6ES7221-1BF22-0XA8产品特点

6ES7221-1BF22-0XA8产品特点

0 前 言
    PLC控制系统中，许多与定时有关，设计定时时钟是必不可少的。现在许多小型PLC具有丰富的功能指令，能实现加、减、乘、除四则运算及数据传送、比较、移位等功能 ，并能外接7段显示器，可方便地实现定时。本文介绍三类FX2系列PLC的定时时钟及显示接口设计。
1 电子钟的显示数值范围
    电子钟显示的内容通常有月、日、星期、时、分、秒等。本系统只显示月、日、时 、分、秒，采用七段显示器显示各位数字，显示数值的范围如表1所示。表格括号中的数字表示显示的数字范围，×表示不显示状态。
    月份显示共有1～12这十二种数字。月的个位显示数的基本值为0～9，月份的十位数字显示1或不显示。日的个位显示值为0～9，日的十位有×、1、2、3四种情况。时的显示有12小时和24小时之分，取24小时显示，则时的个位显示为0～9，时的十位显示为×、1、2。分和秒的显示数字完全相同，在实际显示情况下，秒值不一定显示，而以∶的闪动形式来表示，闪动频率为1Hz。分显示值为00～59，分的个位显示值为0～9，分的十位显示为0～5六个数字。
                  
2 PLC控制硬件接口
    用PLC实现电子钟的硬件接口电路如图1所示。图中PLC采用三菱FX2－40MR，显示器采用七段LED显示器，共接入两组共8位，其中组（上面）4位用来表示小时、分,从左至右分别表示月的十位、月的个位、日的十位、日的个位。采用BCD码驱动器CD4511把PLC输出的月、日、时、分等显示BCD码变换成对应的显示器所要求的7段驱动信号。由于显示位数较多，故显示采用动态显示方式，PLC的输出类型为晶体管源输出（正逻辑），其中输出端子Y0～Y3输出组显示器的BCD信号，Y10～Y13输出第二组显示器的BCD信号，Y4～Y7依次为各组显示器的选通信号。图中秒信号输出为1Hz方波，可作秒点∶闪动信号，与电子手表中的秒点闪动相同，表示在走时；图中的时信号输出为一脉冲，表示整点小时时刻到的定时脉冲信号，可作控制用，如每小时放一次音乐控制。
                      
3 软件设计
    本系统采用软件定时，在程序的控制下得到月、日、时、分信号，由PLC输出端输出BCD码，通过驱动器驱动各7段显示器。系统软件分为主程序和中断服务程序，分别如图2、图3所示。在执行正常的程序运行前，应用键操作输入月、日、时、分秒信息，才能使PLC在下个正确的时刻开始执行计时程序。初始化开中断等待中断开始执行计时程序。
                                    
                      
3.1 主程序
    主程序主要完成月、日、时、分、秒等数据寄存器的初始化，设置中断指针及开放中断等功能。当然，当定时时钟只是PLC控制系统的一部分，则主程序还包括控制系统的其它控制功能。
    FX2的中断有两种方式：外部输入信号触发中断及定时器中断。对外部输入信号触发中断，输入信号为X0～X5；对定时器中断，定时时间范围为10ms～99ms，定时器中断号为6～8。本系统采用定时器中断方式，定时时间为10ms，所以中断指针为I610，即每隔10ms就执行标号为I610后面的中断程序，并根据IRET指令返回。
3.2 中断服务程序
    中断服务程序完成计时及月、日、时、分、秒等信次数，每10ms中断一次，若D2＝50表示为0．5秒，D2＝100表示为1秒，根据D2内容即可输出频率为1Hz的方波秒信号。其它分、时、日、月也有相应的存贮单元如数据寄存器D3、D4、D5、D6，各按相对应的关系进行计数。当分的存贮单元内容为60时，应输出时信号。
    月、日、时、分的显示采用动态显示，考虑到动态显示方式下，每位扫描间隔时间不能太长，不然会出现闪烁甚至走动现象，所以采用定时器中断（10ms）显示的方法，在中断服务程序中，执行一位LED的显示输出操作。显示子程序如图4所示。图中D0为组显示器的输出数据存储器，D1为第二组显示器输出数据存储器。
                                
    图4中显示输出采用带锁存的7段显示指令，指令梯形图如下：
                         
    指令中参数K用于选择7段显示器数据输入、选通信号的正／负逻辑及显示单元的组数（1或2），它取决于PLC逻辑与7段显示逻辑的相互配合，其配合如表2、表3所示。
                      
                     
　  对二组4位显示，当7段显示的数据输入及选通信号的逻辑与PLC逻辑相同时，参数K取4。本系统为二组四位显示，且PLC为正逻辑，显示数据输入为正逻辑，选通信号为正逻辑，所以参数取4，即为K4。
4 结束语
    采用PLC的定时中断功能实现定时，不仅定时精度高，编程简单，显示效果稳定可靠，同时硬件接口简单，显示器可采用各种不同大小的7段显示器件，具有较大的实用价值。

1　引言

　　在丝网印刷过程中，由于纸张和油墨质量等因素的影响，需要临时调整印刷速度以保证印刷质量。同时，印刷机在制动时有一个特殊要求：即自停机指令发出且印完前张纸后，不能再有叼纸和印刷的动作，否则油墨就会印到滚筒上，导致不能继续印刷。这就是说不论滚筒转速快慢，其停止过程所经过的角位移应是相等的。而普通机械高速运动时制动所需的时间较长，所需制动路程也较长。针对印刷机这种特殊制动要求，我们研究了一种用PLC和变频调速器控制印刷机制动的方法，该控制系统的框图如图1所示。

1　控制要求

1．1　8台风机电机功率相同，在循环水低配中分2段供电，每段4台。为节约成本，每段配1台软启动器，每台软启动器负责4台风机的启动；
1．2　同一时间每台软启动器只能启动1台电机。
1．3　控制系统可靠性要高，且具有较强的容错能力。考虑到控制系统的复杂性和简化外部接线，应使用PLC辅助实现控制功能。
1．4　电机启动除正常使用软启动器外，必须保留可切换至直接启动方式的功能，以确保在软启动器或PLC不能工作时，风机应急启动运行。
1．5　设计时应考虑配电、控制设备的维修方便。

2　电路设计

2．1　主回路设计
　　图1为4台电机共用1台软启动器的主回路简图。其中FU为保护软启动器的快熔，KM01，KM02，KM03，KM04为软启动接触器，KM1，KM2，KM3，KM4为正常运行接触器，为便于检修和互为备用，在布置元件时，将FU、软启动器、KM01，KM02，KM03，KM04装配在1个固定柜内，QA1和KM1，QA2和KM2，QA3和KM3，QA4和KM4则分别装配在4个抽屉柜中，4个抽屉配线相同，可互为备用，在发生故障时还可以抽出来检修，软启动接触器和正常运行接触器之间用电缆连接，当软启动器或PLC不能工作时，仍可通过4个抽屉柜直接启动风机。

2．2　控制回路设计
　　控制回路分2部分，一部分是PLC控制部分，如图2所示，另一部分为常规控制部分，见图3。
　　为满足控制要求，PLC的输入必须包括风机的启动信号、接触器的状态信号、软启动器的状态信号以及系统故障复位信号等共计15点；输出信号则应包括4个软启动接触和闭合信号、4个启动切换信号、1个软启动器运行信号、1个系统报警输出信号共10点。系统控制功能通过软件编程实现，大大提高了系统的可靠性，外部接线也大大简化，减少了故障点。
    在常规控制电路图中，KM代表KM1，KM2，KM3或KM4，KY代表从PLC输出的软启动／直接启动切换信号，SB1，SB2为现场启停按钮。由图3可以看到，为满足控制要求，电机的启、停控制按钮信号并未直接进入PLC，而是通过中间继电器KA送入，并且增加了1个切换按钮SW，保证了在PLC和软启动器不工作时，风机仍可像常规电机一样直接启停。另外应该注意，在直接启动时，由于启动电流大，启动时间长，为保证正常启动，保护热元件，应增加中间继电器和时间继电器，启动时短时间将热元件短接，待启动完成后再投用热元件。

2．3　控制流程图
　　图4为PLC内部程序流程图，程序中有2部分比较关键。一是当接到某1台风机启动信号后，首先要检查是否有其它风机正在使用软启动器，如没有，要先禁止其它风机使用软启动器，然后检查该台风机的正常运行接触器是否已经闭合（直接启动），只有当未闭合时，方可用软启动程序启动风机。这样就避免了同时启动多台风机，也避免了软启动和直接启动同时使用的情况。另外，当软启动结束后切换至正常运行回路时，应先合正常运行回路接触器，再分软启动回路接触器，以避免电机在切换过程中受到二次电流冲击，对电机和正常运行回路元器件都可起到很好的保护作用。

2．4　软启动器的选择及参数设定
　　软启动器是一种智能型启动器，它通过大功率电力器件来控制启动时电动机的端电压，进而可实现多种启动功能，是一种减少电动机启动冲击电流、改善电动机启动性能的理想装置。一般情况下，根据电动机的负载情况（重载或轻载）、电机启动的频繁程度来选择软启动器，根据实际启动状况来选择、优化启动参数。本例中，考虑到凉水塔风机对启动转矩要求很大，并且是1台软启动器带多台电机启动的启动控制方式，故采用了容量大一级的软启动器。启动方式选择软启动，初始转矩设定为30％，启动时间设定为30 s。投入使用后，运行稳定良好，凉水塔风机的启动状况得到改善，达到了预期目标