6ES7223-1BF22-0XA8型号齐全
这是一条整体呈长方形循环运行的产品装配线；采用PLC自动控制系统对整个生产流程进行控制，操作人员可通过选择运行模式来将整条生产线划分为1~3个小段，各段分别独立及组合运行；可手动/自动切换运行；具有多种故障报警灯指示。目前PLC采用艾默生制造的EC20型产品，该型产品指令丰富，编程方便，运行可靠，兼容性强，完全满足电子行业生产的应用。
节 设备组成和功能简述
如下图1为生产线的平面布置图。
生产线设备构成和功能简述如下：
（1）生产线由两条长长的平行传送带A和B作为其主体设备，生产用的工装台就放置在这两条传送带上，依次顺序运行到一个个装配测试工位。两条传送带A和B运行方向相反，因此，工装台就是从A这边去，从B那边回。
（2）传送带A和B两端通过末端的单向移载传送带连通成环形的整体，工装台在运行到某一条传送带的末端，就通过末端的单向移载传送带转移到另一条传送带的起点。图1中左边的末端单向移载传送带简称“左一”，右边的末端单向移载传送带简称“右一”。
（3）在传送带A和B之间，还有两条中间的双向移载传送带，左边的简称“左二”，右边的简称“右二”。通过选择运行模式，这两条双向移载传送带可以投入运行，在从而实现将生产线分解成1~3小段组合运行的功能。这样可以在生产线各小段分别安排不同工序流程的多种产品进行同时加工，tigao了生产效率，满足多产品排产的要求。
（4）图1中左边为控制柜，内装PLC及其外围输入输出电路，还有电机主电路的设备，包括变频器、空气开关、接触器等。
（5）在传送带中，布置了很多的行程开关、微动开关，用于检测工装台运行的位置，转换成为开关量数字信号输入PLC控制器，使PLC能根据这些工装台的位置进行运行程序的运算和控制输出。
（6）在装配测试工位上，还有一些手自动转换开关、脚踏开关、阻挡气缸释放按钮等，多是开关量数字信号输入（除了气缸按钮不是），可通过这些装置人工操作工装台和传送带的运行。
（7）电机是由PLC输出的开关信号来进行启停控制的；气缸的顶升和下降是由电磁阀控制生产用压缩空气对气缸的进气和排气来实现的，而电磁阀则也是由PLC输出开关信号来控制的。
（8）A和B传送带的运行速度分别由两台变频器来调节速度大小，运行中采用定速运行，满足运行工艺要求。
第二节 运行和控制流程说明
（1）上电后A和B传送带并行反向运行，其速度由变频器面板设置，固定运行，调试成功后不需要更改。
（2）两端的移载传送带负责把工装台在两条A和B传送带之间循环移载。例如当工装台沿A线运行到“右一”前A1位置碰到检测的行程开关，则当“右一”处于空闲时（无工装台在上面，也没有工装台堆积在B传送带起点B1时），“右一”将会进入单向移载程序。这时工装台继续运行到就位位置A1’触动行程开关，则“右一”气缸会顶升，把工装台顶起来，“右一”传送带启动运行，把工装台送到对面的B1起点，然后气缸放气，工装台放下。这就完成了一次单向移载。“左一”运行方式同上述方式的顺序是一致的。
（3）在选择不同的小段组合工作运行模式时，如果两条传送带被分成两段或三段循环运行，则中间的两段移载传送带负责把工装分别在各自的循环路径上移载，实现分段运行。例如当工装台沿A传送带运行到“左二”前位置A3，则开始进行移载检测，如果“左二”处于空闲时（无工装台在上面，也没有工装台堆积在B传送带出口点B3时），“左二”将会进入移载程序，这时工装台继续运行到就位位置A4触动行程开关，则“右一”气缸会顶升，把工装台顶起来，“右一”传送带启动运行，把工装台送到对面的B4点，然后气缸放气，工装台放下。这就完成了一次A向B的工装台移载。而对面的工装台也可按相仿的顺序从B5点转移到A5点。
（4）中间移载传送带根据各循环路径上工装到位的先后顺序来排队，先到先走，解决两边冲突的问题。
（5）移载传送带通过气缸顶升和皮带滚轮传送来实现工装移载
（6）现场有手/自动转换开关、脚踏开关用以实现手动操作。
（7）整条线运行前先根据要求选择运行模式（即小段组合运行方式）。
第三节 PLC及输入输出设备配置
控制柜是整个生产线的核心，其中关键的设备是PLC。生产线选用的是艾默生网络能源有限公司的新产品EC20系列的PLC及扩展模块。
EC20系列PLC是高性能的通用PLC，内存指令容量达到8k；典型基本指令执行速度0.09~0.42μs，典型应用指令则为5~280μs；支持高达50kHz的高速输入和80kHz的高速输出；具有丰富的中断功能，有8路输入中断、3个定时、6路高速计数；支持工业标准的Modbus通讯网络，指令有浮点运算、PID、高速I/O、通讯等20类共243条；具有掉电检测和后备电池保持。可扩展多个模块，扩展模块有数字型、模拟型、温度型的模块。
EC20的编程采用界面友好的窗口软件，支持多种编程方式（梯形图、指令列表、顺序功能图），方便地监控和调试，可在线修改程序。
（1）PLC设备配置：
1个主模块EC20-3232BRA，继电器型输出，220VAC电源，32输入和32输出；
1个扩展模块EC20-0808ER，继电器型输出，8输入和8输出。
（2）输入设备配置：
输入设备有——a.旋臂式行程开关，用于工装台的位置检测；b.限位开关，用于工装台、运动机械、气缸的到位检测；c.脚踏开关，用于装配工位上的人工操作；d.转换开关，用于操作模式的选择，在控制柜和装配工位上，控制柜上是整体运行模式的选择，装配工位上是手/自动切换。EC20输入端是漏型输入，因此输入设备采用EC20模块的COM点为输入接线回路端。
（3）输出设备配置：
输出设备有——a.继电器-电磁阀-气缸，PLC输出点通过控制继电器来控制电磁阀，电磁阀再控制气缸的进气和排气，从而实现气缸的顶升和下降，继电器-电磁阀-气缸的组合是通过电气输出的接点控制气动操作设备的一种有效手段；b.继电器-接触器，PLC输出点通过控制继电器来控制接触器，从而实现电机的启停操作、设备的开关及其它电路的通断，继电器-接触器的组合是用小容量的输出点来控制大容量的电气回路的正确方法；c.继电器，PLC部分输出控制可通过继电器直接进行，如指示灯、蜂鸣器等小容量电路。
一般情况下要注意PLC的输出点不应用于直接接入和控制各种被控制电气回路，要通过继电器等元件来tigao控制容量，以及起到隔离的作用。
第四节 PLC的顺序步骤程序设计要点
环形生产线的运行，主要的流程都是按顺序进行操作的。大多数情况下工程技术人员采用的是梯形图的编程方式，也有少量采用指令列表的方式。顺序功能图的方式还不十分为广大技术人员熟悉。这里讨论的是采用梯形图编程时的顺序步骤程序设计。
在编程前，需要把设备的流程转变为顺序的逻辑流程（图）。第二节中所讨论的流程，是一种操作的外在现象和设计思想，而程序的逻辑流程（图），则是准确到包含以下及其他未说明的jingque设计：输入检测和受控设备的动作配合、步骤的准确衔接、操作的延时长短设置、操作的条件和限定、对人和设备保护防护设限、动作先后判断及优先选择、故障的诊断和显示、故障后的保护和恢复等。
如果设计和编制程序时，不编制流程和顺序控制点，不设置顺序控制点的代表元件，则程序做出来的可读性、可维护性会很差。比如一台电机的启动，如果仅是套用一堆输入、延时、条件、限制逻辑在PLC输出线圈之前，其中没有一个代表顺序的触点元件，那么就是上述无序编程的典型做法。当程序点数增多，后就可能导致程序的编制难以控制，出错可能性大，调试非常困难、维护和调整难以下手。
生产线的编程，采用了两项主要的编程方法。
（1）顺序步骤程序设计
顺序步骤程序设计，是将一长串流程分解为一个个步骤，每个步骤单独完成一项逻辑运算和动作。在每个步骤上，都设置一个人为的标志位，用以明确表示当前运行的步骤，并通过此标志位限定设备的输出，达到使整个系统按照步骤严格运行的目的；并使得整个程序的条理清晰，各步骤逻辑简洁明确，有利于日后的维护和修改。
如下图2为生产线上“左一”单向移载传送带的编程示例：
如图2中所示，“左一”单向移载传送带的流程划分为五个步骤，分别以标志位M100、M101、M102、M103、M106来表示。在运行中，M100~M106顺序地被置位，在每个步骤中，相应的操作运算由相应的标志位来开通，使得设备运行得以按顺序进行，程序脉络十分清晰。
例如第1行，当X47置位，表明工装台进入了图1中“左一”的B2位置，当A2处无工装板积压，则M100就被置位并自保持，“左一”开始进行这块工装台的移载操作（步骤M100）。到了第2行，Y21会因为M100置位而复位，使该Y21对应的阻板气缸下降，将这块工装台放行，随B传送带进入“左一”传送带上。第3、4行，当工装台进入“左一”完毕（此时触动了X44行程开关），延时1秒（T1时间继电器），然后就根据条件将M101置位并自保持，程序进入步骤M101。可见，程序将会按顺序进行，直到工装板被准确送出“左一”传送带为止。
到了步骤M106，M106短暂地置位后，将在下一个扫描周期内复位M100和T0，使得M100~103全部步骤都复位，系统就开始等待下一次移载操作。
（2）状态标志替代方法
在“左二”和“右二”双向移载传送带的操作时，有可能会出现A线和B线两块工装台同时到达的现象。在这种情况下，“左二”、“右二”如何处理这个矛盾？哪个工装台会先运行？这里，就有个优先状态标志的设置和判断。如果两边各用一个行程开关来置位相应标志位，程序并不好写，因为置位后的标志位没有“优先”的特征，都是“1”，还是会造成混乱。如果用“输入端中断”来编程，则会因为各种原因（如输入误动作）导致系统的错误操作——在这种生产线上是很容易出现输入的误动作的。
在这里，程序设计者用了一个状态标志替代方法，用两个累加数的大小来代表工装台，如下图3所示。
如图3所示，程序中采用了D100和D102两个32位长整型寄存器用来做累加比较。当工装台同时进入时图1中的A3、B3时（这个“同时”还是有些微差别的），如图3所示的程序，M200和M250都置位，A和B两边都进入了移载程序的步，第4、5行就是对D100和D102进行累加，则当运行到第6行时，D100和D102的差别比较就会出来了。在D100大于和等于D102时，M120被置位；在D100小于D102时，M121被置位。这样，通过累加和比较，会得出一个优先的判断并固定用两个标志位M120及M121来表示（实际上，这样编程就能得到“先到者优先”的结果，现场所谓工装台“同时”达到对PLC来说还是非同时的）。随后的编程则将两边的步骤可以分开来写，并且还能相互添加一些联锁，保证两边的步骤不互相干扰。
第五节 程序设计用到的指令
程序中用到的指令有：
（1）基本指令：LD、LDI，分别是梯形图中的常开点和常闭点。
（2）基本指令：EU、ED，分别是“上升沿检测指令”和“下降沿检测指令”，单步循环内导通有效。
（3）基本指令：OUT，是线圈输出指令。
（4）基本指令：TON，是计时器指令。
（5）数据传输：DMOV，是双字数据传输指令。
（6）整数算术运算：DINC，是长整数增一指令。
（7）比较触点指令：LDD>、LDD=、LDD<，是长整数比较指令。
从上可以看出，电子装配生产线所用到的指令是比较简单的，数量种类不多，基本上是顺序和逻辑的编程。实际上，大多数的应用场合，即使是复杂的功能，也可能通过基本指令的组合来实现。适当应用的应用指令则可以使程序的可读性增强。
第六节 艾默生PLC应用能力、优势
在PLC顺序控制应用大多数是在机械行业。除了少数的高精度和特殊算法场合以外，包装机械、装配设备等大多以通用型PLC作为控制系统器件。艾默生EC20的PLC在输入输出、指令、编程元件资源、中断、指令速度上，相对有超前的性能；艾默生PLC以全中文化的工业自动控制平台为其基本设计思想，非常符合中国工控行业的规范和习惯，新老PLC用户可以很快地很容易地掌握艾默生产品的应用和编程。设计性能好，比如指令数量、中断源、高速计数等。
在这些场合应用中，由于生产线可能会长期运行，其可靠性要求要较高；同时有可能会因为用户生产产品和工艺的变更，对生产线可能会要求做修改、改造，因此PLC需要考虑生产线改造时有一定的扩展性。
一、原系统分析
株洲硬质合金厂空调系统共有溴化锂机组两台，其中冷冻水泵2台功率为200KW，采用自耦降压启动。操作工根据负荷情况开1台或2台。单台水泵大输出liuliang为600m3/h，系统全开时为1200m3/h。现水泵运行出口压力为4.5-9kg，小liuliang需求为200m3/h，大liuliang需求为950m3/h。压力波动较大的原因为，冷冻水泵liuliang不能根据负载变化调节，一旦后级工段冷冻水量减少水泵出口压力就会急剧上升。冷冻水在管路里快速循环未充分换热就回水，造成回水温度低。水泵和主机都白白消耗能量。
当1#机组开起后，1#liuliang必须满足低liuliang值200 m3/h，如果用户liuliang没有达到低liuliang值时，机组就会停机保护，值班人员必须提前打开旁通阀，使部分冷冻水在机组内循环来保证机组内有200 m3/h以上的liuliang。2#也如此。
二、改造控制要求：
分三个阶段完成自动控制，下面以1#空调机组为例详细说明如下：
Ø 机组冷水出口liuliang不得低于200 m3/h;
Ø 当1台泵输出压力不能满足要求时，系统提示手动开启另一台泵;
Ø 选择1#或2#泵为变频运行泵。
Ø 当需求liuliang为0～300 m3/h时，1#泵定频运行，保证300 m3/h的总liuliang输出，旁通调节阀打开并做PID调节，以保证输出用户所需的liuliang;
Ø 当需求liuliang为300 m3/h～600 m3/h时，1#泵变频运行并做PID调节，同时旁通阀门全关;
Ø 当需求liuliang为600 m3/h～900 m3/h时，1#泵定频运行，输出300 m3/h 的liuliang;2#泵工频运行，输出600 m3/h的liuliang;旁通调节阀打开并做PID调节，保证6kg的输出压力;
Ø 当需求liuliang为900 m3/h～1200 m3/h时，1#泵变频运行，并做PID调节，2#泵工频运行，旁通阀门全关。
变频系统通过控制柜上选择开关，选择任意一台水泵采用变频控制方式，其他水泵还采用原控制模式。被选择作为变频水泵的机组作为整个系统的调节水泵，来自动调节冷冻水liuliang。在自动控制模式下，利用PLC采集总管压力信号并根据PID运算发出变频器频率给定信号，自动调节电机（水泵）转速使冷冻水压力变化来实现自动控制。还采集输出liuliang送到PLC进行PID计算后再输出4～20mA的电流信号控制旁通阀，来实现恒流的效果。
同时PLC将现场参数，进出口压力值、变频器频率、电流、电机转速等上传至控制室内的人机界面进行参数显示。在控制室可通过人机界面对给定压力值、下限liuliang值、PID参数、变频泵选择和启动远程控制。远程实现各种操作，极大的方便了系统控制。控制方式本方案在保留原工频系统的基础上与原工频系统之间设置连锁以确保系统工作安全。
三、设备的配置
（1）友好的人机界面：由于系统需对每台机组的进口压力、出口压力、出口liuliang、总压力的上限值和下限值，PID参数进行设置，还要对所有的压力、liuliang值进行显示，还有报警信息进行记录。采用Eview的MT506LV人机界面。界面编辑了“主画面”、“控制画面”、“参数设置”、“故障记录”、“压力曲线”、“帮助”六个基本画面。主画面上对采集的压力、liuliang值、变频器的运行频率、电流进行显示，还显示系统当前状态和故障显示，让用户一目了然。
（2）PLC：
PLC是设备的大脑，选用的是艾默生网络能源有限公司的新产品EC20系列的PLC及模拟输入模块和模拟输出模块，EC20系列PLC是高性能的通用PLC，内存指令容量达到8k；典型基本指令执行速度0.09 ~0.42μS典型应用指令则为5~280μS支持高达50kHz的高速输入和80kHz 的高速输出；具有丰富的中断功能，有8路输入中断，3个定时，6路高速计数，支持工业标准的Modbus 通讯网络；指令有浮点运算、PID、高速I/O、通讯等20类共243条，具有掉电检测和后备电池保持，可扩展多个模块，扩展模块有数字型、模拟型、温度型的模块。EC20 的编程采用界面友好的窗口软件，支持多种编程方式：梯形图、指令列表、顺序功能图，方便地监控和调试，可在线修改程序。
（3）PLC的配置
主模块选用EC20-2012BRA，20点输入12点继电器类型输出。模拟输入模块采用8通道的EC20-8AD，模拟输出采用4通道的EC20-4DA。
（4）输入输出设备配置
输入设备有“手动/自动”选择开关，选择变频泵“1#/2#”、系统“启动”“停止”，还采集了工频、变频接触器信号进行互锁和状态显示。
输出设备有1#泵变频运行、2#泵变频运行、故障和复位继电器。
（5）模拟输入输出设备配置
利用EC20-8AD采集了总管压力、旁通阀位置反馈、1#机组出口压力、2#机组出口压力、1#泵出口liuliang、2#泵出口liuliang；用EC20-4DA输出电流信号给定EV2000-4T2000P频率，另一路输出4~20mA的电流信号到旁通阀。
四．工作原理
主电路图如下：
系统采用工变频互备，另外可以灵活的选择需变频的电机是1#还是2#由KM3、KM4来完成。
五．程序要点
EC20的COM0与EVIEW人机界面通过MODBUS协议进行通讯，COM1通讯口与艾默生的EV2000变频器进行自由协议通讯，PLC软件设置：
COM1的自由口协议中的波特率、数据位、停止位、效验位必须与变频器中设置一样才能通讯上。EC20时刻检测着变频器的频率、电流、故障再反映到人机界面上。
系统需恒压、恒流，所以做成双PID对变频器和旁通阀进行控制，控制的压力和liuliang在EVIEW人机界面上进行设置。
在现场调试过程中，发现现场的负载在每天下午五点下班时会突变，由于负载500m3/h的liuliang突变成几十的liuliang，这个突变的时间只有两三秒的时间，而旁通阀动作的速度很慢，一个行程38mm需2分钟的时间，这样会造成空调机组保护停机，为了解决这一问题，采用实时时钟定时开度旁通阀，也就是每天在五点之前就给旁通阀一个开度，当设定的时间到达后，系统又恢复PID调节。负载突变的时段设置和旁通阀的开度设置画面如下：
六．结束语
本系统已完成，已正式投入使用。由于采用艾默生的EC20系列的PLC进行控制，性能稳定，运行可靠，系统结构紧凑，节省能耗，便于维护。变频器的频率在40HZ左右稳定压力，节能率达到48%。因此不但大大的tigao了产品的技术含量和自动化水平，而且还极大地tigao了企业的经济效率，非常具有推广价值。
