西门子6ES7214-1BD23-0XB8技术介绍

西门子6ES7214-1BD23-0XB8技术介绍

一 引言
在现代工业控制系统中，PLC和变频器的综合应用为普遍。比较传统的应用一般是使用PLC的输出接点驱动中间继电器控制变频器的启动、停止或是多段速；更为jingque一点的一般采用PLC加D/A 扩展模块连续控制变频器的运行或是多台变频器之间的同步运行。但是对于大规模自动化生产线，一方面变频器的数目较多，另一方面电机分布的距离不一致。采用D/A扩展模块做同步运动控制容易受到模拟量信号的波动和因距离不一致而造成的模拟量信号衰减不一致的影响，使整个系统的工作稳定性和可靠性降低。而使用RS-485通讯控制，仅通过一条通讯电缆连接，就可以完成变频器的启动、停止、频率设定；并且很容易实现多电机之间的同步运行。该系统成本低、信号传输距离远、抗干扰性强。
二 系统硬件组成和连接
　　系统硬件组成如图 1 所示，主要由下列组件构成； 

图 1 ：系统硬件组成

　　1、FX2N-32MT-001 为系统的核心组成。
　　2、FX2N-485-BD 为 FX2N 系统 PLC 的通讯适配器，主要用于 PLC 和变频器之间的数据的发送和接收。
　　3、SC09 电缆用于 PLC 和计算机之间的数据传送。
　　4、通讯电缆采用五芯电缆自行制作。
　　下文介绍通讯电缆的制作方法和连接方式：
变频器端的 PU 接口用于 RS485 通讯时的接口端子排定义如下图 2 所示：（从变频器下面看）

　　图 2 ：变频器接口端子排定义 　　　　　　　图 3 ： PLC 和变频器的通讯连接示意图

用户自行按图 3 所示定义五芯电缆线的一端接 FX2N-485BD ，而另一端 ( 如图 2) 用专用接口压接五芯电缆接变频器的 PU 口。（将 FR-DU04 面板取下即可）
三 PLC 和变频器之间的 485 通讯协议和数据定义
PLC 和变频器之间进行通讯，通讯规格必须在变频器的初始化中设定，如果没有进行设定或有一个错误的设定，数据将不能进行通讯。且每次参数设定后，需复位变频器。确保参数的设定生效。设定好参数后将按如下协议进行数据通讯。（如图 4 ）

　　　　　　　图 4 ： RS485 通讯协议图

      1 从 PLC 到变频器的通讯请求数据

　　2 数据写入时从变频器到 PLC 的应答数据

　　3 读出数据时从变频器到 PLC 的应答数据

　　4 读出数据时从 PLC 到变频器发送数据

　　通讯数据定义如下：
　　1 控制代码

　　2 通讯数据类型
所有指令代码和数据均以 ASCII 码（十六进制）发送和接收。例如：（频率和参数）依照相应的指令代码确定数据的定义和设定范围。
四 软件设计
要实现 PLC 对变频器的通讯控制，必须对 PLC 进行编程；通过程序实现 PLC 对变频器的各种运行控制和数据的采集。 PLC 程序首先应完成 FX2N-485BD 通讯适配器的初始化、控制命令字的组合、代码转换和变频器应答数据的处理工作。 PLC 通讯运行程序设计流程如下图 5 ：

　　　　图 5 ： PLC 通讯流程图 
 

PLC 通过 RS-485 通讯控制变频器运行程序实例：（以指令表形式说明）。
0 LD M8002
1 MOV H0C96 D8120
6 LD X001
7 RS D10 D26 D30 D49
16 LD M8000
17 OUT M8161
19 LD X001
20 MOV H5 D10
25 MOV H30 D11
30 MOV H31 D12
35 MOV H46 D13
40 MOV H41 D14
45 MOV H31 D15
50 MPS
51 ANI X003
52 MOV H30 D16
57 MPP
58 ANI X003
59 MOV H34 D17
64 LDP X002
66 CCD D11 D28 K7
73 ASCI D28 D18 K2
80 MOV K10 D26
85 MOV K0 D49
90 SET M8122
92 END
以上程序运行时 PLC 通过 RS-485 通讯程序正转启动变变频器运行，停止则由 X3 端子控制。控制指令如下表

五 结论
本文通过实例讨论了三菱 PLC 同其变频器的 RS-485 通讯功能的编程和应用，有助于读者进一步的研究和应用，应用该程序很容易连接上三菱的 F900 系列的触摸展一起使用。将更一步扩充应用的灵活性。

一、系统构成
一个锅炉有两种燃烧模式，
1、燃油
由PLC控制风机的运行、点火棒打火、油路电磁阀的开关，同时监视光电开关的开闭。在运行过程结束后，有复位按钮来重启程序。
2、燃气
由PLC控制风机的运行、燃气电火棒打火、气路点火电磁阀；同时监视光电开关的开闭，以控制正常燃烧电磁阀的开关。在运行过程结束后，有复位按钮来重启程序。
两种模式都要由PLC实时监视锅炉内的水温、水位、风机运行情况，并实时警报监控。
 
二、系统工作流程
有燃油、燃气两种模式。由操作工人控制两种模式开关。
在燃油模式下：1、PLC送电，风机运行1分钟后，点火棒打火；
2、5秒后，油路电磁阀打开；
3、油路电磁阀打开2秒后，若光电开关仍然关闭（未检测到火焰），则关闭油路电磁阀，并且报警。
4、风机在1分钟后停止。
5、按下复位按钮，重新启动程序。
6、如果温度达到设定值,锅炉停止工作,温度下降后自动启动.
7、锅炉低水位时,停止工作,并且报警,
8、风机故障停止工作时,锅炉停止运行,并且报警.
 
    在燃气模式下：1、PLC送电，风机运行1分钟后，燃气电火棒打火；
2、5秒后，气路点火电磁阀打开；
3、点火电磁阀打开2秒后，若光电开关检测到火焰（接通），则打开正常燃烧的电磁阀后，关闭点火电磁阀。
4、点火电磁阀打开2秒后，若光电开关未检测到火焰，则关闭气路点火电磁阀，并且报警。
5、风机在1分钟后停止。
6、按下复位按钮，重新启动程序。
7、如果温度达到设定值,锅炉停止工作,温度下降后自动启动.
8、锅炉低水位时,停止工作,并且报警,
9、风机故障停止工作时,锅炉停止运行,并且报警.
　　
三、系统配置方案　
系统PLC是由正航A3系列配置，由于系统数字量点数为3进8出，所以选用CPU：A3-C2405DT；模拟量点数为2点，所以选用模拟量扩展模块：A3-AI0401LA；选用液位传感器和温度传感器配合模拟量模块采集信号。
上位机采用TP-200触摸屏，通过RS485通讯实时与PLC进行数据交流。
控制点数为：
1、   数字输入信号：
I0.0   按下复位按钮
I0.1   光电开关检测到火焰
I0.2   风机运行
2、   数字输出信号：
Q0.0   控制风机运行
Q0.1   点火棒开关
Q0.2   燃气电火棒开关
Q0.3   油路电磁阀开关
Q0.4   气路点火电磁阀开关
Q0.5   正常燃烧的电磁阀开关
Q0.6   报警
3、   模拟输入信号：
AIW0   水温
AIW2   水位
四、流程图

1、燃油模式

   2、燃油模式
五、结论　
在本作业线中利用A3的功能优势，实现数字量控制、模拟量控制、RS485通讯进行数据传输等相对复杂的功能，充分发挥了A3的控制和通讯能力。A3控制的相关设备作为此锅炉的入口工艺设备，保证了系统可靠高效的运行，既可以满足该锅炉的正常生产要求，亦保证了它的安全。

  电梯运行的舒适性取决于其运行过程中加速度a和加速度变化率p的大小，过大的加速度或加速度变化率会造成乘客的不适感。同时，为保证电梯的运行效率，a、p的值不宜过小。能保证a、p佳取值的电梯运行曲线称为电梯的理想运行曲线。电梯运行的理想曲线（图1） 应是抛物线-直线综合速度曲线，即电梯的加、减过程由抛物线和直线构成。电梯给定曲线是否理想，直接影响实际的运行曲线。

一、东洋电梯速度曲线的产生方法
    东洋电梯采用的方法是阶梯-滤波方式，和一般电梯的起、制动方式一样，起动受时间控制（称为时间原则），制动受距离控制（称为距离原则）。先通过电阻分压产生阶梯给定电压U，阶梯电压的顺序由继电器的触点控制。每一阶梯的保持时间，就是对应继电器常开触点吸合的时间，这一时间由延时电路实现。制动过程由对应减速距离的选层器凸轮触点和门区内的磁感应开关控制。起动过程分12级，制动过程为13级。这是为了在起动时有足够的起动转矩，而将级给定电压设置得较高。制动时，为保证平层精度，后一级要小一些。阶梯电压产生后，送到滤波电路，经滤波输出后，产生平滑的速度给定曲线。
    采用硬件电路实现的速度曲线产生方法，由于采用继电器逻辑控制，不仅可靠性不理想，而且存在下述问题：（1）受分级电压级数的限制，不易使曲线达到理想；（2）调试困难；（3）加速过程采用由小到大的阶梯给定顺序，引起电梯起动时的冲击。这一问题是由于在电梯起动瞬间克服了机械静磨擦力后，给定电压没能随磨擦力的减小而及时降低造成。此外，在减速过程中，轿厢位置信号取自机械选层器，减速点及每级减速距离的精度也受到限制。
二、速度曲线产生方法的改造
    本方法是利用PLC扩展功能模块-D/A模块实现的，事先将数字化的理想速度曲线存入PLC寄存器，程序运行时，通过查表方式写入D/A，由D/A转换成模拟量后将理想曲线输出。本文选用的富士可编程控制器FLEX-PC的NB-AXY4-11型模拟输入输出模块，分别有两路8位A/D和D/A。
1.加速给定曲线的产生
    8位D/A输出0～5V/0～10V，对应数字值为16进制数00～FF，共255级。东洋电梯加速实践在2.5～3秒之间。按保守值计算，电梯加速过程中每次查表的时间间隔不宜超过10ms。
    由于电梯逻辑控制部分程序大，而PLC运行采用周期扫描机制，因而采用通常的查表方法，每次查表的指令时间间隔过长，不能满足给定曲线的精度要求。在PLC运行过程中，其CPU与各设备之间的信息交换、用户程序的执行、信号采集、控制量的输出等操作都是按照固定的顺序以循环扫描的方式进行的，每个循环都要对所有功能进行查询、判断和操作。这种顺序和格式不能人为改变。通常一个扫描周期，基本要完成六个步骤的工作，包括运行监视、与编程器交换信息、与数字处理器交换信息、与通讯处理器交换信息、执行用户程序和输入输出接口服务等。在一个周期内，CPU对整个用户程序只执行一遍。这种机制有其方便的一面，但实时性差。过长的扫描时间，直接影响系统对信号响应的效果，在保证控制功能的前提下，大限度地缩短CPU的周期扫描时间是一个很复杂的问题。一般只能从用户程序执行时间短采取方法。电梯逻辑控制部分的程序扫描时间已超过10ms，尽管采取了一些减少程序扫描时间的办法，但仍无法将扫描时间降到10ms以下。同时，制动段曲线采用按距离原则，每段距离到的响应时间也不宜超过10ms。为满足系统的实时性要求，本文在速度曲线的产生方式中，采用中断方法，从而有效地克服了PLC扫描机制的限制。
    本文采用的NBI-P56PLC有三种中断功能：（1）外部中断；（2）高速计数内部中断；（3）定周期中断。前两种中断各有8个中断点，后一种有4个中断点。在程序中采用了后面两种中断方式。起动过程采用定周期中断，制动过程采用高速计数内部中断。中断服务程序放在主程序后，运行状态检测、运行保护、内选外呼等逻辑控制均在主程序中实现。而运行条件的判断、运行模式的选择、查表等与运行曲线产生有关的程序放在中断服务程序中。
    起动加速运行由定周期中断服务程序完成。这种中断不能由程序进行开关，一旦设定，就一直按设定时间间隔循环中断，所以，起动运行条件需放在中断服务程序中，在不满足运行条件时，中断即返回。
    高速计数中断可由相应的内部继电器进行开关，因而运行条件判别可放在主程序中，当运行条件满足时，将相应中断打开。本课题采用0号计数器，对应现行值地址D0000，设定值地址D0008，现在值预置数据地址D0010，设定值预置继电器M326，现在值预置继电器M327，中断指示器为I1100，中断接受EI/DI继电器M0323。程序框图如图2  所示。

2.减速制动曲线的产生
    为保证制动过程的完成，需在主程序中进行制动条件判断和减速点确定。在减速点确定之前，电梯一直处于加速或稳速运行过程中。加速过程由固定周期中断完成，加速到对应模式的大值之后，加速程序运行条件不再满足，每次中断后，不再执行加速程序，直接从中断返回。电梯以对应模式的大值运行，在该模式减速点到后，产生高速计数中断，执行减速服务程序。在该中断服务程序中修改计数器设定值的条件，保证下次中断执行。采用D/A方法的减速程序框图如图3  所示。

    在PLC的内部寄存器中，减速曲线表的数值由大到小排列，每次中断都执行一次“表指针加1”操作，则下一次中断的查表值将小于本次中断的查表值。门区和平层区的判断均由外部信号给出，以保证减速过程的可靠性。
三、结论
    采用PLC软件控制产生电梯速度给定曲线的方法，可简化硬件系统、提高可靠性、减少故障率，并能改善舒适性、提高平层精度。用PLC实现数字方法产生电梯速度给定曲线时，应用中断技术，可较好地克服PLC扫描运行机制对速度曲线的影响，提高实时性