西门子模块6ES7231-7PB22-0XA8原装库存

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1降低成本的必要性
　　PLC作为一种新型的、通用的自动控制装置，具有功能强，可靠性高，使用灵活方便，易于编程以及工业环境适应性强等诸多特点。因而在工业自动化、机电一体化和传统产业技术改造等方面的应用越来越广泛，已成为现代工业控制的三大支柱之一。
　　随着PLC产品的不断改进和网络技术的发展，生产领域的PLC也开始向网络化方向发展，企业生产的各个环节大量使用PLC；在此背景下，PLC产品的价格和控制系统的费用成为企业关注的焦点，也将从根本上影响PLC技术的应用推广；基于此，本文提供一些简便的设计技巧，可在一定程度上降低成本，促进PLC的广泛使用。
　　在实际使用PLC的过程中，I/O点数的花费，占用大量的开支，当前PLC的每一点平均价格高 达数百元，进口的机型则高达千元。减少所需的I/O点数是降低系统硬件费用的主要措施，在大多数场合下，被控对象的输出点小于输入点，实现控制任务需要的检测点较多，或者说需要的操作按钮较多，这样在选型时PLC的输出点数目较容易满足要求，对输入点则可能不易满足。因此，I/O点数的减少则主要在于减少输入点数，若能减少输入点数的开销，便能很好地降低费用。

2降低成本的方法
　　要降低系统使用成本，可以从硬件和软件两个角度来考虑，在硬件方面可以考虑通过电路的组合，减少使用I/O点数的机会，在软件方面则是通过程序的组合扩展I/O点的使用价值，实现一点多用。
2.1硬件上实现降低成本
　　硬件方面降低成本在利用现有PLC设计控制系统方面具有实际意义。可采用以下几种方法来实现：
2.1.1外界信号分组输入
　　在具有手动控制和自动控制2种效果的系统中，自动控制程序和手动控制程序一般不会同时执行．这时可将自动与手动信号按不同控制状态要求分组接入PLC输入端子，如图1所示(以三菱FX2小型PLC为例)。
　　SBI和SB2按钮都使用X0输入端，但他们不是同时起作用，这样，通过PLC的硬件公共点(COM)接线的转换和软件分时执行各自不同的用户程序段的方法，使得PLC的1个输入点可分别反应2个输入信号的状态。起到2个输入点的作用，来完成PLC在2种工作状态下的输入功能，tigao了PLC输入点的利用效率，节省了PLC输入点的实际数量。图中SA用来选择自动／手动程序，供自动／手动切换之用，二极管用来切断寄生信号，避免错误信号的产生。
2.1.2合并输入开关元件

　　在如图2(a)所示的多点起停的电动机控制电路中，电动机可以实现在不同地方启动、停止的控制。若采用PLC控制，可分别采用图2(b)和(c)的接线方法。图2( b)接线占用PLC输入点较多(共5个)，梯形图也显得复杂;图2(c)接线则将外部输 入信号串联后输入，占用PLC输入点较少(共2个)，梯形图也比较简单。
2.1.3利用矩阵形式输入
　　在由继电器输出型的PLC控制系统控制的复杂系统中，通过矩阵输入可以明显的减少所需PLC输入点数。图3中，将输出端的COM2和输入端的COMl连接起来。利用软件使Y430，Y4 31，Y432轮流为“1”状态，则Y430为“1”时读入K1，K2，K3的状态。在梯形图中，应将Y430和X400的常开触点串联作为K1提供的输入量；Y431为“1”时读入K4，K5，K6的状态等。图中二极管是用来防止寄生电路的产生。这种输入方法对不常变化的输入元件特别适合。
2.1.4部分信号不占端子
　　对一些功能简单，涉及面很窄的输入信号，如手动操作按钮、热继电器常闭触点等，可将他们设置在PLC的外部硬件电路中，没有必要作为PLC的输入信号。
2.2用软件功能实现成本降低
2.2.1一点多用
　　（1）通过计数器实现
　　一个电路的启动和停止控制通常是由2只按钮分别完成的。当一台PLC控制多个具有启/停操作的电路时，将占用很多输入点，如果用1只按钮实现启动和停止则可节省一半的输入点,用计数器实现的单按钮起停控制电路如图4所示。

　　（2）通过定时器实现
　　电路如图5所示。当按下按钮X400时，输出线圈Y431被置位接通。Y431的辅助触点使定时器T601定时2 s启动，2 s后定时器T601常闭触点断开，而常开触点闭合。当再次按下按钮X400时，由于X400和T601都接通，在复位指令RST作用下，输出线圈Y431断开，使外部负载停止工作。
　　（3）通过移位寄存器实现

　　在如图6所示的电路中，当按下按钮X400时，X400的2个触点接通移位寄存器的数据输入和移位输入2个端子，M200为“1”状态，且立即移位到M201，使M201也为“1”状态，M201的常开触点闭合，使Y431有输出，接通外部负载工作，同时M201的常闭触点断开。当再次按下X400按钮时，由于M201常闭的触点封锁第二次信号输入，于是移位信号将M200的“0”状态移到M 20 1，使M201为“0”态．其常开触点M201切断了Y431的输出、停止负载工作。此时电路恢复初状态，等待下一次按下按钮。
　　（4）通过脉冲输出指令实现
　　脉冲输出指令又称微分输出指令。电路如图7所示，按下按钮X400时．在微分脉冲输出指令PLS的作用下，辅助继电器M300接通一个扫描周期，其常开触点接通辅助继电器M100线圈回路，M100常开触点闭合1个周期，在置位指令的作用下M301接通，M301常开触点接通输出继电器Y431线圈，Y431线圈输出驱动外部负载的控制信号，使负载启动运行。
　　当再次按下按 钮X400时，在微分脉冲输出指令PLS的作用下，M300常开接点接通M101线圈1个扫描周期，M 101常开接点闭合，在复位指令作用下，Y431线圈回路断开，使外部负载停止工作。

2.2.2跳转线圈实现手动和自动操作
　　图8为用-个输入点X401实现手动和自动2种操作功能的梯形图。其中X401接自动/手动工作方式转换开关。当开关指向手动时，X401常开触点闭合，跳转条件成立，此时将跳过CJP 701与EJP 701之间的程序，使自动工作程序不执行，同理当开关指向自动时，执行自动工作程序。

3结语
　　在PLC控制系统设计过程中，通过使用以上方法，可以大大tigaoPLC输入／输出点的利用效率，节省PLC输入/输出点的实际使用数量，缩小PLC的体积，实现有效地节约成本

1　引　言　　
　　在原油管道输送行业中，liuliang计的使用范围相当广泛，而在原油交接过程中，liuliang计的计量精度是非常关键的一个参数，它直接影响着管道输送企业的信誉和经济效益。根据规范要求，每台运行的liuliang计都需要定期标定，标定装置一般为体积管。早期的体积管标定对标定人员的要求较高，且存在标定精度低、设备磨损大等缺点。为此，将PLC引入体积管标定系统，利用工控机（IPC）作为操作界面，构成新型的liuliang计自动标定系统，并在鲁宁长输管线的数处计量站应用成功，在标定精度、系统稳定性、可靠性及可操作性等方面较早期标定系统有很大tigao，取得了良好的标定效果。

2　系统硬件配置与工作原理
2．1　系统构成　　
　　系统主要由体积管系统、仪表系统及控制系统3部分组成。体积管系统包括环型管路（口径为DN300，大标定liuliang为600 m3／h，基本容积为3 m3，标定精度为±0．02％）、接触开关、标定橡胶球及收、发球机构。仪表系统由一台Foxboro压力变送器和 一支Rousemount一体化温度变送器组成，在标定时作为压力、温度补偿用。控制系统由PLC、通讯模块和IPC组成。如图2—1所示。

2．2　控制系统的软、硬件配置
2．2．1　硬件部分
　　（1）工控机IPC
　　为保证系统的高度可靠性，选用研华IPC610型工控机。具体配置为：PIII800MHz CPU、128M内存、40G硬盘、MAG17英寸纯平显示器、64M显存的显卡、声卡及音箱（作报警和提示用）等。
　　 （2）PLC
　　选择法国Schneider公司的Modicon MicroTSX3722型PLC作为系统的控制核心，它体积小、功能强，可扩展性好，具体配置为：
　　 主机：Micro TSX3722（内置电源、CPU）　　
　　模拟量输入（AI）模块：选用TSXAEZ802，它有8个高电平模拟输入端，可输入0～20 mA、4～20 mA等标准信号，12位A／D转换精度，具有输入超调监控功能和测量滤波抗干扰功能；
　　模拟量输出（AO）模块：选用TSXASZ200，它有两个模拟输出端（有一个共用端），无需外部电源，可输出各种标准信号，包括0～20 mA、4～20 mA、±10 V等。
　　开关量输入（DI）模块：选用TSXDEZ12D2，它有图2—1　系统结构简图　　
　　开关量输出（DO）模块：选用TSXDSZ08R5，它有8路继电器输出，内部提供过载和短路保护，并具有通道故障自诊断功能；
　　高速计数（HSC）模块：选用TSXCTZ2A，它有两个计数通道，可同时计数大频率为40 kHz的两路脉冲，可实现向上计数、向下计数或向上／向下计数。　　
　　通讯（CMM）模块：选用TSXSCP114PCMCIA卡（配套TSXCM4030串型连接电缆），借助TSXSCA50连接器连接到IPC，实现PLC与IPC之间数据的双向传输与交换，通讯协议为MODBUS。
2．2．2　软件部分
　　系统的软件主要包括平台软件、PLC编程软件和IPC组态软件。
　　（1）系统平台软件：采用bbbbbbSNT4．0 Workstaition作为系统平台，设置了系统密码和操作员指令，屏蔽了软件的某些功能来限制系统的操作，以防止非法用户进入系统；
　　（2）PLC编程软件：采用Schneider公司的TLX－PL7MP10E，它是一个基于bbbbbbs环境的编程软件套件，TSX型系统PLC使用，支持梯形图（LD）、指令语句表（IL）、顺序功能图（SFC）等多种语言模式，具有在线编程、诊断和在线仿真调试等功能，可支持MODBUS、MODBUSPLUS、JBUS、UNIbbbWAY等通讯协议或通讯总线。
　　（3）IPC组态软件：选用美国Interllution公司的工控软件Fix6．15，该软件可运行于Win98／NT平台，具有采样速度快、实时性强、可靠性高等特点；组态方便，报警功能方式多样，实时、历史趋势曲线制作简单，能够和其它应用软件如VB、VC、VF、EXCEL等 实现无缝链接，灵活、方便的实现数据调用和报表打印。
2．3　系统的工作原理
　　体积管的本体是由钢管构成的一种密闭式容积标准器。它的基本容积值是指在起始检测开关D1与终止检测开关D2之间的管段容积，该容积值是由国家技术监督局授权单位按照国家检定规程JJG209进行测定，并换算到标准状态（20℃、101325Pa）下的容积值。
　　标定时，通过流程切换，使被检liuliang计与体积管连成标定系统。控制系统的PLC通过开关量模块控制标定系统的启停，利用高速计数模块采集体积管标准容积值流经被检liuliang计时liuliang计发出的脉冲数，并将其转化为标准状态下的容积值。之后，控制系统将该容积值与体积管的标准容积值进行比对计算，得出被检liuliang计的测量精度。如精度满足规范要求，则将liuliang计投入正常生产流程；如有超差，则对其进行校正后再予以标定。
2．4　系统的工作过程
　　用体积管标定liuliang计，为了在每个liuliang点上准确反应仪表的重复性，根据国家标准GB／T13282，体积管的基本容积应按下述原则选择：

式中：VQ———基本容积设计值（m3）　　
　　　Qmax———被检liuliang计上限值（m3／h）　　
　　只要满足这条原则，就能保证弹性球的运行速度小于3 m／s，较经济的运行在安全速度范围内。
　　为了保证标定的可靠性，在正式标定前，应进行体积管系统的密封性试验：首先导通试验流程，然后由控制系统启动加压泵，为体积管系统加压，使体积管内的压力保持为大于进口阀前压力0．5 MPa，观察30 min，若压力降小于0．2 Mpa，则可以进行标定。　　
　　（1）导通标定流程，使liuliang计和体积管连在一起，构成标定系统；
　　（2）操作人员在IPC上的标定画面中输入被标定liuliang计的各项参数，如liuliang计的大liuliang、小liuliang、liuliang计系数等。然后用鼠标点击“标定”按钮，确认后开始标定；
　　（3）控制系统启动投球机构，投球运行3次，使整个标定系统内的液体温度趋于稳定并排除气体，然后进入标定过程；
　　（4）PLC的高速计数模块读取被检liuliang计的脉冲量，计算出当前体积管内液体的瞬时liuliang值，根据已输入的liuliang计参数值，利用PLC的模拟量输出模块与体积管的进口调节阀组成的单回路PID调节系统，将体积管内液体的当前liuliang调整到被检liuliang计大liuliang的50％；
　　（5）按规定的标定点，待liuliang稳定后，开始标定： 当弹性球通过个检测开关D1时，PLC的脉冲计数器开始计数；当弹性球通过第二个检测开关D2时，计数器停止计数，并计算出两个检测开关之间liuliang计发出的脉冲数。之后，PLC按照脉冲／liuliang比计算出液体的累积量值；
　　（6）重复上述标定程序，按liuliang计的大liuliang、大liuliang的40％和小liuliang进行标定，每个liuliang点的重复测量不少于3次，计算出每次标定的液体累积量值。
　　（7）PLC结合标定过程中液体实时压力、温度值（分别由压力变送器和温度变送器提供）进行查表计算，将测得的累积量值转化为标准状态下（20℃、101325 Pa）的累积量值。再将这些值与标准值（体积管标准管段标准状态下的容积值）进行比对计算，核算出被检liuliang计的jingque度，再由IPC驱动打印机打印出该liuliang计的标定报告。至此，标定过程结束。

3　控制系统的数据流向及软件流程
3．1　数据流向　　
　　（1）PLC通过模拟量输入模块读取现场数据（标准4～20 mA信号），按仪表量程的不同，经程序运算转换为标准的工程量单位；通过高速计数模块读取liuliang计的脉冲信号，由主程序调用计量子程序，按照脉冲／liuliang比计算出liuliang的瞬时值和累积值；通过开 关量输入输出模块读取体积管位置开关状态、控制体积管的启停来实现liuliang计的标定；
　　（2）IPC利用通讯模块从PLC中读取数据，将其记录到本机的历史数据库中，应用程序读取并显示现场数据及liuliang的瞬时值和累积值；同时PLC也通过通讯模块读取和执行IPC的操作指令；
　　（3）PLC将采集和计算得到的被检liuliang计各项参数传输到IPC，由IPC调用Excel报表系统进行记录。待标定完成后，自动打印出标定报告及标定结论。
3．2　软件流程：

4　实际应用　　
　　系统经安装、调试后，于1999年10月正式投入使用，至今已稳定运行两年多时间，累计标定liuliang计近百台（次），控制系统未出现任何问题。实践证明，该系统自动化程度高，各项性能指标完全达到设计要求。PLC控制系统与体积管系统相配合，使系统具有较高的标定精度，避免了人为操作造成的误差，可靠性大为tigao。系统的显示画面丰富、直观、操作界面简洁、友好，使用方便。降低了操作人员的工作量，工作效率得到很大tigao，取得了良好的效果