6ES7223-1BL22-0XA8品质好货

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   初，PLC主要用于开关量的逻辑控制。随着PLC技术的进步，它的应用领域不断扩大。
      如今，PLC不仅用于开关量控制，还用于模拟量及数字量的控制，可采集与存储数据，还可对控制系统进行监控；还可联网、通讯，实现大范围、跨地域的控制与管理。PLC已日益成为工业控制装置家族中一个重要的角色。

1、用于开关量控制

      PLC控制开关量的能力是很强的。所控制的入出点数，少的十几点、几十点，多的可到几百、几千，甚至几万点。由于它能联网，点数几乎不受限制，不管多少点都能控制。
      所控制的逻辑问题可以是多种多样的：组合的、时序的；即时的、延时的；不需计数的，需要计数的；固定顺序的，随机工作的；等等，都可进行。

   PLC的硬件结构是可变的，软件程序是可编的，用于控制时，非常灵活。必要时，可编写多套，或多组程序，依需要调用。它很适应于工业现场多工况、多状态变换的需要。
      用PLC进行开关量控制实例是很多的，冶金、机械、轻工、化工、纺织等等，几乎所有工业行业都需要用到它。目前，PLC首用的目标，也是别的控制器无法与其比拟的，就是它能方便并可靠地用于开关量的控制。

2、用于模拟量控制

      模拟量，如电流、电压、温度、压力等等，它的大小是连续变化的。工业生产，特别是连续型生产过程，常要对这些物理量进行控制。
      作为一种工业控制电子装置，PLC若不能对这些量进行控制，那是一大不足。为此，各PLC厂家都在这方面进行大量的开发。目前，不仅大型、中型机可以进行模拟量控制，就是小型机，也能进行这样的控制。
      PLC进行模拟量控制，要配置有模拟量与数字量相互转换的A／D、D／A单元。它也是I/O单元，不过是特殊的I/O单元。
      A/D单元是把外电路的模拟量，转换成数字量，然后送入PLC。D/A单元，是把PLC的数字量转换成模拟量，再送给外电路。
      作为一种特殊的I/O单元，它仍具有I/O电路抗干扰、内外电路隔离，与输入输出继电器（或内部继电器，它也是PLC工作内存的一个区。可读写）交换信息等等特点。
      这里的A/D中的A，多为电流，或电压，也有为温度。D/A中的A，多为电压，或电流。电压、电流变化范围多为0～5V，0～10V，4～20mA。有的还可处理正负值的。
      这里的D，小型机多为8位二进制数，中、大型多为12位二进制数。
      A/D、D/A有单路，也有多路。多路占的输入输出继电器多。
      有了A/D、D/A单元，余下的处理都是数字量，这对有信息处理能力的PLC并不难。中、大型PLC处理能力更强，不仅可进行数字的加、减、乘、除，还可开方，插值，还可进行浮点运算。有的还有PID指令，可对偏差制量进行比例、微分、积分运算，进而产生相应的输出。计算机能算的它几乎都能算。

   这样，用PLC实现模拟量控制是完全可能的。控制的单位值可小到212分之一的测量程值，多数也是足够的。
      PLC进行模拟量控制，还有A/D、D/A组合在一起的单元，并可用PID或模糊控制算法实现控制，可得到很高的控制质量。
      用PLC进行模拟量控制的好处是，在进行模拟量控制的同时，开关量也可控制。这个优点是别的控制器所不具备的，或控制的实现不如PLC方便。
      当然，若纯为模拟量的系统，用PLC可能在性能价格比上不如用调节器。这也是应当看到的。

3、用于数字量控制

       实际的物理量，除了开关量、模拟量，还有数字量。如机床部件的位移，常以数字量表示。
      数字量的控制，有效的办法是NC，即数字控制技术。这是50年代诞生于美国的基于计算机的控制技术。当今已很普及，并也很完善。目前，先进国家的金属切削机床，数控化的比率已超过40％～80％，有的甚至更高。
      PLC也是基于计算机的技术，并日益完善。故它也完全可以用于数字量控制。
      PLC可接收计数脉冲，频率可高达几k到几十k赫兹。可用多种方式接收这脉冲，还可多路接收。有的PLC还有脉冲输出功能，脉冲频率也可达几十k。有了这两种功能，加上PLC有数据处理及运算能力，若再配备相应的传感器（如旋转编码器）或脉冲伺服装置（如环形分配器、功放、步进电机），则完全可以依NC的原理实现种种控制。
      高、中档的PLC，还开发有NC单元，或运动单元，可实现点位控制。运动单元还可实现曲线插补，可控制曲线运动。所以，若PLC配置了这种单元，则完全可以用NC的办法，进行数字量的控制。
      新开发的运动单元，甚至还发行了NC技术的编程语言，为更好地用PLC进行数字控制提供了方便。

4、用于数据采集

      随着PLC技术的发展，其数据存储区越来越大。如OMRON公司的PLC，前期产品C60P的DM区仅64个字，而后来的C60H达到1000个字；到了CQMI可多达6000个字。这样庞大的数据存储区，可以存储大量数据。
      数据采集可以用计数器，累计记录采集到的脉冲数，并定时地转存到DM区中去。
      数据采集也可用A/D单元，当模拟量转换成数字量后，再定时地转存到DM区中去。

  1 引言
      从国内外的发展趋势上看，实现移动机的自动取料工作方式是必然的方向。为此，在大型取料机上增加HMI人机交互画面和部分硬件设备。对控制系统硬件线路和PLC的程序加以改进，便可以通过HMI进行参数设置、故障报警和屏幕操作，实现半自动取料功能，增强判断和处理故障的能力，降低劳动强度，大大提高作业效率。

      2 取料机半自动取料特点
      生产中，操作人员将取料机手动定位至料堆切入处，通过操作台上的HMI人机界面设定取料数量、旋回区域和步进距离，然后切换至半自动取料模式，通过HMI半自动取料启动按钮，进行自动取料作业。首先由启动一侧旋回区域自动向另一侧旋回取料，到达旋回区域的另一侧后，走行自动按设定值进行寸动，到达要求的寸动距离后，作反向旋回运转，周而复始直到达到设定的取料数量。

      3系统组成
      整个控制系统由一套机载PLC和一台XBT型触摸屏组成。其中 PLC主机采用QUANTUM系列140CPU11303；主要模块：1块CRP-93X-00，1块CRA-93X-00, 4块DDI-841-00，2块DAI-740-00， 2块DRA-840-00，1块AVI-030-00，1块AVO-020-00；触摸屏作为HMI人机界面，用作机器工作状态显示，报警信息的显示、复位，参数的设置及调整等，组态软件采用XBT-L1000。PLC主机采用ModBus工业通信协议与机载触摸屏进行数据交换。 系统总图结构图（见图1）

图1系统总体结构

      3.1 采用MODBUS通讯协议
      HMI人机交互系统、PLC主站与分站之间的通讯方式、通讯协议和电气要求多种多样。有profibus、genis、rs232等。本系统将根据实际情况选用ModBus方式，充分满足系统开发和运行需要。
      取料机是现场移动大型设备，并且它的大车部分和旋臂部分来回频繁旋转，如果采用传统的控制方案，势必要铺设大量的控制和信号电缆，浪费大量的人力、物力，同时使系统复杂，而且大车部分和旋臂部分之间的电缆，由于旋转频繁还经常扭断，可靠性很差。考虑到实际情况本系统采用可靠的ModBus工业通信协议，取料机控制室的PLC主机和分站，用1根RG6同轴电缆连接起来进行通讯。这样可以降低成本，同时提高系统的可靠性，使系统易于扩展

  1.用户资料及系统方案
①该隧道窑全长106米，共有43个温度采集点，14个温度控制区，采用开关信号控制助燃风电磁阀以此实现对烧嘴的燃烧控制。

②该窑共有76点开关量信号（39入37出），58路模拟量信号（55入，3出）。

③用三台变频器风机分别控制排烟压力，助燃压力和急冷温度，另外还有其他一些辅助控制，比如气幕，推车，抽热，缓冷控制等，并且该窑所有电机都是热备连锁。

      如此多的I/O，A/D信号如果采用进口PLC及A/D模块将会给系统成本带来很大压力。如果采用原有现场仪表和计算机控制系统将会使系统的稳定性，可维护性和可操作性大打折扣。基于以上分析，控制部分采用了科威第二代现场总线产品,选用了10台科威自产的第二代现场总线模块,分别是2台40点开关量PLC  EASY-M2416R，5台24点混合型PLC EASY –M0808R-A44NB和2台热电偶型AD1216A模块，一台0-10V型AD1216模块。由于CAN总线技术及嵌入式PLC芯片组技术的应用,系统中的10台设备既能集中控制又能分散协作，主PLC除处理CAN网络通讯及与上位PC机通讯外还与另外一台40点EASY-M2416 PLC一起处理开关量信号。整个系统的运行状态通过人机界面（HITECH PW3261）监视，同时预留了中控PC接口。

    2.科威EASY-M0808-A44NB混和型PLC在系统中的应用
      系统中采用了五台科威混和型PLC，其基本参数为16点开关量I/O（8I，8O），8点模拟量A/D，4AI（0-55mv）,4DO(0-20ma)其中四台用来控制14组控温区，每一组控温区分别对应有1路K,S或者B分度热电偶mv AD输入信号，两路燃气阀正，反转开关量输出信号。另外一台混合型PLC控制三台变频器 ,即两路排烟、助燃压力,一路急冷温度.系统中EASY-M0808-A44NB的输入信号有两类：热电偶0-50MV温度信号和0-20MA，量程-50—0KPA，0-50KPA压力信号。所有模拟量输入后经过PID运算，输出信号分别为每路燃气阀正反转开关量信号和4-20MA变频器控制信号。由上可知这五台混合型PLC的输入，输出信号类型多样，既有K，S，B分度热电偶mv信号，也有不同量程的压力ma信号，既有开关量，也有模拟量输出信号。下面就来介绍这款产品对以上信号的适应及控制功能的实现。

   由于EASY –M0808R-A44NB是建立在高速CAN总线和公司自主研发的嵌入式PLC芯片组技术的应用基础之上，所以产品除了具有CAN总线连网功能外还具有梯形图编程设置功能。产品在底层编程设计时留有功能函数接口和系统控制字，用户可以结合自己工艺及设备要求通过对输入输出口串并联电阻及用梯形图编程来设置AI，DO为0-10V，4-20ma等标准信号，从而可以适应大多数传感器，执行器的输入输出要求。对于该窑温度控制，由于可以输入各通道分度号及温度---毫伏非线性表使得EASY-A44NB不仅适用常见的K，S，B分度热电偶，也可适用于其他一些不常用分度热电偶，比如T分度等。对于该窑压力信号通过对零点，量程设置及调用线性转换程序也满足了其不同量程的输入，输出要求。

      结合梯形图PID及顺控，功能指令使得这台混合型PLC在各类型，各量程的模拟量信号控制中大显身手，并且其价格只相当于一台控制仪表，从而可以向下兼容覆盖部分控制仪表市场，增加了其广泛实用性和性价比 。据调查在一款控制产品上集成如此多的功能在尚属空白。

AGC系统的控制原理框图如图3所示。该控制系统采用双闭环控制方式，测厚仪、S7-400系列PLC和轧机构成铝箔厚控制的外环，该外环控制由厚度监控环的下位机完成。内环使用了两个闭环，分别是控制伺服液压缸的位移传感器回路和液压压下伺服机的压力传感回路。

3 AGC系统的软件组成
AGC系统的监控软件部分主要凭借TP27-6触摸屏的WinCCflexible组态软件来进行编写，能够实现对铝箔厚度、液压压力、直流调速电机的速度等值的显示，以及AGC系统参数设置和报警等功能。对于S7-400系列PLC来说，AGC系统的软件设计部分，主要依靠STEP7编程软件来实现，STEP7是用于SIMATICPLC组态和编程的标准软件包，该软件包提供了一系列的应用程序(工具)，其能够支持自动化项目创建的各个阶段，利用STEP7，系统设计人员可以通过在线诊断PLC硬件状态、控制PLC运行状态和I／O通道状态，开发出符合现实需要的PLC控制程序。
3．1 系统的软件设计原理
在进行软件设计之前，需要考虑AGC的功能执行过程和通信过程。如图4所示，系统软件设计的基础主要由三部分组成。

(1)触摸屏用来实现实时数据、系统状态和报警信息的显示，以及操作人员对轧机参数的设定和修改。
(2)传感器和伺服系统属于检测和执行部分，实时采集各种需要的信号并传入PLC，同时将PLC输出的数字信号或模拟信号转换成传感器和伺服系统的操作。
(3)PLC则是整个系统数据交换和处理的中心，主要功能是数据格式转换、报警判断、输出显示和厚度控制。从模板输入的数据信号必须转换成统一数据格式才能参与数据的运算与显示。此外，设立公共数据区，无论是操作人员通过触摸屏设置的参数，还是传感器采集的参数，都必须存入公共数据区。数据区设为事件触发模式，当AGC控制器或其他运算需要读写数据时，事件触发之后就可以对数据区的数据进行操作。
3．2 软件设计
系统的软件设计流程图如图5所示，具体可分为自动操作和手动操作两部分。

铝轧机在工作之前，需要先将液压站的冷水泵和加热器打开，以便降低油温和均匀乳化液的温度。在自动操作或手动操作之后，必须进行调零处理和P-H曲线测试，调零是为了使轧辊充分接触；P-H曲线测试是为了去掉轧机弹性曲线中的非直线部分，消除轧辊轴承引起的辊缝误差，避免辊缝差过大对铝箔板行造成不良影响。当进行辊缝调零和P-H曲线测试时，FM485通过压力传感器检测到带铝的张力，使液压缸工作在轧制力闭环控制方式下。其他情况下，液压缸一般工作在位置闭环控制方式下，具体过程如下：MTS高精度位移传感器检测液压缸的位置，被FM485模板上的值编码器获取，然后经过PI算法之后，输出电压值到伺服驱动，从而完成对液压缸的位置闭环控制。铝箔的厚度控制过程具有时间滞后性、多时变性和非线性。为解决此问题，本系统采取模糊PID控制算法，模糊PID控制适合于多变量、非线性、多扰动、强耦合的对象模型难以建立的系统。
模糊PID控制器由三个主要的环节组成。
(1)模糊化：模糊化是将模糊控制器输入量的确定值转换为相应模糊语言变量值的过程；
(2)模糊推理：模糊推理包括三个组成部分：大前提、小前提和结论。大前提是多个多维模糊条件语句，构成规则库；小前提是一个模糊判断句，称为事实。以已知的规则库和输入变量为依据，基于模糊变换推出新的模糊命题作为结论的过程叫做模糊推理；
(3)清晰化：清晰化是将模糊推理后得到的模糊值转换为用作控制的数字值的过程，提高了系统的响应速度，并且能够在短时间内获得较高的控制精度。
模糊PID控制器的控制效果如图6所示。图6中PID控制曲线几乎没有超调的过程，就快速稳定地达到了设定值厚度为O．1 mm，基于模糊控制的PID调节比简单的PID调节稳定性高，能够解决整个AGC系统对铝箔控制的时间滞后问题。

经过实践应用，基于PLC和AGC的铝箔板厚度控制系统在产品生产中获得了令人满意的效果。如表1所示，针对厚度为0．1 mm的铝箔板，AGC控制厚度在20μm范围内的比例为95％，远远高于人工轧制78％的比例，事实验证，本方案所采取的模糊PID控制器完全能满足铝箔板厚度控制的要求。

4 结语
在实际使用过程中，FM458工作稳定可靠，编程功能强大且易于修改维护，并能很好地融入到S7-400的控制系统中。铝箔厚度在基于S7-400PLC的AGC系统作用下，满足了预期的效果。具体生产过程验证了在铝轧机上安装AGC系统提高了轧机精度的同时，也方便了现场操作人员的人工操作。基于S7-400的AGC系统人机界面友好、维护方便、成本投入低的优点，对我国铝箔生产产生了较大的社会效益和经济效益。