西门子6ES7214-2AS23-0XB8正规授权

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1 客车整车喷烤漆房系统简介
客车整车喷烤漆房设备由实体，送排风系统,控制系统，净化系统，照明系统，安全消防系统，电动升降平台，进出车辆大门，加热系统等组成。实体采用钢结构框架承插上海宝钢EPS彩钢板制作，彩钢板厚度δ=0.75mm,墙板厚度不小于75mm，具有保温性能好，整体密封性能好，承载能力大的特点。
进气净化采用不少于两级的织物过滤，过滤精度大于10μm，室内设压力传感器1个，采用美国进口产品，电路芯片采用菲利浦产品。燃油采用集中供油方式。燃烧器性能稳定，工作安全可靠。电路连接件安全，牢固，可靠。在较冷季节进行喷漆作业时，室温应大于18℃。换热器采用不锈钢制作，具有耐热性和良好的散热效能(大于75%)送，排风风机应加热系统连锁，当送，排风系统位启动时，加热装置启动开关无效;当风机发生故障时，系统应能自动关闭加热装置。
(1) 喷漆的工作原理
外部空气经初级过滤后由风机送至室顶，在经过顶部过滤网二次过滤净化后，进入房内，房内空气采用全降式，以大于0.35m/s的速度向下流动，使喷漆后的漆雾微粒不能在空气中停留，而直接进入底层出口过滤装置，从而滤去喷漆过程中产生的有害气体，经处理达标后的废气直接从排气口排除至室外。保证室内空气清新，从而达到安全卫生的工作环境。(较冷季节可以对送入的空气进行加热，使送入的空气在30min内温度升至18℃)
(2) 烤漆的工作原理
通过风机将冷空气经初级过滤网过滤后，与热能转换器产生的热量送入烤漆房顶部，在经过滤网二次过滤净化，热空气以大于0.15m/s的速度进入烤漆房内，从底部排出，经过风门的内循环作用，除吸进少量新鲜空气外，部分热空气又被继续加热利用，送入烤房内部，使烤房内温度逐渐升高，当温度打到设定温度时，燃烧器自动停机，当温度下降到设定的温度以下4-5℃度时，风机和燃烧自动机，使烤房内温度保持相对稳定。当烤漆时间达到设定值时，烤房自动关机，烤漆过程结束

2 烤漆房的控制系统控制要求
(1) 二条烤漆房配置二套控制柜和一个工控机监控系统。该套系统必须封闭在操作室内。
(2) 每条生产线电控系统均采用PLC做控制中心，全线实行联锁控制，即:循环，排风系统不能正常工作时，自动关闭加热系统，以及工作状态选择等功能。常规操作和选择在控制柜和现场操作台完成。
(3) 控制系统具备延时功能，即:先行启动循环，排风系统后，延时启动加热系统，关闭时相反。
(4) 各主控制回路均设有过载，短路，失压等保护系统，确保系统安全运行。并具有安全保护功能，当燃油加热系统出现故障时，自动关闭加热系统及全线设备。
(5) 室内温度采用数字显示，6套热电偶控制温度，通过数显控制仪表调节燃烧工作状态，达到自动控温。
(6) PLC及工控机主要功能。设备各单元的启动，停止，运行，故障及工作选择状态，均由PLC采集，按照工艺通过输出单元控制并作声光报警。工控机通过PLC接口进行数据传送完成工艺流程动态显示各设备的运行或故障监控，PLC程序编制，参数设备及报表打印功能。脱开工控机系统，电气控制同样通过PLC完成各种流程的控制，并在柜体面板上采用组合信号灯观察各设备的工作状态。
(7) 电器控制柜采用组合式及密封型结构，柜内设立排风及照明装置。
(8) 现场导线的敷设采用桥梁，电线管和绕管联合布置，防暴场所均选用防暴电路，动力导线选用VV系统四芯电缆，控制线选用KVVR及KVVRP屏蔽电缆。动力线路和控制线路敷设时用隔板分开。
(9) 照明系统
室内照明灯箱采用嵌入式，选用荧光灯，其安装方式采用隔爆处理。
(10) 安全，消防系统
按照GB14444-93要求，设置相应数量的安全门。
(11) 电动升降操作台
在喷漆室内轨道两侧设置升降工作台，通过平台立柱上的防爆按钮控制操作台的升降。

3 烤漆房的控制系统总体结构及通讯参数配置
3.1 总体结构
电气系统设计主要是根招工艺及设备的要求，分析目前国内外涂装线电控系统现状，结合当今工业控制系统发展趋势，本着高质快速、柔性化和低成本的要求，采用以计算机为主的集散型控制系统(DCS)电气控制方案。利用计算机对生产过程进行集中监控、操作、管理和分散控制，有效地克服了以前油漆涂装线电控系统由于采用大量分散的仪表控制的缺陷。上位机工控机采用 1台 研华工控机IPC-610 PⅢ 1G 256M 40G硬盘，组态软件采用KINGVIEW6.02 ,PLC采用2台三菱FX2N-128+16EX,温控仪采用富士PXW9,实现对燃烧器大小火及上限停火。如图1所示。系统具有很高的可靠性和冗余性。脱开工控机系统，电气控制同样通过PLC完成各种流程的控制。

3.2 系统连接与FX2_485协议通讯参数配置
本协议支持与三菱FX2_485及其兼容的FX系列PLC之间以485方式进行通讯，可以采用串行通讯，使用计算机中的串行口。支持上位机通过组态软件与三菱的通讯模块232ADP,485BD,485ADP之间的通讯。PLC通讯参数可以通过编程器设置，将D8120设置为:E080，
具体表示的通讯参数如下:
*协议: bbbb 数据: 7 校验:无 停止:1 传输速率:9600
*硬件:RS-485 数目检查:YES 控制程序:bbbbat4
在D8121中设置地址,在组态王中定义的设备地址必须和此设置保值一致。　
注意:从PLC资料中得知，设置后必须关PLC电源，再重新给PLC上电，设置才能生效。

4 程序没计
4.1 两种运行方式
为了保证设备的运行可靠性及现场的控制和操作的方便性,每套分系统采用2种方式运行:
(1) 自动运行方式
只要接通电源,选择自动方式,系统就会先检测设备的预备运行的各项条件,如满足条件,按下运行按钮,设备就可自动运行。
(2) 手动运行方式
接通电源,选择手动方式,系统就会先检测设备的预备运行的各项条件,如满足条件,操作人员可以有选择地操作设备,这仅用于设备的检查和应急生产使用。部分(喷装室)加设各个联动系统的检测信号,作为联动必须满足的条件。
对于设备的报警情况,分设一级和二级的故障报警,并有不同的处理方法:一级故障:是一些比较简单的故障,它不会对设备造成损害和人身安全的影响。空气过滤器压差大等,程序只对设备做声音报警和故障位置的指示。二级故障:是能引起设备的损害和人身安全的故障,它会造成生产不能正常进行。如大型风机的故障、断路器跳闸、火灾和地震等故障,程序对设备作出立即停机和声音报警及位置指示。
4.2 PLC程序总体设计
(1) 整个程序的自动喷漆和手动喷漆部分，自动烤漆和手动烤漆部分，通过CJ指令来分段，如图2所示，大大减轻了编程的难度，使得喷漆，烤漆，自动，手动可分别编程，可以采用双线圈输出，解决了程序包容性问题，注意公共部分程序和分段程序的包容性，防止双线圈输出，否则出现不可预测的结果，通过CJ 指令可实现任意分段，比采用MC,MCR实现自动和手动更具灵活性，并可以采用双线圈输出。

(2) 手动程序及复位
为使系统调试方便，设有手动程序。手动方式是通过往制箱上的手动功能开关来进行的。每接通一个开关，执行一个相应的动作。当系统没有处于自动运行和手动运行状态时，按“总复位”按钮。可使系统完全复位。
4.3 上位机监控程序
在上位机上实现工艺流程图的实时监测、数据处理是通过可编程控制器操作站系统软件和组态软件来实现的。组态软件主要对系统的构成进行定义，定义过程点参数、趋势笔、趋势组、流程图、报表等，监控软件由各种监视画面和操作画面组成，主要包括总貌画面、流程图画面、趋势画圃、报表管理以及趋势打印、报表生成打印输出、操作调整等。
上位机主要工艺参数分组曲线显示，并存人上位磁盘中，工艺人员随时调用打印，做工艺质量分析。同时还可将每班设备启停时间、各工位启停传送时间进行记录存盘．供生产管理人员随时查询打印停工台时间和停工月报表。 上位机的操作分操作员级和工程师两级．正常生产时，由生产工人操作。
工艺流程画面如图3实现了对整个烤漆房的全面监控，界面形象生动，友好，具有较好的可靠性，在画面上 实现凤机旋转动画，燃烧机燃烧动画，当某设备发生故障，该设备将闪烁，并弹出实时报警画面;在手动状态，可以直接点击该设备，便可启停该设备，喷漆和烤漆时，通风的路径及颜色将发生变化。烤漆房温度除数字显示外，采用温度棒图显示。

图4系统参数，显示系统各设备的状态，可设定参数，如烤漆时间;图5历史报警画，显示所有报警发生的时间，报警恢复、报警应答，报警的优先级，报警组，如果在运行阶段，变量的数值或变化情况满足已定义的报警条件、从报警条件恢复正常状态、报警应答时均可以产生报警事件(报警发生、报警恢复、报警应答)。报警信息还可以用文件的形式进行历史记录或实时打印报警信息。用户可以自定义报警信息的显示格式、记录格式和打印格式。同时可以利用命令语言实现对报警事件的复杂控制和灵活处理。　

1 引言
可编程控制器由于抗干扰能力强，可靠性高，编程简单，性能价格比高，在工业控制领域得到越来越广泛应用。工业控制机作为中央控制单元，配有组态软件，选用大屏幕实时监视界面，实现各控制点的动态显示、shujuxiugai、故障诊断、自动报警，还可显示查询历史事件记录，系统各主要部件累计运行时间，各装置工艺流程图，各装置结构图等。中央控制单元和下位机PLC之间采用串行通讯方式进行数据交换，通常距离在1000m以内选用485双绞线通讯方式，较常距离可选用光纤通讯，更长距离也可选用无线通讯方式。下位机选用PLC控制，根据控制对象的多少，控制对象的范围，可选用一台或多台PLC进行控制，PLC之间数据交换是利用内部链接寄存器，实现数据交换和共享。
2 控制系统可靠性降低的主要原因
虽然工业控制机和可编程控制器本身都具有很高的可靠性，但如果输入给PLC的开关量信号出现错误，模拟量信号出现较大偏差，PLC输出口控制的执行机构没有按要求动作，这些都可能使控制过程出错，造成无法挽回的经济损失。
2．1 影响现场输入给PLC信号出错的主要原因有：
2．1．1 造成传输信号线短路或断路（由于机械拉扯，线路自身老化，特别是鼠害），当传输信号线出故障时，现场信号无法传送给PLC，造成控制出错。
2．1．2 机械触点 抖动，现场触点虽然只闭合一次，PLC却认为闭合了多次，虽然硬件加了滤波电路，软件增加微分指令，但由于PLC扫描周期太短，仍可能在计数、累加、移位等指令中出错，出现错误控制结果。
2．1．3 现场变送器，机械开关自身出故障，如触点接触不良，变送器反映现场非电量偏差较大或不能正常工作等，这些故障同样会使控制系统不能正常工作。
2．2 影响执行机构出错的主要原因有：
2．2．1 控制负载的接触不能可靠动作，虽然PLC发出了动作指令，但执行机构并没按要求动作。
2．2．2控制变频器起动，由于变频器自身故障，变频器所带电机并没按要求工作。
2．2．3各种电动阀、电磁阀该开的没能打开，该关的没能关到位，由于执行机构没能按PLC的控制要求动作，使系统无法正常工作，降低了系统可靠性。
3． 解决方案的实施：要提高整个控制系统的可靠性，必须提高输入信号的可靠性和执行机构动作的准确性， PLC才能及时发现问题，用声光等报警办法提示给操作人员，尽快排除故障，让系统安全、可靠、正确地工作。
3．1 设计完善的故障报警系统
在自动控制系统的设计中我们设计了3级故障显示报警系统，第1级设置在控制现场各控制柜面板，用指示灯指示设备正常运行和故障情况，当设备正常运行时对应指示灯亮，当该设备运行有故障时指示灯以1Hz的频率闪烁。专门设置故障复位灯按钮，显示设备工作状态。第2级故障显示设置在中心控制室大屏幕监视器上，当设备出现故障时，有文字显示故障类型，工艺流程图上对应的设备闪烁，历史事件表中将记录该故障。3级故障显示设置在中心控制室信号箱内，当设备出现故障时，信号箱将用声、光报警方式提示工作人员，及时处理故障。在处理故障时，又将故障进行分类，有些故障是要求系统停止运行的，但有些故障对系统工作影响不大，系统可带故障运行，故障可在运行中排除，这样就大大减少整个系统停止运行时间，提高系统可靠性运行水平。

3 ． 2 输入信号可靠性研究
要提高现场输入给 PLC 信号的可靠性，首先要选择可靠性较高的变送器和各种开关，防止各种原因引起传送信号线短路、断路或接触不良。其次在程序设计时增加数字滤波程序，增加输入信号的可信性。数字信号滤波可采用图 1 程序设计方法，在现场输入触点后加一定时器，定时时间根据触点抖动情况和系统要的响应速度确定，一般在几十 ms ，这样可保证触点确实稳定闭合后，才有其它响应。模拟信号滤波可采用图 2 程序设计方法，对现场

图2

模拟信号连续采样2次，采样间隔由A/D转换速度和该模拟信号变化速率决定。2次采样数据分别存放在数据寄存器DT0、DT1中，当后1次采样结束后利用数据比较、数据交换指令保留值作为本次采样结果控制R100的通断。

图 3

高值监视模块的使用（原理如图3所示）
模块的运算式为当DT 1 >=DT 2 时R100=ON 当 DT1<(DT 2 -－WR10)时 R100＝OFF
低值监视模块的使用（与图3相反）
模块的运算式为当DT 1 < DT 2 时R100=ON 当DT1 >= (DT 2 --＋WR10)时　R100＝OFF
说明DT 1 为触点输入数，DT 2 -为经验值WR10为滞后宽度．
提高读入PLC现场信号的可靠性还可利用控制系统自身特点，利用信号之间关系来判断信号的可信程度。在一定时间里输入变化范围，但输出在允许值内变化自动延长通断时间，消除了小信号影响、极限开关故障或传送信号线路故障，同样通过报警系统通知操作人员处理该故障。由于在程序设计时采用了上述方法，大大提高了输入信号的可靠。
3．3 执行机构可靠性研究
当现场的信号准确地输入给PLC后，PLC执行程序，将结果通过执行机构对现场装置进行调节、控制。怎样保证执行机构按控制要求工作，当执行机构没有按要求工作，怎样发现故障？
我们采取以下措施：当负载由接触器控制时，启动或停止这类负载转为对接触器线圈控制，启动时接触器是否可靠吸合，停止时接触器是否可靠释放，这是我们关心的。我们设计了如图4所示程序来判断接触器是否可靠动作。X0为接触器动作条件，Y0为控制线圈输出，

图4

X1为引回到PLC输入端的接触器辅助常开触点，定时器定时时间大于接触器动作时间。R0为设定的故障位，R0为ON表示有故障，做报警处理；R0为OFF表示无故障。故障具有记忆功能，由故障复位按钮清除。

图5

当开启或关闭电动阀门时，根据阀门开启、关闭时间不同，设置延时时间，经过延时检测开到位或关到位信号，如果这些信号不能按时准确返回给PLC，说明阀可能有故障，做阀故障报警处理。程序设计如图5所示。X2为阀门开启条件，Y1为控制阀动作输出，定时器定时时间大于阀开启到位时间，X3为阀到位返回信号，R1为阀故障位。
六、结论
自动控制系统设计中采用了以上方法，经过近2年的运行证明这些方法的采用对提高系统可靠性运行是行之有效的。

一、实训任务

1、 应用主控指令对分支程序A和B 进行控制编程

(1) 控制要求：

A 程序段为每秒一次闪光输出，而B 程序段为每2 秒一次闪光输出。要求按钮X0 导通时执行A 程序段，A 灯每秒一次闪光，按钮X0 断开时，执行B 程序段，B 灯每2 秒一次闪光.

(2) 输入/输出信号定义：

输入：X0—按钮 输出：Y0—A灯 Y1—B灯

(3) 参考程序（梯形图）见图：

(4) 程序分析：

当X0 接通时，定时器T0、T1 正常工作，构成振荡器，T0 触点波形（通过Y0 输出）为周期2 秒、占空比50％的方波；此时T2、T3均被复位，Y1 输出保持断开。当X0 断开时，定时器T2、T3 正常工作，构成振荡器，T2 触点波形（通过Y1 输出）为周期4 秒、占空比50％的方波；此时T0、T1均被复位，Y0 输出保持断开。

(5)思考：

上机运行以上程序，观察：当X0 的状态发生变化时，程序中的输出点的状态是否会保存？

 

2、 应用跳转指令对分支程序A和B 进行控制编程(在主控指令的基础上修改)

(1) 控制要求：

(2) 输入/输出信号定义：

输入：X0—按钮 输出：Y0—A灯 Y1—B灯

(3) 参考程序（梯形图）如图：

(4) 程序分析：

当X0 接通时，程序直接跳到END 处，再从头开始执行，定时器T0、T1 被扫描，Y0的波形为周期2 秒、占空比50％的方波；此时定时器T2、T3 未被扫描，保持以前的状态。当X0 断开时，程序直接跳到语句标号P0处，定时器T2、T3 被扫描，Y1 的波形为周期4 秒、占空比50％的方波；此时定时器T0、T1 未被扫描，保持以前的状态。

(5) 思考：

① 上机运行以上程序，观察：当X0 的状态发生变化时，程序中的输出点的状态是否会保存？比较 跳转指令与主控指令的区别。

② 请说明标号P1 的作用，将标号P1放在程序开始处，上机运行，观察会出现什么现象，并说明原因。
 

3、用CJ指令实现电动机的点动和自锁控制

（1）当把选择开关拨在点动位置，按下启动按钮，则电机马上运行；松开启动按钮，则电机立即停止。

（2）当把选择开关拨在自动位置，按下启动按钮，则电机马上运行；松开启动按钮，电机自锁运行；按下停止按钮，则电机立即停止。

4、应用子程序调用编程，注意子程序调用后各类线圈状态的变化规律

(1) 程序运行过程：

① 不调用子程序：X0=OFF，X1=OFF，X2=OFF，则Y0 按一秒闪光，Y1=OFF，Y2=OFF，Y5=OFF，Y6=OFF。

② 仅调用子程序P1：先使X1=ON，X2=OFF，并点动X0=ON（次调用子程序P1），则Y0 仍按一秒闪光，Y1=ON；再使X1=OFF，再观察Y1 的状态，Y1 仍为ON；再点动X0=ON（第二次调用子程序P1），则Y0 仍按一秒闪光，而Y1=OFF。（说明：子程序被调用后线圈的状态将被锁存，一直到下一次调用时才能改变）。

③ 连续调用子程序P1→又在子程序P1中调用子程序P2（子程序欠套）：先使X2=ON，X1＝OFF,然后使X0=ON(连续调用子程序P1 及子程序P2)，则输出Y0 仍按一秒闪光，Y5、Y6 和Y2 按2秒闪光。的限制和使用规律,用T0、T1 代替T192、T193再运行程序，观察运行结果。
 

5、 应用中断、循环、刷新警戒定时器指令编程，并注意中断服务子程序中定时器对输出线圈的控制作用（比较Y1 和Y3 的亮灭情况）

(1) 程序运行过程：

① 仅执行循环程序：X10=OFF，监控M0、M1、M2 及D0，并注意（D0）=+32767+1→（D0）=-32768；观察Y0 亮灭与（D0）值的关系。

② 次中断：先使X11=ON，并点动X3，则Y2 先亮，而Y1 后亮，Y3不亮。Y3的状态必须等到再一次中断时才能发生变化。

③ 第二次中断：在X11=ON 时，再次点动X3，则Y2、Y1 亮，然后Y3 亮。

④ X11 由ON变OFF，再次中断时，Y2=OFF，Y1=OFF、Y3=OFF。

注意：即使T192 的设定值K=0，Y3 在X11=ON的次中断中也不会接通。

(2) 参考程序（梯形图）如下：
 

④ 三菱FX系列中,将“CALL P1”指令改为“CALL（P） P1”指令，然后使X2=ON，反复点动X0=ON，观察Y6和Y2 状态的变化，并注意定时器T192（或T193）的定时与X0=ON的关系。T192一旦定时启动，即使X0=OFF仍然继续定时，直到设定值为止，但其触头接通对子程序外的梯形图立即起控制作用，对本子程序内的梯形图只有再次被调用时才起控制作用。

(2) 参考程序（梯形图）如图：

(3) 思考：上机运行以上程序，回答以下问题

① 程序调试过程中程序中加P和不加P对运行结果的影响。

② 定时器