西门子6ES7215-1AG40-0XB0参数详细
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一、引言
当今自动化控制产品日新月异，相同功能的实现有各种各样不同的方式。比如很多设备上都要使用的定位控制的实现就有很多种方法。有的利用单片机结合伺服系统实现定位控制；有的使用PLC高速脉冲输出功能或配定位单元结合伺服系统实现；还有的利用变频器的多段速控制来实现定位控制。但不同的定位控制系统有不同的特点，成本也有很大的差异，于是针对不同的设备对精度和响应速度的要求，选用合适的定位控制系统以实现*优的性价比就非常必要。本文介绍一个高性价比的，应用台达PLC的高速计数器和与变频器通讯的功能来实现的定位控制的例子。
二、控制实例
切纸机械是印刷和包装行业*常用的设备。其完成的*基本动作是:把待裁切的材料送到指定位置，然后进行裁切。其控制的核心就是一个单轴的位置控制。我们已经成功的利用PLC对变频器的端子进行控制，实现多段速调速，从而完成这个单轴控制。因为考虑到控制成本和操作的方便性，我们又应用台达的ES PLC和VFD-B变频器通过通讯来实现这个位置控制。
三、系统的构成
PLC作为控制的核心，主要用来接收编码器的反馈信号实现对当前位置的检测，通过和设定值的比较用通讯功能来控制变频器的输出频率从而实现**定位。同时通过HMI可以方便的设定PLC的一些内部寄存器值进行人机交互，并且变频器的工作频率可以在HMI上方便修改和直观显示。台达的DVP系列PLC都具有两个通讯口，COM1是RS232,COM2是RS485，支持ModBus ASCII/RTU通讯格式，通讯速率*高可达115200bps，两通讯口可以同时使用。所以无需用任何扩展模块就可以实现既可连接用于参数设置的人机界面又可用通讯的方式控制变频器等其它设备。并且DVP系列PLC提供了针对ModBus ASCII/RTU模式的专用通讯指令，这样在编写通讯程序时就可以大大简化，无需像用串行数据传送指令RS那样要进行复杂的校验码计算和遵循复杂的指令格式。台达的VFD系列变频器内建有单独的RS-485串联通讯界面，并且也遵循MODBUS ASCII/RTU通讯格式（VFD-A系列除外）。基与这些特点我选用了性价比优异的DVP ES PLC和VFD-B变频器。整个系统的结构图如图一所示。
图一：控制系统框图
四、PLC的I/O分配
由于使用了通讯控制，可以省去用于控制变频器的五个输出点，PLC输出点的使用减少了。因此选用了DVP14ES00R2和一个扩展模块DVP08XM11N。I/O点的分配见表1。需要注意的是DVP14ES PLC的扩展模块地址输入点是从X20开始，输出点是从Y20开始。
五、ES系列PLC的高速计数器的应用
此工程中所选编码器分辨率为500p/r，机器原系统配置编码器分辨率为200p/r，理论精度比过去提高两倍以上。电机为1450r/min，传动系统减速比为2.4。由此可计算出额定转速下编码器输出的*高脉冲频率为：
1450r/min÷60s/min÷2.4×500P/R≈5KHz。
尽管台达ES系列的高速计数器功能不算强大，其X0和X1可以接受的*高频率为20K Hz的脉冲，但在这个系统中还是足以胜任的。为了简化程序中的计算，采用了两个高速计数器C235和C236。C235通过计算所有前进后退的脉冲数，再进行换算后用于显示进给机构的当前位置，此功能实现的程序段见图2所示。其程序中的M45和M47用于滤除定位完成后裁切过程中或其它震动造成的编码器输出的误脉冲，以实现位置的**性。
图2：实现显示当前位置的高速计数程序段
C236用于进行**定位。定位过程是这样的，每次进给机构需要定位工作时，通过计算把需要的脉冲数送到C236，不论进给机构前进还是后退，C236进行减计数，同时对C236中的数值进行比较，根据比较结果控制变频器的输出频率，实现接近设定值时进给速度变慢的三段速度控制，从而达到**定位。**定位时的高速计数器程序如图3所示。其中M83、M84用来触发写变频器运转方向的数据，M85、M86，M87都用来触发写变频器运转速度的数据。
六、PLC和变频器通讯的实现
台达DVP系列PLC的每一个通讯口都对应有相关的特殊寄存器D和特殊继电器M，以进行通讯相关的参数设置和信息的传送。此工程中要使用的COM2对应的主要特D特M及其意义见表2。
此工程中变频器需要设定的参数及说明见表3。在进行变频器的通讯控制时必需设定这些参数，并且设定值要和PLC的D1120值设置一致。其它未设置的参数可以按出厂默认值即可。
当PLC对变频器通讯进行数据的写入和读出时，就需要知道变频器所定义的相关功能的地址。然后依据这些地址进行数据写入和读出，才能实现对变频器的控制。VFD-B系列变频器定义的本通讯实例中需用到的字址及其意义如表4所示。根据此表可以知道，当需要变频器以20Hz正向运转时，就只需在变频器通讯相关的参数字址2000H写入：0000 0000 0001 0010，即十六进制的H12或十进制的K18；在2001H中写入K2000。
此工程中通讯程序段如图4所示。
图4
七、结论
通过上述的改造过程，完全恢复了切纸机的功能，试用几个月以来运行非常稳定。PLC对变频器的通讯控制响应速度非常快，加减速的过程和停机命令执行迅速，完全不会因通讯控制而有丝毫迟滞现象，可见通讯控制完全替代了硬接线的端子控制，不仅降低了成本，而且操作更方便，性价比更优异。也证明了台达的PLC和变频器的通讯功能非常强大和好用
1 引言
在冰箱生产线的设备中，真空吸塑成型机系统使用非常普及，对每种不同的冰箱内胆型号都要对生产工艺的参数和模具进行调整，随着PLC的国产化和成本的不断降低，PLC在工业生产线的节能及提高生产效率等方面起到日趋重要的作用。
目前在工业领域能源问题已成为中国未来发展的主要瓶颈，而台达自动化及驱动系统(产品)对生产制造型企业的节能降耗方面有一定的推进作用。针对真空吸塑成型机控制系统的工作环境和节能性要求，使用台达公司的DVP EH2系列PLC和台达公司的DOP-A系列触摸屏组成新的控制系统。应用了新的控制系统后，提高了生产效率约22%、降低了故障率及节约电能约10%。
台达DVP EH2系列PLC以非常高的可靠性和低成本优势成为工业生产现场控制器的**。它能适应各种强电磁干扰及高温度，高湿度的现场环境。
2 控制系统构成
本系统核心采用台达PLC DVP80EH00T2模块，再加入数字量扩展模块DVP32HP11T及模拟量输入模块DVP04TC-H2，模拟量输出模块DVP04DA-H2组成。 DVP80EH00T2共扩展6个模块（4块DVP32HP11T+ DVP04TC-H2 + DVP04DA-H2组成）。
DVP80EH00T2模块有两个通讯接口（RS485/RS232）相容Modbus ASC‖/RTU通讯协议 。在应用上非常方便，一个用于触摸屏的通讯；另一个作为自由口通讯，通过编写程序与台达DT温度控制器及检测仪表之间进行串行通迅。
人机介面采用触摸屏DOP-A10TCTD，设计简单。为确保可靠的与台达DVP80EH00T2模块通讯，建议使用台达公司的专用通迅电缆做通讯线。本系统中触摸屏与PLC采用三线制接口（RS232）通讯，实际通讯距离可以达到15米。
3 控制策略及工艺
（1）主界面介绍：如图1所示,开机进入系统主界面选择需要的工作方式。如选择英文工作模式，进入如图 2所示的英文界面；如选择调整界面或是选择手动界面系统就会进入相应的控制界，用于装模调试和手动复位工作。
（2）当系统进入自动运行控制后，可以通过观察位状态指示灯，来了解真空吸塑成型机的运行情况。循环起动多功能按钮能在不同的运行状态下完成循环起动、加热结束、冷却结束三种功能。
（3）自动工作循环动作顺序,如图1所示。
图1 自动工作循环动作顺序图
图2 真空成型系统工艺流程图（上料区）
在执行循环动作时如发生意外可以按急停按钮，循环动作会立即停止；所有动作在触摸屏动态监控界面上都有模拟监控显示。
（4）参数调整：通过触摸屏参数调整界面对生产工艺中的产品型号、动作时间设定、温度设定、压力和速度设定、加热板加热位置及加热功率百分比。
（5）配方型号选择画面：根据工装模具选择符合的型号保存或打开配方。 其它的功能界面根据屏幕提示操作。
（6）PLC程序的编制：台达PLC DVP80EH00T2使用台达的WPLSoft 2.10 来进行方便快捷的编程。它可以在指令图、梯形图、步进逻辑方框图之间切换编程、在线修改程序（在运行中写入），丰富的指令集基本上可以满足中小型工业设备的应用。真空成型系统的动作流程简单使用梯形图编程就可以解决，台达WPLSoft 2.10系统的功能比较强大，所以在编程时尽可能的应用软件程序来解决抗干扰、系统容错、故障报警提示等方面问题。附：以下部分插图为触摸屏操作界面图3-9所示。
图3 真空吸塑成型机
图4 系统主界面
图5 自动操作界面
图6 手动/换模操作画面
图7 成型参数操作画面
图8 加热参数操作画面
图9 配方型号选择画面
4 系统优点
真空吸塑机是利用真空吸力，将加热塑化的PVC、PE、PP、PET、HIPS等热塑性塑料板材吸制成各种形状的**包装装璜盒、冰箱内箱等产品。其主要构造是由给料送料区、电加热区、真空成型室区、冷却、切边等装置构成；
新吸塑机对控制系统的要求是保证操作方便、机械动作柔和温度控制精度高、成型高度自动调节、生产速度快、在同等生产条件下尽可能节约耗电量。
4.1 新旧控制系统对比
（1）新方案采用交流接触器进行限温，温度分区采用固态继电器进行通断控制。将原来的分区控制改为对每个电热砖进行独立温度采样和独立输出控制，可以按逐个电热砖进行控制，提高温度控制精度和吸塑加工质量，提高生产控制的柔性，达到准确、平稳、快速的目标。
（2）新的系统采用台达PLC DVP80EH00T2系列PLC、DOP-A10TCTD触摸屏、固态继电器组成的电气控制系统。来替代旧系统（三菱FX2N PLC、三菱文本显示器、专用电路板及可控硅等组成的可控硅温度控制的方式。）可以进行温度控制方案编程，加入节电功能。保存各种材料的控制参数，提高温度控制精度。
（3）对加热元件的控制采用PWM脉宽调制技术，（因为真空成型机的加热点数较多，如果采用传统的PID控制占用CPU的时间较多并且控制不了那么多的加热区）。由于电热元件的热滞后时间较长，通过试验得出PWM脉冲周期可以设在1.5到2秒之间。这样低的开关频率可以减少消耗在开关上的功率。温度调节使用百分比值设定，简单直观。对温度采样反馈回的数据值采用查法跟PLC设定的参数相比较后输出PMW脉冲，减小波动性与温度控制传递滞后的影响，与原模拟量控制可控硅加热系统相比增强抗干扰性、提高了设备的可靠性，并缩短设备的预热调温时间。
（4）采用台达触摸屏作为人机界面，提高机器的自动化程度、方便操作和设备升级、和原有的（文本显示器+按钮+指示灯+多条信号线组成的系统）相比只需要用一条通讯线，使设备走线美观和节约线路成本。
4.2 新系统优点
(1)采用PWM脉宽调制技术后电能节约了，可以将加热元件的温度调节与设备真空成型动作以*优的方式配合，在真空成型及冷却工艺等待过程中能自动进入节电模式，保证设备在**条件下进行工作，减少生产时电能的消耗、延长加热元件的寿命，提高设备的整体性能，保证设备所生产的产品质量合格。
(2)采用触摸屏作为人机界面操作方便了，可以随时直观地了解设备的生产状况，提高机器的现代化程度和自动化程度，降低员工劳动强度。系统可以对设备生产的设备故障和操作失误进行报警显示，提高设备的安全性。
(3)使用台达DOP-A10TCTD（内置3MB Flash 记忆卡）后用户更换产品型号的时间节约了， 大量的内存可以保存不同冰箱内胆所需的控制方案，本系统配置的存储卡，可以保存200种型号的配方。操作人员通过触摸屏来选择所要生产的产品。对已经加工过的冰箱内胆型号，可以直接调出保存的控制配方。如果有新的产品生产，配方可以快速保存。
5 应用体会
调试过程的困难及注意事项：
(1)实施接线时，务必关闭电源，对关系到生产安全的行程开关接线时全部使用常闭（NC）触点。
(2)控制柜电源必须采用符合标准的三相五线制供电，所有设备体上之接地端子务必正确的接地，可提高生产的安全性。
(3)交流电源不可连接于行程开关等信号端，否则可能造成严重的损坏，因此在通电前请再次确认接线是否正确。
(4)为了防止干扰，触摸屏与控制柜之间的连线请务必使用有被覆的屏蔽线，且不可与AC200V以上的回路并排走向。PLC供电采用AC220V1：1隔离变压器供电。
(5)试机前应检查各种安全保护装置是否可靠工作，水、电、气表是否正常。
(6)调试过程中需要对节能比例、温度、时间、流量、真空成型高度参数的配合比例进行测试标定，然后在PLC程序里建一张参数表。要想达到节能与性能之间的**状态，需要反复调节试验。把*终的数据存入参数表内。
6 总结
本方案在越南首都河内，河发制冷（HOA PHAT）得到非常理想的应用，整套吸塑成型机成本不到（50000USD），但其生产效率高于每小时30张箱胆；而该公司同类型的另一台设备为国外某公司原产真空吸塑成型机（价值150000USD）生产节拍约为22张/小时。所以在工业自动化生产设备中采用了台达DVP EH2 PLC 控制系统后，整台生产设备的效率都有所提高。
