西门子模块6ES7212-1BB23-0XB8产品特点

西门子模块6es7212-1bb23-0xb8产品特点

0 引言

硅油是一种不同聚合度链状结构的聚有机硅氧烷，随着科学技术的发展，近年来，有机硅油得到迅速发展，出现了许多具有特种性能的有机改性硅油。目前，硅油的应用十分广泛，前景十分广阔，尤其在我国，硅油在各领域中的应用还刚刚起步，如在化妆品生产方面，在护肤、护发用品已广泛采用甲基硅油作有效成份以增加润滑和护肤作用，提高光泽度和改进润爽感。在医药上，硅油可用来处理药瓶，以保证瓶内药水全部定量抽出，可用来处理药片，胶囊的外表面，可改善药片，胶囊的防潮性，用来处理外科用纱布，可防止纱布与伤口粘连，硅油也可用于胃镜检查前的胃内容物的消泡。在纺织上，硅油作为纺织印染助剂获得了大量的应用。硅油乳液可用作合成纤维织物的后整理剂，提高织物的防水性及柔软性，还可使织物手感丰满，耐皱折，定性更耐久，硅油还大量用于纱线润滑处理，以减少高速缝纫时针头的发热，使高速缝纫操作减轻，减少断线。在电子电气方面，硅油的电气性能十分优良，绝缘性能好，介电损耗更小，特别适用作电力变压器的绝缘油，以提高变压器的可靠性。在其它行业中，如在汽车工业和航空工业中，硅油也用作液压油、减震油、刹车油等，在一些高温场合，硅油还用作导热油。

目前，硅油在各方面的应用中，常需要进行乳化方可投入实际使用，而乳化的技术要求极高，在时间及温度等各个方面要求极为严格，而且国内外硅油的乳化生产量极大，而在国内，不少生产厂家采用的手工乳化方法极为落后，很难保证乳化硅油的生产质量，同时不能满足大量的需求。本人通过考察广东省内硅油乳化生产上的一些企业，同时参加了一家大型化妆品生产企业的touchwin触摸屏tp和plc硅油乳化设备的设计及研讨工作，取得了极好的效果。

1 tp 介绍 （文献6）

tp 触摸式工业图形显示器（简称触摸屏）是一种连接人类和机器（主要为plc ）的人机界面（国外称为 hmi 或 mmi ），被称为 plc的脸面。它是替代传统控制面板和键盘的智能化操作显示器。可用于参数设置、数据显示、以曲线、动画等形式描绘自动化控制过程，并可简化 plc的控制程序。 同模拟仪表、操作台控制相比具有体积变小，几乎不占空间； 连线简单化的优点。目前tp 触摸屏的主要作用有：以数据、曲线、图形、动画等各种形式来反映plc 内部位状态，存储器数值，从而直观反应工业控制系统的流程、走向；通过触摸操作改变 plc内部位状态，存储器数值，从而参与过程控制。

tp 触摸屏主要功能有(文献5)：（1 ）以动画形式表现控制过程，可实现工况图、流程图，设备由静态到运行，画面模拟动画显示；（2 ） 离散点的 on/off表示；可实现管道、阀门、指示灯的颜色变化，电气开关闸刀的开合、档板的开关、多选一开关的实现等；3 ）参数设置、数据显示；可设计数据表格，制作操作面板的仿真图象；4）棒图、（半）饼图、容器图、趋势图及各种仪表表示；可制作操作面板的仿真图象，可实现信号量值、液体深度的变化；模拟表头指针或游标的移动等；5） 各种报警动作：生产过程中出现异常情况，自动报警并用文字显示故障类型，画面同时自动切换至故障所在的流程画面；6 ）可进行报表打印（非屏幕硬拷贝）、报警信息打印，打印时序可由用户确定；可连 cctv 监视头（ ntsc 制式），显示现场实时信息。7)把原来的开关、指示灯等移到触摸屏上，则可省去 plc 上原来对应开关、指示灯等的输入输出点，从而可减小 plc 系统的规模。8）权限管理：操作员只有在开机时输入正确的登陆密码后，触摸屏才能进入运行状态

2 plc 系统控制硅油生产的基本工艺及技术性能（文献1，2，3，）

2、1、plc系统控制硅油生产的基本工艺：硅油是一种不同聚合度链状结构的聚有机硅氧烷，是由二甲基二氯硅烷加水水解制得初缩聚环体，环体经裂解、精馏制得低环体，然后把环体、封头剂、催化剂放在一起调聚得到各种不同聚合度的混合物，经减压蒸馏除去低沸物制得，其生产工艺较为复杂，需要控控的参数如温度，压力，粘度等较多，而常用的硅油，有机基团全部为甲基，称甲基硅油。但有机基团不断采用其它有机基团代替部分甲基基团，以改进硅油的某种性能和适用各种不同的用途。常见的其它基团有氢、乙基、苯基、氯苯基、三氟丙基等。所有的生产工艺均要在plc系统中得到控制。

2、2、plc系统生产硅油的基本技术性能：为了硅化乳化后，产品品质有一定的保障，不会破乳，生产的硅油要求无色（或淡黄色），无味、无毒、不易挥发的液体，不溶于水、甲醇、二醇和乙氧基乙醇，但可与苯、二甲醚、甲基乙基酮、silvhuatan或煤油互溶，稍溶于丙酮、二恶烷、乙醇和了醇，具有很小的蒸汽压、较高的闪点和燃点、较低的凝固点。随着链段数n的不同，分子量增大，粘度也增高。因此生产的硅油有各种不同的粘度，从 0.65厘泊直到上百万厘泊。如果要制得低粘度的硅油，用酸性白土作为催化剂，并在180℃温度下进行调聚，或用硫酸作为催化剂，在低温度下进行调聚，但生产高粘度硅油或粘稠物则用碱性催化剂。

2、3、企业生产的硅油的种类：按化学结构和用途可分为多种形式，见下表： 表1：企业生产的硅油类型

               table 1:the silicon oil types in the enterprise

分类依据

                   硅油名称

按基团分类

甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基含氢硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基三氟丙基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羟基硅油、乙基含氢硅油、羟基含氢硅油、含氰硅油

按用途分类

阻尼硅油、扩散泵硅油、液压硅油、绝缘硅油、热传递硅油、刹车硅油

从上表可以看出，本生产企业由于硅油的种类繁多，不同的硅油其乳化上的工序不同，因此，整个企业的硅油乳化生产工序是非常复杂的，如果仅依靠人工或工业锅炉的生产方式，根本不能满足生产需要。为此，我们设计了plc系统，根据实际情况，plc系统具有以下优点：1）可靠性高：plc在硬件和软件上采取了一系列抗干扰措施，使它可直接安装于工业现场而稳定可靠的工作，防磁，抗震，防尘。2）编程简单、容易掌握。3）适应性强，应用灵活：中心控制室的plc 系统可同时控制附属设备4）控制系统设计、修改、调试方便，工作量少。5）功能强大：plc 具有开关量输入 / 输出，模拟量输入/输出，大量的内部中间继电器，时间继电器，特殊继电器，数据寄存器，可进行逻辑控制、数据处理、模拟量处理。

3 tp 和plc 在硅油乳化控制系统中的实际应用

3、1、数据流程：在这套控制系统中，tp 主要是发挥工业流程监控、数据显示、资料存储、打印、生产管理、发布生产操作命令的作用，它并不参与过程控制， plc主要是采集现场生产信息 , 及时向 tp传送各类生产状态和数据。如：配料门的限位、搅拌机的状态、各称量斗的传感信号，操作台的开关信号等，使 tp能以生动形象的动画形式及时显示出来， plc 根据程序运行结果和 tp发布的指令来控制现场设备。具体见以下流程图：

 

3、2、tp系统界面框图（见下图）：

在以上的主菜单画面中设计了 9 个画面选择开关 , 用于打开 9 个不同功能的画面 , 画面分布:现作以下说明：

1) 流程控制: 在生产过程中切换到此画面 ,用于生产流程监控和控制，如生产硅油的种类，选择不同类型的硅油，则会指令形成不同的硅油生产工艺，再根据需要选择不同的乳化工艺流程。现以生产50m二甲基硅油为例：选择50m流程，为不同聚合度链状结构的聚有机硅氧烷，由二甲基二氯硅烷加水水解制得初缩聚环体，环体经裂解、精馏制得低环体，然后把环体、封头剂、催化剂放在一起调聚得到各种不同聚合度的混合物，经减压蒸馏除去低沸物，后形成初步的硅油。硅油形成后，根据需要还要乳化，则会选择相应的乳化剂，如采用铵盐乳化，后形成可供化妆品生产应用的乳状液。

2) 重量设定:主要是用于配方设定和修改，根据生产需要，设定生产硅油的重量，系统则会根据配方自动形成各种原料的重量，并且按生产工艺的顺序自动进入生产锅炉。产生50m硅油后，根据需要乳化的重量，则会设定相应铵盐乳化剂的重量，水的重量。

3) 时间设定: 控制生产的时间，这一环节非常重要，因此是编程的关键一个环节，主要是用于搅拌机搅拌时间设定 ,配料抖动时间及提前量设定，下料顺序时间参数设定，乳化时间的设定，如果时间控制失效，则生产的乳化硅油不能达到技术标准，则不能用于生产，形成废料，造成大量的浪费。

4) 主控画面：在进行系统校验时用于主控系统运算的基本参数，这也是程序运算的核心，因此为了防止误修改在标定画面中加入了权限功能。

5) 状态监控：真实反映现场的i/o 状态，利于故障的检查和排除

6) 配方：用于存储配方和调用配方，在此系统中设计了企业生产和乳化硅油的所有配方，不同的硅油具有不同乳化剂，因此乳化的配方完全不同。

7) 数据列表：在生产过程中随时记录每一循环的称量数据，便于汇总查询和打印。

8) 打印：根据数据报表的内容控制打印机，在本系统中采用的是针式打印机，其打印纸张面积较大，不同于一般的打印纸。

9) 资料管理：主要是操作使用说明以及相关的接线信息。皮带由于在配料过程中频繁起动，所以在这里采用的是软起动器。其目的主要是保护电机和机械，另一方面是防止因频繁起动引起的电网电压冲击。

在设计各画面控件时，首先在画面框中画出所需要的控件，然后进行大小比例调整，上色，接下来进行属性连接，画面上的控件属性数据全部由下位机plc 提供，所以 tp 画面制作起来非常方便快捷，在实际运行过程中，若需在 tp画面中增加新的内容，如开关、菜单选择等，只需在设计软件中增加相应的项目传送至 tp 即可。 在 tp 和 plc进行通讯和调试参数前，特别注意以下几点：1）选择直接传送方式：选择直接通讯方式 ( 选择 plc 类型及对应 i/o 地址 ),该方式下 ,tp 直接读取或改写 plc 的数据寄存器和继电器内容 , 这样可以大大减轻 plc 用户程序的负担；2）系统数据区：当选择直接传送方式时 ,tp 内部寄存器首地址开始的数个数据寄存器被规定为系统数据区 , 系统数据完成画面切换等动作,tp 和 plc 内部占用特定的寄存器区 , 完成各种功能．系统数据区是 tp 与 plc 交换数据的媒体 ,tp 初始化时 ,需确定 plc 系统数据区的起始定义号．

3)plc 的程序分三部分设计：传感器模拟量数据采集及处理、逻辑控制部分、报表处理部分。在实际应用中，可根据需要随时增加plc 的功能， plc 实时采集传感称量值和输入信号 , 经逻辑运算后 ,由输出模块控制称量斗、搅拌机、螺旋输送机的启停以及报警等。

3、3、程序设计思想和步骤 :

3、3、1、产品品质要求：由于乳化硅油系列是以高粘度二甲基硅氧烷为主要原料,主要供应化妆品生产的需要，因此首先要保证其具有优异的调理性,并能与多种化妆原料有良好的相容性,适用于多种化妆品配方.使其成为洗发香波,沐浴液,防晒油等产品的理想原料。而本企业有6万,10万,100万,200万不同粘度的硅油。(coca®--3102硅油是以高粘度聚二甲基硅氧烷及不同分子量硅油及聚合阳离子表面活性剂及高效乳化剂乳化而成大粒径乳化硅油。经PLC控制系统生产的乳化硅油用于香波中可提供特强调理性，改进干、湿梳理性，保护受损及电烫发质，并增加光泽让头发柔顺自然，用于护发素及免洗护发素中可增强发质的光亮及润滑感。下表为系统控制生产的乳化硅油的生产指标：表2：乳化硅油的生产技术指标

    table 2:the technologicalguikeline of the silicon oil emusification

外观

粘度（25℃）

硅含量%

ph值

乳液颗粒（微米）

无色透明粘稠液体

10000~13000mpa*s

≥60

5.5~7.0

5~21

3、3、2、PLC系统的设计：

      由于企业生产的硅油需要采用乳化剂进行乳化形成乳化硅油才能供生产使用，而这种乳化剂是特种聚醚经复配、聚合而成，如在有机硅消泡剂生产中，可用于乳化二甲基硅油，这样作为乳化成品的乳化硅油具有无可比拟的方便性，生产时无须再添加其他乳化剂，并具有良好的安定性，能够在常温下轻易乳化硅油，不容易破乳，对各种产品的稳定性无损害，除了具有改性聚硅氧烷的表面活性外，还具有特别的消泡和抑泡效能，可以增加有机硅消泡剂的抑泡时间。因此，plc系统设计，要充分考虑此一要素，首先要全面了解被控制对象的机构、运行过程等，并明确动作逻辑关系，根据系统功能要求，包括输入、输出信号数量的多少、性质、参数选择plc 型号及各种附加配置，并有规则、有目的的分配输入、输出点；根据控制及流程要求，对应输入、输出开发相应应用程序； 同时连接 plc与外部设备连线 , 将编制完成的程序写入 plc中，模拟工况运行，进行调试及修改；在模拟调试成功后，接入现场实际控制系统中进行再次调试，直至完全通过为止。 fc 系列编程工具是bbbbbbs 环境下的 plc 编程软件，利用本软件可以进行程序设计，编程实现，编写注释说明文档和维护控制应用系统 ,它可以用两种方式编程即梯形图编程和命令语编程 ,如以下框图所示：

3、4、触摸屏:由于目前硅油的合成方法还是局限在间歇式的间单釜反应，这样的反应方式不仅能耗大，设备利用率极低，而且还造成产品质量不稳定，因此该企业利用了连续式生产的设备工艺，同时还开发出了管道法连续合成二甲基硅油的技术，而技术有局限，只适合生产粘度低于1000c.s以下的硅油，对于粘度高于1000c.s的硅油，由于系统压力太高，流动性太低，催化剂容易被带出来。为了解决企业生产设备及工艺的多样性，我建议选用加拿大touchwin 公司 tp系列触摸屏，它可负责处理现场与运行操作有关的人机界面，使操作员通过触摸屏实时了解现场运行状态，各种生产数据的当前值以及是否有故障报警发生，并可对工艺生产过程进行控制和调节，触摸屏本身具有“配方”功能，通过其内部的宏指令可以将不同产品的不同工艺配方存储在其中，随时调用，大大地提高工作效率, 它可以与近 30 个厂家的 plc 通讯，兼容性极强，而且还可以和计算机通讯（开放式通讯协议），基于bbbbbbs98/2000/xp 操作平台下的专用组态软件，界面友好直观，易学易用，大大节省产品开发周期。具有rs232/422/485 通讯口，方便于连接其它厂家的 plc及外设产品（如：条形码、存储卡、变频器、个人计算机等）。触摸屏上的并行口还可以直接和打印机连接实时或定时打印当前或历史数据。在编程软件中选择好触摸屏和plc 型号后，在其系统设定中选择 plc 型号，通讯的波特率为 38400bps ；奇偶校验为奇校验；数据长度 8 位；停止位 1位；通讯方式 rs-232 。 在产品的选择上，plc 采用 xinje 或西门子、欧姆龙等系列产品；打印机可采用 hp或其他品牌的针式打印机和喷墨打印机；软件采用 tp 专用的制作软件 tpsoft编程软件中备有大量的图形库（开关、灯、棒图等）供选择，还可以根据用户需求编辑所需要的工艺图形，能够转换 bmp 文件和 autocad中的 dxf文件。还具有留言板功能用于交接班记录用。在编程软件中可以设定触摸屏背光灯的关闭时间，节省电能及延长其使用寿命。触摸屏中具有内部编程指令—— 宏命令，可以减轻 plc 的编程负担，甚至有些简单的设备中可以取代 plc ，由触摸屏编程直接和其它设备通讯。

经设计和调试后，触摸屏和 plc控制系统可保证实现以下主要功能： (1) 整个控制过程处于中文系统下工作，管理完全汉化(2) 实现配料，下料，拌和，自动控制时间，下料顺序随即可调 (3) 配料，下料，拌和动态模拟显示 (4) 系统自动校称 (5)配方可达 200 余种 (6)i/o 状态自动检测 (7)自动生成数据库，生产流程图，报警系统图，参数报表，历史查询，报表制作和打印。　

由本系统生产和乳化的硅油和人工锅炉的产品相比较，具有较卓越的耐热性、电绝缘性、耐候性、疏水性、生理惰性和较小的表面张力，此外还具有低的粘温系数、较高的抗压缩性）有的品种还具有耐辐射的性能。而本系统的tp在运行中如果出现意外故障，无法显示和监控时，plc能单独完成一系列的工作，互不受影响，这样是防止当人机界面出现问题时，带来系统控制失灵。在系统界面设计过程中，比较多的考虑了用户的实际需求，界面操作简洁，明了。当生产过程硬件状态发生变化时，勿需修改软件，仅需在线进行简单参数设定既可，系统维护性强。

1引言单片机与显示器件的接囗是以单片机为核心的嵌入式测控系统的一个不可缺少的环节，具体工作包括显示器件类型的选择、显示驱动及接囗方式的确定等问题。led数码管的亮度高，适用于大多数应用场合。其缺点是接囗电路复杂，功耗高。而液晶显示器件是利用液晶的电光效应制作的，具有功耗低、接囗控制方便等优点，同时模块的接囗信号和操作指令具有广泛的兼容性，能直接与单片机接囗；此外，它还有专用指令，可方便地实现各种不同的操作。液晶显示器件分字符式、点阵式和波段式。其中，点阵式液晶显示器件不仅可以显示数字、字符，还可显示各种图形、曲线及汉字，而且可实现分区开窗口、闪烁、反转等动态显示功能。因此在各类测量及控制仪表中被广泛应用。显示器的核心液晶显示器控制器品种繁多，各种控制芯片在控制电路逻辑、控制指令、指标参数等方面各有差异。但对于已带有控制电路的平板点阵式图形液晶显示器，使用者无需关心其控制核心的集成芯片、控制电路等，就可方便地利用它进行开发。2 splc501液晶显示模组简介

splc501液晶显示模组为128x64点阵，面板采用stn（super twistednematic）超扭曲向列技术制成并且由128 segment和64 common组成，lcd非常容易通过接口被访问。内置splc501点阵式图形液晶显示模块由液晶驱动控制器splc501，lcd显示器和与外部设备的接口等几部分组成，液晶驱动控制器splc501集行，列驱动器，显示数据存储器（ddram，displaydataram）和控制器于一体，具有65个行驱动输出和132个列驱动输出，内置65*132位ddram，实际上只用到64个行驱动输出和128个列驱动输出和64*128位ddram，ddram中的每1位数据控制液晶屏上一个象素的亮暗状态（1：表示亮，0：表示暗）。splc501点阵式图形液晶显示模块的管脚排列如图1所示，其管脚描述如下表1所示。

表1：接口端管脚说明

管脚名说明vcc逻辑电源(3.3v~5v)gnd地
片选,低电平有效res复位脚aop数据命令选择脚(高:显示数据,低:指令信息)读/写控制信号(高:读,低:写)
ep时钟信号使能脚(读高电平有效,写下降沿有效)db0~db78位数据总线

图1splc501管脚

   splc501具有简单而功能较强的指令集,可实现字符移动,闪烁等显示功能,主要由显示开关，设置显示起始行，设置页地址，设置列地址，adc选择，com口扫描，写显示数据，复位，lcd偏压设置，v5电压内部电阻调整设置，电量设置模式，驱动模式设置，电压控制设置和空操作等14条指令。单片机只须通过aop、、ep和db0~db7送入数据或指令组便可显示其指定内容或显示方式。表1为splc501的指令一览表。

3 splc501与spce061a单片机的硬件接囗设计  spce061a是凌阳科技研发生产的性价比很高的一款十六位单片机，其cpu内核采用凌阳新推出的16位μ’nsp™微处理器芯片。该芯片拥有8路10位精度的adc，其中一路为音频转换通道，并且内置有自动增益电路。两路10精度的dac，只需要外接功放（spy0030）即可完成语音的播放。其内核工作电压较宽为2.6～3.6v(cpu)具有低功耗搞干扰设计，系统处于备用状态下(时钟处于停止状态)，耗电小于2μa·3.6v，具备触键唤醒的功能，低电压复位(lvr)功能和低电压监测(lvd)功能，使spce061a在电池供电的应用领域更具特色。其内置2k字sram和32k闪存rom，2个16位并行可编程输入/输出端口（a囗和b囗），它们都具有位控制结构的i/o囗，每一位可以被单独定义用于输入或输出数据，以及具有watchdog等功能，在仪器仪表、工业控制等方面应用日益广泛。

在程序设计方面，凌阳十六位单片机还具有易学易用的效率较高的一套指令系统和集成开发环境。在此环境中，支持标准c语言，可以实现c语言与凌阳汇编语言的互相调用。
   splc501与spce061a单片机的硬件接囗电路见图2。当splc501液晶显示模块的vcc端外接+5v电源时其接囗须通过约470Ω电阻（300~510Ω）连接，以使电平匹配。图2中采用并行通信方式，单片机的ioa8~ioa15与液晶模块的db0~db7囗相连作为数据输入输出用；iob4~iob6、iob9囗与液晶模块的aop、、ep和相连作为单片机对液晶的控制囗。

                                 图2硬件接囗电路  4显示程序设计：   在液晶上显示整屏字符或图像有两种方法：一是在屏幕上指定位置进行单独显示；一是将所要显示的字模数据一次性送到显示ram中。两种方法都是在控制器空闲条件下进行操作的，因而在操作之前是需要判断控制器是否处于忙状态。程序设计主要有主程序和几个子程序块：液晶模组初始化、液晶显示屏选择，lcd显示及若干控制子程序。主程序通过调用这些子程序来实现对液晶显示器操作控制。凌阳单片机有两种常用的编程语言：汇编语言和c语言。由于c语言的可读性和可移植性远远超过汇编语言，并且c语言还可用嵌入汇编来解决高时效性的代码编写问题，同时其开发周期通常小于汇编语言。因而在设计时选择c语言，以下为实现字符显示控制程序。main(){       5();                      https://中断irq5设置    init_sys();                      https://系统时钟初始化   fg_initgraphic();                 https://初始化i/o和splc501        while(1) {       fg_bbbbbscreen(1);         https://以全黑清屏,即整屏点亮               f_delay();                         https://延时3秒               fg_putstr("un",3,100,60);               f_delay();                         https://延时3秒          fg_putstr("huangshiligong",3,90,20);       https://送字串          f_delay();                         https://延时3秒                      }   }五结束语   介绍了spce061a单片机驱动内置式splc501液晶显示模块。利用spce061a单片机丰富的i/o囗资源驱动液晶模块，简化了电路设计。