西门子6ES7214-2BD23-0XB8技术介绍
剪板机是机械行业制造和维修常用的设备之一。随着我国经济的持续高速增长，社会对各类板材的需求量不断增长，对板材加工的精度提出了更高的要求；另外，随着企业之间的竞争日益加剧和人力资源成本的上升，厂家为了在竞争中占据有利地位，除了保证板材加工的精度外，对板材加工的效率也提出了更高的要求。基于上述，板材生产加工企业迫切需要高精度、高效率的生产设备。剪板机是板材加工企业的关键生产设备之一，一些资金雄厚的企业，出巨资购买全新数控剪板机；另外，还有相当一批中小企业希望通过对原设备的技术改造来满足这些新要求。
普通剪板机存在的主要不足有：
1. 加工精度不高。
造成加工精度不高的主要原因，一方面是加工尺寸由操作人员用普通钢尺手动测得，精度难以保证；另一方面采用异步电动机带动链条传动机构，这样不仅定位精度低，而且易造成剪切面的机械偏差，这种偏差随加工板材宽度增加而加大。
2. 操作繁琐，容易出错。
剪板机需要人工操作，剪板动作的控制需人工完成，占用人力资源，也容易出错。
3. 能耗大，效率低
剪板机的动力系统一般使用普通异步电机，在剪板过程中不断启停，能耗大、效率低。
针对这些情况，可以对剪板机进行自动化改造，提高工作效率和剪板精度，降低能耗。
控制系统设计的基本要求如下：
● 正常剪切功能。在正常加工某一规格产品前，可以事先设置加工尺寸、加工数量。当机器加工板材数量达到设定加工数量时，机器不再正常加工。此时，可重新设置加工参数或进入临时剪切状态。
● 临时剪切功能。选择该功能不需要设置加工参数，即可进行加工。该状态可加工任意尺寸（须在机器的机械加工范围内）和任意数量的产品。
● 设定加工参数（加工尺寸、加工数量）。
● 加工参数实时显示。
● 附加功能。包含点动调试、自动回零位、暂停等。
改造方案一：
如下图所示，自动控制系统由变频器、光电传感器、人机界面（文本显示器或触摸屏等）、正航A5系列PLC等构成。 
人机界面可以采用文本显示器或触摸屏，可以显示和设定目前的工作状态、剪板数量、加工长度、送料速度、剪板频率等等参数；
变频器接受PLC的控制，控制电机的启动、停止、转速等；
光电传感器的作用是检测后挡料的长度，通过改变光电传感器的位置可以调节加工长度；
正航A5系列PLC（以下简称A5）是整个自动控制系统的核心，由它来根据操作人员通过人机界面设定的参数控制整个系统的动作。
系统的工作流程如下：
系统上电启动，操作人员通过人机界面设定剪板数量、加工长度、送料速度、剪板频率等等参数，参数可以断电保持。正常剪切开始后，A5控制变频器启动电机，传动板材，当板材到达光电传感器的位置时，光电传感器将信号反馈至A5，A5控制变频器停车，控制切刀动作进行剪板，完成一块料的加工，然后A5再控制变频器启动，进行下一块料的加工。加工过程中，A5可以完成对加工数量、剪板频率、送料速度等的统计，并可以在人机界面上实时显示。
在此控制过程中，A5通过光电传感器检测材料长度，然后控制变频器停车来控制加工长度。由于变频器控制异步电机停车有一个滞后量，会造成一定的偏差，在设定光电传感器的位置时，需要将这个偏差考虑进去并加以调整。
在方案一中，加工料的长度是通过光电传感器的位置来控制的。人工手工设定光电传感器的位置会有一定误差，同时如果需要加工的长度频繁改变时会很麻烦。
改造方案二取消了光电传感器，取而代之的是一个轮式旋转编码器。将轮式旋转编码器压紧在板材的表面，当板材向刀口输送时，轮式旋转编码器跟随旋转，输出的脉冲信号输送到A5的高速计数器。A5的高速计数频率可达20KHz，可以很jingque地根据脉冲数量jingque地测量出送料长度。
旋转编码器安装在刀口前面，只要旋转编码器其距离刀口的位置固定，就可以方便地对加工材料进行长度测量。
在方案二中，可以通过人机界面非常方便地设置加工长度，甚至可以设定多组加工长度和加工数量，或者尺寸也可以置为循环变动值。例如，可以设定加工100块80cm的板材，再加工200块100cm的板材；也可以设定成循环加工1块80cm的板材、1块90cm的板材。
以上两种方案目前都已经有批量的实际应用。实际使用结果显示，经以上两种方案改造的剪板机，极大地提高了工作效率和剪板精度，降低能耗。扣除机械误差，通过手动调整传感器位置，方案一的加工精度可以达到0.3cm以上；而在选择合适的编码器的情况下，方案二的加工精度可以达到0.4%左右。
一、引言
在各种机械设置上，PLC与变频器的应用可谓无处不在。常见的用法是使用模拟量模块（一般是电压）来对变频器进行控制。这种方法的主要的缺点是成本高，并且容易受干扰（电压方式），控制精度也很难作得很高，而采用通信方式就可以很好地避免这个问题。但是，一般PLC的通信编程是一件很不容易的事。本文介绍了V80系列PLC与变频器的通信方法。
二、V80 PLC介绍
V80系列PLC是深圳德维森科技有限公司开发的一款通用型高性价比的小型可编程控制器（PLC），采用32位高性能CPU芯片和高速逻辑解析ASIC芯片,相对于一般的小型PLC，在通信应用方面具有以下特点：
1、本机自带双串口，其中一个是232编程口，工作于MODBUS从模式，一般只用于编程和连接人机设备。另一个口为485接口，除了具有串口1所具有的功能外，还能工作于MODBUS主模式、自由通信模式，具有强大的通信功能。与一般的PLC相比，它不需要额外购买连接电缆和通信组件。
2、具有48K的程序空间，9000个中间接点，9999个内部寄存器，加上极其强大的应用指令，能够方便地编写很复杂的程序，甚至是复杂的通信协议。
3、V80 PLC的默认通信协议就是MODBUS从协议(RTU)，甚至内部变量的编址方式也是按照协议进行的，所以在MODBUS通信的应用性上具有无可比拟的优势。对于不支持MODBUS协议的设备，则可以通过自由通信方式编写。
三、与兼容标准MODBUS RTU协议的变频通信
对于采用MODBUS RTU从协议的设备，可以把V80PLC的串口2设置成MODBUS主的方式与其进行直接互连。下面以东元7200MA变频器为例，下面是引用其说明书上的一段文字：
东元7200MA变频器采用了MODBUS RTU从协议，它的通信数据格式描述如下：
在MODBUS RTU 模式的通讯协议中，一个信息(Message)乃由4 个部份组成：Slave 地址、功能码、数据及CRC-16数据校验，并依序送出。每一个信息的开始与结束，皆以3.5个字符(Character)的间隔时间来做识别。
对于V80系列PLC，上面的信息只是证明了它采用了部分MODBUS从协议（只支持03、10H这两种命令，也就是读写寄存器4XXXX命令），是可以与V80直接连接的，而具体的细节就不需要关心了，因为V80_PLC的M_BUS指令已经封装了这些数据过程。我们只关心如下参数：
1、读写类型及设备地址。
2、目标设备的寄存器（线圈）号，本地存放数据的寄存器（线圈）号，信息长度。
3、通信间隔，也就是多久通信一次。
4、一些通信参数，如波特率、奇偶校验位、通信超时时间等
根据这几项参数，用以下程序就可以实现与东元变频器的通信了。
假设东元变频器上的设备地址为1，上图的程序完成了这样一种功能：把PLC内部41100~41115变量的内容，写到东元变频器寄存器区域偏移为00~015的连续16个寄存器里去，中间继电器01000每次从0变为1，双方通信一次。当然在之前要对PLC进行一下参数设置，具体可参见V80PLC的软件手册。
四、与其它协议的变频器通信
对于不兼容标准MODBUS RTU协议的变频器，可以采用自由通信功能块实现。相对于M_BUS指令，自由通信的编程难度要大得多，但也灵活得多，大体上跟一些语言（如C语言）的编程思路差不多。用户好具有一定的通信编程的经验，并需要先准备好一些调试工具，如232->485转换器、串口监控软件等，因为影响通信的因素太多，有一些好的调试工具往往可以收到事倍工半的效果。
下面以正弦SINE003系列变频器为例，说明V80PLC的自由通信协议编程方法。
正弦SINE003系列变频器的通信格式如下：
异或校验
数据含义：数据帧从机地址至数据信息的异或结果。既第 2字节与第3字节异或的结果，再与第4字节异或，以此类推至第13字节。
数据类型：16进制，单字节。
发送方式：将校验和字节的高 4位和低4位拆分并转换为ASCII码，先高后低发送。
结果处理：当校验结果小于等于 1FH，则校验结果加20H。
它使用了ASCII码来表示传输内容，用STX（02H）、ETX（03H）作为开始和结束标志，也是一种比较典型的通信协议。使用前首先要把数据转换成ASCII码，V80PLC提供了ASCBIN及BINASC指令，来完成 “0~H”这十六个ASCII数字与十六进制码的互换。
当发送脉冲产生时，各数据被换成ASC码并存放在发送缓冲区中，每个二进制码转换后占二个字。
SINE003采用异或校验，只针对ASC码部分，这部分程序如下：
实际上还有几个字节的异或指令没列出来，然后对异或结果进行判断，小于1FH则加20H，之后可以用字组拆分指令“PACK”把它拆成两个字节，按先高后低填到发送区，这部分比较简单，不再单独列出，下面是发送和接收程序。
发送程序比较简单，只需填一个发送长度即可，而接收的情况则要复杂一点（图里没有体现出来）。在发送的同时就打开接收，使能开始字符和结束字符（通过设置控制位，这里没画出来），并把开始字符和结束字符填好，还有一些超时时间之类的设置（有兴趣的可以参见V80PLC的软件手册），这样当接收到“02H”就认为是一帧的开始，接收到“03H”就认为是一帧的结束，当然也可以结合其它条件，如字符超时等，各种状态都可以在状态位里体现。
接收到完整的一帧后，状态位里会有指示，然后把接收回来的数据进行校验，并重新转换成十六进制，就可以进行各种处理了。
五、结束语
采用V80系列PLC与变频器通信的方案，可以大大地节省成本，并带来更高的可靠性
一．引言
随着人们对牛奶质量要求的提高，国内自动化奶场数量也不断增加，为了保证奶源的质量，大部分牛奶加工厂对挤奶环节提出了更高的要求，这就迫切需要采用配置清毒功能的自动挤奶机替代人工挤奶，因此，国内的挤奶机市场需求与日俱增。但是，目前国内使用的挤奶机大部分是进口瑞士、以色列、日本、美国等国家的产品，这就为国内挤奶机设备生产厂家提供了广阔的市场空间。
自动挤奶机中，对脉冲发生器的控制是影响牛奶质量和数量的关键因素，V80系列小型 PLC因其特有的功能和的性价比在该设备行业发挥了出色的作用。
二．系统构成
挤奶机主要由三部分构成：真空泵、脉动发生器以及挤乳机组，其核心的控制部分是脉动发生器，通过脉动发生器的脉冲控制真空泵，在乳杯中交替地形成真空和负气压。首先进入吸乳阶段，牛乳被真空泵从乳头中吸出，通过输奶管输送到储奶灌；然后进入按摩阶段，压力作用下使牛乳从乳房的腺泡流入乳池。于是，又一次吸乳开始重复上一次动作。从奶牛生理特性的考虑，脉动频率为每分钟为50-60次，并且脉宽比例不能大于50%。
三．工艺流程
由于挤奶机要求产生50～60Hz的脉冲，真空泵需要直流电压供电，所以选用了V80系列的M40DT-AC型号的小型PLC，它具有24点DC输入，16点晶体管输出。每一路晶体管大可带24V，0.75A的负载，电源具有宽电压使用范围（85－265V）。V80系列PLC质量可靠、性能稳定，并已通过了欧洲标准的CE认证，比较适合于在偏远的农牧场工作。
脉动发生器主要由一个V80M40DT-AC外接一个文本屏构成。文本屏实现脉动发生器的参数设置，主要是脉动频率以及脉宽比例的设置。16点晶体管输出，分为8组，每2个输出点为一组，每一个输出点可接2－3个真空泵。这样一个M40DT的PLC可供16－24头奶牛同时挤奶。同时，提供16点晶体管输出的扩展模块，每台V80M40DT-AC可以带大7个扩展模块，从而使PLC控制的点数大大的增加，可满足多种规模挤奶场的需求。
V80 PLC具有2个通讯接口，一个RS232接口，一个RS485接口。2个通讯接口都支持标准的MODBUS协议，可以方便的与各类文本屏，触摸屏等人机交互设备连接。
同时V80 PLC具有大量的特殊功能继电器，可实现许多特定的功能。具体应用如下：
09925——次运行标志继电器，仅在PLC次运行周期时为ON，可用于对系统参数进行设置，例如，清除一些开关状态，初始设定一个脉冲频率和脉冲比例等。
09923——输入输出保持继电器，设置该继电器，PLC掉电时将会保留当前的输入输出状态，下次上电会重新加载输入输出的状态，复位该继电器，PLC次运行时清除以前的输入输出状态。
09924——寄存器保持继电器，设置该继电器，PLC掉电时将会保留当前的寄存器的数值，下次上电将重新加载所有的寄存器，复位该继电器，PLC次运行时清除以前的寄存器的数值。
09932——写FLASH继电器，设置该继电器将参数保存在FLASH中，下次上电可以保证参数不会丢失，因为各用户对挤奶机槽数的需求不同，厂家一般都是到农场后再通过编程器对参数进行修改，如果没有非易失的参数区，那么修改完后重新上电或者电池失电都会造成参数的丢失。因此有了这一特殊功能位后就可以很可靠的保存和修改参数。
由于脉动发生器需要对脉冲的频率和脉宽进行严格的要求，需要使用大量的定时器，来保证时间的jingque。V80系列PLC的定时器数量没有限制，可以可以很好地满足脉动发生器频率和脉宽的jingque要求。V80PLC具有S和0.1S，1S三类定时器，对定时器的使用只要借助内部任何一个寄存器就可以实现工作。
四．结束语
在实际应用中，一方面，V80系列PLC能够满足在农场电网质量差、环境恶劣下能够稳定工作的特殊要求；另一方面，V80系列PLC以其独特功能满足了挤奶机的特定功能需要，从而也降低了挤奶机的成本。
V80系列PLC作为国产小型PLC的代表，具有功能完备，性能可靠，价格低等特点。通过灵活运用各种应用指令，将使挤奶机等特定行业的控制程序变得更加简捷，条理更加清晰。
