西门子模块6ES7231-7PB22-0XA8参数设置

西门子模块6ES7231-7PB22-0XA8参数设置

1　系统介绍
　　炭素成型生产是炭素配料、混捏后的又一生产重要环节。成型就是将混捏好的糊料用加压设备压制成所需要的形状和尺寸以及具有较高密度的半成品（生坯）。我公司炭素厂使用振动成型方法，主要生产炼铝用预焙阳极和高炉用的炭块等。
　　振动成型主要设备有振动台、模具和重锤，将盛装热糊料的模具放在振动台上，然后把重锤压在糊料表面上开动振动台，使糊料受到振幅小而频率高的强迫振动，在强烈的振动下糊料颗粒间的及糊料与模具壁间的摩擦力减小，颗粒移动并合理分布，得到具有规定形状的高密度的产品。压好的半成品经冷却、检查后堆放。
　　我公司炭素厂原使用的振动成型机是人工手动调节，炭块的重量、高度波动范围大，对产品的产量和质量有较大的影响。为此必须根据人工操作积累的经验设计一种具有较高智能、高可靠度的自动控制系统，来tigao炭素振动成型生产的产能和合格率，延长电气设备的运转周期，缩短故障检修时间，降低生产成本和岗位操作工的劳动强度。

　　2　系统组成
　　PLC是采用微处理器技术的新型工业控制装置，是一种使用可编程序存储器来存储设备所需专用程序的电气设备。它具有将逻辑运算顺序操作，限时，计时以及算术运算，数据通讯等功能，通过数字量或模拟量的输入/输出模板去控制各种设备或过程。其硬件结构如图1所示。
　　它采用了大规模的集成电路，故特别适应于高温、潮湿、电磁干扰、机械振动大的比较恶劣的工业现场环境。输入/输出接口组件的模块化，系统设计时根据被控对象的要求，选择必要的功能模块组成控制系统，大大tigao了工程效率和系统的可靠性。
　　在该控制系统中选用日本三菱公司的PLCMITSUBISHI A1S小型系列作为下位机。它具有成本低、功能强的特点。上位机选择惠普P III微机，配以美国Inbbblution FIX软件，ORMON公司的继电器、行程开关，德国威德米勒隔离器、变送器，安川变频器等组成自动控制系统。系统总貌图如图2所示。

　　3　系统功能
　　3.1　该系统的上位机系统功能如下：
　　1．实时反映工艺流程，形象再现生产过程（系统主画面图见图3）；
　　2．图表显示生产数据，方便操作工了解生产状况；
　　3．及时产生报警信息并予以打印，帮助操作工查找分析故障原因；
　　4．以曲线形式在线生产数据，方便查找历史数据，分析生产趋势；
　　5．以报表打印形式反映生产状况；
　　6．帮助操作工实现电机连锁开、停，并反映电机启动停车的有关信息；
　　7．给定控制工艺参数。
　　3.2　该系统的下位机功能如下：
　　1．数据采集：通过PLC AlS68AD转换模板对冷却水温度、糊料温度、糊料计量称、油箱油温、油箱油压、炭块高度、变频器电流进行模拟采集，并转换成FIX认可的数据格式（系统主要测点如下图4）。
　　2．电机连锁控制，以简单易行的PLC取代以往繁琐复杂、故障率高的电气连锁控制，并实现操作工远程开、停电机的功能。主要I/0点安排如下：
I/O Name 　　　　　　　Comment Remark
X80 CAR-EAST　　　　　　称量车回到位
X81 CAR-WEST　　　　　　称量车送料到位
X82 CAR-CLOSED　　　　　称量车门闭到位
X83 CLAMP-L CLOSED　　　左模夹紧到位
X84 CLAMP-R.CLOSED　　　右模夹紧到位
X85 CLAMP-L.OPENED　　　左模夹放松到位
X86 CLMP.R.OPENED　　　　右模夹放松到位
X87 HAMMER-HIGH　　　　　重锤上升到位
X88 HAMMER-LOW　　　　　重锤下降到位
X89 MOLD-HIGH　　　　　　模具上升到位
X8A MOLD-LOW　　　　　　　模具下降到位
X8B PUSH-OUT　　　　　　　推进器推出到位
X8C PUSH-IN　　　　　　　推进器返回到位
X8D SAFE-L.OPENED 　左安全爪开到位
X8E SAFE-R.OPENED 　右安全爪开到位
X90 SAFE-L.CLOSED 　左安全爪闭到位
X91 SAFE-R.CLOSED 　右安全爪闭到位
X92 CLASP-OPENED 　抱闸开到位
X93 CLASP-CLOSED 　抱闸闭到位
X94 PUSH-ENABLE 　后辅机允许推出
X95 CAR-OVERLOAD 　称量车电机过载
X96 QUIVER-OVERLOAD 　振动电机过载
X97 BP.RUNNING 　变频运行
X98 BP.ALARM 　　　　　　变频报警
X99 SYS.AUTO 　　　　　　系统手自动切换
X9A OIL-LOW 　　　　　　低油压
X9B BP.GIVE-M 　　　　　　点动补料
X9C GIVE-SAFE 　　　　　　布料安全
YA1 CLAMP-CLOSE 　模具加紧
YAl CLAMP-OPEN 　模具放松
YA2 HAMMER-DOWN 　重锤下降
YA3 HAMMER-UP 　　　　　　重锤上升
YA4 MOLD-UP 　　　　　　模具上升
YA5 MOLD-DOWN 　　　　　　模具下降
YA6 PUSH-GO 　　　　　　推进器推出
YA7 OIL-GUSH　　　　　　　喷油
YA8 DOOR-OPEN 　　　　　　开车门
YA9 BP.FWD　　　　　　　　变频下料
YAA BP.RESET　　　　　　　变频复位
YB0 CAR-GO　　　　　　　　程量车送料
YBl CAR-BACK　　　　　　　程量车返回
YB2 QUIVER-START　　　　　振动开始
YB3 CLASP-OPEN　　　　　　开抱闸
YB6 TRANS.RUN 　　　　　　板式机运行
　　3.3　通过变频器控制圆盘螺旋下料机的电机转速来控制炭块的重量。
　　三菱A2ASCPFSI系列I/0点数量能达到1024点，程序语言使用梯形图或指令字语言，程序容量可达到64K步，并具有自诊断功能。
　　4　控制过程的实现
　　控制过程有4个操作程序：1、下料；2、装料；3、振动挤压、脱模；4、炭块推出、冷却输送。贯穿于振动成型过程中的主要问题是正确掌握温度、压力、振动频率、振动时间、推出速度。
　　4.1下料
　　经过混捏好的糊料，一般温度在130℃-140℃左右，从圆盘螺旋下料机顶部加料口加入，经分料器的上部锥体分布在圆盘上。在下料前，首先检查判断糊料斗称量车是否在圆盘螺旋下料机的下方等待接料，然后控制变频器输出驱动圆盘螺旋下料机电机的螺旋转速，对糊料斗称量车下料，下料过程由快到慢以满足炭块的重量。糊料斗车连同行走铁轨装有TOLEDO衡器公司生产的称重装置用于计量炭块的重量。炭块的重量可根据产品的类型、要求由上位机给定。
　　4.2装料
　　装料前PLC首先检查判断模具到位、模具安全爪夹紧到位、重锤上升到位、重锤安全爪夹紧到位等信号，然后打开糊料斗称量车的抱闸驱动小车送料，行走到模具口上方时停止行走关抱闸，然后糊料斗称量车底开门把称好的糊料放入模具中。
　　4.3振动挤压、脱模
　　1、振动挤压：此时PLC检查判断糊料斗称量车存在返回到位信号，然后重锤安全爪松开并到位，重锤下降并到位，开始驱动2台振动电机带动偏心振子转动，不平衡质量回转引起惯性力迫使振动台振动。又由于2个振动器转动方向相反、同步，使它们的惯性合力水平方向为零，只有在垂直方向产生激动力。振动台上的模具和装在模具内的糊料都处于强烈的振动状态。虽然振幅不大（一般在1~2mm），但振动频率很高（40~50HZ），它们的运动速度很快，振动周期在0.02秒左右，将产生大的加速度，这个加速度大大超过重力加速度，是它的几十倍至几百倍，因此糊料颗粒质量大小不同，获得的惯性力也不同，颗粒界面间产生应力，而这个应力超过糊料的内聚力，便产生相对位移。同时，在强烈的振动下，糊料颗粒间的内摩擦力及糊料与模具壁之间的外摩擦力也急剧下降，糊料便具有重液体的液体性质，跳跃着的糊料迅速充填到模具的各个角落，较小的颗粒充填到大颗粒间的空隙中去，从而得到具有规定形状的高密度程度的产品。
　　2、振动时间：是从重锤落到糊料面到完成振动所需的时间。振动时间短，则糊料密度低，既孔隙度大。铝电解用预熔阳极炭块振动时间为1~2分钟。振动时间可根据产品在现场整定。
　　3、脱模：输出信号驱动重锤上升并到位，重锤安全爪夹紧并到位；模具安全爪松开并到位，驱动模具上升且到位。
　　4.4炭块推出、冷却输送
　　1、炭块推出：驱动推出器从振动台推出炭块，在推出过程中对产品的高度进行检测。测高仪选用西安适盛测试设备公司的激光测高仪表，用来测试产品的质量。
　　2、冷却输送：被推出的产品马上在凉水中冷却，防止产品冷却的弯曲和变形。冷却时间应根据季节、产品直径大小、冷却水的温度TE103，现场整定。冷却完成后，驱动板式输送机输送炭块到炭块堆场，检查合格后堆放。
　　5、结束语
　　本系统已投入运行，软件设计完善，功能齐全，运行效果稳定可靠，性能良好。自动控制的实现，大大降低了操作工的工作强度，tigao了工作效率，达到了节能降耗的目的。该系统是PLC在实际生产中的成功应用，可为业内同行借鉴

1 引言
普通的计算机一般都配有并行接口(就是通常用的打印机接口)，它是通过25芯的D型接头连接打印机与计算机的，计算机的并行接口不仅可以向打印机发送数据，还可以从打印机接收数据(打印的工作状态)。因此，利用计算机的并行接口，你可以去控制外部继电器的吸合，从而控制外部设备，同样可以利用它来检测外部设备的状态。不需添加任何硬件。从而使一台普通的计算机具有“PLC”的开关量的功能。
本文分析的系统，把普通并口实现了一个4输入8输出数字量的功能，切不需任何投资。们先对打印机的并行口做一下细致的分析。配有一个并口的计算机经系统引导后，初始化过程把并行端口配置成LPT1, 这个端口又分配了数据地址378H, 状态地址379H。其中378H端口做输出端口，379H端口做输入端口。
2 并口数据采集控制原理
(1) 端口378H,378H的管脚见表1。
在计算机通电后的自然状态，378H端口的每个数据位为1，表1中每个管脚对地(25脚)为高电平5V。即378H地址的内容为FF(十进制是255)，当控制378H的内容为1(十进制)二进制码是00000001时，即2脚对地输出高电平，其它对地是0电平。如控制378H的内容为2(十进制)二进制码是00000010，即3脚对地输出高电平，其它对地是0电平。如控制378H的内容为3(十进制)二进制码是00000011，即2、3脚对地输出高电平，其它对地是0电平。依次类推。

当某管脚对地是高电平5V时，由于每条数据线的输出电流高达20mA,可以接5V的直流继电器，通过继电器的触点在去控制其它的设备，如电磁阀、电机等。图1是用打印机并行接口实现的继电器控制电路，此电路稍加修改即可用于其它设备的开关控制。
(2) 端口379H，379H的管脚见表2。

在计算机通电后的自然状态，379H端口的数据位第7位是0，其余每个数据位为1，即上述每个管脚对地(25脚)为高电平5V。即379H地址的内容为127(十进制)二进制码是01111111。当只把某管脚(如10脚)通过500Ω的电阻接到25脚，则它所对应的数据位是0，其它的数据位不变，则379H的内容为63(十进制)二进制码是00111111。当只把某管脚(如12脚)通过500Ω的电阻接到地25脚，则它所对应的数据位是0，其它的数据位不变，则379H的内容为95(十进制)二进制码是01011111依次类推。
图2是用打印机并行接口实现的开关检测控制电路，当K断开时，379H为127(十进制)，当K闭合时，379H为111(十进制)二进制数是01101111，即13脚所连接的第4数据位为0。

3 软件实现

VB是一种可视化的编程语言，自面世以来，因简单易用倍受广大编程人员的青睐，作为一种非常方便的bbbbbbs95应用程序开发平台，可以实现bbbbbbs的绝大部分功能。
VB中没有专门的对并口的操作控件，要实现对并口的读写，需要对I/O进行操作，但对硬件进行访问以及利用各种控制接口板进行数据采集，仅靠VB是无法解决的。解决这样的问题可以间接使用动态链接库DLL(Dynamic bbbb Library)来实现。程序人员利用DLL可以实现应用程序共享代码和资源，DLL与用户的程序完全分开。
动态链接库(DLL)虽然是一个可执行模块，但它并不可以直接运行，它只是提供一群函数供bbbbbbs应用程序或其它动态链接库调用，以完成其特殊任务。由于动态链接库是在应用程序运行期间被连接起来的，故称为动态链接库。本设计用VC++设计了一个读写IO端口的动态链接库IO.DLL。

磨头压下控制系统中，采用可编程控制器(PLC)为核心，组成一个闭环控制系统，主要通过控制电磁换向阀的通断和三通比例减压阀的开度，来控制液压压下系统的liuliang和压力，完成磨头的动作和控制修磨压力。磨头压下控制系统作为一个独立的控制单元通过现场总线与上层计算机进行通信，和钢坯修磨机其他系统协调工作。
    1 控制系统硬件配置
    钢坯修磨机控制系统PLC 硬件结构如图1所示。为便于控制控制工程网版权所有，整个系统采用基于PROFIBUS 总线的网络结构。S7-400 作为1 类DP 主站是整个系统的中央控制器，在预定的周期内与分布式的站循环地交换信息，并对总线通信进行控制和管理。PC 机为2 类DP 主站，和STEP7 编程软件做编程设备，和WinCC 组态软件做监控操作站。2 类DP 主站OP用于操作人员对系统参数的设置与修改、设备的启动和停止，以及在线监视设备的运行状态。用于直接控制磨头压下系统的S7-300 作为DP从站通过通信模块CP342-5 连接到PROFIBUS网络上。其他设备用于控制钢坯修磨机的其他系统。这种分散性的网络结构可以灵活组态，易于系统的扩建和维护，各个控制单元安装在被控设备附近，既节省电缆，又可以tigao该设备的控制速度，还可以实现闭环控制。

        图 1 系统硬件配置框图

    磨头压下系统从站 S7-300 由电源模块PS307、CPU314、通信处理器CP342-5、数字量输入/输出模块SM323、模拟量输入模块SM331、模拟量输出模块SM332 组成，这些模块都安装在导轨上。电源模块安装在机架的左边，CPU 模块紧靠电源模块，向右依次是CP342-5、SM323、SM331、SM332。除电源模块之外各个模块通过背板总线连接起来。
    2 控制系统软件设计
    本系统使用 STEP7 编程软件，采用模块化编程与结构化编程相结合，使各部分互不干扰，便于调试，也tigao了CPU 的利用率。其控制流程图如图2 所示。
    系统通电后，PLC 采用循环扫描方式，首先是模块初始化，主要包括模拟量输入模块和模拟量输出模块的初始化。接着启动液压泵，然后是故障报警判断，包括油箱油温过高，油箱液位过低，主油路压力过低。系统按照程序进行逻辑检查和时序控制后，通过实时调节三通比例减压阀和电磁换向阀来控制液压缸的位置和输出力，达到调整磨头姿态的目的。根据实际工况，磨头压下系统有2 种控制方式：位置控制和位置压力复合控制。磨头下压时，为tigao工作效率，保证磨头先以快的速度平稳运行到指定位置，再平稳地转换为压力控制，采用位置压力复合控制。磨头抬起和微抬时，只需采用位置控制，保证磨头快速抬起。

        图 2 控制系统流程图

    3 控制算法的实现
    压力控制为前馈加闭环控制，前馈控制可以使压力快速到达设定值，tigao了系统的响应速度。而闭环控制可以调节由位置干扰引起的压力波动，压力闭环控制采用了带积分分离的增量式PID 控制器，实现压力jingque控制，保证修磨压力恒定。增量式PID 算法，在计算时仅需近几次误差的采样值，节省了内存和运算时间。但是，积分作用易导致系统超调量过大，特别是在系统启停或大幅改变给定值时，积分作用会引起系统振荡，响应延迟。在这种情况下，采用积分分离的PID 算法，即当偏差大于某个规定的门限值时，取消积分作用；只有当误差小于规定门限值时才引入积分作用，tigao稳态精度，减少静态误差。