西门子6ES7223-1PM22-0XA8方法说明

西门子6ES7223-1PM22-0XA8方法说明1  引言        在炼钢企业各环节生产中，经常需要对钢卷进行称重，并将所得到的重量上传到生产管理系统，以便于生产监控、管理。以往常采用工控机加电子秤进行控制，使用此种控制方式，可靠性差，自动化程度不高，且成本高昂。目前已有许多企业采用可编程控制器(plc)对传统接触控制进行改造，大大提高了控制系统的可靠性和自控程度，为企业提供了更可靠的生产保障。本文在此介绍台湾永宏plc对称重环节进行控制的解决方案，其电路结构简单，投资少(可利用原有设施改造)，系统不仅自动化程度高，具有在线修改功能，灵活性强，亦可将相关数据于上位机进行交换。2  系统设计2.1 控制要求        控制系统根据生产线下来的钢卷到达指定位置，启动重量接收程序，当接收重量完成，并停泵；操作人员可通过确认按钮解除音响报警信号，闪烁灯光转平光；系统具有手动/自动两种控制方式，并设有试验功能。2.2 plc选型        系统在设备选型和实施过程中遵循以下原则：         (1) 通用性：在选型过程中充分考虑备件购买的方便性，在满足设计要求的情况下尽量选择通用设备。        (2) 标准性：在选型和编程中使用标准方法以尽可能得到系统设备厂商的将来可能提供的升级支持。        (3) 可靠性：尽可能的增加异常检测，同时考虑非关键设备故障时系统的容错性，提高系统可靠性；对于关键设备，使用冗余方法，将故障停机时间缩短到小。        (4) 性价比：plc的选择应着重考虑plc的通讯功能、性能价格比，选择可靠性高功能相当，负载能力合适，经济实惠的plc。永宏plc单机可扩展至五个通讯口，除永宏标准通讯协议外，还可选用modbus ascii/rtu/tcp协议或自订协议，同时有6种通讯板8种通讯模组可轻易满足各种不同应用场合之弹性选择，为同级plc之，且经济实惠，故选用台湾永宏plc经济型主机(型号为：fbs-10ma)，配以台湾英展的称重仪表ex2002进行控制。2.3 系统硬件配置        因系统外部只有两个指示灯输出且只需要有两个通讯端口，选用永宏plc小点数的fbs-10ma就可方便达到控制要求。系统正常运行时，因称重控制仪表同plc同时使用同一电源，故不用再做电源指示直接通过观看电子秤就可知道电源的工作情况提高i/o端口的利用率，节省i/o点数。3  系统软件设计图1  系统流程图        控制程序流程如图1所示。3.1 i/o变量定义        i/o变量定义系统如硬件配置图2所示。图2  系统硬件配置图3.2 系统设计        (1) 本系统为液位的双位控制系统。液位可分四段设定和显示，在低液位时自动启泵，当液位到达设定值时自动停泵。        (2) 采用il/ilc分支指令，通过0008旋钮实现手动/自动两种功能的选择，当0008旋钮闭合时，自动指示灯亮，系统执行il/ilc分支内程序，完成自动监控；当0008旋钮打开时，手动指示灯亮，系统执行分支外程序，通过0010、0011旋钮实现手动启泵、停泵。        (3) 液位由0004～0007旋钮分低、较低、较高、高四段设定，系统设置由低到高的优先权，即当多个设定旋钮同时闭合时，低液位设定优先。        (4) 采用干簧管检测液位时，当液位到达检测点时其触点闭合，指示灯点亮；液位离开检测点时其触点打开，为保证相应测量段指示灯不立即熄灭及不受液位波动的影响，每段指示灯的控制均采用keep保持指令，只有当液位上升或下降到相邻段时指示灯才熄灭。        (5) 当液位到达检测点时，液位指示灯闪烁，灯光闪烁因子采用内部闪烁内标1902，以1s为周期闪烁；若液位到达设定值时，自动停泵，并设置电子音响报警，报警声设计为响3s停2s，循环30s后自动停止，或在30s内按0009确认按钮停音响，指示灯传平光。电子音响报警和泵的启停同样考虑液位的波动影响，设计时采用keep保持指令和difu微分指令联合使用。        (6) 开车时，液位低于或高于低液位时，需先手动启泵，再切换成自动运行；或先进入试验方式，按低液位试验按钮启动料泵，再进入自动运行方式。3.3 plc梯形图设计        (1) 定义port1/port2通讯参数(参照手册第十一章)        (2) port2接收电子秤数据        (3) 接收完成        (4) 处理接收到的数据到port1        (5) port1接收电子秤数据        (6) 上位机收到数据指示完成4  结束语        本控制系统控制协议简单、方便、只要带有通讯功能的上位机都可以与之建立通讯，加上一个协议转换器可进行局域或海外连线。自成功设计以来在广州经济开发区某大型的不锈刚企业中被大规模采用，使用过程得到用户的好评，值得同类企业推广和使用。1 引言虽然变频器广泛应用于各行各业，但因其显示面板简单，且在对数据的处理、计算、保存等方面存在弱点，在一定程度上影响了变频器在复杂控制系统中的应用。不过，通讯技术与变频器相结合可以弥补这些缺点，可以利用plc与变频器之间的通讯功能实现远程控制，同时增强了变频器对数据处理，故障报警等方面的功能。本文以污水处理控制系统为例，介绍利用modbus通讯协议实现永宏plc控制3台变频器运行系统，使得电机转速、方向、转矩以及变频器运行参数等控制变得十分容易和jingque。先前的控制是采用3台变频器分别控制3台牵引电机，其转速给定是由操作面板上的操作电位器的旋转给变频器一个0～10v的电流信号，这种方式缺点是:（1）各变频器运行参数无法准确在运行中获得;（2）控制电位器由于经常旋转操作频繁，使得故障率增高;（3）由于变频器一般安装在控制柜中，较难得到其面板上的频率信息;（4）改变其运行参数，需手动多次调试;（5）自动化程度不高。因此，必需在控制方式上加以改进，采用plc控制，利用modbus通讯实现用plc控制和监控变频器的运行。2 相关系统构成及配置系统采用台湾永宏股份电机有限公司的fbs-60mct型plc作为主控制器;tvf2000系列变频器用于传动控制;hitech pws3261触摸屏用于人-机信息交换。相关系统构成框图如图1所示。在该系统中，plc的port 2和变频器构成modbus总线，通过plc控制3台变频器完成系统控制需要，实现对变频器的速度设定、运行状态监控及参数交换等。3 modbus通讯协议modbus通讯协议，是一种串行的、非同步的主从通讯协议，网络中只有一个设备能够建立协议，其它的设备只能通过提供数据响应主机的查询，或根据查询做出相应的动作。modbus协议定义了主机查询的格式，其包括:主从机的编址方法（或广播），要求动作的功能代码，传输数据和错误校验等，或不能完成主机要求的动作，它将组织一个故障作为响应。modbus协议不需要特别的接口，典型的物理接口是rs-485。在modbus通讯网络中，一般提供中ascii和rtu两种通讯模式。本控制系统中，永宏plc支持modbus协议，可以灵活运用ascii和rtu两种通讯模式，tvf2000变频器支持modbus中的rtu通讯模式。4 系统实现本控制系统主要以modbus通讯控制实现。因此，主控设备和受控设备必须都支持modbus协议，永宏plc提供了方便快捷的 modbus master表格，直观易懂，如图2所示。其中，第0，2，4项资料为分别写入1#2#3#变频器控制字和给定值1;第1，3，5项资料为读取1#2#3#变频器的状态字。时代tvf2000系列变频器可通过串行rs-485总线与外部plc控制系统进行通讯，通讯协议为modbus的rtu形式，其控制命令和给定频率全部来自modbus通讯，其rs-485总线结构如图3所示。tvf2000变频器的寄存器40001为控制字，寄存器40002为给定值1，寄存器40004为状态字，寄存器40005为实际值。其相关参数设置如下:5005=2—modbus通讯;5201=1，2，3—变频器站号;5202=5—波特率为9600bps;5203=0—无校验;5003=1.0—通讯超时时间;1001=10—外部命令1为通讯控制;1003=3—电机正反转控制;1104=0.1—频率给定小单位0.1hz;1105=50—大给定频率为50hz;1601=7—为通讯允许运行;1604=7—为故障通讯复位.tvf2000的菜单参数被一一映射为modbus协议的寄存器，modbus通讯对各寄存器的操作，即实现了对tvf2000中与寄存器对应的菜单参数的操作。对应的命令寄存器为40001，其中每一位控制的具体内容如表1所示。对每一台变频器进行控制时,通过hitech触摸屏给定起停信息,变频器的位置信息如下:步，40001=0000 0000 0000 0110b变频器进入通讯控制就绪状态;第二，40001=0000 0000 0000 0111b变频器进入准备状态;第三，40001=0000 0000 0000 1111b发上升沿脉冲进入运行允许状态;第四，40001=0000 0000 0010 1111b启动变频器;第五，40001=0000 0000 0110 1111b按给定频率值运行。同时，通过对存储寄存器40004读取，可获得变频器的运行状态等信息,然后通过触摸屏显示界面，操作人员可以直观地了解变频器运行信息。40004的位址内容见表2。5 程序设计org m1924fun 08 7,r1000fun 08 7,r1100fun 08 7,r1200/＊变频器就绪＊/org m1962fun 150p 2,r5800,r5900/＊modbus通讯工作命令设定＊/org m10fun 08p 47,r1000fun t10 100and t10fun 08p 111,r1000/＊启动1#变频器＊/org m11fun 08p 7,r1000/＊停止1#变频器＊/org m12fun 08p 47,r1100fun t11 100and t11fun 08p 111,r1100/＊启动2#变频器＊/org m13fun 08p 7,r1100/＊停止2#变频器＊/org m14fun 08p 47,r1200fun t12 100and t12fun 08p 111,r1200/＊启动3#变频器＊/org m15fun 08p 15,r1200/＊停止3#变频器＊/6 结束语利用modbus通过plc来控制多台tvf2000变频器的运行，从满足生产设备各种不同场合和要求的需要。与原系统相比，在极大程度上提高了自动化程度，使控制变得简单和jingque;而与plc+d/a模块这一传统的控制模式相比,虽然同样可以达到控制要求，但从经济上考虑，我们一般无法接受昂贵的d/a模块，在同时控制多台变频器时，将使变得系统十分庞大，不利于系统的维护;因而，采用modbus等总线结构来实现生产设备控制要求，是工业控制的一种趋势。同时，随着变频技术与计算机通讯技术相结合，plc和变频器的通讯控制将更加广泛应用于工业控制中。本文笔者多次设计相关系统运用于污水处理系统，食品、药品和化妆品等包装系统中，自动化程度大大提高，系统运行故障率则大大减少，是值得推广和应用的传动控制系统。