西门子6ES73125BFO4OABO

发布时间:2018-05-22

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SIEMENS 上海诗幕自动化设备有限公司 

我公司经营西门子 PLCS7-200S7-300 S7-400 S7-1200 触摸屏,变频器,6FC6SNS120 V10 V60 V80伺服数控备件:原装进口电机(1LA71LG41LA91LE1),国产电机(1LG01LE0)大型电机(1LA81LA41PQ8)伺服电机(1PH1PM1FT1FK1FS)西门子保内全新原装产品‘质保一年。一年内因产品质量问题免费更换新产品;不收取任何费。欢迎致电咨询

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液体混合装置控制的模拟 一、 实验目的 熟练使用置位和复位等各条基本指令,通过对工程实例的模拟,熟练地掌握PLC的编程和程序调试。 二、液体混合装置控制的模拟实验面板图:图6-9-1所示 液体混合装置控制面板 上图下框中的V1、V2、V3、M分别接主机的输出点Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3;起、停按钮SB1、SB2分别接主机的输入点I0.0、I0.1;液面传感器SL1、SL2、SL3分别接主机的输入点I0.2、I0.3、I0.4。上图中,液面传感器利用钮子开关来模拟,启动、停止用动合按钮来实现,液体A阀门、液体B阀门、混合液阀门的打开与关闭以及搅动电机的运行与停转用发光二极管的点亮与熄灭来模拟。 三、控制要求 由实验面板图可知:本装置为两种液体混合装置,SL1、SL2、SL3为液面传感器,液体A、B阀门与混合液阀门由电磁阀YV1、YV2、YV3控制,M为搅动电机,控制要求如下: 初始状态:装置投入运行时,液体A、B阀门关闭,混合液阀门打开20秒将容器放空后关闭。 启动操作:按下启动按钮SB1,装置就开始按下列约定的规律操作: 液体A阀门打开,液体A流入容器。当液面到达SL2时,SL2接通,关闭液体A阀门,打开液体B阀门。液面到达SL1时,关闭液体B阀门,搅动电机开始搅动。搅动电机工作6秒后停止搅动,混合液体阀门打开,开始放出混合液体。当液面下降到SL3时,SL3由接通变为断开,再过2秒后,容器放空,混合液阀门关闭,开始下一周期。 停止操作:按下停止按钮SB2后,在当前的混合液操作处理完毕后,才停止操作(停在初始状态上)。 四、编制梯形图并写出程序 参考程序 表6-9-1所示 步序 指 令 步序 指 令 0 LD I0.0 17 LD M10.0 1 EU 18 S M20.0, 1 2 = M10.0 启动脉冲 19 LD M20.0 3 LD I0.1 20 A T38 4 EU 21 O M10.0 5 = M10.1 停止脉冲 22 S Q0.0, 1 液体A阀打开 6 LD I0.2 23 LD M10.3 7 EU 24 S Q0.1, 1 液体B阀打开 8 = M10.2 25 LD M10.3 9 LD I0.3 26 O M10.1 10 EU 27 R Q0.0, 1 液体A阀关闭 11 = M10.3 28 LD M10.2 12 LDN I0.4 29 S Q0.3, 1 搅动电机工作 13 AN M11.1 30 LD M10.2 14 = M11.0 31 O M10.1 15 LDN I0.4 32 R Q0.1, 1 液体B阀关闭 16 = M11.1 33 LD T37 步序 指 令 步序 指 令 34 O M10.1 46 = M11.5 35 R Q0.3, 1 47 LD M11.4 36 LD Q0.3 48 S Q0.2, 1 混合液阀打开 37 TON T37, +60 延时6S 49 LD T38 38 LDN Q0.3 50 O M10.1 39 = M12.0 51 R Q0.2, 1 混合液阀关闭 40 LDN Q0.3 52 LD M11.2 41 A M12.0 53 S M20.1, 1 42 AN M11.5 54 LD T38 43 = M11.4 55 R M20.1, 1 44 LDN Q0.3 56 LD M20.1 45 A M12.0 57 TON T38, +20 延时2S 五、程序设计及工作过程分析 启动操作:按下启动按钮SB1,I0.0的动合触点闭合,M10.0产生启动脉冲,M10.0的动合触点闭合,使Q0.0保持接通,液体A电磁阀YV1打开,液体A流入容器。当液面上升到SL3时,虽然I0.4动合触点接通,但没有引起输出动作。当液面上升到SL2位置时,SL2接通,I0.3的动合触点接通,M10.3产生脉冲,M10.3的动合触点接通一个扫描周期,复位指令R Q0.0使Q0.0线圈断开,YV1电磁阀关闭,液体A停止流入;与此同时,M10.3的动合触点接通一个扫描周期,保持操作指令S Q0.1使Q0.1线圈接通,液体B电磁阀YV2打开,液体B流入。 当液面上升到SL1时,SL1接通,M10.2产生脉冲,M10.2动合触点闭合,使Q0.1线圈断开,YV2关闭,液体B停止注入,M10.2动合触点闭合,Q0.3线圈接通,搅匀电机工作,开始搅动。搅动电机工作时,Q0.3的动合触点闭合,启动定时器T37,过了6秒,T37动合触点闭合,Q0.3线圈断开,电机停止搅动。当搅匀电机由接通变为断开时,使M11.2产生一个扫描周期的脉冲,M11.2的动合触点闭合,Q0.2线圈接通,混合液电磁阀YV3打开,开始放混合液。 液面下降到SL3,液面传感器SL3由接通变为断开,使M11.0动合触点接通一个扫描周期,M20.1线圈接通,T1开始工作,2秒后混合液流完,T1动合触点闭合,Q0.2线圈断开,电磁阀YV3关闭。同时T1的动合触点闭合,Q0.0线圈接通,YV1打开,液体A流入,开始下一循环。 停止操作:按下停止按钮SB2,I0.1的动合触点接通,M10.1产生停止脉冲,使M20.0线圈复位断开,M20.0动合触点断开,在当前的混合操作处理完毕后,使Q0.0不能再接通,即停止操作。 参考梯形图如下所示: 图6-9-2 六、实验设备 1、THSMS-A型、THSMS-B型实验装置或THSMS-1型、THSMS-2型实验箱一台 2、安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机一台 3、PC/PPI编程电缆一根 4、锁紧导线若干 用PLC实现步进电机的直接控制 步进电机的可编程控制器直接控制,可使组合机床自动生产线控制系统的成本显著下降。文章介绍了用PLC控制步进电机驱动的数控滑台方法,伺服控制、驱动及接口以及步进电机PLC控制的软件逻辑。 1 概述 在组合机床自动线中,一般根据不同的加工精度要求设置三种滑台(1)液压滑台,用于切削量大,加工精度要求较低的粗加工工序中;(2)机械滑台,用于切削量中等,具有一定加工精度要求的半精加工工序中;(3)数控滑台,用于切削量小,加工精度要求很高的精加工工序中。可编程控制器(简称PLC)以其通用性强、可靠性高、指令系统简单、编程简便易学、易于掌握、体积小、维修工作少、现场接口安装方便等一系列优点,被广泛应用于工业自动控制中。特别是在组合机床自动生产线的控制及CNC机床的S、T、M功能控制更显示出其的性能。PLC控制的步进电机开环伺服机构应用于组合机床自动生产线上的数控滑台控制,可省去该单元的数控系统使该单元的控制系统成本降低70~90%,甚至只占用自动线控制单元PLC的3~5个I/O接口及<1KB的内存。特别是大型自动线中可以使控制系统的成本显著下降。 2 PLC控制的数控滑台结构 一般组合机床自动线中的数控滑台采用步进电机驱动的开环伺服机构。采用PLC控制的数控滑台由可编程控制器、环行脉冲分配器、步进电机驱动器、步进电机和伺服传动机构等部分组成,见图1。 图1 伺服传动机构中的齿轮Z1、Z2应该采取消隙措施,避免产生反向死区或使加工精度下降;而丝杠传动副则应该根据该单元的加工精度要求,确定是否选用滚珠丝杠副。采用滚珠丝杠副,具有传动效率高、系统刚度好、传动精度高、使用寿命长的优点,但成本较高且不能自锁。 3 数控滑台的PLC控制方法 数控滑台的控制因素主要有三个: 3.1 行程控制 一般液压滑台和机械滑台的行程控制是利用位置或压力传感器(行程开关/死挡铁)来实现;而数控滑台的行程则采用数字控制来实现。由数控滑台的结构可知,滑台的行程正比于步进电机的转角,因此只要控制步进电机的转角即可。由步进电机的工作原理和特性可知步进电机的转角正比于所输入的控制脉冲个数;因此可以根据伺服机构的位移量确定PLC输出的脉冲个数: n= DL/d (1) 式中 DL——伺服机构的位移量(mm),d ——伺服机构的脉冲当量(mm/脉冲) 3.2 进给速度控制 伺服机构的进给速度取决于步进电机的转速,而步进电机的转速取决于输入的脉冲频率;因此可以根据该工序要求的进给速度,确定其PLC输出的脉冲频率: f=Vf/60d (Hz) (2) 式中 Vf——伺服机构的进给速度(mm/min) 3.3 进给方向控制 进给方向控制即步进电机的转向控制。步进电机的转向可以通过改变步进电机各绕组的通电顺序来改变其转向;如三相步进电机通电顺序为A-AB-B-BC-C-CA-A…时步进电机正转;当绕组按A-AC-C-CB-B-BA-A…顺序通电时步进电机反转。因此可以通过PLC输出的方向控制信号改变硬件环行分配器的输出顺序来实现,或经编程改变输出脉冲的顺序来改变步进电机绕组的通电顺序实现。 4 PLC的软件控制逻辑 由滑台的PLC控制方法可知,应使步进电机的输入脉冲数和脉冲频率受到相应的控制。因此在控制软件上设置一个脉冲数和脉冲频率可控的脉冲信号发生器;对于频率较低的控制脉冲,可以利用PLC中的定时器构成,如图2所示。脉冲频率可以通过定时器的定时常数控制脉冲周期,脉冲数控制则可以设置一脉冲计数器C10。当脉冲数达到设定值时,计数器C10动作切断脉冲发生器回路,使其停止工作。伺服机构的步进电机无脉冲输入时便停止运转,伺服执行机构定位。当伺服执行机构的位移速度要求较高时,可以用PLC中的高速脉冲发生器。不同的PLC其高速脉冲的频率可达4000~6000Hz。对于自动线上的一般伺服机构,其速度可以得到充分满足。 图2 5 伺服控制、驱动及接口 5.1 步进电机控制系统的组成 步进电机的控制系统由可编程控制器、环行脉冲分配器和步进电机功率驱动器组成,其结构见图1。 控制系统中PLC用来产生控制脉冲;通过PLC编程输出一定数量的方波脉冲,控制步进电机的转角进而控制伺服机构的进给量;同时通过编程控制脉冲频率——既伺服机构的进给速度;环行脉冲分配器将可编程控制器输出的控制脉冲按步进电机的通电顺序分配到相应的绕组。PLC控制的步进电机可以采用软件环行分配器,也可以采用如图1所示的硬件环行分配器。采用软环占用的PLC资源较多,特别是步进电机绕组相数M>4时,对于大型生产线应该予以充分考虑。采用硬件环行分配器,虽然硬件结构稍微复杂些,但可以节省占用PLC的I/O口点数,目前市场有多种芯片可以选用。步进电机功率驱动器将PLC输出的控制脉冲放大到几十~上百伏特、几安~十几安的驱动能力。一般PLC的输出接口具有一定的驱动能力,而通常的晶体管直流输出接口的负载能力仅为十几~几十伏特、几十~几百毫安。但对于功率步进电机则要求几十~上百伏特、几安~十几安的驱动能力,因此应该采用驱动器对输出脉冲进行放大。 5.2 可编程控制器的接口 如伺服机构采用硬件环行分配器,则占用PLC的I/O口点数少于5点,一般仅为3点。其中I口占用一点,作为启动控制信号;O口占用2点,一点作为PLC的脉冲输出接口,接至伺服系统硬环的时钟脉冲输入端,另一点作为步进电机转向控制信号,接至硬环的相序分配控制端,如图3所示;伺服系统采用软件环行分配器时,其接口如图4。 6 应用实例与结论 将PLC控制的开环伺服机构用于某大型生产线的数控滑台,每个滑台仅占用4个I/O接口,节省了CNC控制系统,其脉冲当量为0.01~0.05mm,进给速度为Vf=3~15m/min,完全满足工艺要求和加工精度要求。

技术指标
1、实心裸铜线导体,2芯并合成对,芯线红绿二色。
2、铝箔、裸金属丝编织双层屏蔽,PVC外护套,阻燃,外观紫色。
3、符合VDE 0472标准;B类试验(IEC332.1)。
4、带米标识,分100米、200米、300米包装,500米、1000米木轮包装。
5、工作参数:单线传输大规格:1000m,加中继器可延长至10000m
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和所有网络一样,电缆的优劣直接影响工业以太网的优劣。而且除了高电磁干扰(EMI),工业环境中还经常有某种等级的温度、粉尘、湿度以及其他在家庭
办公环境中不常见的影响因素。所以,如何选择电缆?在办公室内,商业等级的电缆,例如5类电缆,比较适合于10MB的网络,而5e类电缆适合于100MB网
根据ANSI/TIA-1005标准所述,6类电缆或者更好的电缆可以用于工业环境中的主机或者设备连接。
6类电缆能够在100米的范围内实现1GB网络,55米范围内
现10GB网络。6e类电缆可以在100米范围内实现10GB网络。
相比于5类电缆和5e类电缆,6类电缆不易受串扰和外部EMI噪声影响。工业以太网电缆的设计能
御更加严酷的工业环境对电缆的物理侵蚀。在安装6类电缆时,确保RJ45接口和插座也能够达到6类等级。较好的使用方法是,短距离布线时,使用预先做好
接插电缆,并在工厂内安装连接器。长距离布线时使用插座。
、电缆、屏蔽、接地回路一些应用场合需要做屏蔽,但是如果屏蔽电缆安装不当, 那么会适得
反。
当出保护套管时,屏蔽以太网电缆在EMI环境中的性能更好。良好的接地是使用屏蔽电缆的关键。一个接地参考点是关键中的关键。  多个接地连接会
接地回路,不同接地连接处电势的不同会在电缆中引入噪声。
接地回路会给你的网络带来巨大的破坏,为了解决这个问题,只在电缆的一端使用接地RJ45接
口,另一端使用绝缘的RJ45接口以消除接地回路的可能性。
如果以太网电缆与电源电缆交叉布线,那么交叉角度颇有讲究。将并列的以太网电缆和电源电缆相
隔至少8到12英寸,如果电压较高或者并列距离较长,那么这个间隔距离应该更大。如果以太网电缆在金属沟槽或者套管内走线,那么相邻的沟槽或者套管必
连接在一起以实现电气连续性。
大体来讲,以太网电缆尽量远离能够产生EMI的设备,例如电机、电机控制设备、照明设备、带电导体等。在面板上,以太网
缆与连接器间隔至少2英寸。当电缆远离EMI干扰源时,遵循的电缆弯曲半径。
3、交换机VS集线器简单地说,工业以太网环境中不要使用集线器。集线
不过是一个多端口的中继器。如果集线器被排除在外的话,剩下的选择就只有管理型交换机和非管理型交换机了。管理型的交换机更好,当然它的价格也比非
理型的交换机要贵。
网络上的每一台设备都有一识符,就是我们所说的MAC地址,这是交换机比集线器具有的识别能力的关键。当交换机刚刚上电的时候,
的表现和集线器没有区别,将所有的通讯内容都广播出去,但随着网络上的设备将信息在交换机的不同端口上传输,交换机开始监控通讯内容,识别出哪一个
地址与哪一个端口相关,然后在MAC地址表中做出标识。一旦交换机发现设备的MAC地址与某个特定的端口相连接,它就会监控指向那个MAC地址的信息,
些信息仅仅发送给那个特定的地址。
工业以太网网络有三种通讯类型。点对点的单播通讯、一对多的组播通讯和一点到所有节点的广播通讯。?当交换机的M
址表建立完成之后,管理型交换机和非管理型交换机对单播通讯和广播通讯的处理方式没有什么不同。一般来说,在100MB的带宽下,将广播频度控制在每秒
个广播。对于任何网络来说,都会或多或少地存在广播通讯。一个例子就是打印服务器会周期性地在网络上给出广播通知。
:不仅仅是管理型交换机和非管理
换机的一个主要的区别就在于它们对待组播通讯的处理方式。组播通讯通常来自于搭载在工厂过程网络上的智能设备,采用面向连接的基于生产厂商/用户模型术。这种情况下的连接仅仅是网络上两个或者多个节点之间的关系。
要想能够接收组内信息,设备必须加入组播通讯小组,组内所有的成员都能够接收到数据。
果仅仅是向小组发送数据,那么你无需成为小组成员。在生产厂商/用户模型中,组播通讯的主要问题就是随着小组成员数量的增加,通讯信息呈指数地增长。就需要使用管理型的交换机了。
管理型交换机能够打开互联网组管理协议(IGMP)窥探功能。它是这样工作的,当IGMP窥探功能打开后,它会发出广播通讯任何组播小组内的成员。使用这些信息,加上已经建好的MAC地址表,管理型交换机就能够将组播通讯仅仅发送给组播小组内的成员。非管理型的交换机对组和广播数据的处理方式一样,都是将数据发送给每一个节点。如果网络使用了生产厂商/用户技术或者使用了组播通讯,那么管理型交换机是物有所值的不二之

5、镜像端口、故障排查考虑使用管理型交换机还有很多其他原因,这种等级的交换机通常都提供故障日志功能,能够控制每个端口的速度,具有冗余设置以及镜像功能。这些额外能力能够保证对网络行为进行更加准确的控制,而且在故障排查的时候能起到非常宝贵的作用。我们知道,对于网络上的某些节点,故障是避免的。当网络性能出现问题时,首先就要检查交换机,虽然对于大多数网络性能问题来说,交换机很少是问题的核心。交换机是系统中可能发生问题的节点,的工作速率通常是其他网络部件工作速率的10到50倍。虽然有一种很好的软件能够帮助你对网络故障问题进行排查,但是大多数这种软件仅仅能看到广播通讯播通讯。这实际上很合理,因为很多性能问题通常都源自不受限的组播通讯或者过多的广播通讯。如果你出于某种原因需要检查单播通讯,那么端口镜像的途径。如果网络上没有组播通讯的话,那么使用非管理型的交换机也没什么问题。在只搭载了很少设备的小型简单网络上,很多人使用非管理型的交换机。有时候也可这两种类型的交换机结合使用,将一些远程设备搭载在非管理型的交换机上,统一向管理型的交换机反馈。对于那些节点数量很多的网络,如果成本不是一个关,那么还是选择管理型的交换机吧,事后想来这确实是一个明智的选择。

InterBus现场总线作为IEC61158标准,广泛应用于制造业和机器加工业。汽车生产过程中的物料呼叫控制系统采用InterBus现场总线技术,
在现有生产线上进行生产物流重构,实现了企业同步化物流的需求。    InterBus现场总线作为IEC61158标准,是一种开放型的串行总线系统
其数据传输速度快、效率高,总线控制器和总线设备具有智能化和很强的故障诊断能力,广泛应用于制造业和机器加工业。汽车生产过程中的物料呼叫控制系统采用InterBus现场总线技术,在现有生产线上进行生产物流重构,实现了企业同步化物流的需求。该系统能使物料供应及时、
节省物料线边占用空间、减少线边库存和储位库存,自动统计缺料的工位、时间与频次,有效防止不必要的延误、等待时间和因物料短缺产生停线的问题。控制系统具有在线故障诊断功能,减少了系统故障处理的时间,提高了系统运行的可靠性和工厂生产效率。 物料呼叫控制系统由硬件和软件构成。硬件主要由工控机,现场总线控制器,总线耦合器BK模块,数字输入、输出模块DIO、SAB模块,LED显示屏,灯箱和按钮构成。现场线控制器选用RFC430,其具有数据采集、逻辑控制、信息交换和自动诊断等功能。控制系统软件由控制程序和故障诊断程序组成。控制程序功能如下:根据汽车生产要求,当生产线线边库存低于较低值时,生产工人按下工位上对应的按钮,总线控制器根据回送的过程数据,通过一种基于InterBus现场总线的通信模块,发送该物料的名称、工位号数量等信息到LED大屏幕显示屏,同时启动音乐铃声和灯箱上对应该物料的指示灯。仓库工作人员得到信息后,按下灯箱指示灯下面对应的按钮,表示信息确认,已开始投料。总线控制器根据确认的信息,将工位按钮上方的指示灯由常亮转为闪亮状态,表示该物料正在投送中。当物流到达呼叫的工位后,操作人员恢复按钮,该物料配送过程结束。该物料的名称、呼叫工位、呼叫时间、到位时间、投料人等信息记入上位机的数据库,作为管理人员考核员工的一项指标。故障诊断程序包括运行在控制器上的诊断和自启动程序和运行在上位机(工控机)上的OPC(OLE for Process Control)应用程序。控制系统一旦出现故障,总线便停止运行。在线故障诊断程序可以快速诊断故障原因,并应用OPC技术将RFC430总线控制器的诊断信息传送到上位机,上位机根据控制器传送的诊断信息,采用数据库技术为管理层提供更为详细的故障原因以及处理方法。因此,一旦控制系统出现故障,值班人员就能根据故障诊断信息以及处理方法迅速排除故障。故障排除后,系统能自动启动总线,恢复正常运行。InterBus总线控制器RF430中的标准寄存器提供了总线运行的状态信息,也可通过控制程序操作总线系统。总线控制器中的标准寄存器包括诊断状态寄存器、诊断参数寄存器、标准功能启动寄存器、标准功能状态寄存器和标准功能参数寄存器。寄存器的地址可利用PCWORX组态软件在控制系统的输入或输出地址区域设定,以便在编程中应用。诊断状态寄存器为一个字长,每一位都反映了总线系统运行状态的某一方面情况。诊断参数寄存器为诊断状态寄存器的状态位提供更为详细的信息,当外围设备出现故障和总线出错时,诊断参数寄存器提供错误位置;当控制器和总线出错时,诊断参数寄存器提供错误代码。诊断和自启动程序在PC WORX 2.02中功能编程软件Program Worx上开发,采用ST(结构化文本)语言编程,编程后封装能模块FCDIAG(见图1)。该模块以诊断状态寄存器、诊断参数寄存器作为输入,经过处理之后把诊断信息赋给全局部变量ERR DIAG STATUS 和ERR DIAG_A。自启动功能可以检测故障是否清除,一旦检测到故障已经清除后,通过标准功能启动寄存器,

PLC梯形图编程的特点与优势 1)PLC梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称,如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等,但是它们不是真实的物理继电器(即硬件继电器),而是在软件中使用的编程元件。每一编程元件与PLC存储器中元件映像寄存器的二个存储单元相对应。以辅助继电器为例,如果该存储单元为0状态,梯形图中对应的编程元件的线圈“断电”,其常开触点断开,常闭触点闭合,称该编程元件为0状态,或称该编程元件为OFF(断开)。该存储单元如果为1状态,对应编程元件的线圈“通电”,其常开触点接通,常闭触点断开,称该编程元件为l状态,或称该编程元件为ON(接通)。 2)根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系,求出与图中各线圈对应的编程元件的ON/OFF状态,称为梯形图的逻辑解算。逻辑解算是按梯形图中从上到下、从左至右的顺序进行的。解算的结果,马上可以被后面的逻辑解算所利用。逻辑解算是根据输入映像寄存器中的值,而不是根据解算瞬时外部输入触点的状态来进行的。 3)梯形图中各编程元件的常开触点和常闭触点均可以无限多次地使用。 4)输入继电器的状态地取决于对应的外部输入电路的通断状态,因此在梯形图中不能出现输入继电器的线圈。 PLC硬件系统的简化框图 ? 多个定时器组合的延时程序的PLC梯形图 一般PLC的一个定时器的延时时间都较短,如FX系列PLC中一个0.1s定时器的定时范围为0.1~3276.7s,如果需要延时时间更长的定时器,可采用多个定时器串级使用来实现长时间延时。定时器串级使用时,其的定时时间为各定时器定时时间之和。 如图5-10所示为定时时间为1h的梯形图及时序图,辅助继电器M1用于定时启停控制,采用两个0.1s定时器T14和T15串级使用。当T14开始定时后,经1800s延时,T14的常开触点闭合,使T15再开始定时,又经1800s的延时,T15的常开触点闭合,Y4线圈接通。从X14接通,到Y4输出,其延时时间为1800s+1800s=3600s=1h。 图5-10 用定时器串级的长延时程序 a)梯形图 b)时序图 SHAPE * MERGEFORMAT

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1、根据现场设备是否具备PROFIBUS接口可分为三种形式(1)总线接口型:现场设备不具备PROFIBUS接口,采用分散式I/O作为总线接口与现设连接。这种形式在应用现场总线技术初期容易推广。如果现场设备能分组,组内设备相对集中,这种模式会更好地发挥现场总线技术的优点。(2)一总线型:现场设备都具备PROFIBUS接口。这是一种理想情况。可使用现场总线技术,实现完全的分布式结构,可充分获得这一技术所带来的益。新建项目若能具有这种条件,就目前来看,这种方案设备成本会较高。(3)混合型:现场设备部分具备PROFIBUS接口。这将是一种相当普遍情况。这时应采用PROFIBUS现场设备加分散式I/O混合使用的办法。无论是旧设备改造还是新建项目,希望全部使用具备PROFIBUS接口现场设备的合可能不多,分散式I/O可作为通用的现场总线接口,是一种灵活的集成方案。2、根据实际应用需要的几种结构类型根据实际需要及经费情况,通常如下几种结构类型:(1) 结构类型1:以PLC或控制器做一类主站,不设监控站,但调试阶段配置一台编程设备。这种结构类型,PLC或控制器完成线通信管理、从站数据读写、从站远程参数化工作。(2) 结构类型2:以PLC或控制器做一类主站,监控站通过串口与PLC一对一的连接。这种结构型,监控站不在PROFIBUS网上,不是二类主站,不能直接读取从站数据和完成远程参数化工作。监控站所需的从站数据只能从PLC控制器中读取结构类型3:以PLC或其它控制器做一类主站,监控站(二类主站)连接PROIBUS总线上。这种结构类型,监控站在PROFIBUS网上作为二类主站,完成远程编程、参数化及在线监控功能。(4) 结构类型4:使用 PC机加PROFIBUS网卡做一类主站,监控站与一类主站一体化。这是一个低成本方但PC机应选用具有高可靠性、能长时间连续运行的工业级PC机。对于这种结构类型,PC机故障将导致整个系统将瘫痪。另外,通信厂商通常只提供模板的驱动程序,总线控制、从站控制程序、监控程序可能要由用户开发,因此应用开发工作量可能会较大。(5) 结构类型5:坚固式PC机(COMOCT COMPUTER)+PROFIBUS网卡+SOFTPLC的结构形式。如果上述方案中PC机换成一台坚固式PC机(COMOPACT COMPUTER),系统可靠性大大增强,足以使用户信服。但这是一台监控站与一类主站一体化控制器工作站,要求它的软件完成如下功能:支持编程,包括主站应用程序的开发、编辑、调试。 执行应用程序。 主持设备图形监控画面设计、数据库建立等监控程序的开发、调试。设备在线图形监控、数据存储及统计、报表等功能近来出现一种称为SOFTPLC的软件产品,是将通用型PC机改造成一台由软件(软逻辑)实现的PLC。这种软件将PLC的编程(IEC1131)及应用程序行功能,和操作员监控站的图形监控开发、在线监控功能集成到一台坚固式PC机上,形成一个PLC与监控站一体的控制器工作站。(6) 结构类型6:用两级网络结构,这种方案充分考虑了未来扩展需要,比如要增加几条生产线即扩展出几条DP网络,车间监控要增加几个监控站等,都可以方便进行采用了两级网络结构形式,充分考虑了阴影部分的扩展余地。

梯形图程序设计的常用方法——转换法梯形图设计的应用举例 图5是两台电动机自动顺序联动控制的继电器电路图,将其转化为功能相同的PLC的外部接线图和梯形图。 图5两台电动机自动顺序联动控制的继电器电路图 1) 分析动作原理 按SB1,KM1得电并自锁,电动机M1转动同时时间继电器KT线圈得电,经5秒延时后KM2得电并自锁,电动机M2转动;按SB2,KM1、KM2失电,两台电动机停止。 2) 确定输入/输出信号。 根据上述分析,输入信号有SB1、SB2、FR1、FR2,输出信号有KM1、KM2,并且可设对应关系如下:SB1-X1,SB2-X2,FR1-X3,FR2-X4,KM1-Y1,KM2-Y2。 3) 画出PLC的外部接线图和对应的梯形图。 图6外部节线图 图7梯形图 图解法是靠画图进行 PLC 程序设计。常见的主要有梯形图法、逻辑流程图法、时序流程图法和步进顺控法。 a 梯形图法:梯形图法是用梯形图语言去编制 PLC 程序。这是一种模仿继电器控制系统的编程方法。其图形甚至元件名称都与继电器控制电路十分相近。这种方法很容易地就可以把原继电器控制电路移植成 PLC 的梯形图语言。这对于熟悉继电器控制的人来说,是方便的一种编程方法。 b 逻辑流程图法:逻辑流程图法是用逻辑框图表示 PLC 程序的执行过程,反应输入与输出的关系。逻辑流程图法是把系统的工艺流程,用逻辑框图表示出来形成系统的逻辑流程图。这种方法编制的 PLC 控制程序逻辑思路清晰、输入与输出的因果关系及联锁条件明确。逻辑流程图会使整个程序脉络清楚,便于分析控制程序,便于查找故障点,便于调试程序和维修程序。有时对一个复杂的程序,直接用语句表和用梯形图编程可能觉得难以下手,则可以先画出逻辑流程图,再为逻辑流程图的各个部分用语句表和梯形图编制 PLC 应用程序。 c 时序流程图法:时序流程图法使首先画出控制系统的时序图(即到某一个时间应该进行哪项控制的控制时序图),再根据时序关系画出对应的控制任务的程序框图,后把程序框图写成 PLC 程序。时序流程图法很适合于以时间为基准的控制系统的编程方法。 d 步进顺控法:步进顺控法是在顺控指令的配合下设计复杂的控制程序。一般比较复杂的程序,都可以分成若干个功能比较简单的程序段,一个程序段可以看成整个控制过程中的一步。从整个角度去看,一个复杂系统的控制过程是由这样若干个步组成的。系统控制的任务实际上可以认为在不同时刻或者在不同进程中去完成对各个步的控制。为此,不少 PLC 生产厂家在自己的 PLC 中增加了步进顺控指令。在画完各个步进的状态流程图之后,可以利用步进顺控指令方便地编写控制程序。 PLC程序的经验设计法 什么是PLC程序的经验设计法? 1、PLC程序的经验设计法 在PLC发展的初期,沿用了设计继电器电路图的方法来设计梯形图程序,即在已有的些典型梯形图的基础上,根据被控对象对控制的要求,不断地修改和完善梯形图。有时需要多次反复地调试和修改梯形图,不断地增加中间编程元件和触点,后才能得到一个较为满意的结果。这种方法没有普遍的规律可以遵循,设计所用的时间、设计的质量与编程者的经验有很大的关系,所以有人把这种设计方法称为经验设计法。它可以用于逻辑关系较简单的梯形图程序设计。 用经验设计法设计PLC程序时大致可以按下面几步来进行:分析控制要求、选择控制原则;设计主令元件和检测元件,确定输入输出设备;设计执行元件的控制程序;检查修改和完善程序。 2、经验设计法的特点 经验设计法对于一些比较简单程序设计是比较奏效的,可以收到快速、简单的效果。但是,由于这种方法主要是依靠设计人员的经验进行设计,所以对设计人员的要求也就比较高,特别是要求设计者有一定的实践经验,对工业控制系统和工业上常用的各种典型环节比较熟悉。经验设计法没有规律可遵循,具有很大的试探性和随意性,往往需经多次反复修改和完善才能符合设计要求,所以设计的结果往往不很规范,因人而异。 经验设计法一般适合于设计一些简单的梯形图程序或复杂系统的某一局部程序(如手动程序等)。如果用来设计复杂系统梯形图,存在以下问题: 1).考虑不周、设计麻烦、设计周期长 用经验设计法设计复杂系统的梯形图程序时,要用大量的中间元件来完成记忆、联锁、互锁等功能,由于需要考虑的因素很多,它们往往又交织在一起,分析起来非常困难,并且很容易遗漏一些问题。修改某一局部程序时,很可能会对系统其它部分程序产生意想不到的影响,往往花了很长时间,还得不到一个满意的结果。 2).梯形图的可读性差、系统维护困难 用经验设计法设计的梯形图是按设计者的经验和惯的思路进行设计。因此,即使是设计者的同行,要分析这种程序也非常困难,更不用说维修人员了,这给PLC系统的维护和改进带来许多困难。 西门子6ES73125BFO4OABO
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西门子电缆公司前言

现场总线技术是当今世界各国关注的热点课题,以现场总线为基础的全数字控制系统是 21 世纪自动化控制系统的主流。PROFIBUS-DP是一种经过优化的高速、廉价的通信连接,专为自动控制系统和设备级分散I/O之间通信设计,使用PROFIBUS-DP模块可取代价格昂贵的24V或0~20mA并行信号线,用于分布式控制系统的高速数据传输。PROFIBUS-DP主要应用于现场设备级,它的响应时间从几百 到几百ms,数据传输速率为9.6kbit/s~12Mbit/s,传输的数据容量为每个报文多达244个字节,传输介质为屏蔽双绞线或光缆,被广泛应用于楼宇自动化、水电厂管理和工业过程自动化控制系统中。

2 软起动控制器中PROFIBUS-DP通讯接口的硬件设计

在软起动控制器的PROFIBUS-DP硬件接口电路设计方案上,采用单片机 + 集成芯片SPC3 + RS485驱动的方案。

2.1 SPC3简述

SPC3(SIEMENS PROFIBUS CONTROLLER)为优化的智能PROFIBUS-DP从站,集成有PROFIBUS-DP物理层的数据收发功能,可独立处理PROFIBUS-DP协议。SPC3的内部有RAM、方式寄存器、状态寄存器、中断寄存器以及各种缓冲器指针和缓冲区等。SPC3有8根数据线和11根地址线,其中8根数据线与地址线复用,可以接80C32、80C166、80C196、HC196等单片机。SPC3内部集成了1.5KB的双口RAM作为SPC3与软件/程序的接口,能自动调整9.6K到12M波特率。

2.2 PROFIBUS-DP通信接口硬件设计

PIC16F877与PROFIBUS-DP网络的连接通过一个PROFIBUS-DP网络的协议芯片SPC3和RS-485驱动电路组成。PROFIBUS-DP接口主要由处理器接口和串行总线接口组成。

处理器接口电路如图1示:80C32通过P0口和P2口扩展外部存储器,将SPC3内部的双口RAM作为自己的外部RAM,通过对双口RAM的读写来完成对SPC3的初始化和有关数据的交换。图中P1是指用双PIC16F877设计的软起动控制器,作为通讯的从站,PIC16F877集成了SPI接口,可以和协议芯片SPC3结合,以及MAX485ESA完成到PROFIBUS-DP总线网络上的连接。

继电器接触器和PLC控制电机的启停为例比较PLC与继电器接触器控制的特点 下面以传统的继电器接触器和PLC控制电机的的启停,来分析比较PLC与继电器接触器控制的特点。 1、继电器接触器装置控制电机的启停运行 方式一:按下启动按钮,电动机直接启动,按下停止按钮,电机停止运行,实现全压启动。 方式二:按下启动按钮, 5秒后电动机启动,按下停止按钮,电机停止运行,实现延时启动。 继电器接触器控制装置的特点 简单易懂、使用方便、价格便宜 可靠性不高(硬接线逻辑、大量的机械触点);通用性和灵活性较差(当控制要求改变时需重新设计布线,花费大时间长);功能简单(只限于逻辑顺序控制、定时等) 2、 PLC 可编程控制器控制电机的启停运行 可编程控制器控制电机的启停运行 当PLC运行时,CPU就要执行用户程序中的操作。但是CPU不可能同时执行多个操作,只能分时地一个操作一个操作地执行。PLC利用系统软件在其内部建立了输入输出映像区,当PLC的CPU执行用户程序时,从输入映像区中读取输入信号的状态,进行相应的操作。当CPU执行完个操作后,将操作结果输出到输出映像区,然后再执行第二个操作,操作结果送到输出映像区。在程序执行过程中,PLC并不读取输入信号的真正状态,执行结果也并没有输出到PLC外部。只有当程序执行到结束指令(END)时,将输出映像区中执行结果向PLC外部输出一次,将输入信号的状态读取一次送到输入映像区。对输入输出信号的这一操作过程称为I/O刷新。I/O刷新完成后,CPU再从用户程序的条指令开始,进行下一次程序执行。PLC的这种工作方式被称为扫描方式。 PLC的扫描周期包括上电后初始处理、共同处理、上位链接服务、外设服务、运算处理、I/O刷新。 PLC输入/输出响应滞后的现象及其影响分析 当PLC的输入端输入信号发生变化PLC输出端对该输入变化做出反应需要一段时间,这种现象称为PLC输入/输出响应滞后。 由上述分析可知,扫描周期的长短主要取决于程序的长短。扫描周期越长,响应速度越慢。由于每一个扫描周期只进行一次I/O刷新,即每一个扫描周期PLC只对输人、输出状态寄存器更新一次,故使系统存在输人、输出滞后现象,这在一定程度上降低了系统的响应速度。工业现场的干扰常常是脉冲式的、短时的,PLC的输入/输出响应滞后,对一般的工业控制要求,是完全允许的,还可以起到增强系统的抗干扰能力。 但是,对于控制时间要求严格、响应速度要求较快的系统,就要采取措施减小输入/输出滞后的不利影响。

 

 

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