西门子模块6ES7231-7PF22-0XA0大量库存

西门子模块6ES7231-7PF22-0XA0大量库存

从20世纪末到，工业信息化自动化技术得到了空前的关注和发展。从处理器、输入输出设备、现场总线、工业以态网、系统软件、变频器、传感器及执行元器件等各个自动化部件都有了飞速的发展。这也给各种自动化系统的高度集成奠定了基础。而在科技高度发展的，未来的制造业将朝着全球化、灵活生产、高效率，高集成方向发展，这就要求自动化不单是关注生产过程的控制本身，而且也要关注整个供应链从订单生成，原料供给，计划排产，物料跟踪，安全生产，质量监测，物流输送等所有应用的整个过程。这个过程关联各种控制应用， 把所有应用整合成一个系统，它就要求把可能的多种不同的控制过程无缝连接和互动，需要信息和控制系统整合和集成。PAC（Programmable Automation Controller）就是在这样的技术和应用要求环境下好的解决方案。

一种控制器， 多种控制方式

　　对控制系统平台的挑战是整个工厂级的多种控制功能的集成，以及控制平台上如何集成信息系统的应用和通讯。强大的柔性扩展能力和系统可重用性体现也是PAC的重要特性。具有革命性的罗克韦尔自动化PAC控制平台完美诠释了当今全方位的自动化生产。（如图二）

　　现代制造工厂中很少只是进行单一的控制，通常是由逻辑控制，过程控制，运动控制，传动控制，安全控制，批次处理等控制过程中的两种或者多种控制的集合。过去这种多应用的工厂需要多种控制器来支持，PLC做逻辑控制、伺服控制器做运动控制、DCS做过程控制等等。这就意味着整个自动化工厂需要很多种系统来完成，他们可能是完全独立的， 系统间通讯连锁需要很多时间和工作量，还要很多的时间来编写不同的接口程序，更多的培训，更多的维护工程师，更多的备品备件。现在以罗克韦尔自动化PAC为代表的PAC可以将上述所有的控制功能整合在一个控制平台上（如图三），这会给制造厂商带来巨大的价值，通过可重用性的编程方式使项目实施更加迅捷，减少了额外的硬件，额外的接口程序，减少了维修维护成本，减少了备品备件。而在使用方面， PAC的编程环境在同类产品中独树一帜， 一个统一的编程环境能够对这几种控制同时进行编程和组态， 这才真正实现了一个平台多种控制的目的。 真正实现了不同控制之间的通透协调。 罗克韦尔自动化RSLogix 5000中的运动控制指令， 过程控制指令和批次控制指令等都是一个真正PAC所必须具备的基本特点。 此外， PAC所具备的标签编程， 标签全局调用是罗克韦尔自动化专有的优势， 这进一步从软件方面集成了人机界面和变频器， 成为市场上控制种类灵活， 集成度高的PAC.

图三

单一开放网络

　　根据控制要求不同，在一个现代化工厂中总会有多种总线网络并存，网络之间的互连，信息的传输， 如何实现无缝连接是关键。罗克韦尔自动化采用的开放标准工业以太网（EtherNet/IP），控制网(ControlNet)及设备网(DeviceNet)都是使用了同一种应用层协议（CIP），使得网络之间的传递数据无需编程，真正实现了无缝连接（如图四）。随着工业以太网（EtherNet/IP）的稳步发展，在通讯效率、安全、同步，和多媒体数据传输等各个方面取得了实质的进步。使得在控制层、设备层使用工业以太网（EtherNet/IP）成为现实。罗克韦尔自动化和思科合作开发的企业网络参考架构（Reference Architecture）, 合作品牌Stratix 8000工业交换机等产品使得企业从信息系统，集成架构PAC控制平台到设备层执行机构实现了无缝的连接， 构成一个完整的企业信息化生产控制和执行系统。

控制器平台的可塑性

　　在PAC控制平台上罗克韦尔自动化提过了多种控制器类型（如图五），应用在大型系统的ControlLogix，针对OEM用户的CompactLogix，针对对于传动控制的DriveLogix，基于IPC的SoftLogix，用于安全控制的GuardLogix都应用同样的控制内核和统一的编程组态开发平台（如图六），使得项目的移植重用变得非常简捷。

未来PAC的发展

　　控制器从初让机器自动运转的继电器版， 发展到的基于标签的多种控制方式和功能的PAC控制器， 它现在不光要完成对机器生产过程的控制， 还是整个业务流程的一部分。 当通过工业以太网 EtherNet/IP 连接到企业智能ERP系统时， PAC 可以提供生产管理者相关的重要生产信息如生产线或设备的产量， 生产效率， 机器利用率等数据帮助管理者合理分析和有效组织生产， 这些数据都是当今全球企业增强竞争力的信息化要求。

　　与此同时， PAC控制平台已经在向更加有效，更加完善的功能方面发展，它具有更加强大的处理能力，存储能力，Web-Base能力，单一网络通讯能力。一方面完善它在这多种控制方式下的各种专有功能， 另一方面，作为一个具有信息化使能接口能力的控制器， 它还会随着企业信息系统的演变和发展而发展， 从而终为企业的业务发展和信息化更好地服务。 一场由PAC带来的现代自动化革命已经悄然开始，并且朝着它无限未来的方向飞驰。而在这场革命中罗克韦尔自动化凭借拥有100多年的自动化经验和技术积淀，正在引领PAC的发展新潮流。

1 引言

某进口设备大面积的严重损坏。经过修理，更换了一大批电子元件，才勉强恢复原有的技术指标。但其工作已不是很可靠。由于该设备已停产，并且没有相关的代替设备.为配合生产需要，我们投入了对该设备的研制。原设备完全由晶体管电路构成，考虑到研制周期及可靠性等因素。我们决定采用PLC(Fx2N-32T)和触摸屏(MT506S)控制技术重新进行设计。

2 功能概述

该设备实质上就是一台专用的测控步进电机装置的设备。步进电机装置由步进电机及其相关电路组成。该设备功能包括:距离(工作步数)设定、启动、位置显示及清零，(自动、手动)连续或单次运行，(自动、手动)回原点，步进电机欠电流检测报警，原点到位显示等。

3 装置原理介绍

3.1 系统工作原理

系统工作原理如图1所示。图中触摸屏作为人机界面,用来显示并进行操作;PLC作为控制器,接收触摸屏的设定数据并进行逻辑处理,再控制步进电机。步进电机装置是受控对象，不能进行修改。它包括多种电源形式:步进电机工作在－24V三相双三拍直流矩形波的供电方式，还包括＋12V、－12V、+5V等电压和极性不同的信号。为了使多种信号的检测和驱动、步进电机装置相匹配，增加了信号的转换电路。

图1 系统工作原理框图

3.2 转换电路原理

信号转换电路的部分电路，如图2，3所示。

图2中,当5V或0V信号到达电阻R1后，通过光电耦合器使PLC输入1信号接通，此时电机回原点运行的过程中开始计数,记录运行步数。当+12V信号到达“±12V信号”后, 首先点亮发光管D6，然后通过光电耦合器U1-3使PLC输入3接通，指示到达原点，电机停止运行;当-12V信号到达“±12V信号”后,通过光电耦合器U1-2使PLC输入2接通，超出设定极限。当-12V信号到达“-12V信号2”通过光电耦合器U1-3使PLC输入接通，指示到达原点，电机停止运行。

图2 信号转换电路

图3 步进电机驱动电路

3.3 电流检测原理

在步进电机驱动器中，内置了电流检测电路。电机发生断电或欠电流运行时，发出报警信号，使系统停止运行。检测原理是利用三相双三拍步进电机的工作特性，在任意时刻均有两相得电。只要检测任意时刻流过公共地线的电流大于相应额定电流的2/3即可认为工作正常，如小于相应额定电流的2/3，则认为欠电流运行。电路原理和时序图，如图3，4所示。

图3中，R是电流检测电阻，C用于消除竞争。在图4中IN表示三相双三拍电机流过公共点电流检测电阻的额定工作电流;In表示检测电流的门限，In=2/3IN;I表示电机的实际工作电流。ALM表示欠电流报警。系统运行后，当I≥In时，ALM报警，直到故障排除，系统复位后报警解除。图4中的细实线表示ALM未报警时的时序图。

图4 电流波形图

3.4 触摸屏的软件设计

(1) 首页:打开电源开关后，提示输入登录密码。正确输入密码后，自动进入首页。设备进入准备状态。

(2) 输入窗口:输入窗口主要用于设定并进行操作。包括键盘和主要操作控件，操作者可以直接对设备进行操作。

(3) 配方数据窗口:对于经常用到的操作数据，可以按照提供的格式存放到配方卡记忆体里面,当需要时把它调出来，而不需要临时输入数据，可以大大地提高操作效率。

(4) 控制窗口:控制窗口主要用于对设备的基本功能的操作和显示。包括一个隐藏的小键盘窗口，可以在需要设定数据时弹出。

(5) 元件检查窗口:用于对PLC内部关键元件的监测，以便出错时查找故障。

(6) 梯形图检查窗口:用于对PLC梯形图的实时监控(由于MT506S不具备直接显示PLC内部梯形图的功能，故采用了单独制作显示PLC各元件的方法组合成关键部分梯形图)。

3.5 PLC的软件设计

PLC程序流程图如图5所示。

系统初始化后,完成了距离设定,选择运行方式后.再看系统是否有故障或是否到达原点。当完全准备妥后，分别执行自动或手动操作。在按设定距离执行自动往返运行的过程中，当中间执行断开操作后，系统保持运行方向，运行到设定距离，保持显示，然后停止运行;当执行复位操作后，系统首先运行显示归零(计数清零)，然后停止运行。在执行手动运行中，当到达设定距离后，系统保持显示，并停止运行;当运行中执行断开操作，方向不变，到达设定距离后，系统保持显示并停止运行;当执行复位操作，则运行显示归零(计数清零)，然后停止运行。

图5 PLC程序流程框图

4 结束语

控制器采用触摸屏和PLC来实现,缩短了开发周期，提高了运行的可靠性，尤其适合此类要求工程周期短，可靠性高，批量小的设备开发。另外，软件的灵活性还有利于设备的改造和升级。