西门子6ES7223-1BH22-0XA8实体经营

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本文以交通信号灯控制系统为例，介绍FX-0N系列的PLC与上位计算机工控组态软件组态王之间的通讯过程，经过实际运行，基于PLC的交通信号灯控制系统在组态王中得到实现。
    引言
    可变程序控制器（PLC）是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来的。自60年代问世以来，PLC得到了突飞猛进的发展，尤其在数据处理、网络通信及与DCS等集散系统融合方面有了很大的进展，可变程序控制器已经成为工业自动化强有力的工具，得到了广泛的普及和推广应用。
    本文以交通信号灯控制系统为例，着重讲述可变程序控制器（PLC）与上位计算机工控组态软件组态王之间的通信。
    1、FX-0N-60MR PLC及其编程软件MELSEC-F FX Applications
    日本三菱公司的FX0N系列是近年来推出的高性能微型可编程序控制器，外观结构小巧美观、功能强大，系统配置灵活，用户除了可以选用多种基本单元外，还可以选择适当的扩展单元和扩展模块，根据控制要求灵活方便地进行系统配置，组成不同I/O点数和不同功能的控制系统，各种不同的配置都可以得到很好的性能价格比。
    FX0N系列有较强的通讯功能，可与内置RS-232C通讯接口的设备通讯。三菱公司FX系列的编程软件MELSEC-F FX Applications是适用于PC机的一种编程软件，可用梯形图、指令表两种编程语言编制程序，程序编制完成之后，利用PLC与计算机专用的F2-232C AB型RS232C电缆传送程序至PLC。
    2、组态王V6.0
    组态王是一个集成的人机界面（HMI）系统和监控管理系统，可与可编程控制器（PLC）、智能模块、板卡智能仪表、远程数据采集装置（RTV）等多种外部设备进行通讯。而其软件系统与用户终使用的现场设备无关，对于不同的硬件设施，用户只需要按照安装向导的提示完成I/O设备的配置工作，为组态王配置相应的通讯设备的硬件驱动程序，并由硬件设备驱动程序完成组态王与I/O设备的通讯。在系统运行的过程中，组态王通过内嵌的设备管理程序完成与I/O设备的实时数据交换。
    3、交通信号灯控制系统
    交通信号灯控制系统即十字路口红、黄、绿交通信号灯的控制。控制要求如下：按下启动按钮，交通信号灯开始工作，东西方向绿灯亮56S，同时南北方向红灯亮60S，东西方向绿灯亮56S后，闪烁2S，然后过渡到东西方向黄灯，黄灯亮2S；之后东西方向红灯亮60S，南北方向绿灯亮56S后闪烁2S后，随之黄灯亮2S后灭．．．．．．
    I/O分配如下：
      输入               输出
    启动 X0    东西绿灯 Y1  南北红灯 Y5
    停止 X1    东西黄灯 Y2  南北绿灯 Y6
               东西红灯 Y3  南北黄灯 Y7
    部分控制程序见图1。

图1 交通信号灯控制系统部分程序

4、PLC与上位计算机组态王软件的通讯
    PLC与上位计算机的通讯可以利用语言编程来实现，但是用户必须熟悉互连的PLC及PLC网络采用的通讯协议，严格的按照通讯协议规定为计算机编写通讯程序，其对用户要求较高，而采用工控组态软件实现PLC与上位计算机之间的通讯，则相对简单因为工控组态软件中一般都提供了相关设备的通讯驱动程序，例如西门子公司的S7系列PLC与工控组态软件WinCC之间可进行连接实现PLC与上位计算机之间的通讯。
下面介绍组态王6.0与FX-0N-60MR PLC 之间通讯的实现步骤。FX-0N-60MR PLC采用RS232或RS422进行通讯，占用计算机的一个串行口。在不添加扩展卡的情况下可以使用编程口和计算机进行通讯。
    、设备连接
    利用PLC与计算机专用的F2-232CAB型RS232C电缆，将PLC通过编程口与上位计算机串口（COM口）连接，进行串行通讯。串行通讯方式使用＂组态王计算机＂的串口，I/O设备通过RS-232串行通讯电缆连接到＂组态王计算机＂的串口。
    第二、设备配置
    在组态王工程浏览器的工程目录显示区，点击＂设备＂大纲项下PLC与上位计算机所连串口（COM口），进行参数设置。
    FX系列PLC编程口的通讯COM口参数设置：
    然后在组态王浏览器目录内容显示区内双击所设COM口对应的＂新建＂图标，会弹出＂设备配置向导＂对话框。在此对话框中完成与组态王通讯的设备的设置。
利用设备配置向导就可以完成串行通讯方式的I/O设备安装，安装过程简单、方便。在配置过程中，用户需选择I/O设备的生产厂家、设备型号、连接方式，为设备指定一个逻辑设备名，设定设备地址（FX系列PLC在使用编程口进行通讯时，不需要设备地址）
    第三、构造数据库
    数据库是＂组态王＂软件的核心部分，在工程管理器中，选择＂数据库\数据词典＂，双击＂新建图标＂，弹出＂变量属性＂对话框。定义FX-0N-60MR PLC相应寄存器：

图2 交通信号灯的控制示意图
    斜体字dddo、dddd、ddd等表示格式中可变部分，d表示十进制数，o表示八进制数，变化范围列于取值范围中。组态王按照寄存器名称来读取下位机相应的数据。组态王中定义的寄存器与下位机所有的寄存器相对应。如定义非法寄存器，将不被承认。如定义的寄存器在所用的下位机具体型号中不存在，将读不出数据。
    第四、设计图形界面并建立动画连接
    在组态王“画面”上创建十字路口红、黄、绿交通信号灯的控制示意图，见图2，建立启动和停止按钮，并将各个控制信号灯及启动和停止按钮与所建立相应变量关联，进行动画连接。
    第五、系统运行
    启动组态王运行系统TOUCHVIEW，运行交通信号灯的控制。将PLC开关指向“RUN”状态，按下启动按钮，观察交通信号灯系统的控制结果。实验结果表明，系统运行正常，动画效果良好。
    5、结束语
    PLC及PLC的多机联用与计算机的联网通信应用越来越多，它综合了计算机和PLC的长处，计算机作为上位机提供良好的人机界面，进行全系统的监控和管理，PLC作为下位机执行可靠有效的分散控制，利用工控组态软件实现PLC与上位计算机通信的方法简单易行，它降低了对用户的要求，大大缩短了设计周期，系统继承性较好，尤其对于大规模复杂控制系统来说，这当优点更为突出

一、引言
　　 随着微电子技术和计算机技术的发展，可编程序控制器有了突飞猛进的发展，其功能已远远超出了逻辑控制、顺序控制的范围，它与计算机有效结合，可进行模拟量控制，具有远程通信功能等。有人将其称为现代工业控制的三大支柱（即PLC，机器人，CAD/CAM）之一。目前可编程序控制器（Programmable Controller）简称PLC已广泛应用于冶金、矿业、机械、轻工等领域，为工业自动化提供了有力的工具。
　　二、PLC的基本结构
　　 PLC采用了典型的计算机结构，主要包括CPU、RAM、ROM和输入/输出接口电路等。如果把PLC看作一个系统，该系统由输入变量-PLC-输出变量组成，外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的信号均作为PLC的输入变量，它们经PLC外部端子输入到内部寄存器中，经PLC内部逻辑运算或其它各种运算、处理后送到输出端子，它们是PLC的输出变量，由这些输出变量对外围设备进行各种控制。
　　三、控制方法及研究
　　1、FP1的特殊功能简介
　　 (1) 脉冲输出
　　 FP1的输出端Y7可输出脉冲，脉冲频率可通过软件编程进行调节，其输出频率范围为360Hz～5kHz。
　　 (2) 高速计数器（HSC）
　　 FP1内部有高速计数器，可同时输入两路脉冲，高计数频率为10kHz，计数范围-8388608～+8388607。
　　
　　 (3) 输入延时滤波
　　 FP1的输入端采用输入延时滤波，可防止因开关机械抖动带来的不可靠性，其延时时间可根据需要进行调节，调节范围为1ms～128ms。
　　 (4) 中断功能
　　 FP1的中断有两种类型，一种是外部硬中断，一种是内部定时中断。
　　2、步进电机的速度控制
　　 FP1有一条SPD0指令，该指令配合HSC和Y7的脉冲输出功能可实现速度及位置控制。速度控制梯形图见图1，控制方式参数见图2，脉冲输出频率设定曲线见图3。
　　

　　3、控制系统的程序运行
　　

　　图4是控制系统的原理接线图，图4中Y7输出的脉冲作为步进电机的时钟脉冲，经驱动器产生节拍脉冲，控制步进电机运转。同时Y7接至PLC的输入接点X0，并经X0送至PLC内部的HSC。HSC计数Y7的脉冲数，当达到预定值时发生中断，使Y7的脉冲频率切换至下一参数，从而实现较准确的位置控制。实现这一控制的梯形图见图5。
　　

　　控制系统的运行程序：句是将DT9044和DT9045清零，即为HSC进行计数做准备;第二句～第五句是建立参数表，参数存放在以DT20为首地址的数据寄存器区;后一句是启动SPD0指令，执行到这句则从DT20开始取出设定的参数并完成相应的控制要求。
　　 由句可知个参数是K0，是PULSE方式的特征值，由此规定了输出方式。第二个参数是K70，对应脉冲频率为500Hz，于是Y7发出频率为500Hz的脉冲。第三个参数是K1000，即按此频率发1000个脉冲后则切换到下一个频率。而下一个频率即后一个参数是K0，所以当执行到这一步时脉冲停止，于是电机停转。故当运行此程序时即可使步进电机按照规定的速度、预定的转数驱动控制对象，使之达到预定位置后自动停止。
　　三、结束语
　　 利用可编程序控制器可以方便地实现对电机速度和位置的控制，方便可靠地进行各种步进电机的操作，完成各种复杂的工作。它代表了先进的工业自动化革命，加速了机电一体化的实现。

、引言
　　随着中国经济的蓬勃发展，我国单位GDP能耗与欧美发达国家的差距越来越大，引起了中央的极大的关注，十一五规划更是将“建立全社会的可持续发展能效目标”和“向低能耗方向有效调整产业结构”作为重中之重。
目前相当多的整厂节能、路灯节能、楼宇节能采用调压节能的方式，德维森公司生产的V80节能专用PLC——V80-C18DRMA-LD正是为节能行业专门开发的专用PLC。
2、节能方案：
　　2.1、灯光节能器的原理如下：
　　电压会随用电的峰谷而波动，路灯在输入电压低于UMIN和大于UMAX时发光率会降低，线路损耗和灯具热耗等无功功耗会加大。引入路灯控制器，对路灯输入电压/电流进行检测，并对路灯的供给电源进行一个合理控制，从而使得能够大程度的节省电能。
同时节能器还起到一个智能控制的功能，当天黑后能自动的把灯打开，并根据不同的策略进行路灯的分组开关。因为各个地方的经纬度不同，冬天和夏天的天黑时间也各不相同。因此要根据不同的地区设置不同的开关灯策略。
　　比方说黑龙江，在夏天在晚上7点左右开灯，而冬天在下午4点开灯，为了满足不同地区不同时段的不同策略，一般需要将全年分成24个以上的段，不同的时间段使用不同的开关灯策略。
一般路灯节能都希望能在远方对现场的数据进行监控，同时本地也需要各种参数的显示，便于用户的调试。目前采用的方式多是RTU或者GPRS DTU为主，其中后者相对而言在成本上更低，在可用性方面也更好。
　　2.2、整厂节能的实现方式与灯光节能原理上比较类似，只不过增加了对功率因数的补偿和监控；同时整厂节能对于节能前与节能后的能耗比也需要有计录和比较，比方说在节能前，全厂耗电为13万度/月，节能后全厂的耗电为10万度/月，同时功率因数也比之前升高了，这些都需要有相关的记录和分析，同时数据要能得到用户的认同。
　　2.3、变频节能，原理上是根据对电机转速的调整来达到节能的效果，如注塑机节能、空压机节能等。
　　针对灯光节能、整厂节能、变频节能的需求，德维森公司开发的C18DRMA-LD专用PLC把所有调压调速节能需要的功能都集成进来了。包括市电的电压、电流采集、调压节能器的控制、可选的多种远程通讯方式、实时时钟、本地的7段数码管显示和LCD显示可选、本地的轻触按键和PVC按键可选。同时C18DRMA-LD还保留了PLC原有的所有特性，包括超强的抗干扰能力、梯形图可编程能力、各种标准的通信和IO接口、带掉电保持的RAM区等。

　　如上图所示PLC根据采集到的市电电压和不同的节能策略调节节能调压器的输出，同时可以通过GPRS的DTU上网，将现场的数据传给远方的上网的电脑，远方的监控电脑就可以对现场的策略进行控制和调整。
3、C18DRMA-LD的特点：
3.1市电采集
　　大多数PLC的CPU模块本身带模拟量的相当少，而路灯节能需要的模拟量数量相当多，如果是中的节能控制通常需要7路模拟量，这造成了成本的上升。
C18DRMA-LD多可以采集7路模拟量信号，这样就可以满足大多数用户的需要，通常的节能控制器只需要2路模拟量信号，一路市电电压和一路电流信号，而在整厂节能和大型的路灯节能器需要采集3路电压和1路或者4路电流信号，这样C18DRMA-LD都可以轻松应付。
7模拟量输入信号的类型包括：±10V、±20mA、热电阻等
3.2功率因数计算
　　对于整厂节能，功率因数的测量是必不可少的，目前还没有那一家的PLC支持功率因数的换算，如果用单片机开发则会面临周期太长和精度太低的问题。
C18DRMA-LD的模拟量输入可以支持交流信号输入，同时AD转换速率更高达300K，可以轻松的满足市电50HZ的功率因数计算，能同时计算三相市电的功率因数，并将数据上传供用户分析。
3.3实时时钟
　　大多数的节能厂商都采用独立的实时时钟控制器，这造成了成本的上升和可靠性的下降。
C18DRMA-LD内带实时时钟，包括年、月、日、时、分、秒、周，用户可以很方便的利用实时时钟开发出各种不同的策略。
3.4支持双通信口，支持各种标准的通讯协议
　　目前的节能控制对于通信和监控的要求越来越高，大多数的路灯节能要求可以在远方进行控制和调整控制参数，同时相当多的用户还需要能在现场接屏进行监控，因为各家RTU与屏的通信协议不同，造成节能厂商的开发难度大大增加。
　　C18DRMA-LD带有RS232和RS485两个通信口，两个口都支持MODBUS从协议，RS485更是支持MODBUS主协议和FREE协议，用户可以很方便的利用这两个通信口与各种不同通信装置进行通信，比方说GSM、GPRS DTU、MODEM，另外还可以与各种显示屏、监控软件、组态软件进行通信。后这两个通信口还能对各种第三方的表计或者变频器进行监控，从而达到整合的目的。
3.5支持多机联网
　　路灯节能控制器因为单控制器的控制量有限，需要多台控制器联网进行监控。
　　多台C18DRMA-LD可通过RS485联网，交换数据，并可共用同一台GPRS与远端服务器通讯。
3.6本身带人机接口
　　C18DRMA-LD带多种7段数码管显示或者LCD液晶屏显示，用户可以在PLC内编程设置显示的内容。同时带键盘接口，多支持4*4的键盘矩阵，可以选用PVC薄膜按键或都轻触按键等。
3.7兼容标准V80 PLC的所有软件和功能
　　大多数节能控制器都不支持可编程，造成无法做到升级和现场维护。
　　C18DRMA-LD支持梯形图编程，支持掉电保持功能，支持在线编程功能，支持远程监控功能等，总之所有PLC有的功能C18DRMA-LD都有，C18DRMA-LD是在标准的PLC平台上开发的。
3.8可靠性和电磁兼容能力强
　　节能控制器控制的是强干扰的大感性负载，如何提升系统的抗干扰能力成为了系统设计者伤脑筋的问题。
　　而PLC与其它用单片机开发的控制板之间的区别在于PLC是一个通用的工控平台，不光是在是软件、通信、接口方面是标准的，其电磁兼容、环境测试也都是按标准做的，V80的全系列产品均通过了CE认证，可以从各方面满足客户的需要。
3.9宽温工作范围
　　针对北方用户室外使用的需要，C18DRMA-LD可以在-40~60℃的宽温范围内进行工作，并保证性能与可靠性。
4、总结：
　　德维森作为国内有实力的中、小型PLC供应商，顺应市场的需求开发的C18DRMA-LD是一款节能专用PLC，德维森可以为用户提供包括周边设备在内的一整套电气解决方案，已有多家大型的节能设备厂商选用德维森的C18DRMA-LD，大家对C18DRMA-LD的可靠性、专用性和灵活性都赞不绝口。