西门子模块6ES7223-1PM22-0XA8产品信息

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通常方法是用心跳检测，定义一个bool，HMI固定频率将该点置位，PLC收到该点为ON信号后将其复位。若在一段时间内，比如5s内没有收到该点为ON的信号，则认为通许中断。

plc把memory clock字节传到屏上，屏用脚本把这个字节的值赋值给另外的一个plc内的地址，然后plc内判断返回的字节两个扫描周期是否一样，如果一样说明通讯中断。
 

举个例子，请看图，步骤如下：

1、在PLC里建立DB1数据块，里面设两个开关量“PLC秒开关”和"人机响应开关”，

2、人机变量中连接这两个变量

3、在人机“PLC秒开关”变量的属性----事件----数值变更中添加”取反位“，让”人机响应开关“变量随着“PLC秒开关”变化而变化。

4、在PLC程序块中编程，让“PLC秒开关”每0.5秒反转，再用TON延时指令让"人机响应开关”1秒内没有动作就输出 人机通信失败,  因为人机通信异常后"人机响应开关”将不再会发生变化。

1 引言

在保护材料生产行业，配料通常是将原材料按某种比例均匀混合在一起， 用以形成一种新的材料，因此配料是这类行业生产的重要组成部分。在生产过程中，各种原料要严格按比例进行均匀混合，就必须靠配料机械来完成，目前工厂一般使用两种方法，种方法采用人工称重，然后将成比例的各种原材料同时放入配料机中搅拌。另一种方法是自动称重，自动搅拌。由于很多原始材料为粉状或颗粒，人工配料时，人体容易吸入粉尘等杂物，导致职业病出现，增加了生产风险和劳动力成本，同时配料品种繁多，数量巨大，因此人工配料难以现场管理，很容易出现误配，不但质量难以保证，同时也增加了管理成本。为了保证产品质量，提高生产效率，要求采用准确、可靠的自动配料系统。

2 基于 PLC、 工控机和称重仪表的配料系统

在河南西峡保护材料集团现有的配料系统中，工人首先将材料运送到称重车间，称重完之后，再将材料手动送到配料机上进行配料，称重车间使用了杭州四方的称重仪表进行称重，通过RS232口和工控主机相连，位于中控室的工控主机负责记录称重结果，显示称重数据，同时，控制人员可以在中控室通过控制电路手动控制配料过程的起停。
 

这种方式效率低下，同时，主机上运行的是C语言开发的DOS程序 [1] ，可扩性差，人机交互困难，不能完成自动配料的所有要求。为了提高生产率，降低成本，需要采用全自动配料系统。

新系统采用主从式结构。 以工控机为上位主机，以西门子PLC [2] 、变频器和称重仪表为下位从机。主机处于主导地位，实现对各从机的通信管理和控制，将工控机的RS-232异步通信口经电平转换后与PLC相连，形成上、下位机通信的一个物理通道；将主机的另一个RS-232口和称重仪表的通信口相连，构成第二个物理通道。上位机采用轮询方式，逐个与从站通信。上位机把任务规划的结果传送给PLC，在PLC进行控制的过程中，上位机使用上位机连接命令监视下位机的运行状态和数据区内容，实时读取PLC的内部状态以及称重仪表的实时数据，在上位机上显示。
 

总体上讲，系统具有如下功能：
①全自动配料，在设定好配方之后，系统自动按照配方称重配料，无需操作人员干预；
②具有报表功能，可以产生日报表，实时报表和月报表、年报表等；
③动态增加和修改报表，系统通过设定权限，赋予技术人员或操作人员修改，增加配方的权利，同时记录该次修改的日期和操作人员编号；
④断电恢复功能，系统能够在突然断电的情况下， 恢复断电前的测量记录；
⑤局域网共享功能， 主机在局域网内可以共享数据，方便车间主管了解工程进度和其他情况。

2.1 系统的组成
整个全自动配料混合系统由工控机、PLC、工业称重仪表、变频器、振动电机、混料机、传感器、传送带等部分组成。
上位工控机提供人机交互界面， 完成控制信息输人、数据管理、进行数据显示、存储、统计和报表等功能，上位机采用IPC810工控机，它的主要工作如下： 工控主机首先根据操作人员的指令， 读取某个编号的配方， 然后， 根据配方中配料的比例及先后顺序，向PLC发出开始配料的指令，使得PLC能够起动特定的变频器。在配料过程中，工控主机以轮询的方式，一方面实时读取PLC的状态字，了解PLC及PLC下级设备的运行状态； 另一方面实时读取安装在配料机上的称重仪表的称重数据， 按照配料策略， 当称重接近配方中的设定值时， 主机向PLC发出停止本次配料的指令。 当一个配方上的所有材料都配完后， 整个配料过程暂停，等待操作人员的指令。
系统运行过程中，PLC与上位机实时通信，从而保证界面上显示的数据与现场实际数据的一致性，操作人员在上位机上发出的操作命令和设定参数都可以实时送到PLC，PLC的主要工作有：①接收上位机发送来的命令，通过变频器控制振动电机的起、停和快慢；②将变频器的运行状态实时写入内存数据区，供工控机读取；③将自身的各种状态以状态字的形式准备好，共工控机实时读取。

2.2 控制策略及配料过程
通过对配料过程的特点进行分析，得到配料过程具有如下特点：
（1）被控对象是单向的不可逆系统。原料没有办法从配料机中重新回到传送带上。
（2） 具有明显的时滞性。 当配料达到设定值时，PLC控制电机停止传送原料，这时传送带上具有部分原料无法回收，所以系统具有明显的时滞性。
（3）受控特性是开关性的。系统的起、停控制等都是开关量。
（4）配料系统在正常工作区内是线性的。
因此，我们考虑采用快速、慢速、提前发出停止加料指令等控制策略， 同时利用PLC的互锁技术确保配料的顺利进行。系统起动后，工控机向PLC发出开始加料信号，PLC控制变频器驱动电机进行快速加料， 同时， 工控主机通过串口持续不断的读取称重仪表的称重数据， 当重量值接近设定值时， 工控主机向PLC发出停止加料的控制指令，此时，PLC控制变频器进行慢加，通过事先估计出传送机构上原料的残余， 设定值和实际加料的差值和传送机构上原料的残余相当时，PLC真正发出停止指令，该指令由变频器执行， 从而控制电机停机， 停机后传送机构上的原料无残余，配料精度符合要求。流程如图1所示。
 


3 工控主机软件设计

工控机主要完成的任务如下：
（1）提供配料过程的动画显示。
（2） 向PLC发出控制指令， 读取PLC的运行状态。
（3）读取称重仪表上的称重信号，并将称重值在显示器上显示，根据称重数据，向PLC发送指令。
（4） 数据库和报表， 保存配料数据， 打印报表。
（5）配方的增加与修改。
（6）配料故障辅助报警等其他功能。

3.1 配料软件的界面设计
上位工控机使用紫金桥组态软件设计人机界面，工业控制组态软件实际上是一种能由用户根据自己的需要进行二次开发的软件开发平台。我们可以根据工艺要求在该平台上对整个监控系统开发出友好的人机界面，操作员通过该界面可以与现场设备进行实时交互。 紫金桥软件是HMI/SCADA工业自动化组态软件，它提供了一个高度集成化、可视化的开发环境。

该软件具有如下一些特点：

（1）多种通信功能。 紫金桥组态软件 [3] 支持如下通信功能：
1）支持RS232、RS422、RS485等串口通信方式，并支持无线电台、电话拨号、电话轮询拨号等方式。
2）以太网通信同时支持有线以太网和无线以太网。
3）所有设备的驱动程序均支持GPRS、CDMA、GSM等移动网络标准。

（2）方便的开发系统。丰富的组件和控件构成强大的HMI开发系统；增强的过渡色与渐进色功能，从根本上解决了很多同类软件在过多使用过渡色、 渐进色时严重影响画面刷新速度和系统运行效率的问题； 更加灵活多样的矢量子图， 使得制作工程画面更快捷；提供面向对象编程方式，内置间接变量、中间变量、数据库变量，支持自定义函数和自定义菜单。

（3）开放性。紫金桥组态软件的开放性表现在如下几个方面：
1）支持Excel以VBA的方式访问数据库。
2）软件为开放式体系结构，全面支持DDE，OPC， ODBC/SQL， ActiveX，DNA标准。以OLE，COM/DCOM、 动态链接库等多种形式提供外部访问接口， 便于用户利用各种常用开发工具 （如： VC++、VB等）进行深层的二次开发。
3）紫金桥组态软件I/O驱动程序的体系结构为开放式结构，其接口部分源代码完全公开，用户可以自行开发新的驱动程序。

（4）数据库功能.紫金桥组态软件内置了实时数据库，而且实时数据库又内置多种功能块，来完成数据处理与存储，可实现累计、统计、控制、线形化等多种功能。

（5）支持多种设备及总线。支持国内外大部分厂家生产的PLC、调节器、智能仪表、智能终端、智能模块；此外，还支持Profibus，Can，LonWorks和Modbus等标准的现场总线。

3.2 系统的 I/O 点数
紫金桥组态软件用实时数据库点来表示I/O点。经过分析，系统需要三个I/O点，两个数字控制点用来通过PLC控制电机的起、停，因此这两个点的数据链接选择分别为PLC的两个数字量输入输出通道。一个模拟点用来表示从称重仪表上读取的实时数据，因此，该点的数据链接为称重仪表的测量值。

4 通信程序设计
通信程序设计主要包含三部分，部分为主机与PLC的通信；第二部分为主机与称重仪表的通信；第三部分为PLC与变频器之间的通信。

4.1 主机与 PLC 的通信
组态软件一般都内置了主流PLC的驱动程序，首先在紫金桥组态软件中新建一个PLC虚拟设备，该虚拟设备的型号必须和使用的真实PLC的型号一致，如果在组态软件中找不到所需的PLC的型号，则可以委托软件厂家免费开发一个新的该型号PLC驱动。虚拟设备用来映射真实的设备，这里，我们使用的PLC是SimensS7-300，设定主机通过串口1和PLC通信。

4.2 主机与称重仪表的通信

针对称重仪表，我们使用的是杭州四方的称重仪表，为了使仪表和组态软件很好的通信，我们特别委托紫金桥公司为该仪表开发了驱动程序。首先我们从组态软件的驱动列表中选择一个我们需要的设备类型，并针对该类型，建立一个虚拟设备，用来映射真实的称重仪表，然后设定仪表与计算机的通信端口及通信协议。

下文说明了一个参数设置的例子 ，按照下列步骤设置网络参数。 (a) 设置要设置的网络参数中的“所含板数” 缺省值 ：无 设置范围 ：0 到4（模块） 例）设置为1（模块）   (b) 设置主站的“起始I/O 地址” 缺省值 ：无 设置范围 ：0000 到0FE0 例）设置为0000。   (c) 用“操作设置”设置参数名。（即使没有设置参数名也不会影响CC-bbbb 系统的运行）。 缺省值 ：无 设置范围 ：8 个字母或少于8 个字母 例）设置为“CC-bbbbM”   (d) 用“操作设置”设置数据链接出错站的输入状态。 缺省值 ：清除（不选中“保持输入数据”） 设置范围 ：保持（选中“保持输入数据”） 清除（不选中“保持输入数据”） 例）设置为清除（不选中“保持输入数据”）   (e) 用“类型”设置站类型 缺省值 ：主站 设置范围 ：主站 主站（双工功能） 本地站 备用主站 例）设置为主站   (f) 用“模式”设置CC-bbbb 模式 缺省值 ：在线（远程网络模式） 设置范围 ：在线（远程网络模式） 在线（远程I/O 网络模式） 离线 例：设置为在线（远程网络模式）   (g) 用“所有连接计数”设置包括保留站在内的CC-bbbb 系统中连接的站的总数。 缺省值 ：64（模块） 设置范围 ：1 到64（模块） 例）设置为5（模块）。   (h) 用“重试计数”设置发生通信错误时的重试次数。 缺省值 ：3（次） 设置范围 ：1 到7（次） 例）设置为5（次）   (i) 用“自动重新连接站计数”设置通过一次链接扫描可以回复到系统运行的模块数。 缺省值 ：1（模块） 设置范围 ：1 到10（模块） 例）设置为2（模块）   (j) 用“备用主站号”设置备用主站的站号。 缺省值 ：空白（未指定备用主站） 设置范围 ：空白，1 到64（空白：未指定备用主站） 例）设置为空白（未指定备用主站）   (k) 用“PLC 宕机选择”设置主站PLC CPU 发生错误时的数据连接状态。 缺省值 ：停止 设置范围 ：停止 继续 例）设置为停止。   (l) 用“扫描模式设置”设置顺控扫描的链接扫描是同步的还是异步的。 缺省值 ：异步 设置范围 ：异步 同步 例）设置为异步。   (m) 用“延迟信息设置”设置链接扫描间隔。 缺省值 ：0（未指定） 设置范围 ：0 到100（单位50μs） 例）设置为10（500μs）。   (n) 用“站信息设置”设置站数据。 缺省值 ：远程I/O 站，占有站1，或者不设置保留站/出错无效站 设置范围 ：站类型－未设置 远程I/O 站 远程设备站 智能设备站（包括本地站和备用主站） 专有站计数－未设置、专有站1、专有站2、专有站3、专有站4 保留/无效站选择－未设置、保留站、无效站（出错无效站） 智能缓冲区选择（字）－未设置 发送 0，64 到4096、接收 0，64 到4096、自动 0，128 到4096 例）根据6.3 节中指定的系统配置设置站数据。 (3) 下文给出了通信缓冲区和自动更新缓冲区分配的结果 (2) 按照下列步骤设置自动刷新参数。 (a) 用“远程输入（RX）”设置远程输入（RX）刷新软元件。 缺省值 ：无 设置范围 ：软元件名称－从X、M、L、B、D、W、R 或ZR中选择。 软元件地址号－在CPU 拥有的软元件点范围内。 例）设置为X1000 (b) 用“远程输出（RY）”设置远程输出（RY）刷新软元件。缺省值：无 设置范围 ：软元件名称－从Y、M、L、B、T、C、ST、D、W、R 或ZR 中选择。 软元件地址号－在CPU 拥有的软元件点范围内。 例）设置为Y1000 (c) 用“远程寄存器（RWr）”设置远程寄存器（RWr）刷新软元件。 缺省值 ：无      设置范围 ：软元件名称－从M、L、B、D、W、R 或ZR 中选择。 软元件地址号－在CPU 拥有的软元件点范围内。 例）设置为D1000 (d) 用“远程寄存器（RWw）”设置远程寄存器（RWw）刷新软元件。 缺省值 ：无 设置范围 ：软元件名称－从M、L、B、T、C、ST、D、W、R 或ZR 中选择。 软元件地址号－在CPU 拥有的软元件点范围内。 例）设置为D2000 (e) 用“特殊继电器（SB）”设置特殊继电器（SB）刷新软元件。 缺省值 ：无 设置范围 ：软元件名称－从M、L、B、D、W、R、SB 或ZR中选择。 软元件地址号－在CPU 拥有的软元件点范围内。 例）设置为SB0 (f) 用“特殊寄存器（SW）”设置特殊寄存器（SW）刷新软元件。 缺省值 ：无 设置范围 ：软元件名称－从M、L、B、D、W、R、SW 或ZR中选择。 软元件地址号－在CPU 拥有的软元件点范围内。 例）设置为SW0     10.3.2 设置注册步骤登记 设置远程设备站设置的条件和具体步骤。 在本节中，用AJ65BT-64AD 作为注册步骤登记的例子。 设置步骤如下： 从“电压/电流”中选择电流（条件）。 选择偏置/增益值的出厂设置值（第二条件）。 设置通道2 的平均次数为50 次（第三条件）。 设置通道3 的平均时间为100ms（第四条件）。 指定通道2 和3 的平均处理设置，通道2 的次数，通道3 的时间（第五条件）。 设置数据格式为-2000～2000（第六条件）。 设置通道1～3 为允许A-D 转换状态（第七条件）。 将初始数据处理完成标志置为“ON”（第八条件）。 将初始数据设置请求标志置为“ON”（第九条件）。 将初始数据处理完成标志置为“OFF”（第十条件）。 将初始数据设置请求标志置为“OFF”（第十一条件）。     关于设置的详细信息，请参见远程设备站用户手册。   (1) 设置条件 (a) 执行标志设置 将“执行标志”设置为“执行”。 (b) 操作条件设置 将“操作条件”设置为“设置新条件”。 (c) 执行条件的设置 将“条件软元件”设置为“RX”，“软元件地址”为“18”，“执行条件” 为“ON”。 (d) 执行的设置 将“写入软元件”设置为“RY”，“软元件地址”为“01”，“写数据”为 “ON”。 (2) 设置第二条件 (a) 执行标志设置 将“执行标志”设置为“执行”。 (b) 操作条件设置 将“操作条件”设置为“同前面的设置”。 (c) 执行的设置 将“写入软元件”设置为“RY”，“软元件地址”为“00”，“写数据”为 “ON”。 (3) 设置第三条件 (a) 执行标志设置 将“执行标志”设置为“执行”。 (b) 操作条件设置 将“操作条件”设置为“同前面的设置”。 (c) 执行的设置 将“写入软元件”设置为“RWw”，“软元件地址”为“02”，“写数据” 为“50”。 (4) 设置第四条件 (a) 执行标志设置 将“执行标志”设置为“执行”。 (b) 操作条件设置 将“操作条件”设置为“同前面的设置”。 (c) 执行的设置 将“写入软元件”设置为“RWw”，“软元件地址”为“03”，“写数据” 为“1000”。 (5) 设置第五条件 (a) 执行标志设置 将“执行标志”设置为“执行”。 (b) 操作条件设置 将“操作条件”设置为“同前面的设置”。 (c) 执行的设置 将“写入软元件”设置为“RWw”，“软元件地址”为“00”，“写数据” 为“1540（604 H）”。 (6) 设置第六条件

1  引言

传统的军民用飞机的发动机起动程序控制系统普遍采用机电相结合的方式,由于采用机电式的定时机构去控制相关的继电器、接触器以实现发动机起动程序控制,不仅使控制系统的体积增大、重量加重、耗电多、可靠性差,而且采用固定接线的硬件设计使系统不具有通用性,更突出的问题是由于机械磨损还会使系统的控制精度逐渐降低。由于PLC把计算机的编程灵活、功能齐全、应用面广等优点与继电器系统的控制简单、使用方便、抗干扰能力强等优点结合起来,而其本身又具有体积小、重量轻、耗电省等优点,因此,用PLC取代机电式的定时机构来完成发动机的起动程序控制,将极大地改善发动机起动控制系统的性能。

2  发动机起动程序控制原理
发动机由静止状态转变到能自行发出功率的低转速状态叫发动机的起动。为了使发动机涡轮(转子)能由静止状态柔和地、无撞击地转动起来,定时机构必须对起动机的起动转矩进行分级调节,使起动机的转矩逐级增大,并适时地控制对发动机燃烧室进行喷油点火。某型飞机发动机的起动程序控制原理如图1所示。

                                         图1  发动机的起动程序控制原理

定时机构的程序控制把起动机的工作过程划分为以下几个阶段:
阶段:即按下起动按钮后的1S~3.6S内,使起动机以复励状态且电枢串联起动降压电阻工作,起动机转矩被限制在很小的范围内,因此,起动机能柔和地通过

传动装置带动发动机涡轮旋转。
第二阶段:即按下起动按钮后的3.6S~9S内,短接起动降压电阻,起动机两端电压升高,起动机转矩迅速增大,随之涡轮转速迅速上升。
第三阶段:即按下起动按钮后的9S~15S内,起动电源车内的两组电瓶由并联转为串联,起动机两端的电压由28V升高到56V,起动机转矩急剧增大,从而使涡轮转速急剧上升。
第四阶段:即按下起动按钮后的15S~22S内,起动机并励线圈串联降压电阻使起动机的激磁磁通减小,反电势减小,电枢电流增大,转矩又一次增大,从而使涡轮进一步加速。

3  PLC控制系统
3.1  系统硬件设计及I/O地址的分配

                                                                                         图2  发动机起动程序电气控制线路图

在发动机起动机程序控制系统中PLC采用三菱FX2系列中的FX2N－48MR－001型,该系列PLC可靠性高,抗干扰能力强,适合于在军民用飞机上使用,且配置灵活,[1]。从图1 中可以看出:为了实现起动机的四个阶段控制,自按下起动按钮起,接触器KM1、KM2的吸合时间均为9S~21S,KM3为3.6S~22S,KM4为1S~3.6S,KM5为1S~15S,KM6为15S~22S,根据系统的控制要求,PLC控制系统需引入与停止按钮和起动按钮分别相对应的两个输入继电器、与四个接触器和两个继电器分别相对应的六个输出继电器、以及控制上述四个接触器和两个继电器分时段工作的四个通电延时时间继电器和两个断电延时时间继电器。发动机起动程序电气控制线路图和PLC的I/O地址编码表分别如图2、表1所示。

                                                                                                              表1  I/O地址编码表

3.2  软件设计

                                                                                      图3  控制系统梯形图

 软件设计采用使用广泛的PLC梯形图图形编程语言。梯形图与继电器控制系统的电路图很相似,直观易懂,很容易被熟悉电器控制的电气人员掌握,特别适用于开关量逻辑控制[2]。该控制系统梯形图如图3所示。 

图3中:X0、X1为输入继电器;Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6为输出继电器;T1、T2、T3、T4为通电延时时间继电器;T5、T6为断电延时时间继电器;M0、M1、M2、M3、M4为中间继电器。

4  结束语