格式，必须做BCD码转换。所以要先对C0做BCD码转换再送到R3906显示。后，将目标数减去实绩数，得到差异数。再做BCCD码转换后送到R3907显示。  5. 结束语上述程序即能完成生产管理板的改造，硬件上，比单片机控制方式运行得更加可靠、稳定；扩展性比单片机更优越。软件上，设计程序比单片机更能容易编写和修改；后期的调试、维护更加的便利。因为PLC尚有剩余输入点和输出点，只需在配线增加输入开关和做输出点输出，就能更好的完善生产管理板的升级。若上位机要采集数据则扩展个通讯端口，读取对应的寄存器值即可完成生产线与管理系统的连接。【工艺简介】模切机的工作原理是利用钢刀、钢线（或钢板雕刻成的模版），通过压印版施加一定的压力，将印品或纸板轧切成一定形状。若是将整个印品压切成单个图形产品称作模切；若是利用钢线在印品上压出痕迹或者留下弯折的槽痕称作压痕；如果利用阴阳两块模板，在印品表面压印出具有立体效果的图案称为凸凹压印，以上可以统称为模切技术。印刷开槽模切机就是模切机的其中一种，它将多色印刷，开槽压痕，模切成形的功能集于一身，用于纸品包装行业中的商标、纸盒、贺卡等的模切、压痕和冷压凸作业，是包装加工成型的重要设备。【一般模型】印刷开槽模切机一般由以下几个部分组成，（1） 送纸部：电控部分采用PLC、触摸屏和变频器。操作员可在触摸屏设定纸张的长、宽等相关数据，调整前挡板、侧挡板的位置，使得后续的各部定位准确，取得良好的印刷、模切效果。（2） 印刷部：由多个单色印刷部组成，均采用PLC与触摸屏控制。彩色原稿经过电子分色制版成反面图像，然后通过印刷机进行印刷，将水墨从印刷机网纹辊上转移到印刷版上，再将水墨从印刷版上转移到瓦楞纸板上。通过套色、叠色得到正面的图像，实现原稿样箱的复制。在触摸屏上可以调整印刷位置，印压滚筒的深度等。（3） 开槽部：对印刷好的纸板进行压线开槽的工序。各刀具的位置通过触控画面可调。（4） 模切部：模切的相位可通过触摸屏调整设定，由PLC程序控制，配合高速脉冲计数，取得的开模效果。 【技术难点】由印刷开槽模切机具备的功能来看，它对所采用的PLC提出了以下的挑战。（1） 位置检测比较多，位置信号是通过编码器给PLC的，因此对PLC的高速计数器的数量有要求。如送纸部有6个编码器，印刷部各站有8个编码器，开槽部和模切部各有7个。虽然反馈脉冲的频率不高，但一般计数器是无法胜任的。（2） 各站之间需要作数据通讯，如各站的故障信息，位置参数与当前值，生产参数，互锁信号等等。这些数据的收发，有的是主站与从站之间的，也有的是从站与从站之间的。因此通讯部分的控制程序设计是一个难点。（3） 各个站都需要控制变频器，一般用通讯方式控制。因此对通讯口的数量有要求。（4） 程序量较大。【永宏方案】永宏PLC是台湾永宏电机股份有效公司研发生产的小型PLC，近20年的专注研发，永宏FBs系列的性能与品质在小型PLC上睥睨业界，甚至可媲美中型PLC。   [:page:]FBs系列的MC高功能型主机，具备以下高端性能：（1） 单机大支持5个通讯口，支持RS-232，RS485，USB和以太网接口。（2） 单机支持8个高速计数器，4个硬件高速计数器的输入频率为单独200kHz，4个软件高速计数器的输入频率为总和5kHz。（3） 单机支持4轴高速脉冲数出，大输出频率为200kHz。（4） 单机支持16点 中断输入，本体的输入点具有信号捕捉功能。（5） 全系列具有20k步的程序容量。系统结构图：  依照具体IO分布，各个部可选用32点~60点的MC高功能型PLC主机，本体即可解决高速计数器以及通讯口个数的要求。程序部分：（1） 主机具备4个200kHz的硬件高速计数器（HHSC）和4个频率总和为5kHz的软件高速计数器（SHSC），无需另加高速计数模块即可满足系统需求。软件高速计数器支持U/D,P/R,A/B三种计数模式，硬件高速计数器更是支持U/D*2， P/R*2, A/B*2，A/B*3, A/B*4，共计8种计数模式。   （2） 永宏PLC通过通讯口port2，可实现主机之间的高速CPU bbbb。高速联机时，高Baud Rate 为921.6Kbps，低为38.4Kbps（可调）；Data Bit 固定为8-bit；数据以原始码（也就是数据本身的二进制码）传输（比ASCII Code 快一倍）；错误检验方法采用比Checksum 方式稳定可靠的CRC-16。高速联机的数据传输理念是以COMMON DATA MEMORY 观念来设计，每站多支配32word长度的资料区域。例如主站将R0～R31 的内容送出，则所有从站PLC 的R0～R31 的内容都会与主站相同；2 号从PLC 将R32～R47 中内容送出，则主站及其它从PLC 的R32～R47 的内容都会与2 号站相同，依次类推。主需要在主站调用FUN151指令，并添加通讯命令，如下图所示，即可方便完成通讯功能。而不需要在每一站分别写通讯命令，轮流占用信号传输通道，有着显著的优越性。[:page:] （3） 通过通讯口port1~port4的任意一个，都可以使永宏PLC作为主站，与外围设备通过Modbus协议进行通讯。同样是通过“功能指令+表格”的形式，FUN150.M_BUS指令可轻易实现PLC对变频器的通讯控制，简单显示如下：   【结束语】综上可见，永宏PLC在印刷开槽模切机的应用中，有着令人信服的性能表现。依靠其出色的品质与高性价比，永宏PLC在该行业中得到越来越多厂商的认可。时下，随着生产自动化水平的提高，以及行业竞争的激烈，永宏PLC的优势将日益显著。