西门子6ES7211-0BA23-0XB0规格说明

西门子6ES7211-0BA23-0XB0规格说明

一．引言

    随着人们对牛奶质量要求的提高，国内自动化奶场数量也不断增加，为了保证奶源的质量，大部分牛奶加工厂对挤奶环节提出了更高的要求，这就迫切需要采用配置清毒功能的自动挤奶机替代人工挤奶，因此，国内的挤奶机市场需求与日俱增。但是，目前国内使用的挤奶机大部分是进口瑞士、以色列、日本、美国等国家的产品，这就为国内挤奶机设备生产厂家提供了广阔的市场空间。

    自动挤奶机中，对脉冲发生器的控制是影响牛奶质量和数量的关键因素，德维森科技（深圳）有限公司的V80系列小型 PLC因其特有的功能和的性价比在该设备行业发挥了出色的作用。

二．系统构成

    挤奶机主要由三部分构成：真空泵、脉动发生器以及挤乳机组，其核心的控制部分是脉动发生器，通过脉动发生器的脉冲控制真空泵，在乳杯中交替地形成真空和负气压。首先进入吸乳阶段，牛乳被真空泵从乳头中吸出，通过输奶管输送到储奶灌；然后进入按摩阶段，压力作用下使牛乳从乳房的腺泡流入乳池。于是，又一次吸乳开始重复上一次动作。从奶牛生理特性的考虑，脉动频率为每分钟为50-60次，并且脉宽比例不能大于50%

三．工艺流程

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    由于挤奶机要求产生50～60Hz的脉冲，真空泵需要直流电压供电，所以选用了海维深科技有限公司的V80系列的M40DT-AC型号的小型PLC，它具有24点DC输入，16点晶体管输出。每一路晶体管大可带24V，0.75A的负载，电源具有宽电压使用范围（85－265V）。V80系列PLC质量可靠、性能稳定，并已通过了欧洲标准的CE认证，比较适合于在偏远的农牧场工作。

    脉动发生器主要由一个V80M40DT-AC外接一个文本屏构成。文本屏实现脉动发生器的参数设置，主要是脉动频率以及脉宽比例的设置。16点晶体管输出，分为8组，每2个输出点为一组，每一个输出点可接2－3个真空泵。这样一个M40DT的PLC可供16－24头奶牛同时挤奶。同时，提供16点晶体管输出的扩展模块，每台V80M40DT-AC可以带大7个扩展模块，从而使PLC控制的点数大大的增加，可满足多种规模挤奶场的需求。

    V80 PLC具有2个通讯接口，一个RS232接口，一个RS485接口。2个通讯接口都支持标准的MODBUS协议，可以方便的与各类文本屏，触摸屏等人机交互设备连接。

    同时V80 PLC具有大量的特殊功能继电器，可实现许多特定的功能。具体应用如下：

    09925——次运行标志继电器，仅在PLC次运行周期时为ON，可用于对系统参数进行设置，例如，清除一些开关状态，初始设定一个脉冲频率和脉冲比例等。

    09923——输入输出保持继电器，设置该继电器，PLC掉电时将会保留当前的输入输出状态，下次上电会重新加载输入输出的状态，复位该继电器，PLC次运行时清除以前的输入输出状态。

    09924——寄存器保持继电器，设置该继电器，PLC掉电时将会保留当前的寄存器的数值，下次上电将重新加载所有的寄存器，复位该继电器，PLC次运行时清除以前的寄存器的数值。

    09932——写FLASH继电器，设置该继电器将参数保存在FLASH中，下次上电可以保证参数不会丢失，

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因为各用户对挤奶机槽数的需求不同，厂家一般都是到农场后再通过编程器对参数进行修改，如果没有非易失的参数区，那么修改完后重新上电或者电池失电都会造成参数的丢失。因此有了这一特殊功能位后就可以很可靠的保存和修改参数。

    由于脉动发生器需要对脉冲的频率和脉宽进行严格的要求，需要使用大量的定时器，来保证时间的jingque。V80系列PLC的定时器数量没有限制，可以可以很好地满足脉动发生器频率和脉宽的jingque要求。V80PLC具有S和0.1S，1S三类定时器，对定时器的使用只要借助内部任何一个寄存器就可以实现工作。

控制流程简图

四．结束语

    在实际应用中，一方面，V80系列PLC能够满足在农场电网质量差、环境恶劣下能够稳定工作的特殊要求；另一方面，V80系列PLC以其独特功能满足了挤奶机的特定功能需要，从而也降低了挤奶机的成本。

    V80系列PLC作为国产小型PLC的代表，具有功能完备，性能可靠，价格低等特点。通过灵活运用各种应用指令，将使挤奶机等特定行业的控制程序变得更加简捷，条理更加清晰。

 系统功能图如图2所示。

    上位机功能是开票、提单管理等;PLC功能是提单的存储、验证、交易记录的产生、数据采集、过程控制等。操作器主要功能是提单的输入、操作器参数的设置和数据显示等。现场启停按钮、防静电溢油装置等一次仪表与PLC连锁，达到安全控制的目的。

3  可编程控制器（PLC）控制系统
    本系统的可编程控制器（PLC）选用德国西门子公司的S7-300系列PLC
    软件采用STEP 7梯形图软件。其组态如图3所示:

    PLC完成的主要的功能有:与上位机数据交换、数据验证，人机界面，过程控制，掉电保护。

3.1  与上位机数据交换
    PLC与PC之间通过RS485转RS232通讯方式联机，通讯模块我们选用的是CP341，接收功能块为FB7，对应背景数据块为DB7，FB7的"P_RCV_RK_DB".EN_R一直处于接收状态。发送功能模块为FB8,对应背景数据块为DB8，"P_SND_RK_DB".REQ只要在正确发送完成以后才能为1。
    通讯协议采用半双工的RS485连接，格式如下:
（1） 通讯参数
9600，8，1，n．
（2） 帧格式:
    同步码ffH，ccH（2字节）＋地址码（1字节）＋回路号（1字节）+长度码（1字节）+命令码（1字节）+数据＋效验码（1字节）。
    长度码:命令码字节数＋数据的字节数
    效验码:从地址码到数据后字节之和。

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（3） 通讯方式
    采用问答方式进行数据交换，应答过程如表1数据交换过程:
表1   数据交换过程
  PC机        PLC
1    循检 －><－ 上传状态
2    循检 －>      <－ 上传数据
3    下传数据 －>    <－ 应答（68H）
     
3.2   数据验证
    CPU把接收到的提单数据与提单数据缓冲区的内容进行比较，如果有相同的信息就通过验证同时清楚缓冲区数据，没有则返回提单错信息。数据比较的采用指针的方式。
      L     0
      T     #count
      L     #db_no
      T     #No
      OPN   DB [#No] 
//提单数据缓冲区
      LAR1  P#DBX 0.0 //起始地址
 L     #dbb_no
      L     8
      ＊I    
      TAR1  
      +I    
      LAR1  
main: OPN   DB [#No]
      L     DBD [AR1,P#0.0]
      L     #cop_addr //提单号
      ==D   
      JC    en_r
      +AR1  P#30.0   
//缓冲区提单信息数据大小
      L     #count
      INC   1
      T     #count
      L     #loop_num      //缓冲区提单数量
      L     #count
      >I    
      JC    main
      BE    
en_r: OPN   "提单"
      L     DBB [AR1,P#4.0]
      T     #com_addres

3.3  人机界面
    操作器为我公司开发的人机界面控制器，提供标准的RS485接口。PLC与操作器之间通过RS485通讯方式联机，CP341为主动循检方式。由于CP341与操作器之间的通讯是一对多的（实际应用中为16个），为了提高通讯速度，我们采用了功能分时的方法:对工作中的操作器每周期循检，对空闲的操作器统一循检工作标志。协议如下:
（1） 物理连结
    物理连结为一对双绞线的RS485连结
    通讯参数   9600, 8,N,1
（1） 信息幀结构
    采用MODBUS协议
    l 一幀数据由地址，功能码,数据,校验码组成如表2所示:
    表2     信息帧结构
     地址    功能码   数据区   CRC
     （8位）     （8位）       N＊8      （16位）
    注: 地址:是信息幀 的字节,从0～255, 每一个从机只有一个地址,只有
     符合地址的从机才回信息 0 代表广播地址,从机不回信息
     功能码:主机告诉从机执行什么任务
     数据区:是跟任务有关的数据
     CRC:计算从地址一直到数据结束

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3.4  掉电保护
    西门子的S7-300系列PLC的DB数据区为记录存储区，CPU掉电时数据仍保持在数据区内，这样我们可以把重要的数据和标志放在DB区，PLC重新启动时，CPU自动回复到断电时状态，当然在OB100里要做判断，记录数据不能被初始化。在实际的工程中通过反复的测试，完全达到预期的目的，同时节约了UPS的费用。

3.5  过程控制
    逻辑控制是PLC的基本强大的功能，所以控制过程根据工艺要求编写就可以顺利达到控制目的。控制的要求很简单就是控制发油的精度小于等于0.3％、质量计算、消除水击现象和故障保护，其控制过程示意图如图3所示，控制流程框图如图4所示。

4  结束语
    将PLC应用到油库定量发油系统后，可以使得油库的自动化程度大大提高，同时改变了分散式发油系统受到现场环境温度，湿度和防爆要求等多方面的限制而在我国有的地区无法正常使用的情况。这套PLC定量发油系统在常州五星桥油库投入运行以来，系统稳定可靠、运行控制良好、发油精度准确。