6ES7231-0HC22-0XA8实体经营

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一、引言：

在许多电子设备、数控设备及各种自动化专机设备的控制系统，随着控制精度、速度的要求越来越高，控制的动作越来越多，控制系统就必然用到伺服控制系统。又由于PLC本身数据处理、脉冲输出频率、脉冲输出通道数的限制，许多系统就必须选择基于PC的运动控制卡。但是运动控制卡本身集成的IO不多，特别是系统比较复杂时，必须采用扩展IO的方式满足要求。现就对国产海为（Haiwell） PLC在这一方面的系统应用作一介绍。

二、解决方案：

如上图所示，系统主要有可编程控制器、运动控制器、计算机等组成。

工作原理：利用Haiwell PLC的易用的通信功能：标准配置2个通信口，1个RS232通信口，1个RS485通信口。用Haiwell PLC的RS232口与运动控制器的RS232口通信，Haiwell PLC作为通信主站，运动控制器作为通信从站，便捷经济的实现运动控制器的IO扩展。

系统优点：

1、   利用Haiwell PLC的ModBus专用指令MODR、MODW实现与运动控制器的运行控制与状态读取。所有Haiwell PLC的通信功能均可用一条指令实现，无需对特殊位、特殊寄存器编程，也无需管理多条通信指令的通信时序，同一个条件下可同时写多条通信指令。

2、   Haiwell PLC标准配置1个RS232口和1个RS485口，且任何一个通信口均可作为主站也可作为从站。任何一个通信口均可作为编程端口，也可作为与第3方设备通信的端口。在本应用中，用RS232口与运动控制器通信。

3、   利用通信实现运动控制器的IO扩展功能，节省了购买昂贵的运动控制器扩展IO模块的费用，大大方便系统的接线与安装，更重要的是大大节约系统成本，提高设备的竞争力。

主要硬件配置：

1、   可编程控制器：HW-S32ZS220R          1台

2、   运动控制器：Trio运动控制器          1台

3、   计算机                              1台

三、程序设计亮点：

1、 利用MODR、MODW与运动控制器通信，可一次性读取或写入多达32个数据，程序设计编写简单方便；

2、 多条通信指令间无需管理通信时序，通信快速、效率高。

四、总结：

利用海为可编程控制器（Haiwell PLC）便利的通信功能，轻易、经济的实现运动控制器IO点数的扩展，可广泛应用于各种运动控制系统场合，大大节约系统成本，提高设备竞争力。

    可编程控制器（PLC） 监控  数传电台   通讯接口   工控机   MCGS组态软件
一、概述
    某自来水厂控制系统由分布在十几公里内5个深井取水泵站、储水池、用户管网组成。整个供水系统的高低落差达150米左右，由于供水系统的组成及地形结构的特殊性，过去人工监控，给生产管理、供水调度带来诸多不便。 
    实施了微机监控后，它能实时监测供水系统的主要工艺参数（如压力、流量、水位、电压、电流等），控制深井泵、监视泵机的运行状态，同时提供生产管理所需的报表、曲线、数据查询等功能。它的运行对供水系统的安全生产、科学调度有着重要的意义。 
二、系统组成
    微机监控系统采用主从结构、分布式无线实时监控方式（简称SCADA），如图1所示。

    系统主要由监控中心、无线通信系统、现场监控终端、传感器及仪表四部分组成。 
    监控中心：由微机、MCGS组态软件，无线数传电台、全向天线、模拟屏及UPS组成，主要完成各现场终端数据的实时采集、监测、控制、数据存储、打印报表、数据查询等功能。 
    无线通信系统：监控中心与各泵站终端之间采用无线方式通讯。监控中心为主动站，其它终端副站为被动从站，该系统采用无线电管理委员会给定的数据频率，以一点对多点的方式与从站通讯，监控中心为全向天线，各副站为定向天线。 
    现场监控终端：核心为PLC，是一个智能设备，它有自己的CPU和控制软件，主要完成现场的数据采集、转换、存储、报警、控制等功能，并通过无线信道与监控中心微机进行数据通信。根据监控中心的命令分别完成系统自检、数据传送、控制输出等任务。 
    传感器及仪表：是PLC监测现场信号的“眼睛”，现场所有信号都需经过传感器及仪表的转换，才能输出标准信号，被PLC终端所接受。系统主要测量电压、电流、液位、压力、流量及耗电量等参数。 

水源井输水泵的控制
　　l 手动控制。操作员根据清水池液位对输水泵进行启动和停止操作。
　　l 自动控制。PLC根据清水池液位及各输水泵起动水位和停止水位，对处于自动方式的输水泵进行启动和停止操作。
三、现场PLC终端
    现场PLC监控终端是工业现场与监控中心之间的桥梁纽带，一方面它采集现场仪表、变送器、设备运行状态等信号，另一方面它又与监控中心通讯，执行有关命令。现场终端一般无人值守。因此，终端机的性能和质量对系统的可靠性影响很大。经充分论证，选用西门子S7-200系列PLC作现场终端具有较高的性能价格比，它具有体积小、易扩展、性能优等特点，非常适合小规模的现场监控。 
  1、PLC硬件设计 
    现场某一终端需测控开关输入信号，开关输出信号路，模拟量输入信号。因此，我们选用S7-212基本单元，模拟输入扩展单元（EM231），模拟输出扩展单元（EM232）。满足现场要求。 
  2、通讯接口 
    从站中PLC与电台通讯： S7-214PLC基本单元提供一个RS-485接口，为了与无线信道的数传机（电源、数传电台）相连，我们专门设计了RS-485接口的专用Modem，并采用光电隔离技术，使二者在电气上完全独立，避免相互干扰，由于数传机发射时需要RTS信号，而RS-485接口又不提供RTS信号，解决这个问题有两处方法。其一，由无线Modem根据PLC的发射信息产生RTS信号，这就要求该Modem必须智能化，同时PLC在发送信息之前需先与Modem通信，让其输出RTS信号，并回送RTS已产生信息，然后PLC再发送现场信息。其二，采用PLC的某一I/O输出点，产生RTS信号，由PLC在发送信息前现接通该点，控制数传机发射，延时一段时间后（电台建立载波时间），再发送信息。后一种方法简单、实用，较好的解决了无线通信的接口问题。

主控室的PLC与工控机的通讯：因为主控室的PLC要和数传电台通讯又要和上位机（工控机）通讯，所以主控室的PLC选用S7-216基本单元，直接用西门子的PPI电缆和上位机相连，可在上位用北京昆仑通态提供的MCGS组态软件进行组态和编程，对现场的水位等信号进行实时的监控和处理。
  3、抗干扰设计 
    为提高系统的可靠性，现场终端、数传机、PLC、直流温压电源及部分变送器装于一个控制柜内，各部分相对独立，便于维护。PLC开关量输入、输出与现场之间加继电器隔离，模拟信号采用信号隔离器和配电器隔离，电源采用隔离变压器供电，以减小电源“噪声”，同时系统设置良好的接地。   
四、PLC软件设计
    PLC终端软件采用梯形图语言编写，为提高终端的抗干扰能力，软件设计中采用了数字滤波、故障自检、控制口令等措施，保证控制操作的正确性和可靠性。程序设计采用模块化、功能化结构，便于维护、扩展。终端软件主要由下列模块组成。 
    1、初始化程序：设定各寄存器、计数器、PLC工作模式、通信方式等参数初始值。 
    2、数据采集子程序：对各路模拟量数据采集、滤波、平均等处理。 
    3、累计运行时间子程序：对泵机等设备的运行时间进行累计。 
    4、遥信子程序：检测电机、阀门、报警开关等设备的运行状态。 
    5、置初值子程序：由监控中心对时间、电耗、流量等累计参数按用户的要求设定初始值。 
    6、故障自检子程序：检测PLC的故障信息、校验信息，并发往监控中心。 
    7、控制子程序：根据监控中心的命令，或现场自控条件输出相应的操作。 
    8、通讯子程序；完成与监控中心的各种通信功能。 
    通讯程序中，接收命令和发送命令采用中断处理，通过ATCH指令使中断事件8在接收不同特征命令下执行不同的程序。对串行通信的超时限制则通过设定内部定时中断来控制，其事件号为10，定时时间由SMB34的值确定。为减少通信的误码，采用偶校验及异或双重校验措施。 
 五、结束语
    本系统在软、硬件方面采取了多种措施，特别是现场终端选用了S7-200 PLC，提高了系统的可靠性，在自来水厂自动控制系统取得了较好的应用效果。PLC基于SCADA系统能充分满足对水厂控制系统的要求，对水厂的安全运行、提高供水质量、节能降耗、优化管理等方面起到了至关重要的作用。本系统将无线通讯与S7-200 PLC有机的结合，解决了现场分布较散、距离较远、范围较大的系统监控问题，在供水、供电、供气、油田、气象、水文水利等部门有较好的应用前景。 

 1 引言
    印刷机是一种精度要求较高的机械，印刷品的好坏一方面取决于机械加工以及安装精度，另一方面取决于水路，墨路的平衡以及合压的准确性。 为使印刷出来的产品性能稳定，采用了以V80系列PLC为主控器并配合触摸屏的控制方案，PLC用来完成各机组离合压与水辊电机的协调准确控制，触摸屏用来完成对印刷机运行参数的设置以及设备当前运行状况的监控。
2 系统结构
    由于双色印刷机的输入，输出点较多，在设计中，每个机组既要考虑到安全控制，包括本位机组的急停、安全按钮；还要考虑方便操作，包括每个机组均应有正点、反点按钮。这样就造成一方面输入点增加很多；另一方面，走线也很不方便。因此，采用双机通讯，可以很好地解决此问题。 V80系列PLC是德维森科技有限公司开发的一款通用型高性价比的小型可编程控制器，每个PLC本体模块都具备1个RS485通讯接口，可实现多达16个PLC模块的通讯，通讯协议为Modbus协议，通讯速率高达38400bps。因此，双机通讯时的上位机与下位机采用了V80系列PLC产品，其中，上位机采用M40DR+E16D+E4DA2，主要负责主传动的控制、各机组离合压的控制以及气泵、气阀的控制等。下位机采用M40DR+E8AD2，主要负责水辊电机的控制、主传动的调速输出以及调版电机数据采集等。
    同时，系统选用了一台eView触摸屏，主要负责水辊电机速度显示、调版显示以及整机故障显示等。整个系统结构如图1所示：
    双色机的每一色组，都有水路和墨路装置。为了便于水辊速度的调节，每根水辊都用一个变频器控制，同时，主电机速度也需要变频器调节。因此，为了实现多路速度调节，采用了V80－E4DA2模拟量输出模块，它将PLC本体给出的数字信息，根据相应的算法，转换成0~10V直流电压输出，很好地实现了多路速度调节要求。
 

                                           图1 印刷机控制系统结构图
    对多色机来说，调版是一个比较繁琐的过程，各组版对正的精度会对印品产生很大的影响。如果套印不准，印刷品就会出现字面重叠或影像不清。一般来说，印版轴向调节范围为-2mm~+2mm，周向调节范围为-1mm~+1mm。如果使用手动调版，会浪费很多时间，而且精度不高。为了实现自动打版，在版辊上安装了电位器，通过电位器将模拟量传送给V80-E8AD2，经过PLC处理实现闭环控制，可将版辊的转动精度很好地控制在打版范围内。
    用户可以通过触摸屏上自由组合的文字，按钮，图形，数字等来处理或监控随时发生的变化信息，明确指示并告知操作员机器设备目前的状况，使操作变得简单生动。使用触摸屏，还可以使机器配线标准化，简单化，同时能减少PLC控制所需的I/O点数，降低生产成本，也相对提高整套设备的附加价值。
3 系统设计
3.1 给纸设计
    印刷机整体的电气设计对时间的要求严格，在机器设备上安装有多个接近开关，用来检测不同的时间点。在印刷过程中，走纸的好坏是影响机器质量的一个重要环节。所谓走纸的好坏，指的是无歪张，双张等现象，如果有歪张，双张现象，在高速情况下，就会将走坏的纸，卷入机器内，从而破坏胶皮，给用户带来很大损失。
给纸过程的流程，如图2所示：

                                                     图2 给纸流程图
    按照上述流程编制的程序，在速度增高至7000r/h 后，会出现歪张锁不住现象，主要是因为光头反应时间和磁铁动作时间滞后造成。为了让电磁铁输出提前，采用中断编程指令的输入输出刷新指令，使电磁铁输出立即执行，提前了电磁铁动作时间，即使在12000r/h 的速度下，也能很好的锁住有故障的纸张。
3.2 离合压设计
    离合压的准确性，对印品质量的好坏有着直接的影响。合压过早，会弄脏压印辊筒，给操作带来很多不便；离压过早，会使后一张纸印不上完整的图案，造成纸张浪费。
    印刷时，版辊筒与胶皮辊筒先合压，胶皮辊筒与压印辊筒后合压。由于印刷速度是多段速，在3000~12000r/h之间，根据用户需要可选择不同的速度。但是，由于合压采用了气动装置，每个气缸都有一个动作时间，齿轮转过角度是一定的，因此，机器速度不同时，合压时间也不同。为了解决此问题，根据理论计算值，找出对于不同机器速度时，机器的延时时间。采用比较指令，当机器段速与理论值相等时，延时相应的时间，使压印辊筒与胶皮辊筒准确合压。
4． 结束语
    采用V80系列PLC和触摸屏配合的控制方案，一方面，可以很好地控制调节水辊速度以及调版版辊的转动精度；另一方面，并通过对给纸流程和离合压的优化设计，可以极大的改善走纸好坏和印品的质量。
    通过在某印刷设备厂实际应用，表明系统运行可靠，维护方便，操作简便直观，大大提高了胶印机的档次，受到用户好评。

引言

    随着可编程控制器（PLC）技术的迅速发展，PLC在我国各个工业控制领域中得到了越来越广泛的应用。而西门子公司生产的S7-200系列小型PLC，以其功能强人，使用稳定且而在中国市场上占有很重要的地位，其内部集成的通信接口为用户提供了强大的通信功能，根据不同的协议通过接口使得PLC可与不同的设备进行通信并组成网络，实现数据传送及控制等功能。S7-200系列PLC支持自由口协议，它为用户在使用时，提供了很多方便之处。本文主要研究的是在VB6.0环境下S7- 200PLC与PC机自由口通信的实现，并结合安全阀检测控制系统的开发实例加以说明。

1．系统硬件组成

 
图1蝶阀监测系统原理示意图

    系统主要由工控机、PLC、打印机和电气控制柜等组成，如图1所示。为了提高控制系统的可靠性与灵活性，系统采用PLC可编程逻辑控制器。PLC选型为SIEMENS公司的S7-200系列PLC，中央处理单元为西门子公司推出的PLC采用S7-200系列CPU226，该CPU在本机体中集成了2个RS-485通讯口，其，满足本系统的所有要求。

    使用485总线的一端连接PLC的通讯口PORT1，另一端通过RS-485/232电平转换器连接至PC机的RS-232串口，实现PC机向PLC发送命令帧、并接收PLC响应帧。

    系统共有6个台位，共有12个传感器，其开关量控制点数有限所以需要扩展模块EM221和EM231。

2．控制的内容和要求

    系统采用集散控制，工控机为上位机主要负责监控和管理功能：如数据的处理、与PLC通讯、误差修正等。PLC为下位机也是控制的核心，通过RS485接口与工控机相连。把发送信息输入到上位机，上位机向PLC发送发放的数据和指令。PLC接受上位机的信息并响应，实时控制电磁阀的打开合关闭，实时采集监测压力，并把每一路状态的相关数据反馈到上位机，由管理程序生成数据库，可对数据进行统计、报表、打印等。

   本控制系统设计任务需要实现以下目标:
    （1）可以监控蝶阀腔体内压力的变化，可以人工设定并自动控腔内压力值。
    （2）可以通过自动方式和手动方式控制该系统。
    （3）现场显示界面显示的内容主要包括:当压力值、当前的检测状态、实时故障报警和历史故障报警等。
    （4）通讯采用RS-485总线通讯方式，使PLC与远程PC机联系，实现通过PC机控制电磁阀的开关，来压力大小目的。PC机同时与其他系统发生联系，进而使工厂整个生产过程构成了一个有机的整体。

3 PC机与PLC通信基础

3.1PLC自由口通信命令

    所谓自由口通信模式即Freeport模式，它是建立在RS一485硬件基础上的一种通讯方式，它允许用户自己定义一些简单、基本的通讯协议设置，如数据长度、奇偶校验等等，通讯功能完全由用户程序控制[1]。自由口模式使用的相关的命令为XMT和RCV命令[2]，分别用于发送和接收数据。这两个命令都对应各自的一个数据缓冲区，该缓冲区可以由用户在编程中决定，如VB100，即为从VBl00 起始的一块数据存储区。其中，XMT的缓冲区格式如图2
 

图2  RCV 的缓冲区格式为

    但应当注意的是，自由口协议必须在PLC处于RUN 模式下才有效，如果处于STOP 模式下PLC会自动的回到PPI模式（前提是使用PPI模式） 。

3.2 Mscomm 控件

    为了实现PC 机与下位机PLC 之间的通信，bbbbbbs 提供了Mscomm 控件以供用户使用。它封装了关于通信的相关内容，我们只需在Ⅷ平台中，设置其相关属性，并且对其的事什进行相应的编程即可使用。关于Mscomm 控件的一些重要属性见表1。

    关于Mscomm控件的事件，只有一种，即OnComm事件，通信中只要有错误或事件发生时，就会产生OnComm事件，而CommEvent 属性传回不同的错误或事件：

表1 Mscomm控件属性

    对应的数码值，据此可对事件进行处理。在本文的通信过程中，主要用到的是ComEvReceive值。当接收缓冲区有数据时产生该值，然后对bbbbb值进行相应的处理。

4．VB6.0平台PC机与PLC的通信

    Microsoft公司生产的Visual Basic6.0是bbbbbbs 环境下的一种可视化编程语言开发系统，它以强大的图形设计能力，简易的编程语言和容易学习使用等优点在工程中得到了广泛的应用，我们正是使用它进行了与PLC 通讯的开发。

    PLC I/O分配表见表2，只列出了4个台位的。，结合工程的实际，我们编制了相应的PLC 通信程序。由于篇幅有限，只列出部分程序。但在编程中需要注意的是，程序中与通讯有关的除了进行相关寄存器的设置之外，还应该对接受的命令进行判断，己选择运行相关的程序。另外，由于PLC 中的通讯口是RS—485通讯口，其为半双上通讯口，所以XMT 和RCV 命令不能同时运行。

表2 I/O分配表

PLC的中断程序

LDB=   SMB86, 16#20
LPS
MOVB   10, SMB34
ATCH   INT1, 10
AB=    ‘K‘, VB301
AB=    ‘C‘, VB302
AB=    ‘0‘, VB303
S      Q0.0, 1
LRD
AB=    ‘G‘, VB301
AB=    ‘C‘, VB302
AB=    ‘0‘, VB303
R      Q0.0, 1
LRD
AB=    ‘K‘, VB301
AB=    ‘P‘, VB302
AB=    ‘0‘, VB303
S      Q0.1, 1
LRD
AB=    ‘G‘, VB301
AB=    ‘P‘, VB302
AB=    ‘0‘, VB303
R      Q0.1, 1
LPP
NOT
RCV    VB300, 0

5 VB通信程序设计

   VisualBasic 开发包括界面的设计和程序的开发两部分。

5.1 人机界面设计

    人机界面使用户与计算机之间的中介，是软件产品的窗口。人机界面首先考虑的是如何能更好的满足用户的使用要求和操作习惯。人机界面的设计要考虑界面功能的全面和操作的简便。常用的功能要尽量安排在主界面中，如果有多个功能模块，可以将先对独立的模块用单独的界面表示，并与主界面双向连接。如图3

    本系统界面包括状态的监控、身份登陆、参数设定、报表查询、打印、报警和事件显示。 

图3 人机界面

    安全阀气密性检测控制系统 ，VB通讯界面设计时， Mscomm 控件的重要属性设置为：
    bbbbbMode 属性：comlnputModeBinary，按二进制方式读取数据，因为从PLC 返回的数据中包括ASCII码值超过128 的字节。
    Settings 属性：9600，n，8，1，选择9600bps波特率，不进行奇偶校验，8 位数据位，1位停止位，其设置要与PLC的设置一样，才能正常通信。
    RThreshold 属性：1，当接收到1个字符时，引发OnComm事件的ComEvReceive 常数。

5.2 通信程序设计

VB通信中接收事件的程序清单如下
If MSComm1.CommEvent = comEvReceive Then
S1 = MSComm1.bbbbb
    If （S1 = Chr（&H1B）） And （Len（SCOMS） > 5） Then
      SCOMS = ""
    Else
        If S1 <> Chr（&HD） Then
            SCOMS = SCOMS & S1
        Else
            Call MYSAVE（SCOMS）
        End If
    End If
End If
VB通信中分配变量
SCOMS = Trim（SCOMS）                          ‘接收到20个字段
SCOMS = Right（SCOMS, 20）
vh5 = Trim（Mid（SCOMS, 8, 4））       ‘压力值的存放（字符串）
yld1 = CCLng（vh5）
vh6 = Trim（Mid（SCOMS, 12, 1））      ‘自动信号
zdd1 = vh6
vh7 = Trim（Mid（SCOMS, 13, 1））      ‘充气信号
cqd1 = CCLng（vh7）
vh8 = Trim（Mid（SCOMS, 14, 1））      ‘排气信号

结束语

    在实际中采用自由口通信模式，运用VB6.0作为开发工具，方便的实现了S7—200PLC与上位PC 机间的通信，实现了对蝶阀气密检测的控制。经现场调试及运行表明，这是一种非常有效、可靠的通信方法，这种通信方法也可以应用于其它相关的通信场合，具有一定的普遍意义。