6ES7223-1BF22-0XA8型号含义

在工业自动化控制系统中，为常见的是PLC和变频器的组合应用，并且产生了多种多样的PLC控制变频器的方法，其中采用RS-485通讯方式实施控制的方案得到广泛的应用：因为它抗干扰能力强、传输速率高、传输距离远且造价低廉。但是，RS-485的通讯必须解决数据编码、求取校验和、成帧、发送数据、接收数据的奇偶校验、超时处理和出错重发等一系列技术问题，一条简单的变频器操作指令，有时要编写数十条PLC梯形图指令才能实现，编程工作量大而且繁琐，令设计者望而生畏。

本文介绍一种非常简便的三菱FX系列PLC通讯方式控制变频器的方法：它只需在PLC主机上安装一块RS-485通讯板或挂接一块RS-485通讯模块；在PLC的面板下嵌入一块造价仅仅数百元的“功能扩展存储盒”，编写4条极其简单的PLC梯形图指令，即可实现8台变频器参数的读取、写入、各种运行的监视和控制，通讯距离可达50m或500m。这种方法非常简捷便利，极易掌握。本文以三菱产品为范例，将这种“采用扩展存储器通讯控制变频器”的简便方法作一简单介绍。

2、三菱PLC采用扩展存储器通讯控制变频器的系统配置

2.1 系统硬件组成

如图1～图3所示。

            图1 三菱PLC采用扩展存储器通讯控制变频器的系统配置

                        图2 FX2N-485-BD通讯板外形图

             图3 三菱变频器 PU插口外形及插针号（从变频器正面看）

    FX2N系列PLC（产品版本V 3.00以上）1台（软件采用FX-PCS/WIN-C V 3.00版）；
    FX2N-485-BD通讯模板1块（长通讯距离50m）；
    或FX0N-485ADP通讯模块1块+FX2N-CNV-BD板1块（长通讯距离500m）；
    FX2N-ROM-E1功能扩展存储盒1块（安装在PLC本体内）；
    带RS485通讯口的三菱变频器8台（S500系列、E500系列、F500系列、F700系列、A500系列、V500系列等，可以相互混用，总数量不超过8台；三菱所有系列变频器的通讯参数编号、命令代码和数据代码相同。）；
    RJ45电缆（5芯带屏蔽）；
    终端阻抗器（终端电阻）100Ω；
    选件：人机界面（如F930GOT等小型触摸屏）1台。

2.2 硬件安装方法

（1）用网线专用压接钳将电缆的一头和RJ45水晶头进行压接；另一头则按图1～图3的方法连接FX2N-485-BD通讯模板，未使用的2个P5S端头不接。
（2）揭开PLC主机左边的面板盖, 将FX2N-485-BD通讯模板和FX2N-ROM-E1功能扩展存储器安装后盖上面板。
（3）将RJ45电缆分别连接变频器的PU口，网络末端变频器的接受信号端RDA、RDB之间连接一只100Ω终端电阻，以消除由于信号传送速度、传递距离等原因，有可能受到反射的影响而造成的通讯障碍。

2.3 变频器通讯参数设置

为了正确地建立通讯，必须在变频器设置与通讯有关的参数如“站号”、“通讯速率”、“停止位长/字长”、“奇偶校验”等等。变频器内的Pr.117～Pr.124参数用于设置通讯参数。参数设定采用操作面板或变频器设置软件FR-SW1-SETUP-WE在PU口进行。

2.4 变频器设定项目和指令代码举例

如表1所示。参数设定完成后, 通过PLC程序设定指令代码、数据和开始通讯, 允许各种类型的操作和监视。

2.5 变频器数据代码表举例

如表2所示。

2.6 PLC编程方法及示例

（1）通讯方式
PLC与变频器之间采用主从方式进行通讯，PLC为主机，变频器为从机。1个网络中只有一台主机，主机通过站号区分不同的从机。它们采用半双工双向通讯，从机只有在收到主机的读写命令后才发送数据。

（2）变频器控制的PLC指令规格
如表3所示。

（3）变频器运行监视的PLC语句表程序示例及注释
    LD M8000    运行监视；
    EXTR K10 K0 H6F D0    EXTR K10：运行监视指令；K0：站号0；H6F：频率代码（见表1）； D0：PLC读取地址（数据寄存器）。
    指令解释：PLC一直监视站号为0的变频器的转速（频率）。
    （4）变频器运行控制的PLC语句表程序示例及注释
    LD  X0    运行指令由X0输入；
    SET  M0    置位M0辅助继电器；
    LD  M0
    EXTR K11 K0 HFA H02    EXTR K11：运行控制指令； K0：站号0；HFA：运行指令（见表1）； H02：正转指令（见表1）。
    AND  M8029    指令执行结束；
    RST  M0    复位M0辅助继电器。
    指令解释：PLC向站号为0的变频器发出正转指令。
    （5）变频器参数读取的PLC语句表程序示例及注释
    LD  X3    参数读取指令由X3输入；
    SET  M2    置位M2辅助继电器；
    LD  M2
    EXTR  K12 K3 K2 D2    EXTR K10：变频器参数读取指令；  K3：站号3；K2：参数2-下限频率（见表2）；  D2：PLC读取地址（数据寄存器）。
    OR  RST  M2    复位M2辅助继电器。
    指令解释：PLC一直读取站号3的变频器的2号参数-下限频率。
    （6）变频器参数写入的PLC语句表程序示例及注释
    LD  X1    参数变更指令由X3输入；
    SET  M1    置位M1辅助继电器；
    LD  M1
    EXTR K13 K3 K7 K10    EXTR K13：变频器参数写入指令；K3：站号3；K7：参数7-加速时间（见表2）；K10：写入的数值。
    EXTR K13 K3 K8 K10    EXTR K13：变频器参数写入指令；K3：站号3；K8：参数8-减速时间（见表2）；  K10：写入的数值。
    AND  M8029    指令执行结束；
    RST  M1    复位M1辅助继电器。
    指令解释：PLC将站号3的变频器的7号参数-加速时间、8号参数-减速时间变更为10。

3、三菱PLC控制变频器的各种方法综合评述与对比

3.1 PLC的开关量信号控制变频器

PLC（MR型或MT型）的输出点、COM点直接与变频器的STF（正转启动）、RH（高速）、RM（中速）、RL（低速）、输入端SG等端口分别相连。PLC可以通过程序控制变频器的启动、停止、复位；也可以控制变频器高速、中速、低速端子的不同组合实现多段速度运行。但是，因为它是采用开关量来实施控制的，其调速曲线不是一条连续平滑的曲线，也无法实现精细的速度调节。这种开关量控制方法，其调速精度无法与采用扩展存储器通讯控制的相比。

3.2 PLC的模拟量信号控制变频器

硬件：FX1N型、FX2N型PLC主机，配置1路简易型的FX1N-1DA-BD扩展模拟量输出板；或模拟量输入输出混合模块FX0N-3A；或两路输出的FX2N-2DA；或四路输出的FX2N-4DA模块等。
优点： PLC程序编制简单方便，调速曲线平滑连续、工作稳定。
缺点：在大规模生产线中，控制电缆较长，尤其是DA模块采用电压信号输出时，线路有较大的电压降，影响了系统的稳定性和可靠性。另外，从经济角度考虑，如控制8台变频器，需要2块 FX2N-4DA模块，其造价是采用扩展存储器通讯控制的5～7倍。

3.3 PLC采用RS-485无协议通讯方法控制变频器

这是使用得为普遍的一种方法，PLC采用RS串行通讯指令编程。
优点：硬件简单、造价低，可控制32台变频器。
缺点：编程工作量较大。从本文的第二章可知：采用扩展存储器通讯控制的编程极其简单，从事过PLC编程的技术人员只要知道怎样查表，仅仅数小时即可掌握，增加的硬件费用也很低。这种方法编程的轻松程度，是采用RS-485无协议通讯控制变频器的方法所无法相比的。

3.4 PLC采用RS-485的Modbus-RTU通讯方法控制变频器

三菱新型F700系列变频器使用RS-485端子利用Modbus-RTU协议与PLC进行通讯。
优点： Modbus通讯方式的PLC编程比RS-485无协议方式要简单便捷。
缺点： PLC编程工作量仍然较大。

3.5 PLC采用现场总线方式控制变频器

三菱变频器可内置各种类型的通讯选件，如用于CC-bbbb现场总线的FR-A5NC选件；用于Profibus DP现场总线的FR-A5AP（A）选件；用于DeviceNet现场总线的FR-A5ND选件等等。三菱FX系列PLC有对应的通讯接口模块与之对接。
优点：速度快、距离远、效率高、工作稳定、编程简单、可连接变频器数量多。
缺点：造价较高，远远高于采用扩展存储器通讯控制的造价。

，PLC采用扩展存储器通讯控制变频器的方法确有造价低廉、易学易用、性能可靠的优势；若配置人机界面，变频器参数设定和监控将变得更加便利。

1台PLC和不多于8台变频器组成的交流变频传动系统是常见的小型工业自动化系统，广泛地应用在小型造纸生产线、单面瓦楞纸板机械、塑料薄膜生产线、印染煮漂机械、活套式金属拉丝机等各个工业领域。采用简便控制方法，可以使工程方案拥有通讯控制的诸多优势，又可省却RS-485数据通讯中的诸多繁杂计算，使工程质量和工作效率得到极大的tigao。但是，这种简便方法也有其缺陷：它只能控制变频器而不能控制其它器件；此外，控制变频器的数量也受到了限制。

4、结束语

本文较为详细地介绍了PLC采用扩展存储器通讯控制变频器的简便方法，并综合评述了三菱PLC控制变频器的各种方法。深入了解这些方法，有助于tigao交流变频传动控制系统设计的科学性、先进性和经济性。读者可以根据系统的具体情况，选择合适的方案。本文重点介绍的简便方法尽管有其缺陷，但仍不失为一种有推广价值的好方法。

当今世界上精密加工技术发展很快,新的加工方法和设备层出不穷,计算机的广泛应用使精密加工技术更为普及和多样. 实现精密和超精密切削加工有三种方法: (1) 采用和研制高精度加工设备;(2) 采用新的切削工具材料; (3) 利用加工与测量控制一体化技术. 前两种方法成本较高,而后一种方法成本较低,具有广阔的前景. 在后一种方法中,除了要保证刀具的精度、夹具的精度以及测量精度外,还有一项重要内容就是微进给机构的精度及其控制精度. 笔者在控制精密磨削的研究中,利用步进电机带动滚珠丝杠作为进给机构,在滚珠丝杠确定后,步进电机的控制精度成为了主要矛盾.
　　
　　1 　步进电机的控制
　　
　　步进电机在不失步的正常运行时,其转角严格地与控制脉冲的个数成正比,转速与控制脉冲的频率成正比. 可以方便地实现正反转控制及调整和定位. 由于步进电机和负载的惯性,它们不能正确地跟踪指令脉冲的启动和停止运动,指令脉冲使步进电机可能发生丢步或失步甚至无法运行. 因此,必须实现步进电机的自动升降速功能. 为了实现速度的变化,输入的位移脉冲指令相应地要升频、稳频、和降频这些脉冲序列,可以由脉冲源加专用逻辑电路来产生,也可以由微型计算机产生. 对于脉冲源加逻辑电路构成的控制器来说,控制逻辑是固定
　　的,即控制电路一经固定,其控制逻辑也就固定了.
　　
　　如果要改变控制逻辑和控制方案,必须改变电路结构和元件参数,而使用计算机控制,不必改动硬件电路,只要修改程序,就可以改变控制方案. 且可以从多种控制方案中,选取一种佳方案进行控制和调节. 也可以用同一套系统对不同控制方案的多台步进电机同时控制. 利用计算机控制的形式也很多,本文介绍PLC位控单元对步进电机的控制.
　　
　　2 　PLC 系统组成及位控单元的工作原理
　　
　　　　本研究所利用的PLC 系统的组成包括如下七大模块:电源,CPU ,位控单元, I/ O 单元,A/ D ,D/ A 单元,如图1 所示. 其中位控单元的主功能是当步进电机(或伺服电机) 与电机驱动器联结时,输出脉冲序列控制电机的转速与转角. 进给机构可以是2 轴型,也可以是4 轴型. 本文采用的是前者,即滚珠丝杠的横向进给与纵向进给,如图2
　　所示. 具体地说,位控单元实现速度以及位置的控制方法有多种,如E 点控制(单速度控制) ,如图3(a) 所示;P 点控制(多级速度控制) ,如图3 (b) 所示; 线性加/ 减速和S型加/ 减速,图3 ( a ) , ( b)为线性加/ 减速,S型如图3 (c) 所示. 除此之外还有位置控制和相对位置控制等. 表1 给出了E点控制不同模式的控制码(P 点与其相同) .

3 　磨削加工PLC 控制原理
　　
　　如图4 所示, PLC 可以控制变频器、传感器、步进电机. 总控制程序流程图如图5 所示. 其中两个步进电机是利用PLC 的位控单元控制的. 在进行精密磨削过程中,横向进给将是十分重要的,PLC 的位控单元能较jingque地控制步进电机的转角,从而使滚珠丝杠获得jingque定位. 由于PLC 位控单元的控制方法有多种,对于磨削加工来讲,横向进给量不能大于215μm ,通过实验的方法可以找出佳方案. 这里只通过一种控制方法来说明位控单元的具体应用. 首先,设置原点,利用光栅
　　尺粗对刀,测量出对刀位置距原点的距离. 为防滚珠丝杠出现爬行现象,工作台从原点出发,经过一段距离以后开始自动加/ 减速. 此时,只要给定起始速度,目标速度,加速/ 减速时间以及位置要求值,并设定控制码即可实现上述功能,相关程序如图6 所示. 如果假设滚珠丝杠的螺距为d ,步进电机的步距角为α°;进给速度为v (mm/ s) ;行程为s (mm) ;则要求的脉冲频率(即程度中的目标速度) 为f = 360 v/αd (Hz) ;总脉冲数(即程序中的位置要求值) 为F =360s/da(个) .

4 　结束语
　　
　　PLC 位控单元具有运行速度快、灵敏度高、精度高、编程简单等众多优点. 因此,它对于在精密加工领域的研究开发与应用具有深远的现实意义.

在石油行业的原油管道输送过程中,各企业之间需要进行原油交接,因此liuliang计使用比较广泛。而计量精度则是一个关键参数,它关系到企业的经济效益和信誉。近年来,随着工业控制技术的飞速发展,可编程控制器(PLC) 广泛进入工业控制领域,并增加了一些专用控制功能,例如PID 调节功能、伺服功能、高速计数(HSC) 功能等,又具有较高的可靠性,使得利用PLC实现原油自动计量就成为可能。为此,我们利用工业计算机( IPC) 和PLC 构成新型的集散式原油自动计量系统。此系统可通过以太网将数据远传至控制中心。
此项目已在鲁宁长输管线的数处计量站应用成功,在测量精度、系统稳定性、工作效率、可靠性及可操作性等方面,取得了良好的标定效果。
2 　系统工作原理与硬件配置
2. 1 　控制系统工作原理
    系统结构如图1 所示。运用管道输油时,通过现场控制室PLC 打开/ 关闭相应的电动阀,进行流程切换,使相应的liuliang计投入运行。由liuliang计发信器将脉
冲传递到PLC ,PLC 利用高速计数模块采集liuliang计发出的脉冲数,并将其转换为标准状态下的容积值。同时,PLC 将实时采集流体的压力和温度(分别由压力变送器和温度变送器提供) ,所有数据通过以太网送入上位IPC , IPC 结合流体实时压力、温度值调用原油计量表数据库,将测得的累积量值转换为标准状态下(20℃,101 325 Pa) 的累积量值,并将数据存储在IPC 的硬盘上。而且, IPC 可以驱动打印机打印出计量报告。

2. 2 　控制系统的软、硬件配置
    控制系统主要由一次设备、二次设备以及控制体和软件构成。一次设备主要包括压力表、温度计、liuliang计等;二次设备主要包括温度变送器、压力变送器、脉冲发信器、电动阀等;控制体主要包括PLC、IPC(配置网卡) 、打印机、集线器及应用软件等,参见图1 。
2. 2. 1 　硬件部分
    (1) IPC:为保证系统的高度可靠性,选用了目前国内应用较多的Dell GX260 型计算机。具体配置为:P Ⅲ1. 7 GHz CPU、256 MB 内存、40 GB 硬盘、SON Y21 英寸纯平显示器、64 MB 显卡、声卡及音箱(报警和提示用) 等。
    (2) PLC:选用美国Rockwell 公司的A2B PLC 作为系统的控制核心,其特点是可靠性高、功能强、可扩展性好。具体配置如下:CPU 为17472L551B (内置以太网通信口) ;模拟量输入(AI) 模块选用17462NI4 ,它具有4 个高电平模拟输入端,可输入4 mA～20 mA 等标准信号,12 位A/ D 转换精度,具有输入超调监控功能和测量滤波抗干扰功能; 模拟量输出(AO) 模块选用17462NO4 I ,它有4 个模拟输出端,无需外部电源,可输出各种标准信号,包括0 mA～20 mA、4 mA～20mA、±10 V 等信号;开关量输入(DI) 模块选用17462I
×16 ,它具有单端隔离的16 路24 V DC 输入,所有的输入均配有滤波器,能够保证大0. 1 ms 的抗扰性,滤除线电源干扰;开关量输出(DO) 模块选用17462O×16 ,它具有8 路继电器输出,内部提供过载和短路保护,并具有通道故障自诊断功能;HSC 模块选用17462HSCE ,可计数大频率为40 kHz 的脉冲,实现向上计数、向下计数或向上/ 向下计数。
    (3) 网络功能:根据设计中现场数据远程实时监视的要求,在每台IPC 中各配置了1 块网卡, PLC 与IPC 之间、IPC 与IPC 之间采用抗干扰能力较强的五
类屏蔽双绞线建立以太网。考虑到现场计量间距离调度室较远,在线路中间加入了3COM 公司的8 通道高速集线器,以保证数据可靠传输。
    (4) liuliang仪表:采用日本OVAL 公司的UF2 Ⅱ型转子liuliang计,它具有精度高、liuliang范围宽、重复性好等优点。liuliang计现场部分配有不归零计数器和调整器,liuliang转换和变送部分为OVAL 公司的PG30EP 型脉冲发信器。
    (5) 温度压力仪表:温度变送器及压力变送器均能够提供4 mA～20 mA 的标准信号。
    (6) 电动阀:可通过直流24 V 的开关量输出,控制电动阀的全开或全关,同时,电动阀提供无源的位置信号输出和状态信号输出。
2. 2. 2 　软件部分
    系统的软件主要包括平台软件、PLC 编程软件和IPC 组态软件。
    (1) 系统平台软件:采用bbbbbbs 2000 作为系统平台,设置了系统密码和操作员指令,屏蔽了软件的某些功能,以限制系统的操作,防止非法用户进入系统。
    (2) PLC 编程软件:采用A2B 公司的Rslogix 500 ,它是一个基于bbbbbbs 环境的编程软件套件,A2B 500 系列PLC 使用,支持梯形图(LD) 、指令语句表( IL) 、顺序功能图(SFC) 等多种语言模式,具有在线编程、诊断和在线仿真调试等功能,可支持以太网以及DF1 Full Duplex、DH485 、DF1 Half Duplex Marster/Slave 等通信协议或通信总线。
    (3) IPC 组态软件:选用澳大利亚西亚特公司的工控软件Citect 5. 0 ,该软件可运行于bbbbbbsNT/ 2000 平台,具有采样速度快、实时性强、可靠性高等特点,组态方便,报警方式多样,实时、历史趋势曲线制作简单,能够与其它应用软件例如VB、VC、VF 、Excel 等实现无缝链接,灵活、方便地实现数据调用和报表打印。
3 　控制系统的数据流向及软件流程
3. 1 　数据流向
    (1) PLC 通过模拟量输入模块读取现场温度和压力数据(标准4 mA～20 mA 信号) ,按仪表量程的不同,经程序运算转换为标准的工程量单位;通过高速计数模块读取liuliang计的脉冲信号,由主程序调用计量子程序,按照脉冲liuliang比计算出liuliang的瞬时值和累积值;通过控制开关量输入/ 输出模块电动阀的开关,来自动切换流程。
    (2) IPC 利用通信模块从PLC 中读取数据,将其
记录到本机的历史数据库中,应用程序读取并显示现场数据及liuliang的瞬时值和累积值;同时, PLC 也通过通信模块读取和执行IPC 的操作指令。
    (3) PLC 将采集和计算得到的被检liuliang计各项参数传输到IPC , IPC 结合流体实时压力、温度值,调用原油计量表数据库,将测得的累积量值转换为标准状态下的累积量值,由IPC 调用Excel 报表系统进行记录,驱动打印机自动打印出计量报表。
3. 2 　软件流程
    软件流程如图2 所示。

    根据以上推导结果画出逻辑图如图4 所示

    ,在实现优先编码器的功能扩展时(以T4148 为例) ,设计方法可归纳为:高位片的使能输入端作为总的使能输入端,低位片的使能输出端作为总的使能输出端,相邻两片之间,高位片的使能输出端接入低位片的使能输入端,总的扩展端Y EX为各片的扩展端逻辑“与”,总的代码输出中,低3 位( Z2 , Z1 ,Z0 ) 为各片输出Y2 、Y1 、Y 0逻辑“与”,高位输出端必须利用扩展端Y EX来实现。当用4 片T4148 组成32线- 5 线优先编码器时,可按表4 所示,列出扩展端与高位代码输出的真值表。

4 　结束语
    虽然本文讨论的是优先编码器的扩展设计方法,但是对于其它逻辑功能部件的扩展,也可依照同样的思路进行。

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