西门子模块6ES7222-1HF22-0XA8现货包邮

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1、引言

　　随着机电一体化技术的发展，对系统的可靠性要求愈来愈高，PLC具有控制可靠、体积小、功能强、速度快、组态灵活和可扩展性的特点而得到了广泛的应用，电气系统的可靠性也大大提高了。此时，影响电气系统可靠性的主要因素是与PLC接口的输入输出部分，我们在卧式锺床改造中采用PLC的软元件，合理设计了控制程序，提高了系统的可靠性。
 

2、影响PLC电气系统可靠性的主要因素

　　PLC控制系统可简单划分为三部分：发讯元件(输入部分)、记忆网络(程序部分)和电气执行元件(输出部分)。对于用继电器控制的系统，影响系统可靠性的主要因素是中间继电器组成的记忆网络。对于PLC控制系统，高可靠性的PLC取代了中间继电器组成的记忆网络，克服了机械动作式中间继电器可靠性不高的固有毛病，使系统可靠性大为提高。此时，与PLC自身的安全性与PLC输入、输出连接的"发讯元件"和"电气执行元件"的可靠性，己变成影响整个电气系统可靠性的主要因素。提高"发讯元件"和"电气执行元件"可靠性的同时，也就提高了PLC的安全性，通常有两种方法：一种是选用高质量的元器件；另一种是对这些故障率较高的元器件进行状态检测和故障诊断，但都受硬件条件和经济条件的影响而限制了应用范用。
　　PLC具有丰富的软元件(如内部计时器、计数器、辅助继电器等)，因此可以利用它来设计一些程序，屏蔽输入元件的误信号，防止输出元件的误动作。实用的方法有(l)采用软硬件互锁设计，防止误发讯和误动作；(2)在输入输出端提高配线的可靠性，提高PLC的安全性。本文以卧式锥床改造为例，介绍用PLC软元件提高系统可靠性的设计方法。
 

3、用PLC软元件设计来改造卧式结床，提高系统可靠性
 

3.1卧式锺床工作原理简介 　　根据原有的继电器电路图来设计梯形图，这种方法没有改变系统的外部特性，但却克服了机械动作式中间继电器可靠性不高的毛病，对于操作人员来说，除了控制系统的可靠性提高之外，改造前后的系统没有什么区别，他们不用改变长期形成的操作习惯。这种设计方法一般不需要改动控制面版和它上面的器件，因此可以减少硬件改造的费用和工作量。
 

　　图l是卧式锤床继电器控制电路图，图2和图3是实现相同功能的PLC控制系统的外部接线图和梯形图。卧式锺床的主轴电机是双速异步电动机，中间继电器ZC和FC控制主轴电机的起动和停止，接触器ZC和FC控制主轴电机的正反转，接触器lDSC、2DSC和时间继电器SJ控制主轴电机的变速，接触器DC用来短接串在定子回路的制动电阻。lJPK、2JPK和1ZPK、2ZPK是变速操纵盘上的限位开关，IHKK、2HKK是主轴进刀与工作台移动互锁限位开关。
 

　　3.2用PLC软硬件互锁设计ET造卧式锺床，提高系统可靠性
　　在控制主轴电机正反转的继电器电路中，为了防止控制正反转的两个接触器(如图l中ZC与FC)同时动作造成三相电源短路，设置了联锁电路，即将某二接触器的常闭触点与另一个接触器的线圈相串联。在梯形图中也设置了相应的联锁电路，但是梯形图中联锁电路只能保证PLC输出模块上两个对应的硬件继电器不同时动作。如果因主电路电流过大或接触器质量不好，某二接触器的主触头被断开主电路时产生的电弧熔焊，其线国断电后主触头仍然接通，这时如果另一接触器的线国通电，仍将会造成二相电源短路事故。
　　为了防止出现这种情况，应在PLC外部设置联锁电路(见图1)，假设接触器ZC主触点被电弧熔焊，这时与FC线国串联的ZC辅助常闭触点断开，因此FC的线国不可能得电。
 

　　3.3用PLC辅助继电器简化电路，提高了电气系统的可靠性 　　图l中ZC、FC、lDSC、2DSC都要受TA、lZPK、lJPK、ZC和FC的触点并联电路的控制，为了简化电路，在梯形图中设置了上述并联电路控制的辅助继电器M202，它类似于继电器电路中的中间继电器。
　　另外，还是提高PLC控制系统可靠性的方法，如：(l)输入输出端接有感性元件时，应在它们两端并联阻容电路，以控制电路断开时产生的电弧对PLC的影响，电阻可以取51~12OQ，电容可以取0.1~0.47μF，电容的额定电压应大于电源峰值电压。
 

　　(2)PLC控制柜设在没有高压大电流强辐射的室内。

(3)采用隔离变压器，由单回路双绞线供电。
 

4、结论

　　影响PLC控制系统可靠性的主要因素是与PLC接口的输入、输出部分的可靠性。在安装配线时考虑到对PLC的各种不利因素，同时在进行梯形图设计时充分利用PLC的软元件（如计时器、辅助继电器、定时器等）合理设计PLC输入、输出元件的状态监测程序，可屏蔽输入元件的误信号，防止输出元件的误动作，提高PLC控制电气系统的整机可靠性。
　　用PLC提高系统可靠性的方法具有经济、实用等特点，已经在卧式镗床PLC控制系统中获得了成功应用，实现设备改造与生产过程自动化，提高劳动生产率，改善企业管理，提高了企业经济效益。

经常有客户咨询软冗余的问题，其中有很大一部分问题是冗余链接建立不了，即两个CPU之间不能同步冗余数据。这种情况下，首先就要检查相关功能块的参数设置，其中很容易出现的一个问题就是调用冗余通信块 FB101“SWR_ZYK” 时生成的背景数据块长度不对。这种问题的隐蔽性很强，一旦出现非常不容易排查。
 下面我们就来分析一下出现这种问题的原因，进而避免问题的产生。这里我们以两个S7-400 CPU之间建立ISO 链接为例进行说明，这种情况下需要用到的功能块如图1所示。
 


 图1
 首先我们在 OB1 中调用功能块 FB101， 并为其生成背景数据块 DB5，这时我们来看看背景数据块 DB5 的长度。如图2所示，可见实际生成的 DB5 只有 100 个字节，正常的 DB5 长度应该为 358 个字节，DB5长度错误。
 


 图2
 如果这时我们下载程序到 CPU 中，则 CPU SF 亮红灯，CPU 诊断缓冲区报写区域长度错误，如图3所示。
 


 图3
 如果实际中遇到了这种问题，可以先删除已经生成的错误的 DB5，然后在程序中加载好FB104 “SWR_AG_COM” 后再重新为 FB101 生成一个新的背景数据块 DB5。这时我们再查看 DB5 的块长度为 358 个字节，如图4所示，问题解决。
 


 图4
 OK，回过头来分析一下问题的根源。通过上面的解决办法我们不难发现，调用 FB101 并为其生成背景数据块之前必须先加载 FB104 这个功能块到程序中。那么 FB101 与 FB104 之间是什么关系呢？通过查看FB101 的块属性，如图5所示，可以看到在 FB101 中调用了 FB104，所以在调用 FB101 之前需要先将FB104 加载到程序。
 


 图5
 类似 FB104 这种在其他块中被间接调用的块非常容易被忽视，所以在实际的应用过程中要特别留意一下。顺便说一下类似 FB104 这种块在程序中的加载方法：
 1、可以先在程序中调用一次 FB104，然后再将 FB104 删除。
 2、直接从软冗余库中将 FB104 拷贝到当前程序中。

 虽然该类的题目见的很多，可是好象讲清楚的并没见到。就是本人来讲，也是看了很久都无法清楚。故才下决心搞懂它。差不多花了多时间才明白它的道理，它并不复杂，而且很好画梯形图和编程。

    顺控实际是按照生产工艺要求而规定的一定操作顺序而已。首先要根据生产工艺要求，画出顺序功能图，然后根据功能图再画出梯形图。

    上图即为顺序功能图：图中双框S0表示为初始步，单框中的S20、S21、S22、S23依次根据工艺顺序要求而设置的各活动步。我们来看S0初始步上方垂线上设有M8002其为初始步激活的条件（该步的意思不妨可以理解为自动合上空开？），在S0步与S20步之间有X1、X3，它说明只有符合这二条件要求后，步才能从S0步转移到S20步，而当S20步处于活动状态时Y002、T0处于动作状态。而S20步与S21步之间的T0，它受时间控制，只要时间一到，S21步被激活投入，使Y001处于工作，同时S20步则处于关闭（其控制的Y002、T0则停止）以下各步中的X2、T1、X1含意均同（均为转换条件），但要注意下一步被激活，其相应控制元件则动作，意味着上一步被停止。而各步之间均插入了X4其箭头均指向初始步S0，即恢复处于初始状态，X4在这地方的作用是急停。而步S23下的X1条件一符合，可转入步S20，即处于循环状态。根据顺序功能图就可很方便地将它转换成梯形图。

     梯形图如上图所示，其工作过程如下：

     梯级中的0、LD   M8002：M8002为特殊辅助继电器的常开触点，其作用仅在PLC通电瞬间接通。1、SET  S0： SET为置位指令，功能是驱动线圈，并使其具有自保功能。也就是说在PLC通电的瞬间M8002产生一脉冲，将状态元件S0激活（并自保持）。

    第二梯级中左侧的3、STL   S0：STL为步进触点指令，功能为步进触点驱动，当上一步（1、SET  S0）为置位时该接点闭合，4、LD   X001为小车停止位置的必要条件，也就是说小车开始时必须停在X1位置（该接点才能闭合），此时按外部的按钮（SB1）从而驱动（5、AND   X003） 的闭合，程序才能执行，这就是所说的条件。当这二条件满足后才能激活状态元件S20（6、SET  S20），从而转入第三梯级。

    第三梯级中左侧的S20（8、STL   S20)，因状态元件S20的激活而导通，输出继电器Y002（9、OUT   Y002）接通（带动外部的接触器开始工作），开始装料。而同时T0（10、OUT   T0   K80）则开始计时（其整定值为8S），时间一到，时间继电器的常开触点接通（16、LD  T0）并激活状态元件S21（17、SET   S21），当S21一旦激活，程序自动转入第四梯级，同时第三梯级停止运行。此时在装料的过程一旦出现故障，可按外部按钮（SB2）使X4（13、LD  X004）导通从而激活S0，使程序回归于第二梯级，由于第二梯级有X3的把持，使程序不能再运行下去，故起了急停的作用。

    第四梯级中左侧的S21（19、STL  S21），因状态元件S21的激活而导通，输出继电器Y001（20、OUT   Y001）接通（带动外部的反转接触器开始工作）小车左行，至X2处，限位开关使X2（21、LD  X002）闭合并激活状态元件S22（22、SET  S22）程序自动转入第五梯级，同时第四梯级停止运行。而X4的作用与第三梯级中的作用相同。

    第五梯级中左侧的开始卸料, 而T1（29、OUT   T1  K100）同时开始计时（其整定值为10S），时间一到，时间继电器的常开触点T1（35、LD  T1）接通并激活状态元件S23（36、SET   S23），当S23一旦激活，程序自动转入第六梯级，同时第五梯级停止运行。而X4的作用与第三梯级中的作用相同。

　第六梯级中左侧的S23（38、STL   S23），因状态元件S23的激活而导通，输出继电器Y000（39、OUT   Y000）接通（带动外部的正转接触器开始工作）小车开始右行，此时若一切正常小车自动返回于X1处，又重新由第三梯级处循环运行。若不正常则按下X4回归S0处。而46、RET是步进结束指令，表示状态流程结束，用于返回主程序的指令。

    这是十字路口交通信号灯的控制题，我已做过了，以前用的编程方法是启保停的方式。如果说采用启停方法设计出梯形图，用时好象不太过份。而采用步进顺控方式来编程，其用时若超过2小时好象就感到笨了（下面的梯形图只用了一个小时）。时间短，指令长点，好象没什么大关系？加上我还没看到用顺控指令编的，于是进行了偿试，结果很成功。下面是我具体的做法：

    按上表可以看出东西方向、南北方向的灯是可以进行分别控制的。按这样的思路做下去。不然光那些东、西、南、北的用语就先撑昏了？

    先确定I/O分配如上表所示。

     做出顺序功能图如上图所示。

该功能图的含意是：一打开PLC，特殊继电器M8002即产生一脉冲，将状态元件S0置于初时步。与M8002并列的X001为外部SB2控制，在每一次停机时均对状态元件从S10----S34进行区间复位，同时它可起停止的作用。此时外部SB1给X000一个信号，步S10被激活，S10一被激活，同时也激活了东西向的步S20和南北向的步S30。也就是说此时分二路走。现先由东西向的步S20开始，S20一被激活, 绿灯Y000即被点亮，25S后，T0动作将步转入S21。S21一被激活Y000被再次点亮，此时的Y000是执行的是3S的闪光定时及闪光。3S时间一到，T1又将步转入S22, S22一被激活，黄灯Y001被点亮，2S后T2动作将步转入S23，即红灯被点亮，30S后T3将步转入S24进入等待状态。而南北向过程与东西向的过程基本相似不进行分析。而南北向的步进入步S34时与东西向的步S24汇合同时激活步S10进行循环

用PLC控制设计自控成型机

梯形图如下：

程序如下：

     简述工作过程：条件是工作前Y1、Y2、Y4应是关的，而C缸应是打开的，限位开关S1（X1）、S3（X3)、S5（X5）应是处于闭合状态，而S2（X2)、S4（X4)、S6（X6）限位开关应是打开的。启动时一合上PLC电源开关，C缸立即向右运行至S6（X6）限位开关处停止。装入材料后，按外部启动按钮使X7闭合，B缸由上向下压至S3（X3）处该限位开关处于闭合，而S4（X4）则处于断开。此时左缸A向右顶进，而右缸C则先断开Y3电源，然后Y4合上电源向左顶进，分别到达S1（X1）和S5（X5）限位位置时，此时A缸电源断电向后退，而C缸则接通电源Y3向后退，等A、C二缸退回原位后，则B缸（接通B缸前可在激活电路前加一延时电路，本图没加）可退回原位取出另件和重新装料。若在运行中发生故障按外部按钮接通X000即可停车。