6ES7216-2AD23-0XB8参数设置

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引言

    随着可编程控制器（PLC）技术的迅速发展，PLC在我国各个工业控制领域中得到了越来越广泛的应用。而西门子公司生产的S7-200系列小型PLC，以其功能强人，使用稳定且而在中国市场上占有很重要的地位，其内部集成的通信接口为用户提供了强大的通信功能，根据不同的协议通过接口使得PLC可与不同的设备进行通信并组成网络，实现数据传送及控制等功能。S7-200系列PLC支持自由口协议，它为用户在使用时，提供了很多方便之处。本文主要研究的是在VB6.0环境下S7- 200PLC与PC机自由口通信的实现，并结合安全阀检测控制系统的开发实例加以说明。

1．系统硬件组成

 
图1蝶阀监测系统原理示意图

    系统主要由工控机、PLC、打印机和电气控制柜等组成，如图1所示。为了tigao控制系统的可靠性与灵活性，系统采用PLC可编程逻辑控制器。PLC选型为SIEMENS公司的S7-200系列PLC，中央处理单元为西门子公司推出的PLC采用S7-200系列CPU226，该CPU在本机体中集成了2个RS-485通讯口，其，满足本系统的所有要求。

    使用485总线的一端连接PLC的通讯口PORT1，另一端通过RS-485/232电平转换器连接至PC机的RS-232串口，实现PC机向PLC发送命令帧、并接收PLC响应帧。

    系统共有6个台位，共有12个传感器，其开关量控制点数有限所以需要扩展模块EM221和EM231。

2．控制的内容和要求

    系统采用集散控制，工控机为上位机主要负责监控和管理功能：如数据的处理、与PLC通讯、误差修正等。PLC为下位机也是控制的核心，通过RS485接口与工控机相连。把发送信息输入到上位机，上位机向PLC发送发放的数据和指令。PLC接受上位机的信息并响应，实时控制电磁阀的打开合关闭，实时采集监测压力，并把每一路状态的相关数据反馈到上位机，由管理程序生成数据库，可对数据进行统计、报表、打印等。

   本控制系统设计任务需要实现以下目标:
    （1）可以监控蝶阀腔体内压力的变化，可以人工设定并自动控腔内压力值。
    （2）可以通过自动方式和手动方式控制该系统。
    （3）现场显示界面显示的内容主要包括:当压力值、当前的检测状态、实时故障报警和历史故障报警等。
    （4）通讯采用RS-485总线通讯方式，使PLC与远程PC机联系，实现通过PC机控制电磁阀的开关，来压力大小目的。PC机同时与其他系统发生联系，进而使工厂整个生产过程构成了一个有机的整体。

3 PC机与PLC通信基础

3.1PLC自由口通信命令

    所谓自由口通信模式即Freeport模式，它是建立在RS一485硬件基础上的一种通讯方式，它允许用户自己定义一些简单、基本的通讯协议设置，如数据长度、奇偶校验等等，通讯功能完全由用户程序控制[1]。自由口模式使用的相关的命令为XMT和RCV命令[2]，分别用于发送和接收数据。这两个命令都对应各自的一个数据缓冲区，该缓冲区可以由用户在编程中决定，如VB100，即为从VBl00 起始的一块数据存储区。其中，XMT的缓冲区格式如图2
 

图2  RCV 的缓冲区格式为

    但应当注意的是，自由口协议必须在PLC处于RUN 模式下才有效，如果处于STOP 模式下PLC会自动的回到PPI模式（前提是使用PPI模式） 。

3.2 Mscomm 控件

    为了实现PC 机与下位机PLC 之间的通信，bbbbbbs 提供了Mscomm 控件以供用户使用。它封装了关于通信的相关内容，我们只需在Ⅷ平台中，设置其相关属性，并且对其的事什进行相应的编程即可使用。关于Mscomm 控件的一些重要属性见表1。

    关于Mscomm控件的事件，只有一种，即OnComm事件，通信中只要有错误或事件发生时，就会产生OnComm事件，而CommEvent 属性传回不同的错误或事件：

表1 Mscomm控件属性

    对应的数码值，据此可对事件进行处理。在本文的通信过程中，主要用到的是ComEvReceive值。当接收缓冲区有数据时产生该值，然后对bbbbb值进行相应的处理。

4．VB6.0平台PC机与PLC的通信

    Microsoft公司生产的Visual Basic6.0是bbbbbbs 环境下的一种可视化编程语言开发系统，它以强大的图形设计能力，简易的编程语言和容易学习使用等优点在工程中得到了广泛的应用，我们正是使用它进行了与PLC 通讯的开发。

    PLC I/O分配表见表2，只列出了4个台位的。，结合工程的实际，我们编制了相应的PLC 通信程序。由于篇幅有限，只列出部分程序。但在编程中需要注意的是，程序中与通讯有关的除了进行相关寄存器的设置之外，还应该对接受的命令进行判断，己选择运行相关的程序。另外，由于PLC 中的通讯口是RS—485通讯口，其为半双上通讯口，所以XMT 和RCV 命令不能同时运行。

表2 I/O分配表

PLC的中断程序

LDB=   SMB86, 16#20
LPS
MOVB   10, SMB34
ATCH   INT1, 10
AB=    ‘K‘, VB301
AB=    ‘C‘, VB302
AB=    ‘0‘, VB303
S      Q0.0, 1
LRD
AB=    ‘G‘, VB301
AB=    ‘C‘, VB302
AB=    ‘0‘, VB303
R      Q0.0, 1
LRD
AB=    ‘K‘, VB301
AB=    ‘P‘, VB302
AB=    ‘0‘, VB303
S      Q0.1, 1
LRD
AB=    ‘G‘, VB301
AB=    ‘P‘, VB302
AB=    ‘0‘, VB303
R      Q0.1, 1
LPP
NOT
RCV    VB300, 0

5 VB通信程序设计

   VisualBasic 开发包括界面的设计和程序的开发两部分。

5.1 人机界面设计

    人机界面使用户与计算机之间的中介，是软件产品的窗口。人机界面首先考虑的是如何能更好的满足用户的使用要求和操作习惯。人机界面的设计要考虑界面功能的全面和操作的简便。常用的功能要尽量安排在主界面中，如果有多个功能模块，可以将先对独立的模块用单独的界面表示，并与主界面双向连接。如图3

    本系统界面包括状态的监控、身份登陆、参数设定、报表查询、打印、报警和事件显示。 

图3 人机界面

    安全阀气密性检测控制系统 ，VB通讯界面设计时， Mscomm 控件的重要属性设置为：
    bbbbbMode 属性：comlnputModeBinary，按二进制方式读取数据，因为从PLC 返回的数据中包括ASCII码值超过128 的字节。
    Settings 属性：9600，n，8，1，选择9600bps波特率，不进行奇偶校验，8 位数据位，1位停止位，其设置要与PLC的设置一样，才能正常通信。

一、可编程序控制器 

在自动化控制领域，PLC（Programmable Logic Controller）是一种重要的控制设备。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。目前，世界上有200多厂家生产几百个品种PLC产品，例如：美国AB，德国siemens，日本三菱、Omron，施耐德，GE等，在PLC应用方面，我国是很活跃的，应用的行业也很广。例如钢铁、机械、冶金、食品、饮料、包装、汽车、石化等行业。 

从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。 

CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。 

CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。

PLC系统的其它设备： 

1、编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。 

2、人机界面：简单的人机界面是指示灯、按钮等，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。 

3、输入输出设备：用于性地存储用户数据，如EPROM、EEPROM写入器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机等。 

目前，国内PLC市场仍以国外产品为主，瑞气公司主要是采用德国Siemens S7-200系列（S7-200系列销售突破10万台，Profibus全球节点超过1000万），它在PLC市场领域中占有率相当高。 

瑞气公司根据工艺的要求、系统控制功能特点、用户的需要及变压吸附和再生的技术要求，确定分子筛吸附、再生、均压等各阶段的时间，用梯形图或指令语句方式编辑PLC控制程序，控制各阶段阀门的开关状态及有关相应的报警（如：纯度、碳位报警等）。如用户需要在线显示、修改参数（如纯度、压力、liuliang、温度、露点等）及提供预留给用户标准信号（如电流信号：4-20mA）作DCS系统。如需要在线显示、修改参数要增加模拟量扩展模块与显示部分（文本显示器TD200或触摸屏显示）。 

碳位报警系统：当设备在长期使用过程中，吸附塔内分子筛逐渐下沉，当下沉到一定程度，PLC控制系统会发出间断声光报警，即提示用户应尽快添加分子筛，但系统仍然可继续运行，报警同时存在；这时候如果用户继续使用设备，分子筛继续下沉到另一个程度，这时制氮机会自动卸压后停机，同时发会发出连续声光报警，此时应立即添加分子筛，否则系统拒绝工作。 

纯度报警系统：当产品气纯度达不到预先设定纯度值时（纯度设定值是通过二次仪表、TD200或触摸屏进行设定的），PLC控制系统会发出间断声光报警，并对不合格气体进行排空（有自动排空与手动排空，根据用户需求自选）。若不合格气体连续排空时间超过1小时（排空时间长短可通过TD200或触摸屏进行设置），则说明设备存在故障，不能制得合格气体。控制系统会自动卸压后停机，并发出间断声光报警。 

由于压力、liuliang、温度及露点等（电流或电压信号）这些信号是模拟信号，因此必须通过EM231（模拟量输入模块）进行A/D转换，然后通过PLC编程在TD200或触摸屏上显示。根据这些数据再通过PLC编程进行与预置参数进行比较，超过或低于预置值将发出报警信号。报警信息详细内容可在TD200或触摸屏上查找。在纯化系统中通过PLC编程可以进行自动加氢控制与闭环控制；通过PLC编程对温度进行PID控制。PID控制精度高，波动小，响应快。PID调节中，用比例环节（P)来决定基本的调节响应力度，用微分环节（D)来加速对快速变动的响应，用积分环节（I)来消除残留误差。对PID进行整定时，总是先调节比例环节，然后一般是调节积分环节，后调节微分环节。 

二、文本显示器 

目前上使用的文本显示器有西门子、HITECH、eView、台达等品牌。其中西门子TD200文本显示器为普遍，它是所有SIMATIC S7-200系列操作员界面问题的佳解决方法。 

TD200连接很简单，只需用它提供的连接电缆接到CPU 22X系列PPI接口上即可。不需要单独的电源（如果TD200与S7-200系列之间距离超过2.5m,需接额外电源）。背光LCD液晶显示（即使在逆光情况下也容易看清）。 

TD200具有下列用途： 

1、显示信息---显示多80条信息，每条信息多可包含4个变量。 
2、在控制系统中起设定和修正参数的作用，例如：改变动作、报警等的设定值。 
3、可以提供8个由用户自定义的功能键。 
4、提供密码保护功能。 

瑞气变压吸附制氮、制氧设备及氮气纯化设备中，一般均配有TD200文本显示器，它可以方便用户进行设备运行参数、状态查询，并能在授权的状况下对系统参数进行适当的修改，极大地满足了用户对产品操作使用简单有效的要求。 

典型使用情况如下： 

1、显示制氮设备换热器出口气体温度，超温时自动跳出文字报警信息。 

2、氮气低压故障报警处理 

当氮气压力低于设定值时，文本显示器有文字提示。一旦氮气压力满足条件，系统恢复正常，并对故障报警自动复位。 

3、 超温故障报警处理 

当系统由于硬件损坏而引起不正常的加温，如SSR（固态继电器），CPU继电器的接点、热电偶等器件的损坏而引起，这些故障须用户特别小心注意，发现此故障应立即检查维修。故障有指示灯闪烁报警，并有文字提示。 

4、显示设备运行的累计时间 

三、触摸屏(人机界面Human Machine Interface) 

在工业控制领域，随着生产方式和技术的进步，人机交流的工具已从机械的操作杆、按钮开关和指示灯等发展到了友好的触摸屏和信息面板等。由于人机界面（HMI）产品的应用越来越广，HMI产品和供应商也越来越多，从技术、产品到市场等各环节看，融操作监控、数据存取、参数修改功能于一体的HMI已逐渐成为一个相对独立的产业门类。目前，世界上触摸屏的品牌很多，例如：SIEMENS 、OMRON、施耐德、三菱、A&B、台湾EVIEW ，HITECH、日本HAKKO、富士等等，其中，PRO-FACE是世界上为数不多的HMI供应商。据有关报告显示，Pro-face在中国的HMI市场中表现出色，成为其中的品牌。 

Pro-face是全球的日本Digital电子有限公司的主要成员之一，公司主要产品包括：可编程触摸屏（GP系列、ST）、平板式工业计算机（PL系列、PS系列）、图形逻辑控制器(LT系列、GLC系列)以及IT产品信息终端等各类人机界面。 

日本Digital电子有限公司成立于1972年，是全球HMI行业。20多年来以其精湛的技术，优良的品质和严格的管理享誉全球，Pro-face这一品牌已成为优质人机界面的代名词。Pro-face它以其出众的外观、紧密的结构设计、高效的运算能力、杰出的控制体系、卓越的品质和完善的服务，令众多高端机械设备生产厂商和各大型项目工程单位对Pro-face的产品爱不释手。尤其是他们的可编程触摸屏，可连接世界上200多个品牌PLC，为我们提供了更大的操作空间。 

上图是瑞气制氮设备运用Pro-face的（GP37-W2型）触摸屏示意图。从这幅画面上我们可以了解到设备的工作状态（设备处于停止。。）、累计运行时间（245小时12分12秒）、工作流程及阀门的开、关状态，还可以通过上面按钮开停机、参数设置、查看系统故障信息等。例如还可以显示气体进出口压力、出口liuliang、纯度、温度、露点及其它们的记录曲线等。它也可以作为用户中控室的实时监控装备。