锦州西门子S7-1200代理商

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前 言 

    随着硫化机自动控制水平的不断提高，硫化机的温度压力数据采集记录方法经历了圆盘记录仪、打点式记录仪、智能化无纸记录仪乃至目前较先进的上位机监控系统。上位机监控系统界面友好、控制安全可靠、精度高、数据存储量大，已越来越受用户青睐。笔者采用电阻式触摸平板电脑作为上位机，把现场数据通过传感器采集经PLC处理后送入上位机，组成一个监控系统。 

1、监控系统构成 

    整个监控系统由A／D模块、D／A模块、CPU、传感器、电气转换器、平板电脑组成，如图1所示。

    上位机对数据进行分析、存盘、综合处理、打印、报警、图形显示、人机对话，并可通过数据传送对PLC进行控制。

2、监控软件的设计 
2．1 窗体设计 

    在软件的编程过程中，人机界面（MM，）非常重要，因为它直接与操作员产生信息交流，友好的人机界面要求能真实再现控制设备的状态以及准确的采集所需参数的数据，这主要依靠VB 6.0的控件组合及原代码完成。整个人机界面包括硫化状态画面（主画面）、实时曲线画面、数据查看画面、历史曲线画面、工艺编辑画面、报警画面、口令画面、开关状态画面，各画面间可以相互切换。当然也可根据用产习惯编辑不同的人机界面，具有很好的灵活性。 

    主画面如图2所示，它实时采集硫化机温度压力信号，并将其保存在以日期为名称的数据库里。显示每锅轮胎硫化的时间、步序参数数据，产量、胶囊计数、本机目前的信息也一目了然，棒图控件能动态表明每条轮胎的硫化进程，并有百分数提醒操作员。如果某一阀门打开，主画面中相应阀门名称的颜色变化，管路里就会有液体流动的动画，形象再现了阀门状态的变化，这可以在picture控件中应用API函数实现。清零菜单可分别对左右计数和产量进行清零。单击通讯按钮通过串口与PLC通信，进行数据交换，数据采集频率可在Timer控件中设定。主画面为监控系统的窗口，基本上所有操作员需要了解的数据都集中在这里，其画面的友好程度及功能的完整性直接影响人机界面成功与否。

    实时曲线画面实时跟踪硫化机的温度压力参数，可分为圆盘型和直线型。圆盘型尊重原有圆盘记录仪的习惯，以为单位，实时记录每一时间的数值，在实时数据与上一时间数据间画圆弧，这样能准确显示数值的变化情况。直线型以一小时（一般轮胎硫化时间在一小时内）为单位显示，如果采集完一个小时数据，则实时曲线以采集频率从右向左漂移，这时在Picture控件右端显示当前数值对应的曲线，这种动态漂移效果可由bbbbbbS API函数实现。这两种曲线方式各有千秋，前者可以直观了解当天所有轮胎的曲线情况，但上位机的显示屏显示数据，图形就显得小，分辨率不高。者清晰度高，但只能显示当前一段时间的映线，如果需要更长时间的曲线，得从历史画面中查看。一般来讲，两者兼顾应用，相得益彰。 

    每天采集的数据都存放在当天的数据库里，要查看哪天的曲线只要打开该天的数据库就可以画出该天的历史曲线。 

    工艺编辑画面：所有需要修改的参数都集中在工艺编辑画面里，步序、分步时间、阀门状态、PID参数、延时设定、硫化规格、机号都可修改。该画面功能多，操作较为复杂，但主要还是围绕数据库做文章。建立一个数据库与Treeview控件联接，数据库中包括各种工艺号，每个工艺号为一个表（Table）。单击表名，该表的内容显示在Datagrid控件中，可以通过键盘修改表的内容。 

    其它画面不再详述。 

2．2 上位机与PLC间的通信 

    在上位机链接通信中，上位机多是以主态同PLC进行通信，命令一般从上位机发至PLC，任何数据都能从PLC发送至上位机。两者间的通信通过上位机的串口与连接实现，并遵循RS-232协议，其命令格式为：

响应码为：

    用V 8 6．0编写通信程序时，要用通讯控件（Mscomm）。将通讯控件调入后，还需编通信代码，如PLC采集的内温、内压、外温、外压存芯正数据区DMOOOONDM0003，主画面的内温、内压、外温、外压分别显示在Label 1（0）～Label 1（3）中。则在VB6.0下建立的通信代码如下： 

Private Sub Timer 1-Timer（） 
bbbb l. MSComm l. CommPort=1使用COM l端口 
bbbb l. MSComm l. Settings=9600,e,7,2设置通信条件 
bbbb l. MSComm l. Port Open=True打开串口 
R$=@ 00RD00000004读PLCDM0000-DM 0003的内容 
RD$=R$+fcs（R$） 
bbbb 1. MSComm 1.In Buffer Count=0 
bbbb 1. MSComm 1.Output=RD$+Chr$（13）发送命令 
Do 
Dummy=Do Everts（1） 
Loop Until bbbb 1. MSComm 1. In Buffer Count>=27 
Inbbbbbb$=bbbb1. MSComm 1. bbbbb接受数据 
Label 1（0）. caption=MID$（inbbbbbb$,8,4） 
Label 1（1）. caption=MID$（inbbbbbb$,12,4） 
Label 1（2）. caption=MID$（inbbbbbb$,16,4） 
Label 1（3）. caption=MID$（inbbbbbb$,20,4） 
From1. MSComm 1. Port Open=Faise 
End Sub 

    数据是以帧为单位发送的，每次接受一帧时计算FCS并将结果与包含在帧中的FCS比较使之能检查帧中的数据错误。FCS是转换成2个ASC Ⅱ字符的8位数据，这8位数据是对帧开始数据直到此帧正文结束的数据进行异或运算的结果。VB 6.0下的FCS函数代码如下： 

Function fcs（O$） 
Dim B％，I％，Ⅱ％，FF$ 
B％=0 
Ⅱ％=Len（O$） 
For I％= I TO Ⅱ％ 
B％=B％×or Asc（Mid（O$，I％，1）） 
Next I％ 
FF$二He×$（B％） 
1f Len（FF$）=1 Then 
FF$=0+FF$ 
End If 
Fcs=FF$+＊ 
End Function 

3、结束语 

    本例已成功地应用于硫化机自动控制系统中，从实际运行情况，状态良好。当然，它有待不断完善，使之画面更丰富，功能更强大。

　近年来可编程序控制器（PLC）以及变频调速技术日益发展，性能价格比日益提高，并在机械、冶金、制造、化工、纺织等领域得以普及和应用。为满足温度、速度、流量等工艺变量的控制要求，常常要对这些模拟量进行控制，PLC模拟量控制模块的使用也日益广泛。

    通常情况下，变频器的速度调节可采用键盘调节或电位器调节方式，但是，在速度要求根据工艺而变化时，仅利用上述两种方式则不能满足生产控制要求，因此，我们须利用PLC灵活编程及控制的功能，实现速度因工艺而变化，从而保证产品的合格率。

2、变频器简介

   交流电动机的转速n公式为：

   式中: f—频率;
      p—极对数;
      s—转差率（0～3%或0～6%）。

   由转速公式可见，改变三相异步电动机电源频率，可以改变旋转磁通势的同步转速，达到调速的目的。额定频率称为基频，变频调速时，可以从基频向上调（恒功率调 速），也可以从基频向下调（恒转距调速）。因此变频调速方式，比改变极对数p和转差率s两个参数简单得多。同时还具有很好的性价比、操作方便、机械特性较 硬、静差率小、转速稳定性好、调速范围广等优点，因此变频调速方式拥有广阔的发展前景。 

3、PLC模拟量控制在变频调速的应用

   PLC包括许多的特殊功能模块，而模拟量模块则是其中的一种。它包括数模转换模块和模数转换模块。例如数模转换模块可将一定的数字量转换成对应的模拟量（电压或电流）输出，这种转换具有较高的精度。

   在设计一个控制系统或对一个已有的设备进行改造时，常常会需要对电机的速度进行控制，利用PLC的模拟量控制模块的输出来对变频器实现速度控制则是一个经济而又简便的方法。

   下面以三菱FX2N系列PLC为例进行说明。同时选择FX2N-2DA模拟量模块作为对变频器进行速度控制的控制信号输出。如图1所示，控制系统采用具有两路模拟量输出的模块对两个变频器进行速度控制。、

图1 对变频器进行速度控制的信号输出

   图2为变频器的控制及动力部分，这里的变频器采用三菱S540型，PLC的模拟量速度控制信号由变频器的端子2、5输入。

图2 变频器的控制及动力部分接线图

3.1 系统中PLC模拟量控制变频调速需要解决的主要问题

（1）模拟量模块输出信号的选择

   通过对模拟量模块连接端子的选择，可以得到两种信号，0～10V或0～5V电压信号以及4～20mA电流信号。这里我们选择0～5V的电压信号进行控制。

（2）模拟量模块的增益及偏置调节

   模块的增益可设定为任意值。然而，如果要得到大12位的分辨率可使用0～4000。如图3，我们采用0～4000的数字量对应0～5V的电压输出。当然，我们可对模块进行偏置调节，例如数字量0～4000对应4～20mA时。

图3 模块的增益设定

（3）模拟量模块与PLC的通讯

   对于与FX2N系列PLC的连接编程主要包括不同通道数模转换的执行控制，数字控制量写入FX2N-2DA等等。而重要的则是对缓冲存储器（BFM）的设置。通过对该模块的认识，BFM的定义如附表。

附表 BFM的定义

   从附表中可以看出起作用的仅仅是BFM的#16、#17，而在程序中所需要做的则是根据实际需要给予BFM中的#16和#17赋予合适的值。其中：

#16为输出数据当前值。
#17:b0:1改变成0时，通道2的D/A转换开始。
b1:1改变成0时，通道1的D/A转换开始。

（4）控制系统编程

   对于上例控制系统的编写程序如图4所示。

图4 控制系统编程

在程序中：

1） 当M67、M68常闭触点以及Y002常开触点闭合时，通道1数字到模拟的转换开始执行;当M62、M557常闭触点以及Y003常开触点闭合时，通道2数字到模拟的转换开始执行。

2） 通道1

将保存个数字速度信号的D998赋予辅助继电器（M400～M415）; 
将数字速度信号的低8位（M400～M407）赋予BFM的16#; 
使BFM#17的b2=1; 
使BFM#17的b2由1→0，保持低8位数据; 
将数字速度信号的高4位赋予BFM的16#; 
使BFM#17的b1=1; 
使BFM#17的b1由1→0，执行通道1的速度信号D/A转换。

3） 通道2

将保存第二个数字速度信号的D988赋予辅助继电器（M300～M315）; 
将数字速度信号的低8位（M300～M307）赋予BFM的16#; 
使BFM#17的b2=1; 
使BFM#17的b2由1→0，保持低8位数据; 
将数字速度信号的高4位赋予BFM的16#; 
使BFM#17的b0=1; 
使BFM#17的b0由1→0，执行通道2的速度信号D/A转换。 

4） 程序中的K0为该数模转换模块的位置地址，在本控制系统中只用了一块模块，因此为K0，假如由于工艺要求控制系统还要再增加一块模块，则新增模块在编程时只要将K0改为K1即可。

（5）变频器主要参数的设置

    根据控制要求，设置变频器的运行模式为外部运行模式，运行频率为外部运行频率设定方式，Pr.79=2;模拟频率输入电压信号为0～5V，所以，Pr.73=0;其余参数根据电机功率、额定电压、负载等情况进行设定。

3.2 注意事项

（1） FX2N-2DA采用电压输出时，应将IOUT与COM短路;
（2） 速度控制信号应选用屏蔽线，配线安装时应与动力线分开。 

4、结束语

    上述控制在实际使用过程中运行良好，很好的将PLC易于编程与变频器结合起来，当然不同的可编程序控制器的编程和硬件配置方法也不同，比如罗克韦尔PLC在 增加D/A模块时，只要在编程环境下的硬件配置中添加该模块即可。充分利用PLC模拟量输出功能可以控制变频器从而控制设备的速度，满足生产的需 要。