西门子6ES7231-7PB22-0XA8货期较快

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1 引言

　　近年来，随着我国自动化技术的tigao，工厂自动化也上了一个新台阶。PLC作为一个新兴的工业控制器，以其体积小,功能齐全，价格低廉，可靠性高等方面具有独特的优点，在各个领域获得了广泛应用。

　　 作为国内大的印刷机生产厂家---北人集团公司，为了使产品性能稳定，易于维护，我们采用了以PLC为主控器的控制方案。由于双色印刷机要求易于操作，精度高，故其输入，输出点较多，因此采用了双机通讯。上位机采用三菱FX2N-80MR+32EX+4D/A，主要负责主传动的控制，各机组离合压的控制，以及气泵，气阀的控制等。下位机采用三菱 FX2N-64MR+4A/D,主要负责水辊电机的控制，主传动的调速输出，调版电机数据采集等。同时选用了一台三菱5.7寸触摸屏，主要负责水辊电机速度显示，调版显示，以及整机故障显示等。本系统运行可靠，维护方便，操作简便直观，大大tigao了胶印机的档次，受到用户好评。

　　2 系统结构

　　本系统结构图如下：
　　 
 

　　其中，上位机与下位机采用了RS485通讯，通讯方便，可靠。对多色机而言，安全因素很重要。在设计中，每个机组既要考虑到安全控制，其中包括本位机组的急停，安全按钮；还要考虑方便操作，包括每个机组均应有正点，反点按钮。因此，一方面输入点增加很多；另一方面，走线也很不方便。采用双机通讯，可以很好地解决此问题，各机组的走线可以按照就近原则，进入离它较近的控制柜内，既节省了走线，也方便了控制。

　　 由于印刷机是一个精度较高的机械，印刷品的好坏一方面在于机械加工以及安装的精度，另一方面，也取决于水路，墨路的平衡以及合压的准确性。双色机的每一色组，都有水路和墨路装置。为了便于水辊速度的调节，每根水辊都用一个变频器控制，同时，主电机速度也需要变频器调节。因此，为了实现多路速度调节，我们采用了三菱4D/A数模转换器，它将PLC方给出的数字量，根据相应的算法，转换成0~10V直流电压输出，很好地实现了多路速度调节要求。

　　 在印刷过程中，调版是一个比较繁琐的过程。尤其对多色机来说，各组版对正的精度会对印品产生很大的影响。如果套印不准，印刷品就会出现字面重叠或影像不清。一般来说，印版轴向调节范围为-2mm~+2mm ,周向调节范围为-1mm~+1mm。如果使用手动调版，会浪费很多时间，而且精度不高。为了实现自动打版，我们在版辊上安装了电位器，通过电位器将模拟量传送给4A/D，经过PLC处理，可将版辊的转动精度很好地控制在打版范围内。

　　 触摸屏作为一种新型的人机界面，从一出现就受到关注，它的简单易用，强大的功能及优异的稳定性使它非常适合用于工业环境。用户可以自由地组合文字，按钮，图形，数字等来处理或监控管理随时可能变化的信息。随着机械设备的飞速发展，以往的操作界面需由熟练的操作员才能操作，无法tigao效率。但使用人机界面，能明确指示并告知操作员机器设备目前的状况，使操作变得简单生动。使用触摸屏，还可以使机器配线标准化，简单化，同时也能减少PLC控制所需的I/O点数，降低生产成本，也相对tigao整套设备的附加价值。三菱触摸屏和三菱PLC有很好的通用性，能在线监视并修改程序，不必很麻烦的重复插拔接口。

　　3 软件设计
　　
　　3．1 给纸设计

　　印刷机整体的电气设计还是比较复杂的，对时间的要求也很严格。在机器的很多地方装有接近开关，用来检测不同的时间点。在印刷过程中，走纸的好坏是影响机器质量的一个重要环节。所谓纸走的好坏，指的是无歪张，双张等现象，如果有歪张，双张现象，在高速情况下，就会将走坏的纸，卷入机器内，从而破坏胶皮，给用户带来很大损失。此过程流程如下：
　　 
 

　　在实验中，我们发现，按照上述流程编制的程序，在低速没有问题，但速度增高至7000r/h后，就会出现歪张锁不住现象。究其原因，主要是因为光头反应时间和磁铁动作时间滞后造成。程序在执行过程中，采用循环扫描方式，为了让电磁铁输出提前，在设计中，我采用了中断和三菱编程指令的输入输出刷新指令，使电磁铁输出立即执行，提前了电磁铁动作时间，即使在12000r/h的速度下，也能很好的锁住有故障的纸张，解决了给纸的一大难题。
　　

　　3．2离合压设计

　　 离压，合压在印刷中具有很重要的作用。离合压的准确性，对印品质量的好坏有着直接的影响。合压过早，会弄脏压印辊筒，给操作带来很多不便；离压过早，会使后一张纸印不上完整的图案，造成纸张浪费。
　　 在设计中，离压，合压的程序流程如图所示：
　　 
 

　　印刷时，版辊筒与胶皮辊筒先合压，胶皮辊筒与压印辊筒后合压。在我们的机器中，合压全部采用了气动装置，每个气缸都有一个动作时间。由于印刷速度是多段速，在3000~12000r/h之间，根据用户需要可选择不同的速度。但是，气缸动作时间是一定的，齿轮转过角度是一定的，因此，机器速度不同时，合压时间也不同。为了解决此问题，我们根据理论计算值，找出对于不同机器速度时，机器的延时时间。采用比较指令，当机器段速与理论值相等时，延时相应的时间，使压印辊筒与胶皮辊筒准确合压。经过多次试验，离压，合压都没有问题。

　　3．3 人机界面设计

　　在人机界面中，设计了7幅画面，包括整体图形，故障显示，机器速度和计数显示，水辊速度显示，调版监控等。故障显示使用指示器，给出位元件即可实现闪动效果，让操作者很方便的知道故障部位，整体感很好。在水辊速度显示中，设计了一个柱状图，可以显示水量增加大小，只需按下柱状图，就可增加水量，同时也可方便监控。如图所示：
　　 
 

　　4． 结束语

　　印刷机的一套电气设计属于系统设计，包括硬件，软件设计，涵盖范围较广。这里，我只简单介绍了其中比较重要的几部分，其它细节还有很多，这里不再一一列举。使用三菱的一套控制系统，感觉可靠，方便，在机器批量生产过程中，没有发现大问题。其PLC功能齐全，可靠耐用，指令简洁，与其他产品相比，感觉三菱整体软件系统界面都比较友好，给用户编程，维修都带来极大方便。其触摸屏与PLC有很好的通用性，可通过触摸屏]监视并修改程序，这是其它产品所不能匹及的。三菱的工控元件给设计人员和用户都带来了很多方便。 

一． 使用设备
1. 使用2台GSM的modem，型号是BM2403A。其规格参数如下

2. 2张中国移动的手机SIM卡（需开通WAP和数据传真服务）

◆ MODEM产品特征
为数据、传真、短消息和语音传输而设计的GSM/GPRS  MODEM
    执行ETSI GSM Phase 2+的标准
    类别4（2W @ 900MHz） 
    类别1（1W @ 1800/1900MHz） 
    活动SIM插槽 
    3V-5V SIM 

◆ MODEM输出功率
    2W-类别4，for GSM 900
    1W-类别5，for GSM 1800 
    输入电压：5V-32V 
    输入电流：空闲<10mA，话音传输200mA for GSM 900 @ 12V 
    空闲<4.8mA，话音传输100mA for GSM 1800 @ 12V 
    温度：-20℃ - +55℃工作 
    -25℃ - +70℃存储 
    外部尺寸：98×54×25 mm 
    重量：130g

◆ MODEM附加服务 
    呼叫转移 
    多方通话 
    呼叫限制 
    电话簿 
    固定号码呼叫
    呼叫等待或保持
    呼叫线路认证
    记费 
    红外线SIM数据传输
    回声取消 
    SIM 工具包
    SIM 锁 
    USSD 
 ◆ MODEM基本特征 
    通话或紧急呼叫 
    高速率，升级高速率和半速率 
    双音多频功能（DTMF） 
    A5/1&A5/5加密算法 
    SMS：MT/MO/CB/PDU模式 

◆ MODEM数据特征
    数据线路异步传输和同步可达14,400 bits/s 
    波特率从300到115,200 bits/s 
    自动从2,400到19,200 bits/s
    自动传真group3（class 1&2） 
    通话和传真转换 GPRS WAP 

◆ MODEM接口 
    RS-232和声音通过15pin接口连接(RS-232针脚定义   2-Tx  3-Rx  5-Gnd)
    电源通过4pin接都相连
    SMA天线接口 
    活动SIM插槽 
    通过AT指令控制 

3. 使用1台OMRON的C200HE-CPU42 PLC（带标准RS232通讯口）.

4. 接线
计算机与MODEM的线是自带的，PLC与MODEM的接线如下
 

5. 系统图如下

二．试验步骤

1. PLC向用户手机进行呼叫，即发送短信息给管理者的手机，用于PLC处理时自动发送报警信息给用户。不管用户在什么地方，只要手机在中国移动通讯的网络覆盖范围之内，就一定收到PLC的报警信息，从而做出相应的处理对策。

2.  PLC设置
DM6645:1001（使用无协议方式发送AT指令）
DM6646:0803（与MODEM设为相同的波特率1，8，1, N）

梯形图程序如下
 

使用无协议方式发送AT指令给GSM MODEM,从而实现MODEM将你设定好的信息以短信的方式发送给用户手机。

前面的执行条件10.00可以是一个报警的启动条件，一旦程序触发，则将对应PLC内存中的报警内容以短信的方式发送给用户方。

发送内容为：
AT+CMGS=””

发送报警内容是：OK
将以上发送ASCII内容全部转为16进制,存放在PLC的DM100中，列表如下
   

则用户方手机收到短信息
OK (模拟报警信息)
WROM: XRQBGJSNBOHMKHJYFMYXOEAIJJPHSCRTNHGSWZIDREXCAXZOWCONEUQZAAFXISHJE
9:11 12/4/03 (故障时间 月/日/年)

3. 经过多次试验，PLC都可以通过内部的程序控制，将报警信息以短信的方式传送给管理人员的手机中。由于GSM手机现在已非常普及，所以其可适用场合非常多，使用的前景也非常广阔。

控制系统一般安装在控制柜内，从而免受各类环境因素的影响。但是随后便出现了安装在移动机械上的控制系统，此类控制系统必然会受到剧烈的振动。绝不能因为震动而对控制系统的安全功能造成任何的损害。采矿中巷道掘进机就用到了可编程控制系统，它能安全地监控喷洒功能，预防爆炸性粉尘浓度超标。

        地下采矿是一项有爆炸危险的工作，为了保证人和机器免于不必要的危险，人们必须采用特殊的安全理念，时刻检查“爆炸危险”。即便是在这样的领域，皮尔磁公司也能充分利用了自己在控制技术领域的多年经验，服务于该行业：联手瑞典采矿机械制造商山特维克矿山工程机械集团，皮尔磁成功研制出了Robust PSS控制系统，其设计符合综合爆炸安全性原则。

采用喷洒系统，避免粉尘爆炸  

        山特维克矿山工程机械集团制造的巷道掘进机可用于地下采矿，具体而言，可用于挖煤和采盐。机器前方装有用于采矿的旋转式刀盘，在采矿过程中形成大量的粉尘，在特定情况下可能引起地下粉尘爆炸。

        机器上安装的喷洒系统（使用水）通过粘合粉尘颗粒，避免空气中粉尘浓度过高，从而防止粉尘爆炸。必须保证喷洒系统在刀盘工作时可靠地运行，因此，喷洒装置必须始终处于被监测状态。

       到目前为止，安装在刀盘上的喷洒装置通过数字liuliang、压力传感器加以监控。山特维克公司提出全新理念，要求采用模拟传感器测量liuliang和压力，同时由 PSS 控制系统对结果进行评估。

       在这种情况下，采煤机械的工作条件是一个非常严峻的挑战。由于地层表土坚硬，钻具和机器必须能抵抗极其剧烈的振动。PSS 控制系统也将同样受力，因此必须寻找“无振动”解决方案。采用 Robust PSS 控制系统，监控水压和liuliang 

        皮尔磁公司按照山特维克公司的要求，对现有的PSS控制系统进行了改良，配备了数字和模拟量输入，使之适合采矿的应用。

        它被称为“rugged version”，耐热、防震。此系统的特别之处在于：不采用独立式组件，板件互相连接在一起，几乎不受振动的影响，同时也有助于减少磨损。因此，控制系统满足了抗震、抗振方面的高要求。即使是在三维正弦，带滑频连续负载的作用下，要求的抗震性也能够达到1000个半正弦波冲击。由于巷道掘进机直接位于可能爆炸的区域，因此，安装在机器上的PSS 控制装置带有防火罩。

        喷洒装置必须运行稳定，以确保巷道掘进机在使用中的地下安全性。 因此，水liuliang和压力不得高于或低于某个限值。机器运行正常时，liuliang和压力的值应该是几乎保持恒定。这也就是PSS 控制系统运用计算公式，不断计算和比较极限值和工作值的原因。如果因为喷洒装置故障、压力或liuliang变化等原因致使极限值、工作值之间出现偏差，则控制系统发出信号，停止驱动刀盘的切刀电机，从而避免形成更多的粉尘。

        有多种型号可用于监控喷洒系统；可在用户程序中事先定义。每一种类型都在控制装置程序中经过评估。

        山特维克、皮尔磁在研制新型控制系统方面展开了密切的合作，系统的安全方案和技术设计是在客户端的硬件中策划和执行。皮尔磁按照客户需求制作软件，即用于PSS 控制系统的用户程序。双方在机器上进行联合试验，检测安全性能。默契的合作大大缩短了研发时间。仅仅数月，台试制样品便进入测试阶段。

多样性和开放性，满足每一种需求

         只有灵活的控制解决方案，才能满足不同项目的要求。PSS 控制系统（不论是否采用紧凑型模块设计）用途广泛，使用范围从独立的机器直至大型设施。

        系统可用于满足机器安全性的EN 954-1、 IEC 62061和 EN ISO 13849的高安全要求，以及特定应用领域的标准，如压机应用、铁道、缆车和小拖车等。系统已经获得BG、TüV 及众多国际认证机构的认可。  

        控制系统的开放性是皮尔磁公司哲学的重要组成部分。系统拥有一系列接口，可与所有标准现场总线连接，除了安全开放总线系统 SafetyBUS p 之外，它还可通过 以太网/IP进行数据交换。因此能够完美融入现有的控制结构，用户亦能自由选择如何网络连接他们的设备。

        PSS 控制系统采用模块结构设计，这就意味着，即使在较短的时间内，皮尔磁公司也能够轻而易举地适应特定客户或行业的要求：例如从用于特定环境条件的 PSS 控制系统，再到缆车，直至直接连接至外部编码器装置的吊车应用等