西门子模块6ES7223-1PM22-0XA8技术支持

西门子模块6ES7223-1PM22-0XA8技术支持

 在市场经济激烈竞争的，冰箱内胆的制做上各有各的特点，针对我们的产品会给你带来更多的方便，给你的生产效率大大的tigao。
一、概述
    在冰箱生产线的设备中，单工位真空成型机系统使用非常普及，对每种不同的冰箱型号都要对工艺的参数和模具进行调整，随着PLC的国产化和成本的不断降低，PLC在工业生产线的节能及tigao生产效率等主面起到日趋重要的作用。

    针对单工位真空成型机控制系统的工作环境和节能性、高效率性要求使用的PLC响应速度快，操作方便。所以我们推出的西门子S7-200系列PLC和威纶通公司提供的MT-500系列触摸屏组成的单工位真空成型机完全可以完成以上的工业要求。

    西门子S7-200系列PLC以非常高的可靠性和低成本优势成为工业生产现场控制器的。它能适应现场环境强电磁干扰及高温度，高湿度的场合。

    本系统核心采用西门子CPU226为模块，再加入O/I扩展模块EM223，EM222，及模拟量输入模块EM231，输出模块EM232组成；能够完成自动、手动和调整的三种工作状态，给操作人员带来了很大的方便。

    CPU226模块有两个RS485接口，点对点接口（PPI）多点接口（MPI）PROFIBUS在使用上非常方便，一个可以用于触摸屏的控制，一个可以用于和其它公司模块之间的通讯。

    人机介面采用触摸屏方式简单可靠，特别适用工业现场的复杂环境卫使用。通讯采用西门子特有的PPI协议使用RS485通讯线可靠通讯距离可以达到50米。

二、人机界面
1、主界面介绍，如图1，开机进入系统主界面选择需要的工作方式和对参数的调整等。如选择自动工作模式，图中的自动按钮会切换到开的状态，在机器处于无故障条件下，按此按钮后板材放好按一下自动循环按钮，系统回自动完成一件产品的生产工作。如选择调整界面或是选择手动界面系统就会进入相应的控制面板进入相应的模式，这两种模式是针对对机器的维修维护和换模而使用的。

2、当系统进入自动运行控制面板后，可以通过位状态指示灯了解单工位真空成型机的运行情况，循环起动多功能按钮在不同的运行状态下可以，完成循环起动————-加热结束————————冷却结束，三种功能。
3、自动工作循环动作顺序：
上料————按循环起动按钮————压边框快速下降————压边框慢速下降到位————上下加热板快速前进————上下加热板慢速前进到位————加热板开始加热————A：正常；设定加热时间到————————————
B：异常；板料下垂——光电保护开关——————
C：人工按（加热结束按钮）按钮————————
上下加热板快速后退————上下加热板慢速后退到位—
D：模架延时上———设定时间到——模架快速上行————模架慢速上行到位————
E：1次吹泡————设定时间到————2次吹泡————设定时间到————————
慢速抽真空——设定时间到———快速抽真空————设定时间到————（选择辅压框），辅压框快速下降————辅压框慢速下降————保压——保压时间到————延时冷却——设定时间到————冷却风机开——设定时间到——风机停————消真空——设定时间到————脱模吹气——设定时间到——抽芯回，模架延时下——设定时间到————模架比例慢速下降到位————抽芯复位，同时压边框快速上升————压边框慢速上升————卸料，一个工作循环结束。同时在执行动作时如发生意外可以按急停按钮，动作立即停止；所有动作在触摸屏界面上都有模拟显示。
4、 参数调整：通过触摸参数调整屏界面对生产工艺中的产品型号、动作时间设定、温度设定、速度设定、加热板加热位置及加热功率百分比。
5、进入产品选择界面，根据需要选择符合和产品工艺对应产品后确认。

6、其它的参数调整进入对应的调整介面，根据产品的工艺卡要求进行调整。

7、根据不同的产品和型号来调整上下加热板的温度：每种产品有产品节拍和产量记数，使用起来轻松自如。

三、换模与维护维修
1、换模时可以把模式转换到调整位，进行必要的操作。
2、机器出现故障维修时，本系统配置了状态信号显示面板。
3、机器出现故障维修时，在调整手动状态下还可以使用操作按钮面板上的按钮来控制。
4、本系统采用了编程的方式将系统出现的常见故障输入到PLC中，会在人机界面上显示当前的故障，给维护人员带来更大的方便。
四、注意事项：
1、实施接线时，务必关闭电源。

2、控制柜电源必须采用符合标准的三相五线制供电，所有设备体上之接地端子务必正确的接地，可tigao产品的安全性。

3、交流电源不可连接于行程开关等信号端，否则可能造成严重的损坏，因此在通电前请再次确认接线是否正确。

4、为了防止干扰，触摸屏与控制柜之间的连线请务必使用有被覆的屏蔽线，且不可与AC200V以上的回路并排走向。

五、PLC程序的编制：
    西门子S7-200使用西门子的STEP 7-MicroWIN 进行方便快捷的编程，它可以在STL、梯形图、FBD逻辑方框图之间切换编程，丰富的指令集基本上可以满足中小型设备的应用。
部分梯形图：

本文是对人机界面基础知识的介绍，希看对初次接触人机界面的e-Works的新读者有所帮助。

一、人机界面（HMI）产品常识

1、人机界面产品的定义

连接可编程序控制器（PLC）、变频器、直流调速器、仪表等产业控制设备，利用显示屏显示，通过输进单元（如触摸屏、键盘、鼠标等）写进工作参数或输进操纵命令，实现人与机器信息交互的数字设备,由硬件和软件两部分组成。

2、人机界面（HMI）产品的组成及工作原理

人机界面产品由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括处理器、显示单元、输进单元、通讯接口、数据存贮单元等，其中处理器的性能决定了HMI产品的性能高低，是HMI的核心单元。根据HMI的产品等级不同，处理器可分别选用8位、16位、32位的处理器。HMI软件一般分为两部分，即运行于HMI硬件中的系统软件和运行于PC机bbbbbbs操纵系统下的画面组态软件（如JB－HMI画面组态软件）。使用者都必须先使用HMI的画面组态软件制作“工程文件”，再通过PC机和HMI 产品的串行通讯口，把编制好的“工程文件”下载到HMI的处理器中运行。

图1 人机界面硬件构成

图2 人机界面软件构成
3、人机界面产品的基本功能及选型指标

基本功能：

设备工作状态显示，如指示灯、按钮、文字、图形、曲线等
数据、文字输进操纵，打印输出
生产配方存储，设备生产数据记录
简单的逻辑和数值运算
可连接多种产业控制设备组网

选型指标：

显示屏尺寸及色彩，分辨率
HMI的处理器速度性能
输进方式：触摸屏或薄膜键盘
画面存贮容量，留意厂商标注的容量单位是字节（byte）、还是位（bit）
通讯口种类及数目，是否支持打印功能

4、人机界面产品分类

薄膜键输进的HMI，显示尺寸小于5.7ˊ，画面组态软件免费，属低级产品。如POP－HMI 小型人机界面
触摸屏输进的HMI，显示屏尺寸为5.7ˊ～12.1ˊ，画面组态软件免费，属中级产品
基于平板PC计算机的、多种通讯口的、高性能HMI，显示尺寸大于10.4ˊ，画面组态软件收费，属高端产品

5、人机界面的使用方法

明确监控任务要求，选择适合的HMI产品
在PC机上用画面组态软件编辑“工程文件”
测试并保存已编辑好的“工程文件”
PC机连接HMI硬件，下载“工程文件”到HMI中
连接HMI和产业控制器（如PLC、仪表等），实现人机交互

二、人机界面产品问答

1、人机界面与人们常说的“触摸屏”有什么区别？

从严格意义上来说，两者是有本质上的区别的。由于“触摸屏”仅是人机界面产品中可能用到的硬件部分，是一种替换鼠标及键盘部分功能，安装在显示屏前真个输进设备；而人机界面产品则是一种包含硬件和软件的人机交互设备。在产业中，人们常把具有触摸输进功能的人机界面产品称为“触摸屏”，但这是不科学的。

2、人机界面和组态软件有什么区别？

人机界面产品，常被大家称为“触摸屏”，包含HMI硬件和相应的专用画面组态软件，一般情况下，不同厂家的HMI硬件使用不同的画面组态软件，连接的主要设备种类是PLC。而组态软件是运行于PC硬件平台、bbbbbbs操纵系统下的一个通用工具软件产品，和PC机或工控机一起也可以组成HMI产品；通用的组态软件支持的设备种类非常多，如各种PLC、PC板卡、仪表、变频器、模块等设备，而且由于PC的硬件平台性能强大（主要反应在在速度和存储容量上），通用组态软件的功能也强很多，适用于大型的监控系统中。

3、人机界面产品中是否有操纵系统？

任何人机界面产品都有系统软件部分，系统软件运行在HMI的处理器中，支持多任务处理功能，处理器中需有小型的操纵系统治理系统软件的运行。基于平板计算机的高性能人机界面产品中，一般使用WinCE,Linux等通用的嵌进式操纵系统。

4、人机界面只能连接PLC吗？

不是这样的。人机界面产品是为了解决PLC的人机交互题目而产生的，但随着计算机技术和数字电路技术的发展，很多产业控制设备都具备了串口通讯能力，所以只要有串口通讯能力的产业控制设备，如变频器、直流调速器、温控仪表、数采模块等都可以连接人机界面产品，来实现人机交互功能。

5、人机界面只能通过标准的串行通讯口与其它设备相连接吗？

大多数情况下是这样的。但随着计算机和数字电路技术的发展，人机界面产品的接口能力越来越强。除了传统的串行（RS232、RS422/RS485）通讯接口外，有些人机界面产品已具有网口、并口、USB口等数据接口，它们就可与具有网口、并口、USB口等接口的产业控制设备相连接，来实现设备的人机的交互。

6、是否有通讯功能的设备一定能和人机界面产品连接？

应该是这样的。由于通用的人机界面产品都提供了大量的、可供选择的常用设备通讯驱动程序；一般情况下，只要在人机界面的画面组态软件中选择与连接设备相对应的通讯驱动程序，就可以完成HMI和设备的通讯连接。假如所选HMI产品的组态软件中没有要连接设备的通讯驱动程序，用户则可以把要连接设备的通讯口类型和协议内容告知HMI产品的生产商，请HMI厂商代为编制该设备的通讯驱动程序。

7、PC机加触摸屏，能否直接与PLC通讯，完成HMI的功能？

当然可以。不过还要编制相应的HMI软件，才能使PC机成为一个真正的HMI产品。

8、未来人机界面的发展趋势是什么？

随着数字电路和计算机技术的发展，未来的人机界面产品在功能上的高、中、低划分将越来越不明显，HMI的功能将越来越丰富；5.7寸以上的HMI产品将全部是彩色显示屏，屏的寿命也将更长。由于计算机硬件本钱的降低，HMI产品将以平板PC计算机为HMI硬件的高端产品为主，由于这种高真个产品在处理器速度、存储容量、通讯接口种类和数目、组网能力、软件资源共享上都有较大的上风，是未来HMI产品的发展方向。当然，小尺寸的（显示尺寸小于5.7寸）HMI产品，由于其在体积和价格上的上风，随着其功能的进一步增强（如增加IO功能），将在小型机械设备的人机交互应用中得到广泛应用

大连大发供热公司作为大连市第二大供热企业，现有集中供热面积1700万m2，由2个热源单位供热，分别是发电公司、泰山热电公司，另有四座事故备用锅炉房，共有2个中继泵站、270余个换热站，承担着大连市约15万户的供暖。集中供热由二个热源分别供给，二个热源的主干管已联成环状，主干管之间设隔离门，运行方式目前为双热源独立运行。该项目从2012年6月开始实施，现以对80余个换热站进行改造，原有换热站在循环泵及补水泵系统增加了变频器，并增加liuliang、温度、压力传感器，以西门子公司生产的PLC（可编程控制器）作为主控设备。

　　1、工作原理

　　1.1变频器工作原理

　　主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。

　　1.2PLC工作原理

　　PLC即可编程控制器（ProgrammablelogicController）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

　　PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式：⑴每次扫描过程，集中采集输入信号，集中对输出信号进行刷新；⑵输入刷新过程，当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入；⑶一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新；⑷元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。⑸扫描周期的长短由三条决定：①CPU执行指令的速度；②指本身占有的时间；③指令条数，现在的PLC扫描速度都是非常快的。⑹由于采用集中采样，集中输出的方式，存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。

　　2、配置组成

　　2.1系统组成

　　该系统由可编程控制器（PLC）、输出继电器以及触摸屏监控画面组成。

2.2硬件组成

　　以西门子公司生产的可编程控制器（PLC）为主控设备，本系统硬件型号如下：

　　电源模块：6ES7307-1EA01-0AA0

　　CPU模块：6ES7314-1AG14-0AB0

　　以太网通讯模块：6GK7343-1CX10-0XE0

　　开关量输入：6ES7321-1BH02-4AA1

　　开关量输出：6ES7322-1BH01-4AA1

　　模拟量输入：6ES7331-1KF02-4AB1（8通道）

　　模拟量输出：6ES7332-5HF00-4AB1（8通道）

　　输出继电器：欧姆龙DC24V

　　2.3软件组成

　　系统的软件是由编程软件STEP7，组态软件wincccomfort。本系统触摸屏画面是用西门子公司的wincccomfort画成，系统主要由以下画面组成：主画面、一次网参数总览、二次网参数总览、循环泵补水泵操作、调节阀控制、系统画面、清零操作、巡检记录、内部参数。

　　3、功能介绍

　　3.1变频器功能

　　传统的换热站内二次网循环泵都是以孔板或者阀门调节来控制泵出口liuliang及压力，对设备损耗、电能的浪费以及人力要求很高。对外部liuliang的调节造成很大的困扰。

　　变频器的使用可以选择根据外部要求进行简易调节，通过设置频率达到控制循环泵的转速，进而达到控制泵出口liuliang及频率或者通过压差控制方式控制泵的出力，达到节能（节电）的效果。

传统的换热站内二次网补水泵的控制方式都是以压力指针判断泵的启停，频繁的操作造成设备的损耗及人力的浪费。变频器对补水泵的使用是以恒压控制方式控制，当补水压力即循环泵入口压力低时进行补水，恢复需要压力时停泵。以大连大发供热公司一年的采暖期为比较，使用变频前与使用后作为比较，节约电能20%—40%。

　　3.2PLC功能

　　PLC系统主要针对换热站相关设备进行设备控制，数据采集控制，及监视等。换热站系统控制设备一般有：循环泵、补水泵，以及调节liuliang的调节阀等。显示温度、压力、liuliang等各种参数。

　　远程控制循环泵以及补水泵的启停、手动控制调节阀的开度、自动定压补水、调节阀自动定温调节开度、循环泵自动定温调节频率、考察看站人员的工作情况。PLC的选用可以实现工艺控制的自动化，由CPU、输入/输出模块接收测量信号（如温度，压力，liuliang等转化来的电信号）、远程扫描模块、中间继电器、光电转换模块等组成，通过专用软件编程（梯形图或语言命令），利用网络（以太网或局域网等）实现对执行元件（如阀门的开闭，马达的启停，调速等）的控制来达到供热平衡的目的。

　　4、结束语

　　变频器结合PLC在换热站的应用，在集中供热行业已经形成一种趋势，并且日趋完善。这种自动控制系统的应用，在节约电能、降低运行成本的同时，依靠其简易、稳定的运行已经慢慢为广大供热企业所接受。

、可靠性高，抗干扰能力强

　　高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路

　　集成电路是采用半导体制作工艺，在一块较小的单晶硅片上制作上许多晶体管及电阻器、电容器等元器件，并按照多层布线或遂道布线的方法将元器件组合成完整的电子电路。它在电路中用字母"IC"(也有用文字符号"N"等)表示。

　　技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器

　　接触器是一种应用广泛的开关电器。接触器主要用于频繁接通或分断交、直流主电路和大容量的控制电路，可远距离操作，配合继电器可以实现定时操作，联锁控制及各种定量控制和失压及欠压保护，广泛应用于自动控制电路，其主要控制对象是电动机，也可用于控制其它电力负载，如电热器、照明、电焊机、电容器组等。[全文]

　　系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统的可靠性极高。

　　2、配套齐全，功能完善，适用性强

　　PLC发展到，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

　　3、易学易用，深受工程技术人员欢迎

　　PLC是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。

4、系统设计的工作量小，维护方便，容易改造

　　(1)设计与维护

　　PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。特别适合多品种、小批量的生产场合。

　　(2)安装与布线

　　动力线、控制线以及PLC的电源线

　　电源线是用作电气组件或设备与电源的连接线，通常来说指电线与其一端连接的插头或尾插的集合体，是电器产品的基本零部件之一。电源线分为电线和插头两部分。

　　和I/O线应分别配线，隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双绞线连接。将PLC的I/O线和大功率线分开走线，如必须在同一线槽内，分开捆扎交流线、直流线，若条件允许，分槽走线好，这不仅能使其有尽可能大的空间距离，并能将干扰降到低限度。

　　PLC应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备，不能与高压电器安装在同一个开关柜内。在柜内PLC应远离动力线(二者之间距离应大于200mm)。与PLC装在同一个柜子内的电感性负载，如功率较大的继电器、接触器的线圈，应并联RC消弧电路。

　　PLC的输入与输出好采用分开走线，开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线，屏蔽层应一端或两端接地，接地电阻

　　电阻，物质对电流的阻碍作用就叫该物质的电阻。电阻小的物质称为电导体，简称导体。电阻大的物质称为电绝缘体，简称绝缘体。应小于屏蔽层电阻的1/10。

　　交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆

　　电缆是一种用以传输电能信息和实现电磁能转换的线材产品。既有导体和绝缘层，有时还加有防止水份侵入的严密内护层，或还加机械强度大的外护层，结构较为复杂，截面积较大的产品叫做电缆。

输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。

　　(3)I/O端的接线

　　输入接线：输入接线一般不要太长。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些;输入/输出线不能用同一根电缆，输入/输出线要分开;尽可能采用常开触点形式连接到输入端，使编制的梯形图与继电器原理图一致，便于阅读。

　　输出连接：输出端接线分为独立输出和公共输出。在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压，但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上，并且连接至端子

　　端子通常指由铜材等冲制而成的连接器接触件。端子是连接电气线路的常用元件，主要在器件与组件、组件与机柜、系统与子系统之间起电连接和信号传递的作用，并且尽量保持系统与系统之间不发生信号失真和能量损失的变化.

　　板，若将连接输出元件的负载短路，将烧毁印制电路板。采用继电器输出时，所承受的电感性负载的大小，会影响到继电器的使用寿命，因此，使用电感性负载时应合理选择，或加隔离继电器。PLC的输出负载可能产生干扰，因此要采取措施加以控制，如直流输出的续流管保护，交流输出的阻容吸收电路，晶体管

　　晶体管是由三层杂质半导体构成的器件，有三个电极，所以又称为半导体三极管，晶体三极管等，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。

　　晶闸管(Thyristor)是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅;1957年美国通用电器公司开发出世界上款晶闸管产品，并于1958年将其商业化;晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极，阴极和门极;晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。