6ES7223-1PM22-0XA8常规现货

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一．功能先容
　　英威腾CHV系列矢量变频器内置的MODBUS（从站）通讯协议，配合CHV系列变频器专用通讯卡，可非常方便的实现远程通讯控制功能。通讯卡上提供RS232及RS485两种物理通讯端口，用户可通过设置卡上的跳线选择。
　　下面以西门子S7-200系列PLC为例，先容PLC与CHV矢量变频器建立通讯并实现对变频器起停、频率给定、监控等功能的控制。
　　变频器作为MODBUS协议从站接收来自CPU224 PLC的通讯指令，。
　　CHV系列矢量变频器在与CPU224通讯前须做好以下预备工作：
　　1．确认已安装好CHV系列矢量变频器的通讯卡，并将卡上的端口跳线置于RS485端；
　　2．用一根带9针阳性插头的串口通讯电缆连接在CPU224 PLC的自由通讯口端，电缆另一真个第5、3、8线分别接在CHV变频器RS485通讯卡的GND、485+、485－端子上，其余线屏蔽不用；
　　3．预先设置变频器以下参数：
　　PC0.0=1 //变频器通讯地址为1
　　PC0.1=3 //通讯波特率9.6K
　　PC0.2=1 //通讯数据偶校验
　　P=2 //变频器的运行指令采用通讯方式
　　P0.03=7 //变频器的A频率设定采用通讯方式
　　二．PLC内存使用说明
　　西门子S7-200系列PLC的自由通讯端口编程必定会用到两个指令，即XMT（发送）指令和RCV（接收）指令。编写程序时需要为这两个指令指定数据缓冲区，一般以低位数为0的地址作为数据缓冲区的起始地址。
　　 1．发送指令XMT缓冲区（写/读）
　　VB100 //xmt指令要发送的字节个数
　　VB101 //变频器通讯地址（01）
　　VB102 //modbus功能码（06/03）
　　VB103 //变频器被写地址高位/变频器被读起始地址高位
　　VB104 //变频器被写地址低位/变频器被读起始地址低位
　　VB105 //被写数据高位/被读数据字个数高位
　　VB106 //被写数据低位/被读数据字个数低位
　　VB107 //被发送数据CRC低位
　　VB108 //被发送数据CRC高位
　　2．接收指令RCV缓冲区
　　VB200 //rcv指令要接收的字节个数
　　VB201 //变频器地址（01）
　　VB202 //modbus功能码（06/03）
　　VB203 //变频器被写地址高位/被读数据字节个数高位
　　VB204 //变频器被写地址低位/被读数据字节个数低位
　　VB205 //被写数据高位/被读数据高位
　　VB206 //被写数据低位/被读数据低位
　　VB207 //被接收数据CRC低位
　　VB208 //被接收数据CRC高位
　　VB217 //被接收数据CRC验算低位
　　VB218 //被接收数据CRC验算高位
　　2．CRC校验子程序（SBR0）
　　英威腾CHV系列矢量变频器内置的MODBUS协议采用RTU传输格式，该格式使用CRC校验方式对每次发出或接收的数据帧进行校验。因此，该子程序使用了多个局部变量，以方便其它子程序调用。
　　在西门子STEP 7-Micro/Win 编程环境下（如图一），需要在该子程序的局部变量表中预先设定以下局部变量：
　　 
         　　（1）输进型局部变量（VAR_bbbbb）
　　1d_0:DWORD; // 待发送数据地址指针变量
　　lw_4:WORD; // 待发送数据字节个数变量
　　（2）输出型局部变量（VAR_OUTPUT） 
　　lb_6:BYTE; // CRC校验值高位变量
　　lb_7:BYTE; // CRC校验值低位变量
　　（3）临时局部变量（VAR）
　　lw_8:WORD; // 待发送数据字节个数计数变量
　　lw_10:WORD; // 待发送数据每字节8位二进制数计数变量
　　Network 1
　　LD SM0.0
　　MOVW 16#FFFF, LW6 //将16位CRC校验寄存器LW6全置为1
　　Network 2 
　　LD SM0.0
　　FOR LW8, +1, LW4 //对待发送数据字节个数（LW4）计数（LW8）循环
　　Network 3 
　　LD SM0.0
　　XORB ＊LD0, LB7 //使待发送数据的个字节（＊LD0）与
　　 //CRC校验寄存器低位字节（LB7）进行异或运算
　　Network 4 
　　LD SM0.0
　　INCD LD0 //ld_0指向待发送数据的下一个地址
　　Network 5 
　　LD SM0.0
　　FOR LW10, +1, +8 //对每字节8位二进制数计数（LW10）循环
　　Network 6 
　　LD SM0.0
　　SRW LW6, 1 //CRC校验寄存器LW6右移一位
　　Network 7 
　　LD SM1.1 //若移位后的溢出值SM1.1为1
　　XORW 16#A001, LW6 //则使值16#A001与LW6进行异或运算
　　Network 8 
　　NEXT //结束每字节8位二进制数计数循环
　　Network 9 
　　NEXT //结束每数据帧字节个数计数循环
　　3． 初始化子程序（SBR1）
　　该程序在PLC的个扫描周期运行，主要是设置CPU224自由端口的通讯格式、数据接收格式及复位各寄存区（参见西门子S7-200编程手册）。
　　通讯格式内容包括：波特率9.6K、每字节位数8位、偶校验等（留意与变频器一致）。
　　数据接收格式完全参照MODBUS RTU格式设定，以不少于3.5个字节传输时间的通讯口空闲间隔作为数据接收的开始及结束信号。根据协议，PLC在预备接收数据前会先监测通讯口是否空闲，如连续空闲时间超过了3.5个字节的传输时间，则PLC默认数据接收开始，此后通讯口上出现的信息即被以为是一个数据帧的内容。同理，随着一个数据帧的后一个字节传输完成，又会出现一个3.5字节传输时间的空闲间隔，来表示一个数据帧传输的结束。（参见MODBUS协议标准及CHV系列矢量变频器通讯卡使用说明书）
　　对9.6K的通讯波特率来说，3.5个字节传输时间约为5ms左右。因该程式的每个指令只预备接收一个数据帧的回馈信息，所以接收数据前的空闲检测时间可设为0，即PLC在发出数据后立即开始接收数据，但一个数据帧的传输结束空闲检测时间仍需设为5ms以上。
　　Network 1 
　　LD SM0.0
　　MOVB 16#49, SMB30 //设置自由通讯口格式
　　MOVW +0, SMW90 //空闲行间隔检测时间0ms 
　　MOVW +5, SMW92 //字符间定时器超时检测时间5ms
　　MOVB 20, SMB94 //接收信息的大缓冲区20字节
　　MOVB 148, SMB87 //设置自由通讯口的数据接收格式
　　FILL +0, QW0, 1 //输出印象寄存区复位
　　FILL +0, MW0, 1 //标志寄存区复位
　　FILL +0, VW100, 5 //发送缓冲区复位
　　FILL +0, VW200, 5 //接收缓冲区复位
　　ATCH INT_0, 23 //接收完成中断
　　ATCH INT_1, 9 //发送完成中断
　　ENI //在全局启用中断 

恒压供水系统对于某些工业或特殊用户是非常重要的，例如在某些生产过程中，若自来水供水因故压力不足或短时缺水时，可能影响产品质量，严重时使产品报废和设备损坏。又如当发生火警时，若供水压力不足或无水供应，不能迅速灭火，可能引起重大经济损失和人员伤亡。所以某些用水区采用恒压供水系统，具有较大的经济和社会意义。

在旧加压设备中，恒压供水一般采用起动或停止加压站的水泵和调节出口阀开度来实现。控制系统是采用继电接触器控制线路，这种系统线路复杂，维护困难，操作麻烦，工人要24小时值班看守，劳动强度大。所以有必要对之进行改造，tigao自动化水平。

本文介绍的用于某自来水加压站快速起动恒压供水监控系统，采用松下电工生产的FP3型可编程序控制器（PLC）进行控制，用研华工控机进行监控，自动化程度高，整个工作程序自动完成，能清楚地显示各个设备的实时状态，并自动调节水压。

本系统还设有多种保护，如水压超限报警、阀门故障报警、水位超限报警并处理、水泵电机电流过流报警并处理等。

2. 系统结构及控制要求

恒压供水系统由主供水回路、备用回路、2个清水池及泵房组成，如图1所示。

其中泵房装有1# ~ 6#共6台150kW泵机。另外还有多个（V1 ~ V23）电动闸阀控制各供水回路和水liuliang。

要求该恒压供水系统具有如下基本操作功能。

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（1） 当市政自来水压力高于设定压力21.56×104Pa时，直接由市自来水供水

（2） 当市自来水低于设定压力，但不低于下压力7.84×104Pa时，采用直抽水加压供水方案。即逐步起动2台泵机向管网充压。当检测到市自来水高于设定压力时，再转换成市自来水直接供水。

（3） 当自来水压力持续低于2.94× 104Pa或出现确切负压信号时，应立即转换成抽池水加压，但此时应保证水池水位高于低限水位的条件。

（4） 当采用直抽水或抽池水加压供水时，应能自动调节其总出口水压为给定值，调节误差小于等于± 10%。

3. PLC控制系统设计

恒压供水系统的检测点以及控制量较多，是一个规模较大的测控系统。根据其特点，我们选用了松下电工的FP3可编程序控制器作为控制装置。该控制器与其它可编程序控制器相比，具有一些明显的优点，如FP3采用了模块化设计，可根据实际需要灵活组装，使用方便，I/O分配采用自由编程方式；容量大，程序量只受扫描周期限制，而扫描周期可在一定范围内自行更改；具有A/D、D/A、脉冲输出、位置控制等单元，可实现“共享存储器”；另外还有一些特殊的功能。

恒压供水PLC系统的结构如图1虚框内所示。系统包括一个电源单元、一个CPU单元、一个上位机联结单元，还有I/O 单元和A/D单元。上位机采用研华工控机ABB公司组态软件，上位机联结单元通过C?/FONT>NET适配器与之通讯。工控机对整个系统进行监控，显示器显示了整个加压系统结构、各个阀门与水泵的实时状态、读出各个水压及liuliang、阀门的开度、水池水位等参数，并有各种报警实时显示和故障记录。

系统既有模拟量输入，也有开关量输入。模拟量通过A/D模块输入，共27个通道。I/O各有96个点。

4. PLC的软件设计

根据恒压供水操作要求，PLC控制系统要随时监控市自来水以及供水口的情况来决定是否要起动水泵，或是采用直抽水充压方案还是采用抽水池水充压的方案。控制系统的程序较复杂。

在控制过程中，供水口的水压自动调节是一个重要和较有特色的设计部分之一，在此着重介绍实现自动恒压功能的软件设计。

由于供水系统管道长、管径大，阀门的开、关、管网充压都较慢，故系统是一个大滞后系统。同时因为是在旧设备的基础上进行改造，要利用现有的设备，故并未采用调速调压，而是采用下述多种方法对水压进行调节。首先采用分段调节法，把水压偏差分为四段，即10%、20%、30%、40%，当检测到偏差较小时，输出的控制量（蝶阀的增量）较小，且操作周期亦较大；当偏差较大时，则输出的控制量较大而操作周期较小，使其快速减小偏差而又避免过大超调。另外，在偏差小于等于± 10%时，再加上模糊控制，根据D ek=ek-ek-1的值来确定是否调节蝶阀开度，使误差进一步减少，保证其小于等于± 10%的误差要求。当调节阀门开度仍不能使偏差进入允许范围时，用起动或停止1台或1台以上水泵的方法来调节水压。通过这样多种调节水压方法相结合，可使出水口水压得到满意的调节效果。

自动调压子程序框图如图2所示。

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4. 结论

本文所设计的PLC恒压供水监控系统已成功地应用于某工业区，运行结果表明，该系统完全满足其设计要求，具有操作方便、可靠性强、数据完整、监控及时等突出优点，并大大地减轻了操作工人的劳动强度、缩短了操作时间，受到了操作人员、维护人员、管理人员的好评。该监控系统的成功设计，也为类似系统的旧设备改造提供了可取的经验

0 引言

　　在一些混合液体物料生产加工过程中，除了正常生产过程的控制外，还需要对物料温度进行检测与控制，使得生产过程的控制要求更加严格；若控制不当，将产生大量的废料，造成严重的经济损失。而采用继电器-接触器控制系统，存在使用大量的中间继电器，控制动作迟缓，jingque度差，稳定性差。故障率高，操作复杂等缺点，易产生废料，导致加工成本tigao，严重影响了企业的经济效益；若采用FX2N-48MR可编程序控制器进行控制，可达到预期的控制效果。

　　1 某一加工控制过程

　　下面叙述某一加工控制过程，工艺流程图如图1所示。

　　若将控制开关置于自动状态，按下启动按钮SB3即打开煮料进料阀门，向煮料器内加入生产所需的原料(进料)；当液位传感器检测到进入煮料器中的液位到达规定位置时，其开关信号X25(SL)输入可编程序控制器控制关闭进料阀门，同时起动搅拌电机，对原料进行搅拌，并打开热气阀门Y4，通入热气对原料进行加热(煮料)，由温度传感器X24(STl)检测原料的温度，当原料温度达到90℃时，停止加热；此时打开冷却水阀门Y5，加快冷却水的循环速度，实现快速降温(冷却)，当原料的温度冷却到60℃时，温度传感器开关X26(ST2)动作信号输入可编程序控制器，控制冷却停止(完成煮料过程)。接着打开输料均质阀门，使煮料锅中的原料进入均质器中搅拌，设定均质时间10 min，时间达到后，打开老化工艺阀门Y3，原料进入老化器中，在老化器中再次进行温度冷却(老化)。在老化器内，由温度传感器检测原料的温度，当原料温度冷却到40℃时，开关X27(ST3)动作信号输入可编程序控制器控制冷却停止，此时加工完成，输出成品灌装。

　　当手动／自动开关K置于手动位置时，可分别对各控制过程单独进行独立起动和停止控制。

　　2 编制输入／输出信号地址表

　　根据控制过程和要求，编制输入／输出信号地址表。输入信号地址表如表1所示，输出信号地址表如表2所示。

　　3 控制接线原理图设计

　　根据输入／输出信号地址表，可编程控制器的控制原理，设计出可编程序控制器控制接线原理图，如图2所示。

　　4 梯形图设计

　　根据控制接线原理图，工艺控制流程及FX2N-48MR可编程序控制器的编程规则，设计出梯形图程序，如图3所示。

　　程序说明：

　　(1)Y1～Y6输出开关信号分别控制驱动电路Q1～Q6的输出，用于驱动相应阀门电动执行器，当输出为高电平“1”时，控制相应阀门打开，输出为低电平“0”时，控制相应阀门关闭。

　　(2)阀门的打开和关闭是否到位的检测及控制，由电动执行器内部电路来完成。

　　(3)光电耦合器TLP521-4用于将PLC与阀门电动执行器电路隔离开，以避免阀门电动执行器和PLC在电路上的相互干扰。

　　(4)紧急停止按钮SBl9(X23)采用红色蘑菇型自锁按钮，同时它也是总停按钮。

　　5 结语

　　FX2N-48MR可编程序控制器，体积小，重量轻，性能稳定可靠，价格便宜，控制稳定性高，编程方便，特别是应用于阀类控制系统，节约了大量的中间继电器，tigao了整个控制系统的响应速度，系统实时性好。该生产过程采用可编程序控制器控制后，生产过程工作稳定，操作方便，经过运行工作可靠，tigao了加工产品的自动化技术。既减少了废料的产生，降低了成本，也tigao了生产效率，可谓“一次投资，终身受益”。