西门子6ES7231-7PF22-0XA0型号齐全

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1、引　言
　　
　　锦纶厂聚合车间粒料输送装置是整个锦纶生产装置中的一套重要的设备。随着微处理器，大规模和超大规模集成电路的迅速发展，过程控制领域中，传统的常规仪表监控设备、继电逻辑控制器很大程度上被plc所取代。如何充分利用plc硬件、软件资源，用较低费用获得高性能的自控系统便是自动化人员面临的现实问题。由于锦纶厂原系统采用继电逻辑控制，控制系统性能不稳定，故障多，维护困难，因此须对原设备进行改造。本文应用siemens公司生产的simatics7-200型可编程控制器，研制了一套符合锦纶厂聚合车间生产工艺要求的plc控制装置。设计过程中，充分利用plc本身资源，大大减少设各故障率和设备占地面积，发挥系统的高性能。
　　2、工艺流程
　　锦纶化纤生产过程中的聚合车间，是整个生产过程中的一道关键工序，当上道工序把其加工出来的粒料送入聚合车间的下料罐后（如图1），通过控制下料阀，使物料进入输送罐，然后利用压缩空气把加工好的粒料输送至下一道工序。整个工艺过程中须考虑到与上、下道工序的协调控制问题：1.检测空压机是否正常运行，压缩空气压力是否正常，以便加工后的物料迅速送走。2.检测下一道工序所要求的氮气压力是台正常，在系统无故障时，控制装置可工作于手动或自动工况，否则以声光报警，提示操作人员，以便进行处理。

　　3、plc控制系统硬件设计及工作原理
　　按系统要求，保证操作人员的现场控制能力，设计“手动”和“自动”两种控制方式进行控制，用一个方式转换开关进行转换。
　　“手动”方式时，需采用对应的按钮“手动下料”、“手动”输送去控制相应的电磁阀。“自动”方式时，要求系统在启动后按规定的时间与顺序，依次进行“下料”与“输送”。即ev1阀得电，开启“下料”阀，一定时间后关闭，启动ev2进行“输送”，再过一定时间后再启动ev1，如此周而复始，直至接到“停止”指令。同时系统在ev1得电时，ev5亦得电，ev2得电时，ev3亦在}电，以便同时进行氮气的“充气”与“排气”（如图l）。
　　按系统要求，为便于整个工艺流程操作管理的集中性，我们设计了既可在现场进行近地“启动”与“停止”的方式，也可远地进行“启动”与“停止”。
　　该方案配置体现了分散控制系统的优点，即控制功能分散，操作管理集中。控制功能分散意味着实时响应快，操作管理集中，便于集中管理。
　　控制系统框图如图2所示，plc通过系统的现场状态输入、控制面板和外部输入指令决定系统运行方式，并能显示系统状态。

4、plc软件程序流程图与梯形图设计
　　我们选用的simatics7-200型可编程控制器i/0点数多，编程指令丰富，程序内存大，并配有相应的编程软件step7-micro/win，可通过pc进行编程，然后下载输入plc，这种软件还能在plc运行时监控其运行状况。指令系统具有很强的通讯功能，可与上位机或plc之间进行通讯。
　　根据系统要求，编写了系统软件。程序流程图和梯形图分别如图3、图4所示。程序由主程序和两子程序组成，主程序实现系统初始化、检测、判断，子程序分别实现手动和自动控制。程序中编写了定时程序，使内部定时器按规定的时间动作，去控制下料阀和输送阀以及脉冲和旁路阀的开通和关断时间。为了方便现场人员调整下料时间和输送时间，本文利用cpu215主机配置的模拟电位器作为下料和输送时间的设定，软件编程时将模拟电位器对应的特殊存储器内容送入相应定时器。调节电位器可调整定时器定时值。
　　在程序的编写过程中，充分考虑到plc的特殊的程序执行方式。由于plc采取的是顺序扫描方式，因此plc语句放置的顺序将会影响到输出结果，有时会偶尔出现与平常不一致的结果，甚至可能会出现与设计逻辑结果完全不同的结果。本文所讨论的程序充分考虑到这种情况。

　　5、结论
　　实际结果证明，将plc应用聚合工艺输送装置可大大减少设备占地面积和设备故障率。具有功能完备、操作简便和安全可靠等优点，符合生产工艺要求。

压机改造后属压机类。除压制封头时，主缸总有一个“保压后卸载”的工艺过程。若卸载过程处理不好，则主缸换向必定产生强烈振动和噪声。传统的方法是采用溢流阀卸荷，难以实现卸荷压力从0-32mpa间的任意变化，所以卸荷的效果欠佳。而采用比例溢流阀则能满足卸荷压力在0-32mpa间的任意控制和调节，再加上plc控制后,其卸荷功能会更好。比例电磁铁接线如图1所示。

图1比例电磁铁接线图
应用软件采用模块化结构，其中的组织块(ob)和程序块(pb)及其控制功能如表3所示。

表3模块及控制功能
3.2三地操作
(1)本地操作台即主操作台，对所有电动机进行远程启停操作;加热器加热、停止控制;所有工艺过程进行远程自动操作控制(如主缸、tisheng缸升降,顶出缸顶出、缩回，大小压边缸升降,压制大小封头的工进等);对设备的运行状态进行集中指示(电动机的运行、停止,各缸的进、退,泵的工作、卸荷等)，使设备整体运行状况一目了然;对系统的故障(横梁超上下限，液压系统超压、超高低液位、超高低温等)进行集中声光报警;对主压力、大小压边力、系统压力进行数字显示;对主压力、大小压边力进行远程手动调定;对数字面板表进行定度等。
(2)机旁操作箱，对主缸、tisheng缸、大小压边缸、顶出缸的升降，对大小封头工进进行集中点动操作控制，方便生产过程的上料和卸料。
(3)远地操作台即液压站旁操作箱，对主泵、循环泵、加热器进行本地启停操作控制，本地、远程控制切换，泵的卸荷控制等，方便调试及维修。
4、plc可靠性保护措施
系统采用多种措施,以保护plc及其输出点。如每一模板都设一单极自动开关(2a/3a/5a)进行短路保护;当输出点需驱动交流接触器线圈时，经直流中间继电器转换，且接触器线圈两端并联阻容吸收块。454模板单点大输出电流为2a(24vdc),可直接驱动阀用电磁铁(dc24v/1a)，考虑到输出点的保护，电磁铁线圈并接吸收二极管，且串联2a熔断管。
4.1电动机组保护
三台160scy14-1b型高压变量柱塞泵，加之阀台控制，可以实现对liuliang的无级调节。三泵两用一备进行冗余，由三台75kw电动机驱动，并采用卸荷启动、卸荷停止方式，启动负载较轻。同时三台电动机采用自动y-△降压启动方式，一方面tigao了泵和电动机的使用寿命，另一方面可减少对电网的冲击。电动机组、液压站及站旁操作台如图2所示。

图2电动机组、液压站及站旁操作台
4.2机械设备的保护
活动横梁上、下各设两极限位,即上极限位、工作上限位、工作下限位、下极限位。每一极限位采用两个行程开关，进行冗余，分别安装在相对的两立柱上。当活动横梁行进到工作上限位或工作下限位时，就有液压阀回中位，声光报警。若因液压阀卡死而造成活动横梁行进到工作上位或工作下位时不能停止，活动横梁继续上行或下行到达上极限位或下极限位时，停泵保护。加之系统中设置了压力继电器的保护措施，tigao了设备运行的安全性，可避免设备事故的发生。压制过程如图3所示：

图3液压机压制过程
系统设有指示灯故障测试和运行状态报警控制，并采用严格的电气联锁，加之采用了多种编程技巧及三地点操作优先级管理程序组织块保证即使是误操作也不会发生任何意外事故。
5、结束语
改造后压机可实现液流方向、liuliang及压力的就地、远程控制，实现了点动调模、手动和半自动操作。使该电控系统具有较高的先进性和自动化程度，运行安全可靠，操作简单方便，维护维修性好。自改造后，设备一直运行良好

【前言】

　　1969年台可编程控制器产生后，经过30多年的发展，现在可编程控制器已经成为重要、可靠、应用场合广泛的工业控制微型计算机。可编程控制器应用于广播发射机可实现广播发射机的自动开关机及采集并监控发射机的各个参数，出现异态时报警，有备用还能实现自动倒备份。这样便能实时发现发射机的异常，及时处理，降低停播率，能很好的保证节目的安全、优质播出，并能大大减轻发射机的值班任务。
　　【关键字】自动控制发射机可编程控制器 plc siemence s7-200 v3.1 step 7 microwinsp1
　　可编程控制器（programmable controller）简写成 plc，其中l为逻辑（logic）的意思，台可编程控制器是1969年在美国面世的。经过30多年的发展，现在可编程控制器已经成为重要、可靠、应用场合广泛的工业控制微型计算机。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计；它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、记数和算术操作等面向用户的指令；并通过数字式或模拟式输入／输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。可编程控制器具有诸多优点：（1）plc的生产厂家都着力于tigao可靠性的指标。（2）plc还具有编程方便、易于使用的优点。（3）plc控制功能极强，除基本的逻辑控制、定时、计数、算术运算等功能外，配合特殊功能模块还可实现点位控制、pid运算、过程控制、数字控制等功能，为方便工厂管理又可以与上位机通信，通过远程模块可以控制远方设备。（4）plc的扩展以及与外部联接极为方便。所以可编程控制器应用于广播发射机可实现广播发射机的自动开关机，及采集并监控发射机的各个参数，出现异态时报警，有备用还能实现自动倒备份。这样便能实时发现发射机的异常，及时处理，降低停播率，能很好的保证节目的安全、优质播出，并能大大减轻发射机的值班任务。
　　要用plc实现广播发射机的自动控制，要全面考虑许多因素，以我开发过的“dx-600中波发射机自动控制系统”为例，我将整个系统设计分为以下四个步骤。
　　
　　首先要确定plc的控制及监视范围。分析发射机需要监视的指标，以及需要自动控制的操作，比如入射功率取样、反射功率取样、水位取样、电源取样、开机操作、关机操作、升功率操作、降功率操作等。采样点多少和控制范围的确定依发射机的不同而不同。接着要选择适当的plc，一方面选择多大容量的plc；另一方面选择什么公司的plc以及外围设备。对个问题，首先要对发射机进行详细分析，把所有的i／o点找出来，包括开关量i／o和模拟量i／o以及这些点的性质。i／o点的性质主要指它们是直流信号还是交流信号，电压多大，是采样点还是输出控制点，输出是用继电器型还是用晶体管或是可控硅型。知道这些以后，就可以定下选用多少点和i/o是什么性质的plc了。对于第二个问题，则有以下几个方面考虑：a、功能方面。b、价格方面。可编程控制器的主机选定后，一般还要选择模拟量采集模块，模块的多少依据模拟量的多少而定。显示设定单元视需要选择与否。在本例“dx-600中波发射机自动控制系统”中，经分析该系统需要17路开关量输出、11路开关量输入、6路模拟量采集，故采用了simatics7－226型plc，两快em－23模拟量采集模块。simatics7－226支持24路开关量输入，16路开关两输出，每块em-231支持4路模拟量输入点，两块就相当于8路模拟量输入点，完全能满足系统需要，并且为日后的系统扩展升级留有了空间。
　　 2、plc的i／o地址分配
　　输入／输出信号在plc接线端子上的地址分配是进行plc控制系统设计的基础。对于软件设计来说，i／o地址分配以后才可以进行编程；对于plc的外围接线来说，只有i／o地址确定以后，才可以绘制电气接线图、装配图。i／o地址的分配好能将类似的信号点分配连续的i／o地址，同时把i／o点的名称、代码和地址以表格的形式列写出来。初学者往往不会注重这些，开发过实际项目就会知道这将为以后的维护升级工作带来很大的方便。下图例出了本文实例《dx-600中波发射机自动控制系统》中部分i/o点的表格，供大家参考。

3、发射机监控系统的硬件和软件设计
　　系统设计包括硬件系统设计和软件系统设计。硬件系统设计主要包括plc及外围线路的设计、电气线路的设计等。软件系统设计主要指编制plc监控程序，有些系统还包括上位机程序的编写，比如在本例中就包括上位机程序。硬件系统设计主要是设计出电气控制系统原理图，电气控制元器件的选择等，在这里硬件设计不做详细阐述，主要给大家阐述软件设计的步骤和过程。在plc程序设计时，除i/o地址列表外，还要把在程序中用到的中间继电器、定时器、计数器（plc中的软元件）和存储单元以及它们的作用或功能列写出来，以便程序的编写和阅读。下面结合我开发过的“dx-600中波发射机自动控制系统”具体介绍广播发射机自动控制系统plc程序的编写及调试。
　　 西门子s7－200cpu的编程软件为 v3.1 step 7 microwinsp1。该软件是基于bbbbbbs的应用软件，它支持32位bbbbbbs95，bbbbbbs98和bbbbbbsnt操作系统。他支持stl编辑器、阶梯图编辑器和fbd三中编辑器。你可以选择自己熟悉的编辑器。为端子号分配地址是编程的部，实际编程时为了增加程序的可读性，常用带有实际含义的符号作为编程元件代号，而不是直接用元件在主机的直接地址。例如编程中的“高功率开机”作为编程元件代号，而不用q0.1。符号表可用来建立自定义符号与直接地址之间的对应，并可附加注释，有利于程序结构清晰易读，以及日后软件的维护更新，在实际的开发中应该注重这点，它往往能起到事半功倍的效果。按监控系统要完成的任务plc程序可分为三个主要部分：l、广播发射机及附属设备（比如空调等）的自动开与自动关；2、模拟量的采集监控以及开关量的采集监控；3、与上位机通信，实现校时、数据的显示、参数的设置和故障记录等。
　　1、广播发射机及附属设备的自动开与自动关：要实现发射机的自动开关机，首先必须向plc提供发射机的开关机时间表，该时间表的存储，应保证当plc断电的情况下不丢失。所以把它放入数据快可确保数据的稳定。plc内部有自己的系统日期和时钟，plc可通过相应的指令读实时时钟和设定实时时钟。plc内部用8个字节表示日期和时钟，他们都用bcd码表示，从低到高分别表示年、月、日、小时、分钟、秒，第7个字节为0，第8字节表示星期。值得注意的是系统不会检查、核实时钟各量的正确与否，所以在设置时钟和日期时必须确保输入的数据是正确的，还有，不能同时在主程序和中断程序中使用读写时钟指令，否则，产生非致命错误，中断程序中的实时时钟指令将不被执行。在编写发射机自动开关机程序段时，程序应该不断的读取系统时钟，并与数据块中的开关机时间表进行比较，如果与时间表中的时间吻合则执行相应的操作如开机、关机等，在本例中我用read_rtc指令读出plc的内部时钟，接着用bcd_i将bcd码的plc时钟转换为十进制plc时钟，再拿它与数据区中的开关机时间表比较，如果吻合则执行相应操作。
　　2、模拟量的采集监控以及开关量的采集监控：发射机模拟量的采集可通过em231、em232或em235模拟量输入输出模块来实现。在本例中采用的是em231，可通过dip开关设置模拟量的输入范围，单极性：满量程输入0到10v、分辨率2.5mv；满量程输入0到5v、分辨率1.25mv；满量程输入0到20ma、分辨率5μa；双极性：满量程输入负5v到正5v、分辨率2.5mv；满量程输入负2.5v到正2.5v、分辨率1.25mv，根据实际需要设定响应的档位，如还不能满足则采样点要经过电路或仪器转换成合适的信号。要实现模拟量的监控就必须提供上限和下限，模拟量的上下限应该和开关机时间表一起放入数据快，程序应不断的取的模拟量的值并与数据块中的上下限比较，如果越限则报警或执行相应的操作。开关量的监控相对简单，不需要扩展模块，从plc取得高低电位后直接可进行判断，有一点值得注意，为了防止干扰，模拟量应取多次的平均值，开关量的检测用延时接通电路。这样能很好的避免误报警和误操作。在本例《dx-600中波发射机自动控制》系统中，模拟量由于开始没有取多次平均值经常出现误报警，开关量也偶尔出现误报警，通过对模拟量多次取平均值、开关量采用10毫秒延迟电路后得到解决。
　　3、与上位机通信，实现校时、数据的显示、参数的设置和故障记录等：plc与上位机通信可采用自由通讯协议，自由通信口（freeportmode）方式是s7－200plc的一个很有特色的功能。s7－200plc的自由通信，即用户自己定义通信协议，波特率高为38.4kb/s。它使s7－200 plc可以与上位pc机进行通信。pc机的rs－232可通过pc/ppi电缆与 s7－200plc连接起来进行自由通讯。与pc连接后，plc程序可以通过使用接收中断、发送中断、发送指令（xmt）和接收指令（rcv）对通讯口操作。在自由通讯口模式下，通讯协议完全由用户程序控制，协议的制定依系统不同而不同，在“dx－600中波发射机自动控制”系统中为保证数据传输的正确无误，还采用了一种数据校验机制，把要传输的数据块中的各字节做“与”操作，得到的“和”作为校验字节。此种校验方法有简单实用等特点。通过smb30（口0）或smb130（口1）允许自由口模式，而且只有在cpu处于run模式时才能允许。当cpu处于stop模式时，自由通讯口停止，通讯口转换成正常的ppi协议操作。通过与pc的通讯，plc把采集到的数据发送到pc上位机，这样上位机程序经过响应处理就能实现数据的图形显示。发射机的开关机时间表、模拟量的上下限也能很方便的通过上位来修改，而不必修改plc程序。plc的时钟也能通过上位机来设置（校时）。另外，通过上位机还可以定时抄表、记录故障的发生时间、类型，停播的时间等等，方便技术人员维护发射机。上位机程序的编写可通过任一款可视化编程软件如vb，vc，c++builder等，建议用c++builder，它有功能强大，易学等特点。
　　 4、发射机监控系统的调试
　　 系统调试分模拟调试和联机调试。模拟调试可借助于模拟开关和plc输出端的输出指示灯进行；需要模拟信号i/o时，可用电位器和万用表配合进行。调试时，可利用上述外围设备模拟各种现场开关和传感器状态，然后观察plc的输出逻辑是否正确。如果有错
误则修改后反复调试。s7-200不但能在pc机上编程，还可在pc上直接进行模拟调试。联机调试时，可把编制好的程序下载到现场的plc中。有时plc也许只有这一台，这时要把plc安装到控制柜相应的位置上。调试时一定要先将主电路断电。只对控制电路进行调试即可。通过现场联机调试信号的接入常常还会发现软硬件中的问题，经过反复测试系统后，才能后交付使用。
　　本例“dx-600自动控制系统”投入使用后，的确大大减轻了值班任务，而且能及时发现一些人工值班不易发现的故障，通过上位机对发射机的实时数据及故障记录都能很好的保存，供技术人员维护用