西门子模块6ES7223-1PL22-0XA8型号含义

西门子模块6es7223-1pl22-0xa8型号含义

 3.2 组控制
   按生产工艺，在同一时间段内允许同时开停的设备作为一个组，组内设备的开停不依赖于其它设备的开停，它收集组内各台设备的驱动状态，汇总后送至上位机，并接收上位机发出的各种控制指令，通过组控制字节分别送至每个驱动。组控制功能块fb227，其控制过程如图2所示：首先向fb227中输入参数aux1，aux2，fb227接收上位机指令gcom，并采集组内设备的驱动状态stac；然后fb227将组控制字节grup送至每个驱动，将组状态gsta、组报警galm送至上位机。

图2 组控制过程框图

    3.3 驱动
   驱动分为马达驱动和电磁阀驱动，马达驱动按控制方式分为主驱动和辅助驱动马达。主驱动马达是指为维持正常生产必须持续运行的马达，其开停与组的开停同步，若遇有分支的情况下，通过选择来确定。辅助驱动马达是指在生产过程中不是每时每刻都需要参与的马达，它的开停是根据生产的需要，是断续运行的设备，其开停依赖于组，但又不完全由组控制。按马达种类分有单向马达、可逆马达、电动执行器、电动推杆等。根据每种驱动的控制要求编写各自的功能块，在主程序中可以很方便地调用，使得程序结构简单，易于维护。单向主驱动马达的功能块fb200，其驱动过程如图3所示。

图3 驱动过程框图

4 结论
   采用面向对象的编程方法，设置plc段、组、马达驱动等功能模块，尽可能按功能要求创建各种功能模块，在主程序中进行调用，使得复杂系统plc的编程问题变得有迹、有序、系统和规范化，复杂问题简单化了，其发展前景无限

  在一些电子部件产品测试时，早先很多生产厂家都使用继电接触控制系统。该系统由分立元件组成，由于线路简单，元件控制精度不高，加上抗干扰能力级差，所以运行不够稳定，误动作频繁，使产品的测试和分析不准确。
　　
   随着现代工艺的高精度要求，为了适应市场需求，采用可编程控制器对原继电电气控制系统进行改造，但由于各plc厂家硬件模块和软件结构绝大多数都是专用的、互不兼容的，系统各模块间的交互方式、通信机制也各不相同，这使得控制系统相对独立、彼此封闭。随着技术的进步和市场竞争的加剧，这种专用体系结构的控制系统越来越暴露了其固有的缺陷。由于基于pc平台的软件plc无需专门的编程器，可充分利用pc机的软硬件资源，直接采用梯形图或语言编程，具有良好的人机界面等优点，因此逐渐取代了硬件plc，成为研究的热点。
　　
   1、电气测试系统原理介绍
　　
   该寿命测试系统能够利用定时器控制电子部件产品的动作频率，利用计时器来控制动作的次数，基本原理如图1所示。

图1 电气测试基本原理

    plc使用omron c加上扩展模块，其i/o点数可达26个，可满足多路测试，利用控制动作relay的定时器和负载反馈relay的定时器时间差进行判断产品或负载的不良状态，并对系统进行停机保护，实验完成后利用产品或负载在机械和电气方面的特性对其产品进行评价。
　　
   其中，遮断保护、动作relay和负载反馈relay都是用plc内部高精度定时器进行控制的，其原理都是用低电压控制高电压，实现高低压分离，保証了测试系统的安全性，这里的遮断保护用的是fujielectricco.ltd。japansc-13aa型接触器，耐压可达600v，单触点额定电流是32a，动作relay和负载反馈relay（也可以用光电耦合或电流互感器）都是用的omron的my系列继电器。
　　
    实际用dl750 scoper测量发现这两种精度都不是很高，误差往往有8-10ms。
　　
   实际中对产品评价需要很多数据，需要测试很多产品，这样需要多独立回路，接线走线困难，而且会产生寄生电路，所以，从plc产品的兼容性及测试成本考虑，采用目前先进的嵌入式软plc技术，可大大缩短实验周期并降低成本。
　　
   2、软plc技术
　　
   传统的plc经过十几年的发展，技术已经非常成熟，以高速度、高稳定性、高性能在工业控制领域得到了广泛应用，与此同时，随着现代计算机技术和电子技术的发展，在工程方面逐渐表现出其缺点：传统的plc厂商垄断市场，其产品户不兼容，缺少明确一致的标准，难以构建开放的硬件体系结构；各厂商产品的编程方法差别很大，技术专有性较强，工作人员培训时间长，造成plc的性价比增长很缓慢。
　　
   20世纪90年代中期，计算机和微电子技术的迅猛发展以及plc的iec61131的制定，产生了软plc技术，所有"软plc技术"，就是用pc作为硬件支撑平台，利用软件实现标准硬件plc的基本功能，也就是将plc的控制功能封装在软件内，运行于pc的环境中，以pc为基础的控制系统，同时提供了plc的相同功能，却具备了pc的各种优点。
　　
   软plc技术一般由开发系统和运行系统两个部分组成。开发系统运行在pc平台上，而运行系统则运行在嵌入式硬件平台上，一般而言，嵌入式硬件平台上都要运行某种嵌入式操作系统，比如μc/os-ii、μclinux等。
　　
   现代开发系统的特点一般都是集成化开发环境，界面友好，易于使用。软plc嵌入式系统是基于iec61131的，所以必然要支持其中的几种语言，系统运行在嵌入式硬件平台上，负责解释执行由开发系统编译、链接后产生的目标文件，运行系统一般由运行内核、通信接口和系统管理三大部分组成，其设计和实现精度很高，它的执行效率将直接影响到系统在现场控制中的反应速度。
　　
   3、嵌入式平台的虚拟运行系统
　　
   运行系统的结构组成如图2所示。系统管理器的主要任务是处理不同任务、协调程序执行及从i/o映象读写变量。i/o接口可与本地i/o系统和远程i/o系统通信。通信接口使运行系统可以与开发系统或其他设备进行通信。内核解释器是运行系统的核心部分，负责解释执行由开发系统编译完成的plc应用程序的目标代码。

图2 运行系统的结构组成

   运行系统可在多种支持平台上运行，它通过将数据区和代码区分离，实现程序的动态更新和代码的高效率动态下载。
　　
    （1）在μclinux平台上实现软plc虚拟机实现步骤

将梯形图的指令翻译成宏汇编并建立一个宏库；

把用户编写的梯形图程序编译成中间代码形式的plm文件；

将plm文件转变为汇编程序；

用汇编器汇编变成功的汇编程序，将解释执行内部指令（plm文件）转换为程序，汇编成机器码执行，实现plc指令机器码执行方案，大大地提高了执行速度，同时大大节约了内存空间；

将plc指令对应的机器码移植到嵌入式操作系统中执行。

    （2）运行系统的两大模块
　　
   运行系统主要由两大模块组成：1）梯形图到机器码程序的转换；2）执行机器码文件。每个模块的功能如下：
　　
   1）梯形图到机器码程序的转换。首先把用户编写的梯形图程序编译成中间代码形式的plm文件，然后将plm文件转变为汇编程序，后用汇编器汇编转变成功的汇编程序，产生机器码从而生成可执行的ple文件。
　　
   2）执行机器码文件。将ple文件嵌入配置好的执行环境中并执行，通过工控机的面版指示灯监测程序的正确性。
　　
    （3）虚拟机总体设计
　　
   根据虚拟机的原理和执行机制，对虚拟机的机器码执行方案进行了总体设计，如图3所示。plc文件是梯形图程序的保存文件，通过对plc文件进行词法分析、语法分析和语义分析编译产生plm文件，然后调用宏汇编库，并进行一系列的转换生成机器码，产生ple文件；后创建机器运行环境来执行机器码，宏汇编库中是每个梯形图指令对应的宏汇编段。

图3 虚拟运行总体设计框图

    （4）交叉开发调试算法研究
　 
   非嵌入式通常采用本机开发、本机调试、本机运行的开发方式；而嵌入式开发需要交叉开发，绝大多数采用宿主机开发、宿主机和目标机之间交叉调试、目标机运行的方式开发。
　　
    交叉开发调试算法：

在宿主机平台上编写程序代码；

固化监控器至目标机上；

连接宿主机和目标机；

编译链接应用程序，生成可执行代码；

将可执行代码下载到目标机；

使用交叉调试器进行调试；

如果程序调试没有发现异常，转至11）；

调试程序时发生错误，利用交叉调试器定位错误；

修改错误代码；

重复4）-10）；

将目标机程序固化在目标机上。

 4、嵌入式软plc改造后的控制系统
　　
   以测试继电器tv5实验为例。其要求如下：每次测试5个继电器，每个继电器的动作频率是5s开，5s关。根据要求，试验好的结果是每个继电器用6个tv负载，即每个tv负载是5s开，55s管。输入点有：开关，检出，复位m个，停止次数设定量n次，动作频率设定l个，常开/触点转换。其中，m=测试产品个数，n、l个数由实际需要确定。其算法如下：

设定一个循环周期，使累积误差小；

在循环周期内设计动作时间和动作频率，以及动作次数；

设计相关联动、互锁、紧急停车和复位等功能；

执行动作与反馈根据产品相关标准进行比较，判定结果和设定中断程序。

   采用模块化程序设计编程，各模块均由主程序调用，且为了程序不出误动作，还要考虑电流谐波和冲击对高电源的要求。用了算法优化设计，5个继电器每隔2s一个动作，5个刚好10s。其中一个动作频率程序如下：

    与之对应的动作如下：

    该程序检出判断程序如下：

图4 tv负荷电压电流波形

    由图4可知：启动时突入电流大值约为55a，突入时间约为54ms，定常为8a。

图5 电机电压和电流波形

    由图5可知：电流滞后电压约为0.9ms，其功率因素为0.96。
　　
   实验结果与测试要求基本一致。如果不采用优化算法程序设计，则对电源要求很高，所以该控制系统可以应用实现，无形中降低了成本。
　　
   5、改进后优点和维护
　　
    很明显，经过以上改进后有以下优势：

使用plc后通用性大大提高，改进了以前单一plc，并缩短了工作人员的培训周期；

用嵌入式软plc代替传统的硬plc，外部线路简化；

模块化可实现各种复杂的控制系统，方便地增加和改变控制功能；

plc可进行故障自动检测和报警显示，提高运行安全性，且便于检修；

便于制，提高运行效率；

更改控制方案时无需改动外部线路。

    测试及维护需注意的事项：

为了提高系统效率并降低开销，尽量少用i/o；

要有紧急停车和适当联锁按钮环节；

输入和输出不能用同一电缆线；

直流电感性负载并联浪涌二极管，以延长触点的使用寿命；交流感性负载并联电容吸收器以降低噪声。

    为保证控制系统工作的可靠性，做好接地、防尘、访油、防辐射工作。
　　
   结语
　　
   此系统可用于继电器、马达、电感、充电器等产品的测试。改进后仍存在以下几点缺陷：其一，如果负载断路，其本身并不能检测和保护；如果负载短路，产品在短时间内产生过电流，会造成产品破坏甚至威胁人身安全。其二，数据采集不全，不能实时监控。利用电流计可以弥补点的不足；采用数据采集卡可以实现实时数据采集。

3.3plc程序的主要控制程序简介

图4 主要控制程序（一）

   图4是plc使用的典型梯形图，‘︱︱’——常开逻辑判断符，‘h’——常闭逻辑判断符，（sd）——延时接通计时器，（sf）——延时断开计时器。
   改控制程序实现了设备的电源开关的延时接通和延时断开，具体时间由“starttime”和“stoptime”给定。一旦启动按钮“startbutton”被触发，使能“menable”就具备，使用整个系统有序上电；而触发停止按钮“stopbutton”以后，使能“menable”丢失，整系统就根据程序有序断电。

图5 主要控制程序（二）  

    图5说明了系统中设备的电源开关控制流程。
   使能“menable”，具备，则启动磁盘柜（exp700）使能“menable”具备，“exp700-on”是磁盘柜启动延时计时器（图4），时间到达1分钟后，光纤交换机（switch3534-f08）启动同理，时间到达30秒钟后，光纤磁盘控制器（fast900）启动同理，时间到达30秒钟后，服务器（seiveicomputer）启动。
    上面所介绍的只是系统启动过程，下面介绍系统关闭过程。
   图4中，触发停止按钮“stopbutton”以后，使能“menable”丢失，图s中的服务器（serveicomputer）输出停止，服务器电源开关断电；图5中“serveicomputer-off”是服务器断电延时计时器，时间达到30秒钟后，光纤磁盘控制器（fast900）输出停止，光纤磁盘控制器电源开关断电；之后再过30秒，光纤交换机（fast900）电源开关断电；再过30秒，磁盘柜（exp700）电源开关断电，整个系统断电完成。
    3.4 opc技术
    上述开关电源的过程需要对电源状态进行监视和统计，因此pc与plc通讯是必不可少的，opc（olefor process control）技术是普遍采用的技术。opc技术规范是以microsoft的ole/com（bbbbbbbbbbing and bbbbbding/component bbbbbbmodel）技术为差础，定义了一组接口规范。它包括opc自动化接口（automationinterface）和opc定制接口（custominterface）。另外，opc技术规范定义的是opc服务器程序和客户机程序进行通讯的接口或通讯的方法。
    ole自动化标准接口定义了以下三层接口，依次呈包含关系。
    opc server：opc启动服务器，获得其他对象和服务的起始类，并用于返回opcgroup类对象；
    opc group：存储由若干。pc item组成的group信息，并用于返回opcitem类对象；
    opc item：存储具体item的定义、数据值、状态值等信息。
    实现本系统程序源码的部分核心代码如下图6所示：

图6 程序源码部分核心代码

4 结束语
   基于plc的服务器机房电源控制系统实现了整套机房电源的自动有序开启或关闭，克服了传统手工管理服务器机房的弊端，满足了提高管理效率的管理需求，体现了管理的科学化。

3、延迟滤波比较法

图7

　　lg——延迟滤波器
　　sub——减法指令
　　abs——值指令
　　ge——大于等于指令
　　hl——大偏差值
　　time——延迟滤波时间
　　注释：正常情况输入信号in-ai经过一阶延迟滤波后直接输出，out=in-ai的值；当有突变信号时，输入信号in-ai经过一阶延迟滤波后与含有突变信号的输入信号in-ai相减取值（无论出现正偏差还是负偏差），与hl值比较，若大于等于hl的预设值，out1=1，将lg—延迟滤波器切换成跟踪状态，此时out就保持了输入信号in-ai突变前的值。直到突变信号减弱，out1=0，out=in-ai。
　　优点：对周期性干扰具有良好的抑制作用。平滑度高。
　　缺点：灵敏度取决于time—延迟滤波时间的大小。
　　4、积分消抖滤波法

图8

　　lg——延迟滤波器
　　sub——减法指令
　　ge——大于等于指令
　　le——小于等于指令
　　or——或门（自做的dfb功能块）
　　not——非门
　　ton——延时输出
　　eor——异或门
　　mov——移动保持指令
　　pi——比例积分调节器
　　hl——大正向偏差值
　　ll——大负向偏差值
　　time——延迟滤波时间
　　time1——延迟输出时间
　　time2——延迟滤波时间
　　注释：参数设置：lg（time=1s），ton（time1=10s），lg1（time=30s），hl=0.2，ll=-0.2，pi（ti=10s，将p放开封锁成为纯积分调节器）
　　一、小信号在变化幅度中变化时
　　1、终状态：此时为稳态，输入与输出相近。or输出为“0”，not=1，ton时间已超出10s，eor=0，mov不保持，pi不积分，sub=0，信号走pi的跟踪回路，lg1滤波后输出。正常的信号流向：in→lg→pi的跟踪→lg1（滤波30s）→输出
　　2、小信号的暂态变化：（在ton=10s之前）or=0，not=1，ton未到10s，eor=1，mov保持，pi积分作用，lg1未起作用，输出跨越lg1（time=30s），直接到输出端，此时为线性跟踪滤波状态。
　　二、信号大幅度变化时（≥hl，≤ll）
　　or=1，not=0，ton不起作用，eor=0，所以lg1（time=30s）不起作用，pi不起作用走跟踪。正常的信号流向：in→lg→pi的跟踪→lg1的跟踪→输出
　　三、总结：
　　1、小信号在10秒之内，经过lg（time=1s），pi的积分作用，跳过lg1（time=30s），直接输出，实现输入信号的滤波和跟踪状态。
　　2、 小信号在10秒之后，经过lg（time=1s），pi的跟踪和lg1（time=30s）跟踪输入。
　　3、 大信号变化时，lg（time=1s）作用，lg1（time=30s）不起作用，此时为输出快速跟踪。
　　优点：对于被测参数有较好的滤波效果， 对周期性干扰具有良好的抑制作用，平滑度高。
　　缺点：对于变化缓慢的输入信号响应慢。
　　结束语
　　上述所分析的方法，均在生产实际中得到检验，取得了一定的效果，并随着生产实际的需要和经验的积累，不断完善其对干扰的软件处理方法。