西门子模块6ES7231-0HC22-0XA8使用选型

西门子模块6ES7231-0HC22-0XA8使用选型

1.引言

　　可编程控制器（PLC）以其高可靠性、适应工业过程现场、强大的联网功能等特点，现已广泛应用于生产工艺过程。在目前的很多自控系统中，常选用PLC作为现场的控制设备，用于数据采集、状态控制和输出控制，而在系统上位机（通常为工控机）上利用工控组态软件来完成工业流程及控制参数的显示，以实现监控和管理功能。这种控制系统充分利用了微型机和PLC的各自的特点，实现了优势互补，得到了广泛的应用。

　　九十年代初，国内绝大多数油田对从井筒内取出的油管采取直接在现场用锅炉车产生高温蒸汽清洗的办法来清洗油管内外壁，这种办法一方面会造成环境污染，另一方面清洗效果也不理想。随着油田生产的规模化、化，大多油田成立了油管修复单位，定点、定员、定设备进行油管的清洗、检测、修复工序。清洗环节国内油田主要采用三种方式：高压旋转水射流、中频加热清洗和高温热洗。

　　根据江苏油田井下作业处真武油管修复中心的实际情况，设计了以研华Pentium Ⅲ工控机、OMRON CQM1H-CPU21型PLC为硬件核心，以组态王KingView6.01为软件平台的计算机监控系统，对油管进行高温热洗操作。系统总体设计如图1.

　　下面从硬件和软件两方面对油管高温热洗工艺进行分析。

2.硬件构成

　　利用现有一台2T锅炉通过旁管对热洗池内清洗液（主要成分为清水，含适量比例的氢氧化钠和金属表面活性剂配剂）进行加热。考虑油管体积、质量较大，人工搬运不便，且热洗间处于高温危险环境，故采用机械滚轮传输、气缸举升和机械式链提升装置，并由磁敏、光电或机械式行程开关对油管进行限位或控制滚轮、气缸的动作。

　　整个工艺系统设计采用OMRON CQM1H-CPU21型PLC作为控制核心。CPU21本身具有16个数字量I/O点，通过外接输入模块ID212四块和输出模块OC222三块作为I/O口功能扩展，以满足设计需要。PLC通过COM口与工控机相连，与组态王KingView软件结合，实现计算机监控操作功能。硬件构成简图如图2。

3.软件分析

　　待清洗油管经传输线进入热洗池内管架，与池内清洗液充分接触，进行热交换，油管内外壁原油溶化、剥离，上浮至清洗液表面。油管被链提升装置提出至液面以上，进行次控水。控水完毕后仍经链提升装置提升至通径传输线一。通径传输线一正转，将油管送至内壁冲洗机，进行内壁冲洗。冲洗完毕后通径传输线一反转，油管后退至通径传输线一下料感应器，通径下料翻板动作，将油管翻至通径传输线二。通径下料翻板回位后，控水气缸动作，进行第二次控水。控水完毕后，通径传输线二正转，将油管传输通过外壁冲洗机，进行外壁清洗。完毕后出料，完成一根油管的清洗作业。PLC编程思路如图3。

　　由于整个系统监控点数多，画面复杂，自行设计监控软件周期较长、难度较大，所以上位机采用国内先进的组态软件—组态王KingView6.01进行编写。组态王是运行于bbbbbbs98/NT/XP的全中文界面的组态软件，采用了多线程、COM组件等新技术，充分利用了bbbbbbs的图形编辑功能，能方便地构成监控画面，具有丰富的设备驱动程序、灵活的组态方式和数据链接功能，用其构造监控系统能大大缩短开发时间，并能保证系统的质量。组态王与PLC之间通信采用的是PPI通讯协议。组态王通过串行口与PLC进行通信，访问PLC相关的寄存器地址，以获得PLC所控制设备的状态或修改相关寄存器的值。在实际编程过程中不需要编写读写PLC寄存器的程序，组态王提供了一种数据定义方法，在定义了I/O变量后，可直接使用变量名用于系统控制、操作显示、趋势分析、数据记录和报警显示。

　　根据监控的实际要求，设计的软件实现了下述功能：工艺流程进行动画显示，可以直观的看出各条传输线、水泵、电机的运转情况，以及热洗池内油管数量和班产量。此外，针对不同的操作人员，设置不同的系统操作权限及密码，并给予系统操作帮助等等。系统控制界面如图4。

4.结束语

　　本文作者创新点：设计运用组态王和PLC进行通讯，具有时效性好、速度快、可靠性高、运行稳定、调节灵活等优点。系统人机界面友好而直观，具有一定的灵活性，易于扩充。设计于2001年竣工投产，现已正常运转5年，整个系统运行平稳，安全可靠。特别是PLC和组态王软件技术的结合应用，使得生产中自动化程度大大提高，降低了工人的劳动强度，取得了较好的实际使用效果

一、海为PLC——实现8路竞赛抢答器：

我们在电视上经常看到各种知识或智力竞赛的节目，在竞赛过程中选手们需要进行抢答各种问题，用PLC实现“抢答器”的功能具有价格便宜/设置灵活等优势。

完全用程序判断各个选手按键抢答的先后，从实现上没有什么问题，但由于PLC是循环扫描运行，它会一次性读入X0-X7的所有输入状态，然后再执行程序，后将结果输出。如果在一个扫描周期有一个以上选手同时按键抢答即有多个X输入为ON，这时必然是依靠人为的程序去评判先后顺序，这会产生本质上的不公平。

如何避免这种情况的发生，好的方法是使用“开关量输入上升沿捕捉”功能，以硬件中断产生的先后来判断选手按键的先后。

海为PLC具有X0-X7输入“上升沿捕捉”和“下降沿捕捉”功能，提供多达68个中断功能，很好满足这种需求。

假如对X输入和Y输出定义如下：

X0：选手1抢答按键

X1：选手2抢答按键

X2：选手3抢答按键

X3：选手4抢答按键

X4：选手5抢答按键

X5：选手6抢答按键

X6：选手7抢答按键

X7：选手8抢答按键

Y0：选手1抢答成功

Y1：选手2抢答成功

Y2：选手3抢答成功

Y3：选手4抢答成功

Y4：选手5抢答成功

Y5：选手6抢答成功

Y6：选手7抢答成功

Y7：选手8抢答成功

在“PLC硬件配置”窗口选择X0-X7的“上升沿捕捉”，打开X0-X7的中断捕捉功能。如下图：

二、主程序——实现中断绑定和自动复位：

三、8个中断子程序——实现抢答锁定和输出：