西门子模块6ES7235-0KD22-0XA8方法说明

西门子模块6ES7235-0KD22-0XA8方法说明1  引言    随着PLC网络通讯功能的不断增强，PLC与PC组成的集散控制系统被广泛应用。过程控制中的过程参数变化不是很快，PLC可以构建出可靠灵活的实时数据监控系统,并且具有较高的性价比,因而项目采取以PLC为下位机，以装有LabVIEW软件的PC机为上位机开发平台，利用VISA技术实现与PLC通讯，实现对工业现场的监控与现场数据的分析。这样可以利用LabVIEW软件强大的数据处理功能和良好的人机交互环境通过简单的编程实现实时监控的功能。2  总体设计方案    我们采用主计算机通过PPI电缆与西门子PLC相连，以达到主机能实时监控设备工作状态的要求，以及对各种数据进行采集和对设备的开关进行控制。其中触摸屏可以挂在任意的一台PLC上，以对系统的要求进行相应的设置。    这些主机再通过TCP/IP网络和计算机中心的总机连接起来，以达到设备的运行状态都能传输到计算机中心，以及设备的动态参数都能在其他计算机中实时显示。图1为总体设计框图[1]。图1  总体设计框图3  LabVIEW与PLC的串口通信    LabVIEW是美国NI公司的图形化工业过程测控开发平台，它内置信号采集、测量分析与数据显示功能，摒弃了传统开发工具的复杂性，提供强大功能的同时还保证了系统灵活性。LabVIEW广泛的数据采集、分析与显示功能集中在了同一个环境中，用户可以在自己的平台上无缝地集成一套完整的应用方案。LabVIEW使用图形化编程语言编程，具有界面友好、开发周期短等优点，广泛应用于仪器控制、数据采集、数据分析和数据显示等领域。所以，在计算机上我们采用它来实现对设备运行状态的监控，同时也可以对各种数据进行采集显示。一方面，在主机上做一个界面实时显示设备运行的状态，另一方面，将这些状态信息通过TCP/IP网络传输到计算机中心，以及网络上其他的计算机。    用LabView编程步骤为：（1）初始化串口，利用VISA Configure Serial Port.vi设置双方通讯的端口号、波特率、数据位、停止位、奇偶校验等,注意在LabVIEW7.1中串口号是在VISA resource name中设置的；（2）把要发送的数据按PLC命令帧的格式打包,包括计算帧校验序列FCS；（3）利用VISA Write.vi写端口,把整个命令帧发送到串口；（4）延时等待PLC的应答帧到达串口；（5）利用VISA Read.vi读串口,读取PLC的应答帧；（6）把读取的应答帧解包，读取相应的数据[2]。    上位机与PLC组成的实时监控系统如图2所示。系统具备如下功能：（1）连续循环扫描PC与PLC之间的发送、接受命令状态，使用Labview的While循环即可；[NextPage]图2  串口通信程序框图    （2）上位机读PLC数据；（3）上位机向PLC发送命令而不影响PLC正在控制运行的现场设备。4  基于TCP/IP的远程监测    DataSocket是NI公司提供的一项网络测控系统开发技术，它基于Micromsoft的COM和ActiceX技术，源于TCP/IP协议并对其进行了高度封装，面向测量和自动化应用，用于共享和发布实时数据，是一种易用的高性能数据交换编程接口。它能有效地支持本地计算机上不同应用程序对特定数据的同时应用[3]。    本系统由运行在控制现场的服务器计算机监控系统和运行在网络上的客户端的监控系统组成。如图3是服务器方框图,首先使用了Listen.vi循环监听信号。然后使用了TCP Write.vi，TCP Read.vi把现场采集到的数据从服务器发送给客户机。后是使用了TCP CloseConnection.vi关闭连接[4]。图3   服务器方框图    客户机的完整框图如图4所示。首先根据Port和Address信息打开TCP连接，其次在For循环体内首先从服务器上读出每次所传的长度，继而读出数据，并在控制而板上显示出来，然后判断是否需要断开连接，后做出判断并进入下一循环或结束循环，后并闭TCP连接。在客户机没有读到任何数据时判断，是否有STOP命令进入，若无则进入下一循环，继续读取数据。图4  客户机方框图5  结束语    以PLC为下位机,以LabVIEW为上位机开发平台,利用LabVIEW软件强大的数据运算能力和数据分析能力并通过LabVIEW与PLC之间的串口通讯,组成了实时监控的高冲数字显示平台,整个系统的设计思想可应用于工业现场控制的其他场合。AC500是一款灵活一致的扩展升级产品，能够适应各种不同的自动化任务：各种相关的设备可以根据用户的需求灵活的组合和使用，从而实现库存的小化。   AC500系统的构成    CPU    CPU有PM571、PM581和PM591三个不同的等级。而这不同等级的CPU均可用同一个编程软件使用5种不同编程语言进行编程。CPU上均带有LCD的显示、一组操作按键、一个SD卡的扩展口和两个集成的串行通讯口。CPU可直接插在CPU底板上，CPU底板还可选择是集成以太网还是ARCNET网络接口。而保留的CS31的通讯接口更是考虑到了和AC31系列PLC的兼容性。    通讯模块    除了CPU上集成的通讯接口外，每一个CPU上还可多扩展4个通讯接口。这4个通讯接口可扩展为任意的标准总线协议。    CPU上集成的两个Modbus通讯接口和可选集成的以太网或ARCNET网络接口外，通过通讯扩展接口还能扩展：ProfibusDP-V1、DeviceNet、CANopen和以太网等总线接口。     可编程控制器－AC500点击此处查看全部新闻图片       产品概述    CPU底板    按CPU扩展的通讯接口数量的不同有三种不同的CPU底板。它们分别带:一个、两个或四个通讯插槽，这些插槽可插接不同的总线接口。    I/O模块    输入/输出模块有模拟量和开关量两大种类。每个输入/输出模块均可直接插到端子板上，CPU本地和通过FBP分布式扩展的子站，可大扩展到7个输入/输出模块。在这些模块中含有输入/输出可设置的模块种类，以供用户灵活的使用。    端子板    模拟量和开关量均使用同一种端子板，而同一种端子板可实现1线、2线和3线不同的接线模式。从而提供用户在没有输入/输出模块时的预接线。端子板分为:24VDC和    230VAC两种不同的电压等级，而接线方式则有螺钉和弹簧两种可选。    FBP的接口模块    这种模块集成了一定数量的开关量输入/输出，并且通过它实现和CPU的通讯和分布I/O。这个分布模块后面又可大扩展7个输入/输出模块。    SD卡    可选附件，在没有PC的情况下实现数据调用，下载和上传用户程式，或对所有设备进行产品更新（CPU、通讯模块或I/O模块）。    1带背光的LCD显示屏和操作按键    2SD卡插槽    3插入式扩展通讯模块（从1个、2个多至4个）    4CPU上集成的通讯接口（可选为以太网或ARCNET）    5FBP通讯接口（只能用于从站）    6两个串行接口，用于编程、ASCII通讯、Modbus通讯，或CS31通讯（只能用于主站）    7本地I/O扩展模块，多到7个         AC500可按不同控制需求组合        网络和通讯         CS31通讯总线    CS31现场总线从1989年研发至今，一直起着承先启后的作用。通过这个总线，把前后多套系统有机的联系在了一起。CS31总线便于设置和通讯简单，总线的连接只需通过三个接线端子来实现，省去其它总线所需的额外连接成本。AC500控制系统的COM1口集成了CS31主站功能。    网络结构和通讯介质    CS31总线是一种点对多点的RS485串行通讯。每个通讯系统由一个主站和大31个从站组成。通讯距离不加中继为500米，加中继大可达到2000米。总线带有自诊断功能。通讯介质为:屏蔽双绞线。    AC500ControlBuilder编程        AC500ControlBuilder编程是一套可对所有系列AC500CPU进行编程的工程工具，这套编程软件符合IEC61131-3的，可支持五种不同的编程语言。这套软件可完成AC500系统的全部设置，包括所有的总线接口，而且还有全面的自诊断功能、报警处理、可视化调试工具和开放的数据接口。    符合IEC61131-3标准的编程    这套编程软件除了用优异的性能、友好的界面对系统内所有的硬件进行相关的编程、测试、调试来实现各种自动化应用外还提供以下的功能:    ●五种标准的编程语言:    －功能块（FBD）    －语句表（IL）    －梯形图（LD）    －结构文本（ST）    －顺控图（SFC）    ●连续功能图（CFC）    ●调试工具:    －单步    －单循环    －断点    离线仿真功能    AC500ControlBuilder可在没有连接PLC硬件的情况下进行仿真，对用户程式进行调试，包括相关的手动功能。调试后的程式再下载到CPU控制系统中使用。    变量跟踪功能    可在线实时的监视所有过程变量随时间变化的情况。    配方管理和监视列表    可为一组变量预设有一组相关的值，可在调试时调用。这个功能在控制参数的整定时很有用。    可视化的调试工具    在这套编程软件里，可把PLC里的各种变量通过颜色的变化、物体的移动、位图、各种柱状图或直接显示数值等方式显示在软件上，以便于用户程式的调试，以及报警和事件的管理，并提供网络多媒体（ActiveX）功能。    通讯接口的设置    通过这套软件可实现Profibus-DP、CANopen、DeviceNet、以太网、Modbus和CS31总线的设置。    开放的数据接口    可通过DDE和OPC方式和外部进行数据交换。    编程    可通过以太网和ARCNET网进行编程。    工程接口    编程软件可访问外部的项目数据库，从而实现对一个或多个自动化项目进行管理很多时候，在一些大型的装配机械应用中你可能需要做启停的顺序逻辑控制。这些顺序控制保证在使用急停电路之前和保护通道打开之前正确地停下你的机器，很明显，通过这样控制机器的停止是有好处的。如果一个自动化过程启动以后，你想在停止机器之前允许它结束工作，特别是有一个必需的装配顺序在你的自动化机器工作周期中。一个控制停止更优于使用急停，所以你不必释放信息的跟踪，或者在周期的中间停止。这儿有一些你需要理解的编辑一个控制启停顺序逻辑的程序设计基础。我将调用我的那些主控位，对于启动按钮我也会定义。那些主控位用于逻辑中的任何地方，来防止自动化过程的再次启动和他们已经完成时的监测。 主控位定义：启动请求(START_REQ)：在操作员按下必需的周期启动按钮(PB_START)后这个位闭合，在运行位(RUNNING)闭合后，这个位打开。典型梯形图：运行(RUNNING)：在启动请求发生之后，这个位闭合，通常在输送系统中后一个电机启动以后。如果你没有输送电机这个梯级会直接闭合。如果你有输送电机或者在系统进入自动循环运行之前你可能要对其它的一些过程做预启动，那么插入后一个电机的触点或预启动的条件在START_REQ和MCR指令之间，那么必须后一台电机启动或预启动条件满足以后，运行位(RUNNING)才会闭合。这个运行位用在每一个顺序中来允许顺序启动。 下面是没有输送电机的典型梯形图： 下面是有输送电机的典型梯形图：停机请求(STOP_REG)：当周期停止按钮被按下，或者有人将机器从自动模式切换到手动模式时，停机请求位闭合。这个位也用在每一个梯级中，当停止请求发出后禁止设备再次启动，当停止位(STOPPED)闭合后，这个梯级被释放。典型梯形图：停机(STOPPED)：当同意停机位(OK_TO_STOP)被触发后这个位闭合，这个梯级触发后，上面的运行位被停止。典型梯形图：同意停机(OK TO STOP)：这个位监控机器中所有的顺序步。有代表性地，我写了一个位在周期中调用，为我机器中的每一个顺序。一旦我启动了一个站进入自动控制周期，我机器中的每个站都有一个循环位，如果那些站还在动作，我使用这个位就可以让我知道。如果所有的站都完成了动作，然后就可以停机了，停机请求位将保持直到站点再次启动。典型的梯形图： 那么现在你对主控位有了一个基本的理解了，你可以用主控位来控制一个顺序逻辑的启停。在每一个顺序逻辑或机器上的自动控制站中，我调用了一些其它的子位：OK，INCYCLE和DONE，当所有的条件都满足后，就可以启动顺序逻辑，一旦顺序逻辑启动以后，就进入INCYCLE状态，然后完成一系列编程要求完成的动作。当站点返回到原位置的时候，那么完成位就是DONE。一旦完成位到来，那么INCYCLE位就断开，我们准备启动另外一个周期。下面的梯形图中你将注意到，主控位RUNNING对于启动过程来说是必需的，而且机器不能处在停机请求STOP REQUEST状态。典型顺序逻辑梯形图：台达PLC在扶梯控制系统中的应用3、通信的应用　　随着扶梯应用的范围越来越广泛，自动化水平的提高，客户对扶梯的监控系统有着越来越高的要求。这些的监控系统可以帮助维护人员非常快的判断出扶梯的具体故障、看到以往的故障，帮助维护人员分析原因使扶梯能够更好的为大家服务。台达PLC的ES在这方面有很丰富的资源。它本身带有1个RS232串口、1个RS485接口。　　RS232串口用于下载并监视程序，如果简单的、扶梯数量较少，可以直接使用此端口与上位机连接，监控扶梯的运行状态。不过这种使用机会非常少，因为RS232接口传输距离相对较近，而且是1对1的接口，而扶梯的数量一般都是几个甚至几十个。所以使用成本较高。　　RS485接口。台达PLC的ES系列非常方便的是每个PLC都有RS485接口。RS485可以方便的多机通信，而且传输距离较远，理论能够达到1.2km。ES系列PLC通过RS指令，能够方便的实现自由协议的通信，而且可以使用MODWR、MODRD等指令实现MODBUS通信。　　在扶梯中，此RS485接口的主要作用是将PLC的运行状态及检测报警等实时的传输给故障诊断板，使客户或者维修人员能够了解扶梯的运行状态，在短的时间内找到停梯原因，及时检修并排除故障，能够更快的恢复扶梯的运行。4、安全设计　　PLC使用于扶梯系统要求安全是位的。这点不仅在外围安全电路的设计上，对PLC自身内部的软件安全同样有严格的要求。在软件设计中，对各个功能块分别检测，例如制动检测、闸瓦厚度的检测、梯级缺少等等。这些功能块的输出继电器组成了软件安全回路，控制外围安全回路的通断。各个功能块之间也不断的交替比较检测，降低了由于单一控制带来的风险。安全回路输出继电器检测一旦检测发生故障，不仅软件上使扶梯停下来，切断主机的电源，而且从外围安全回路切断主机的电源。软硬件结合的双重控制，增强了安全等级，提高了控制的可靠性。通过程序计算实际需提前放几袋，假设落料时间2s，速度40袋，一袋的周期是1.2s。 2s/1.2s=1.67，需要两袋依靠周期时间促发，如图11、12、13所示。　　经过实际运行，分别速度由40-60-80-120试运行，包装填充稳定。　　图11 计算界面　　图12 依靠时间促发两袋后允许角度促发　　图13 开始时间周期促发电磁阀2次，后转为凸轮角度促发5 结束语　　由台达人机、PLC、变频器和伺服组成的立式自动包装机控制系统轻松实现用户提出的要求；稳定可靠的产品品质，简单便易的操作方法，体现了台达机电产品整合系统的优越性；系统实现了全自动生产，大大提高了生产效率；丰富的故障诊断功能提高了作业人员检修设备的便利性。