西门子模块6ES7231-7PC22-0XA0技术数据

西门子模块6ES7231-7PC22-0XA0技术数据

随着我国改革开放，先进技术的不断引进、消化、吸收，可编程序控制器的使用日益广泛，各种型号、规格的可编程序控制器正渗透到工业控制的各行各业中，逐渐为大家所熟练掌握。从我所几年来使用情况看，华光电子工业有限公司生产的PLC系列产品在性能价格比上占有一定优势，尤以中档产品SU-6型PLC为优。SU-6型PLC在我所设计的600T/h卸船机上的使用获得了成功，取得了一定的经验。现结合600T/h卸船机的使用情况，着重介绍SU-6型PLC有别于其它同档PLC四钟指令的应用体会。
级式指令 
      SU-6型具特色的指令就是级式指令，这是其它同档类型产品所没有的。用级式指令编的程序，CPU在工用时只扫描那些状态为ON的级而不扫描那些的状态为OFF的级。用级式语言编程的大好处就是使程序流程清楚，编程调试方便，并且通常可以缩短扫描短扫描周期。
      600T/h卸船机的PLC主要控制起升、开闭、小车、变幅四机构的动作，控制起升、开笔电机协调动作，以保证生产时抓斗上升不开斗，下降不闭斗的要求，其中包括操作方式的选择，操作地点的选择，机构的连锁与保护，机构速度、电流显示，故障显示等。机构的限位保护由光电编码器及凸轮控制器或行程开关共同参与，实现双重保护。根据工艺要求，600T/h卸船机的级式程序框图：
编程初始，未用级式指令，整个扫描时间80ms以上，后采用级式指令编程，扫描时间降至50ms左右，从程序框图可看到：
1． 将只在上电初始对高速计数模块置初值得部分编为一个级，这个级在上电初始值完毕即完成使命，由于这一级主要由数据指令组成，虽然SU-6型的基本逻辑指令处理速度为0.49us/条，但数据指令处理速度达20us~300us/条，所以上电以后即关断该级，可使速个扫描时间大大缩短。
2． 将工艺要求中所具有的控制方式以及操作点选择按级划分，通过对开关信号的判断，终使机构运行在S11、S12、S13、S20、S30、S40六个级中的下一个级下，而其它的五个级均关断，这与不用级式指令比较，虽然整个程序看上去较后者长，但实际CPU所扫描的执行程序比后者少，这样也就减少了程序的扫描时间。
3． 将半自动方式下自动过程的每步编为一个级。500T/h卸船机其中之一的控制方式为半自动方式，再次方式下抓斗在动手区内抓满煤以后，手动操作机构使抓斗上升至自动区后，机构则按如下过程顺序动作，不用司机操纵。
手动抓煤 上升自动升至上限停（S121） 自动陆行减速防摇开斗（S122）自动海行至抓煤点停（S123）自动下降之手动区停（S124）
      将上述四个过程各自编成一 从2、3说明还可以看到，采用级式指令编程，使系统可以免于误操作引起的误动作。另外对于600/h卸船机的多控制方式，采用级式编程可简化逻辑关系，便于读程序和调试程序。也使得输出线圈可以在不同级里出现，且不同时动作的级里内部继电器和定时器，计数器的使用是可以重复的，这样无形中增加了内部继电器和定时器/计数器的数量。
较接点指令

      SU-6型的指令系统中除了与其它同档产品一样具有数据比较指令外，还有比较接点指令。
数据比较指令实际是将累加器的内容与指令指定的数比较，比较的结果存在特殊寄存器中，这样在进行二数比较时，必须先读一数于累加器中，然后才能进行比较。SU-6型的比较接点指令，接点即为两数（数范围0~FFFF）的比较，比较结果的"真"或"假"直接反映了接点的"通"或"断"，用起来很直观。在600T/h卸船机的控制中，使用光电编码器作为位置检测，即抓斗的位置以一定的计数值来体现，通过对这个计数值的大小判断来控制机构的运行。为使程序明了，大量使用这些比较接点指令，具体做法就是将光电编码器的计数值（存在一固定的数据寄存器中）作为被比较数，这是可变的，与一指定数据寄存器R中的数据比较，该数为机构所处一定位置时的计数值。如：用华光公司的编码器TRD-GK/100来检测抓斗的高度，并将光电编码器的计数值存放在R2414中，当抓斗在一定高度置高速计数模块初置后，随着抓斗的升降，R2414中的数据也将随着变化。在调试前根据抓斗置初值的位置先粗略计算所要控制的计数值，并将他们事先写入R2140~R2144中，调试可以在系统RUN运行状态，根据实际控制情况，通过S-01P强制修改这些数据寄存器中的数，便可很方便的使控制达到要求，而不需要修改程序。与这些控制点对应的凸轮控制器的接点通断见下表。表中所示I307、I310~I313分别对应的光电编码器的计数值。
抓斗高度
吊推高限 ON ON ON ON OFF OFF ON ON ON
吊推低限 OFF ON ON ON OFF OFF ON ON ON OFF
生产上限 OFF OFF ON ON OFF OFF OFF ON ON OFF
上减速 OFF OFF OFF ON OFF OFF ON OFF OFF
下限 OFF OFF OFF OFF ON OFF OFF OFF OFF ON

      从表中可以看出，通过使用比较接点指令，使用光电编码器的计数值作为位置控制，在程序中变得与离散的行程开关控制一样简单明了，而其控制精度却提高了，调整也比后者方便了。
设定值的T/C接点指令 
      带设定值的T/C接点指令与比较接点指令有类似之处，其实质也是二数的比较接点指令，是定时器或计数器定义好的经过值与设定值比较，比较"真"或"假"同样直接反映了接点的"通"或"断"。在600T/h卸船机中将这类指令用于具有同一定时起点的多点时间控制，如：在半自动控制方式中，小车自动陆行至煤斗上方卸煤，由于抓斗需一定时间，为提高效率，而又不撤煤，则要求小车和抓斗按如下时间控制：



接点使用：
 小车停：
 开斗完毕
to......小车至料斗边缘，定时器开始时的零点；
K1=t1-t0......小车延时停时间；
Ko=t2-t0......抓斗开斗时间。

      具体编程时，可以使用二个定时器分开计时，也可以用带T设定值接点指令，而用一个定时器，该定时器作为开斗完的定时时间，小车延时停时间控制则用带设定值的接点指令，这样就比前钟方法减少了一个定时器。
      由此可见，对于这种具有同一定时起点的多点时间控制，可以值用一个定时器，定时器的设定值，只控制不带设定值的定时器触点的通断的时间，中间点的时间则通过对此定时器的经过值比较得到。使用时将所有设定值存放在数据寄存器中，调试时也可以和前面一样，在RUN运行状态，通过S-01P强制写入来修改时间设定值即可。
直接输入输出指令

      一般PLC的输入传送都是在执行指令前一次进行的，所以在执行指令的过程中没有状态变化，而输出则在执行完指令后进行。这样对于控制精度要求高，实时性也要求较高的系统就可能因扫描周期长满足不了要求。SU-6型PLC又一为其它类型PLC所没有的指令就是直接输入输出指令。使用直接输入指令时，输入状态表与通常输入一样，在扫描开始时由输入成批传送来更新，但在程序执行时，执行不取输入功能存储器表中的内容，而是取当时的输入状态条件来执行。使用直接输出指令时，输出功能存储器表与模块同时更新状态。在600T/h卸船机中，较多的使用直接输入指令。在该控制系统中，小车行走的位置信号，除了用光电编码器来获取外，还通过接近开关来获取。接近开关信号能否准确收到，首先与小车速度和小车上的感应块长短、扫描时间都有关系，在这些条件下，使用直接输入指令，就可准确及时接收接近开关的信号，但是直接输入/输出指令又不可太多，大量使用会加长扫描时间。
      使用SU-6型PLC时，灵活的应用这几条指令，尤其是级式指令，可以大大缩短扫描时间，从软件设计上提高系统的可靠性，使调试变得简单方便，从而缩短调试时间。以上这些在600T/h卸船机的实际应用中，对于保证电厂（用户）按时发电，具有可观的经济效益。

  虽然该类的题目见的很多，可是好象讲清楚的并没见到。就是本人来讲，也是看了很久都无法清楚。故才下决心搞懂它。差不多花了多时间才明白它的道理，它并不复杂，而且很好画梯形图和编程。

    顺控实际是按照生产工艺要求而规定的一定操作顺序而已。首先要根据生产工艺要求，画出顺序功能图，然后根据功能图再画出梯形图。

    上图即为顺序功能图：图中双框S0表示为初始步，单框中的S20、S21、S22、S23依次根据工艺顺序要求而设置的各活动步。我们来看S0初始步上方垂线上设有M8002其为初始步激活的条件（该步的意思不妨可以理解为自动合上空开？），在S0步与S20步之间有X1、X3，它说明只有符合这二条件要求后，步才能从S0步转移到S20步，而当S20步处于活动状态时Y002、T0处于动作状态。而S20步与S21步之间的T0，它受时间控制，只要时间一到，S21步被激活投入，使Y001处于工作，同时S20步则处于关闭（其控制的Y002、T0则停止）以下各步中的X2、T1、X1含意均同（均为转换条件），但要注意下一步被激活，其相应控制元件则动作，意味着上一步被停止。而各步之间均插入了X4其箭头均指向初始步S0，即恢复处于初始状态，X4在这地方的作用是急停。而步S23下的X1条件一符合，可转入步S20，即处于循环状态。根据顺序功能图就可很方便地将它转换成梯形图。

     梯形图如上图所示，其工作过程如下：

     梯级中的0、LD   M8002：M8002为特殊辅助继电器的常开触点，其作用仅在PLC通电瞬间接通。1、SET  S0： SET为置位指令，功能是驱动线圈，并使其具有自保功能。也就是说在PLC通电的瞬间M8002产生一脉冲，将状态元件S0激活（并自保持）。

    第二梯级中左侧的3、STL   S0：STL为步进触点指令，功能为步进触点驱动，当上一步（1、SET  S0）为置位时该接点闭合，4、LD   X001为小车停止位置的必要条件，也就是说小车开始时必须停在X1位置（该接点才能闭合），此时按外部的按钮（SB1）从而驱动（5、AND   X003） 的闭合，程序才能执行，这就是所说的条件。当这二条件满足后才能激活状态元件S20（6、SET  S20），从而转入第三梯级。

    第三梯级中左侧的S20（8、STL   S20)，因状态元件S20的激活而导通，输出继电器Y002（9、OUT   Y002）接通（带动外部的接触器开始工作），开始装料。而同时T0（10、OUT   T0   K80）则开始计时（其整定值为8S），时间一到，时间继电器的常开触点接通（16、LD  T0）并激活状态元件S21（17、SET   S21），当S21一旦激活，程序自动转入第四梯级，同时第三梯级停止运行。此时在装料的过程一旦出现故障，可按外部按钮（SB2）使X4（13、LD  X004）导通从而激活S0，使程序回归于第二梯级，由于第二梯级有X3的把持，使程序不能再运行下去，故起了急停的作用。

    第四梯级中左侧的S21（19、STL  S21），因状态元件S21的激活而导通，输出继电器Y001（20、OUT   Y001）接通（带动外部的反转接触器开始工作）小车左行，至X2处，限位开关使X2（21、LD  X002）闭合并激活状态元件S22（22、SET  S22）程序自动转入第五梯级，同时第四梯级停止运行。而X4的作用与第三梯级中的作用相同。

    第五梯级中左侧的开始卸料, 而T1（29、OUT   T1  K100）同时开始计时（其整定值为10S），时间一到，时间继电器的常开触点T1（35、LD  T1）接通并激活状态元件S23（36、SET   S23），当S23一旦激活，程序自动转入第六梯级，同时第五梯级停止运行。而X4的作用与第三梯级中的作用相同。

　第六梯级中左侧的S23（38、STL   S23），因状态元件S23的激活而导通，输出继电器Y000（39、OUT   Y000）接通（带动外部的正转接触器开始工作）小车开始右行，此时若一切正常小车自动返回于X1处，又重新由第三梯级处循环运行。若不正常则按下X4回归S0处。而46、RET是步进结束指令，表示状态流程结束，用于返回主程序的指令。

1  引言
    可编程控制器PLC外部接线简单方便，它的控制主要是程序的设计，编制梯形图是常用的编程方式，使用中一般有经验设计法，逻辑设计法，继电器控制电路移植法和顺序控制设计法，其中顺序控制设计法也叫功能表图设计法，功能表图是一种用来描述控制系统的控制过程功能、特性的图形，它主要是由步、转换、转换条件、箭头线和动作组成。这是一种先进的设计方法，对于复杂系统，可以节约60%~90%的设计时间.我国1986年颁布了功能表图的国家标准(GB6988.6-86)。有了功能表图后，可以用四种方式编制梯形图，它们分别是:起保停编程方式、步进梯形指令编程方式、移位寄存器编程方式和置位复位编程方式。本文以三菱公司F1系列PLC为例，说明实现顺序控制的四种编程方式。
    例如:某PLC控制的回转工作台控制钻孔的过程是:当回转工作台不转且钻头回转时，若传感器X400检测到工件到位，钻头向下工进Y430当钻到一定深度钻头套筒压到下接近开关X401时，计时器T450计时，4s后快退Y431到上接近开关X402，就回到了原位。功能表图见图1:

图1     功能表图

2  使用起保停电路的编程方式
    起保停电路仅仅使用与触点和线圈有关的指令，无需编程元件做中间环节，各种型号PLC的指令系统都有相关指令，加上该电路利用自保持，从而具有记忆功能，且与传统继电器控制电路基本相类似，因此得到了广泛的应用。这种编程方法通用性强，编程容易掌握，一般在原继电器控制系统的PLC改造过程中应用较多。如图2为使用起保停电路编程方式编制的与图1顺序功能图所对应的梯形图，图2中只有常开触点、常闭触点及输出线圈组成。

图2     起保停电路实现顺序控制

3  使用步进梯形指令的编程方式
    步进梯形指令是专门为顺序控制设计提供的指令，它的步只能用状态寄存器S来表示，状态寄存器有断电保持功能，在编制顺序控制程序时应与步进指令一起使用，而且状态寄存器必须用置位指令SET置位，这样才具有控制功能，状态寄存器S才能提供STL触点，否则状态寄存器S与一般的中间继电器M相同。在步进梯形图中不同的步进段允许有双重输出，即允许有重号的负载输出，在步进触点结束时要用RET指令使后面的程序返回原母线。把图1中的0-3用状态寄存器S600-S603代替，代替以后使用步进梯形指令编程，对应的梯形图如图3所示。这种编程方法很容易被初学者接受和掌握，对于有经验的工程师，也会提高设计效率，程序的调试、修改和阅读也很容易，使用方便，程序也较短，在顺序控制设计中应优先考虑，该法在工业自动化控制中应用较多。

图3     步进指令实现顺序控制

   
4  使用移位寄存器的编程方式
    从功能表图可以看出，在0-3各步中只有一个步在某时刻接通而其他步都在断开，把各步用中间继电器M200-M203代替，就很容易用移位寄存器实现控制。图4为用移位寄存器编程时的梯形图，采用移位寄存器M200-M217的前四位M200-M203代表4个步，组成1个环形移位寄存器。用移位寄存器主要是对数据、移位、复位3个输入信号的处理。该方法设计的梯形图看起来简洁，所用指令也较少，但对较复杂控制系统设计就不方便，使用过程中在线修改能力差，在工业控制中使用较少，大多数应用在彩灯顺序控制电路中。

图4     移位寄存器实现顺序控制

5  使用置位复位指令的编程方式
    如图5为使用置位复位编程方式编制的与图1顺序功能图所对应的梯形图。在以置位复位指令的编程方式中，用某一转换所有前级步对应的辅助继电器的常开触点与转换对应的触点或电路串联，作为使所有后续步对应的辅助继电器置位和使所有前级步对应的辅助继电器复位的条件。对简单顺序控制系统也可直接对输出继电器置位或复位。该方法顺序转换关系明确，编程易理解，一般多用于自动控制系统中手动控制程序的编程。

图5     置位复位指令实现顺序控制

    以上四种顺序控制编程方式各有特点，可以根据实际情况选择一种来编制梯形图，它们的一般比较见附表。教学实践表明这些编程方式很容易被初学者接受和掌握，用它们可以得心应手地设计出任意复杂的顺序控制程序。
6  结束语
    采用功能表图的四种方式来编制梯形图，可适应于