6ES7222-1EF22-0XA0型号参数

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目前，PLC（可编程逻辑控制器）已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，它具有高可靠性、抗干扰能力强、功能强大、灵活，易学易用、体积小，重量轻，价格便宜的特点，在**计量方面也有着广泛的用途，在用于**累积时又有其编程的独特之处，下面进行详细的分析和论述，包括在西门子S7-200CPU上编程的例子。

　　**计输出的信号一般是脉冲信号或4-20mA电流信号，这两种信号输出的都是瞬时**（也有用继电器输出累积量信号，原理一样，不再赘述），我们的目的是在PLC中计算和显示瞬时**值和计算累积量值，当输入信号是脉冲信号是，在计算瞬时**的时候，必须按照一个严格的时间间隔计算才能保证瞬时**的准确性，因此，计算瞬时**的时候必须用定时中断来进行，而且，在PLC系统中只能运行这一个中断程序，不允许再产生其它中断（即使是低优先级的中断也不允许运行），以防止干扰定时中断的时间间隔的准确性，计算瞬时**就是将这个时间段的累计脉冲个数换算成累计**，再除以时间就是瞬时**，对于4-20mA输入只需按照其对应的量程进行换算就可以直接得到瞬时**，而累积**就是将每个时间段内的累积**累加起来就是累积**，在实际使用PLC编程的过程中必须注意以下几个问题：

　　1. 输入脉冲频率范围是否超出PLC接收的范围；

　　2. PLC高速计数器在达到大计数值时如何保证计算正确；

　　3. 如何保证定时中断不受干扰；

　　4. 如何避免计算累积量的误差；

　　5. 累积量的大累积位数；

　　6. 如何复位累积量；

　　下面就关键的2，4，6问题进行详细的叙述，以西门子S7-200 CPU224为例，S7-200的CPU224具有6个单相大30kHz的高速计数器，但PLC内部没有提供相应的算法来计算频率，因此，需要自己编程计算，这就需要在PLC高速计数器在达到大计数值时要保证计算的正确性，实际编程时，对高速计数器初始化以后就使之连续计数，不再对其进行任何干预，

注意：此段程序应该放到PLC个扫描周期执行的程序中执行。

　　对于高速计数器是否达到大计数值时需要判断，S7-200CPU的高速计数器是可以周而复始的进行累计的，高位为符号位，小值为7FFFFFFF，由于计数器是一直累加的，不可能出现本次读取的的计数值小于上次的计数值，因此判断计数器当前值是否小于前一次的计数值，就可以判断计数是否达到大值的拐点（7FFFFFFF），如果达到，则执行特殊的计算以便消除计算错误，如下列程序所示，当当前计数值大于等于上次计数值时，两个计数值做差，就得到程序两次扫描时间间隔内的计数差值，同时将当前计数值赋值到上次计数值上；当当前计数值小于上次计数值时，计算上次计数值与7FFFFFFF之间的差值（用减法），以及当前计数值和7FFFFFFF之间的差值（用加法），然后将两个结果相加就是程序两次扫描时间间隔内的计数差值，从而实现对对累计计数值达到拐点时的正确计算。

实际上，在现场应用中定时中断子程序是采用250ms中断一次执行的，使用SMB34进行控制的，需要注意的是，系统中必须只保证这个中断是唯一存在的，不会受到其他中断的影响，否则可能会由于其他中断的影响使周期性中断不准时，从而影响精度。

　　通过以上计算就得到了250ms内**计发过来的脉冲个数，这个数值乘以脉冲当量就是250ms内的**值，再除以时间就是瞬时**，另外，在250ms内再执行累加程序就可以计算累积**了，在计算累积**过程中需要避免累积过程的的计算误差，我们知道，**累积量是一直累积的一个数值，一般会累积到8位数，而PLC内部的浮点数的有效位数是6位，当累积量数值很大的时候就会造成一个大数和一个小数相加，势必导致小数的有效位数丢失，造成很大的累积误差，因此，要避免大数和小数相加的情况出现，解决方法是采用多个**累积器，只允许同数量级的数值相加，从而避免数值有效位数损失，实际编程中采用了5个累积器，根据常用**情况下，在周期中断时间间隔（250ms）内流过的**乘以15作为个累积器的上限，当达到这个累积器的上限值后，将这个累积器的值累加到第2个累积器中，并把个累积器清零，对于第三个累积器也同样处理，第4个累积器用于保存累积量小数部分数值，第5个累积器用于保存累积量整数部分数值，这样在显示总累积量时只需显示整数部分和小树部分就可以了，整个过程充分避免了累积过程中大数与小数相加的情况出现，在实际工程中，需根据**的大小、周期中断的时间间隔来确定所用累积器的个数，而累积器的整数部分用双整数来表示，双整数的范围是-2，147，483，648到+2，147，483，647，因此，可以使累积器的整数位数达到9位，这样，在显示累积量时就可以多显示9位整数的累积量和6位的小数累积量。总计15位，从而省略累积器倍乘系数，使读数更简便。

　　对累积器需要在一定条件下复位，累积到大数值或手动复位，在中断程序中判断累积量是否达到超过大位数，当超过大数值时，将各个累积器清零，另外清零的触发信号也可以是手动触发

一、电解加工简介

　　电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的机理实现对金属零件加工的，加工时工具阴极与零件不接触，所以工具阴极不损耗；同时，对材料的强度和韧性也没有要求。电解加工表面质量高，没有残余应力；电解加工效率很高，大约是机械加工的数倍到数十倍。

二、加工方式

该加工方式是连续加工方式中的一种简单应用。整个加工过程中只需要加工位置点和加工终点。当电极处于加工位置时，开始加工；电机处于加工终点时，开始快速退回至加工位置，此时计件数加一；再进行计件数与预置数比较，若小于则退回到加工状态继续循环加工，若大于则结束整件产品的加工。

　　2. 常规加工

　该加工方式是下面正向间歇加工方式中的一种简单应用，用以满足连续加工。整个加工过程中需要加工零点、加工位置点和加工终点。加工顺序为：当电极处于加工零点时，开始分度；分度完毕后，开始加工，此时主轴慢速送进至零件表面，再退回一个初始间隙，然后打开整流器，送进速度改慢速为加工速度；当电极处于加工终点位置时，开始退回至加工零点。

3. 正向间歇加工

该加工方式是获得较高精度的电解加工的方式之一。效率很低，但复制精度很高，也有很高的利用价值。整个加工过程中需要加工零点、加工位置点和加工终点。加工顺序为： 当电机处于加工零点时，开始加工，此时主轴慢速进给至加工表面；当电机与工件短接时，主轴慢速退回一个加工间隙后开始通电加工，加工时间到，切断整流器；进行主轴位置与加工终点位置的比较，小于则退回一个冲刷间隙后，回到加工状态，若等于则进行加工终点的报警，同时快速退回至数字零点并报警提示可以分度，计件数加一；再进行计件数与预置数比较，若小于则分度完毕后回到加工状态，若等于则结束整件产品的加工。

该加工方式也是获得较高精度的电解加工的方式之一。整个加工过程中需要加工零点、加工位置点和加工终点。加工顺序为：当电机处于加工零点时，开始加工，此时主轴慢速进给至加工表面；当电机与工件短接时，主轴慢速退回一个加工间隙和一个冲刷间隙后，主轴慢速进给至加工间隙位置开始通电加工，加工时间到，切断整流器；进行主轴位置与加工终点位置的比较，小于则回到主轴慢速退回一个加工间隙和一个冲刷间隙的加工状态上，若等于则进行加工终点的报警，同时快速退回至数字零点并报警提示可以分度，计件数加一；再进行计件数与预置数比较，若小于则分度完毕后回到加工状态，若等于则结束整件产品的加工。

四、硬件配置

　　FPG-C32T2

　　FPG-COM3

　　FPG-PP11

　　PWS-3700

　　MOTEC品牌5相步进驱动及电机

　　RSF光栅尺

五、系统功能说明

通过在人机界面上选择不同的加工模式，PLC系统自动调用选用加工模式的各种参数，PLC控制完成以上四种加工方式的加工，并且监控系统运行过程中的各个参数，包括报警信息等等。报警信息有历史记录，方便对系统故障进行分析。

为了保障机床的终加工精度，控制系统有两种加工方式，开环控制方式和闭环控制方式。开环控制方式由PLC控制系统根据加工参数控制驱动系统运动，同时为了保障精度，通过程序对机械部分进行反向间隙进行补偿控制。闭环控制方式是在机械部分增加了光栅尺反馈，由光栅尺决定终的定位位置，使控制精度得到进一步**。

　　由于在加工过程中不停的加入电解液，电解液电解后使得现场环境比较差，空气腐蚀性比较强，因此电气柜中增加机载空调，使电气柜内部形成密闭环境，以防止元器件受腐蚀老化，增加系统的可靠性。

六、总结

　　通过对机床的电气部分进行改造，增加了设备的加工方式和控制的灵活性，并且系统运行稳定，得到用户好评。

一．引言

　　SMS 短消息服务业务作为GSM网络的一种基本业务，已得到越来越多的系统运营商和系统开发商的

　　重视。目前，GSM、CDMA、TDMA 等移动网络都支持SMS，这使SMS 成为一项非常普及的移动数据业务，基于这种业务的各种应用也蓬勃发展起来，如资讯服务、商务娱乐、远程监控等。SMS 可以实现全国漫游，同时它克服了传统专网通信系统建网周期长、投资大、维护费高、用户数量有限的缺点，如果用户使用STK 加密卡，还可实现点对点的保密通信。利用GSM 短信息系统进行的双向数据传送运营费用低、性能稳定，为各种远程监控提供了一个全新的的通信平台。

　　由于PLC 适合工业企业对自动化系统高可靠性的要求，长期以来，PLC 始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制系统提供了先进、可靠的应用案例。另一方面，PLC 还必须依靠其他新技术来面对市场份额逐渐缩小所带来的冲击。开放式通信网络技术的应用首当其冲，一些PLC 厂商在基于现场总线、internet 及移动通信的PLC 网络互连功能的开发方面已有所突破。

　　本文设计的分布式远程无线监控系统，现场测控采用以色列UNITRONICS 公司具有SMS 功能的M90型PLC，远程无线传输途径选用性能稳定的GSM 公用网络，传输模式采用成熟的SMS 短消息方式，以PLC 现场站定时自动上传到监控中心的数据为主信息流，同时设有监控服务器适时呼叫指定参数和手机加密移动查询功能，从而形成集中与移动方式结合的完整的远程监控应用方案，实践证明该系统功能完备、性能 可靠、规模配置灵活、。

二．系统硬件配置及工作原理

　　该系统由一个集中监控中心、多个PLC 现场监控站和GSM 网络组成。

　　2． 1GSM 传输站

　　GSM 传输站由GSM MODEM、SIM 卡、RS232连接电缆、直流电源和外接天线组成。每一个传输站可很方便的接入GSM 公网。GSM MODEM 集成了使用西门子TC35的GSM 信道单元、信令转换单元、电平转换单元。在应用中，现场PLC 测控站和监控服务器通过RS232接口连接到内插GSM 手机通用的SIM 卡的 GSM MODEM 来发送和接收GSM 短消息，完成远程数据交换功能。DC24V 的直流电源用于现场的GSM 传输站是比较方便的，监控中心的GSM 传输站可选常用5V 变压器。

　　2．2现场测控站

　　一个PLC 现场测控站由各种现场传感器和一台M90 PLC 组成，每一台PLC 分别配置一个GSM 传输站。

　　现场传感器如**计、液位计监测到数据以0-5V 获4-20mA 的标准模拟信号形式输入PLC，现场设备状态与开关控制信号接入PLC 的数字I/O 端，由PLC 就可独立的实现传统的现场控制。由于M90-PLC 自身具有很强的通信功能包括CAN 总线、基于PSTN 的串口远程通信，更别具特色的是它基于串口的SMS 短信收发功能。按照监控系统的要求，M90-PLC 可以将设备工况与产量信息通过GSM 传输站以短信的形式发送给监控中心，并接收监控中心或授权的手机的操作命令短消息，进行现场参数设定和设备控制。

2．3监控中心

　　监控中心主要由监控服务器和打印机等办公设备组成。根据用户的安全性要求，监控中心的服务器可以为 一台高性能PC 机或工业用的高可靠性的工控机，还可以配置两台互为冗余的服务器。每个服务器通过RS232接口连接到一个GSM 传输站，实现24小时在线的实时监控，并可通过打印机输出报表，或进行大屏幕的动态监控。

本监控系统以PLC 现场站定时自动上传到监控中心的数据为主信息流，同时设有手动适时呼叫指定参数的功能，并配有手机加密移动查询与自动告警功能，形成完整的信息传递模式。 监控中心将分散在各地的各个测控站的数据分类整理，并存入数据库中。如果现场出现了告警信息，现场测控站通过GSM 传输站同时发送告警信息到监控中心和值班人员的手机上；监控中心对告警信息进行统计和分析，并及时通知相关 责任人，还可以根据险情启动应急预案，包括现场设备的远程启停控制。当告警排除后，现场测控站同样发送告警排除通知短消息到监控中心，监控中心就可以恢复正常的数据采集与状态报告了。

三．系统软件设计

　　3．1 下位机软件设计

　　下位机即M90-PLC 测控站的编程是通过使用安装在计算机内的Unitronics 的U90编程软件来实现的。

　　Unitronics’ 软件工具遵从IEC 113.1 标准，并提供了可视化的集成开发环境。除了具有传统PLC 的助记符和梯形图等控制软件编程功能外，还提供了各种功能模块，包括各种通信功能选择、通信参数设置、短信息内容编辑、1K 内容的现场数据库以及可以具体到某年、某月、某日、某个时间段的多种定时器等，允许我们用更多有效的方法去执行各种各样的功能。这样可以很方便的实现监控系统的下位软件编制，并有利于缩短开发周期和节省程序容量。

　　M90的编程步骤：

　　（1）接着按照现场控制要求通过的PLC 通用的梯形图方式，实现开关量和标准模拟输入监测与控制。

　　（2）按照监控的需要，通过集成开发工具提供的SMS 窗口，实现固定的短消息的编辑与GSM 通信设置；

　　（3）将代表某个的短消息的内部继电器接入到梯形图中，在满足设定的逻辑条件时，通过触发特有的S 与R 触点，实现短消息的收发。

　　3．2上位监控软件设计

　　上位监控软件包括上位机SMS收发通信程序、监控界面软件与监控中心数据库软件三部分。我们选用VB6.0 作为开发工具。

　　1．上位机SMS 收发通信程序设计

　　Visual Basic 串口通信由于bbbbbbs 系统程序的支持而变得极为方便，而通过串口控制GSM MODEM，实现SMS 功能的方法也比较简单。

　　GSM 传输站的GSM MODEM 支持AT 命令集的指令，上位机通过RS232串口向GSM

　　MODEM 直接下发AT 命令，就可以快捷的实现SMS 的收发、查询与处理。SMS 端信息的发送和接收常用两种格式，文本（Text）方式和PDU（Protocol Debbbbbbion Unit）方式.M90 PLC 内部使用的是TEXT 方式，在上位监控软件设计中我主要针对Text 方式进行了上下位机站的固定文本短消息通信，另设置了TEXT/PDU 模式的转换接口，以便应用于通过手机或PC 进行监控中心数据库的中文查询功能。

　由于篇幅所限，这里尽就Text 方式收发短信息的VB 程序开发做一下介绍。采用Text 方式收发短信息比较简单，使用VB 编写程序更为方便。程序中进行初始化设定之后，就可以通过MSComm1控件下发AT 命令进行短信息发送了。下面是一段VB 的短信初始化和测试示例：

　　MSComm1.CommPort=1

　　‘选择通信口为COM1口

　　MSComm1.Setting=”9600，N，8，1”1

　　‘设定串口通信格式：速率为9600bps，无奇偶校‘验，8个数据位，1位停止位

　　MSComm1.PortOpen=True

　　‘打开COM 口

　　MSComm1.Output=”AT+CSCA=”&Chr（34）&”+863800210500”&Chr（34）&”

　　‘设置西安地区中国联通短信息服务中心号码

　　MSComm1.Output=”AT+CMGS=”&Chr（34）&”+”&Chr（34）&”

　　MSComm1.Output=”Happy New Year！”

　　MSComm1.PortOpen=FalSe

　　‘关闭COM 口

　　2．监控界面与数据库设计

　　这里介绍一种中小型SMS 远程监控系统界面的设计内容。

　　监控系统界面主要包括系统登录界面和监控系统主界面。点击监控服务器桌面的SMS 远程监控系统图标，

　　首先出现系统登录窗口，系统在检验用户名和密码，确认有效后，即可进入监控系统主界面。

　　监控系统主界面又分为系统设置界面、短消息查询与处理界面和远程控制界面。

　用户管理：监控中心用户名、用户密码和用户权限更改，用户添加与删除管理

　　系统通信管理：通信格式设定、SIM 卡号码设定与短消息收发管理

　　现场站设置：现场单位名、站号、手机号、设备数量等的设定

　　现场当前信息：各单位的各个现场站点的工作状态查询;如排污口的污水或油井出油量对应的瞬时**、累积**，设备状态和运行时间。

　　短信息收发记录：监控中心与现场站之间短信息收发的分类记录

　　即时查询：现场站定时上传数据之外，监控中心用户可进行手动查询现场信息。

　　设备控制：授权的监控系统用户可进行设备的远程控制，包括参数设定和设备启停。

四、结束语

　　短消息业务具有永远在线、不需拨号、价格便宜、覆盖范围广等优势，特别适用于需频繁传送小数据量的应用，还适用于偏远地区、架设通信线路困难的地方。而以PLC 为核心的高可靠性的监控系统，已经为各种各样的自动化控制系统提供了先进、可靠的应用案例。本文采用GSM 网的SMS 短消息业务，实现了现场PLC 控制站、监控中心和移动手机之间的远程数据通信，这是通信技术、控制技术和计算机技术的完美结合，也使该远程监控系统具有先进、可靠、经济、便利的显著特色。在生产流水线上、在油井旁、在天然气输送管道边，无论你在那儿，你就可以通过这种远程监控系统，用手机或计算机随时监测各种产品的产出量，并进行工况远程移动监控。该系统已在昆明、成都、大连等地多个行业投入运行，实践证明该系统工作可靠性非常高。