6ES7231-7PD22-0XA8详解说明

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 摘 要：采用 西门子plc和旋转编码器作为自立袋罐装机的控制系统，通过西门子plc的高速计数器将旋转编码器的转角读取，根据转角位置发出控制信号，简化了自立袋罐装机安装调试工作，同时增加了自立袋罐装机的柔性，提高了可靠性和工作效率。

　　1 引言

　　传统的自立袋罐装机多采用继电器控制，随着执行机构的增多，功能的增强，使得机器越来越复杂，给制造、调整、使用和维修均带来不便，并且会使故障率增加。

　　由于目前罐装机行业竞争激烈，企业要在竞争中站稳脚跟，需要不断的改进产品质量，向自动化、高效化发展。plc由于其抗干扰能力强，可靠性高，编程简单，等优点被广泛应用于各种工业控制领域。利用plc实现对自立袋罐装机的控制，结构简化，维护方便，可以节约调整时间，增加设备的柔性，同时运行稳定可靠。本系统采用西门子s7-200plc，文本显示器和omron增量型旋转编码器对原系统进行改造，取得了令人满意的成果。

　　2 生产流程图

　　本系统是集灌装、旋盖、清洗于一体的生产线，适用于有嘴软包装袋的自动定量灌装、旋盖，可以灌装液体、酱料等流体产品。本机采用特殊灌装头，可分二次灌装，当灌装位置没有包装袋时，灌装头不会流出灌装液体，保证了包装袋产品外观的干净整洁。具体流程图如图1所示。

图1 生产流程图

　　3 控制系统

　　原系统采用凸轮系触发控制信号，利用五个调整好的凸轮，来实行工作循环及节拍，控制各执行机构的动作。在执行灌装过程的五个步骤，即：电器联锁，泵工作，阀工作，旋盖和清洗，要求凸轮在达到一定角度时五个凸轮配合工作。此方法虽然也能满足控制的要求，但是凸轮位置要求较高，调整麻烦，设备的装配、调整带来困难，而且，当生产过程中的工艺参数发生变化时，调整起来相当困难。原系统凸轮系结构如图2所示。

图2 凸轮系结构图

　　新设计采用plc和旋转编码器实现对各执行机构的jingque控制，使控制系统模块化，设备的零部件数量、结构大为简化。同时通过与文本显示器相结合，还能根据包装产品的不同，方便快捷地修改工艺参数，省去了原始控制面板的设计与生产，具体结构如图3所示。

　　增量式旋转编码器的特点是每产生一个输出脉冲信号就对应一个增量位移角，利用西门子s7-200的高速计数器指令(hsc)来实现jingque读取旋转编码器的转角，从而实现对空间凸轮所转过的角度进行检测。当脉冲数表明空间凸轮转过所要求的角度时，plc就发出指令，要求各执行机构执行相应的动作，即实现灌装、旋盖和清洗。高速计数器的高计数频率取决于cpu的型号，cpu224有6个高速计数器，6个单相计数器，均为20khz的时钟速率。

  1.电机2.旋转编码器3.减速器4.凸轮分度器5.出袋口6.清洗装置7.旋盖装置8. 文本显示器9.灌料装置10.压注装置11.料箱 12.加热水箱

　　图3灌装机主要结构图

　　4 控制系统时序图及程序流程图

　　控制系统的时序是非常重要的，既要紧凑，又要满足各个工序要求，只有安排得好，各执行机构才能合理执行各自的动作。原系统采用凸轮系对设备各执行机构进行控制，改造后采用plc、位置传感器及旋转编码器等来完成控制。

cc－bbbb系统在电缆连接和软件设置完毕后（详见《三菱cc-bbbb教程下载》），首要任务就是要保证各个子站（本地站，智能站和i/o）站与主站间的通讯正常，然后在此基础上才能编程。本文仅就前者对cc－bbbb的调试方法做一简单介绍。

　　在主站plc上电后，首先从主站cc－bbbb模块前面板的led指示灯对整个系统的通信状况做一个大致的了解。前面板led指示灯的名称和含义如下所示：

1、err指示灯

此指示灯常亮时，说明整个cc－bbbb通信有错误；闪烁时，说明cc－bbbb网络系统中某个站的通信有错误。

利用此指示灯可以判断通信故障发生的大概情况，是整个网络都不能通信号，还是个别站不能通信。造成整个网络不能通信的原因有很多种，如：电缆断开，未连结正确的终端电阻（cc-bbbb专用电缆：100Ω 1/2w，cc-bbbb 专用高性能电缆　130Ω1/2w），设置站号大于64等。在整个网络都通信错误的情况下，利用gpp软件进行“线路测试”。

另外，如果各个子站和主站的波特率及网络模式设置不同，也会发生err常亮故障（整个系统通信错误）。因此，必须保证这二者在同一个网络中一致。波特率在模块前面板设置，模式在gpp软件中设置（如下图）。

网络模式设定

波特率设定

当err指示灯闪烁时，说明网络中的某一站通信错误，此时，可以用《　》所讲的“网络诊断”的方法来诊断是哪一站出问题了，再有针对性的解决问题（一般的问题发生是由于子站设置、编程错误或子站未送电造成的，与主站无关），此时，网络中通信正常的站可以正常通信，不受其它非正常站的影响。

2、l err指示灯

　　该指示灯指示的是主站的通信状态。当常亮时，表示主机通信错误。当闪烁时，分为以下两种情况：

　　◇ 当以固定时间间隔闪烁时，说明在通电时改变了站号或波特率/工作模式开关，此时只要重新上电或复位即可。

　　◇ 当以不固定的时间间隔闪烁时，可能是未安装终端电阻，模块或cc－bbbb电缆受干扰所致

（1）格雷码转换和逆转换指令 这类指令有2条：gry （fnc170）和gbin（fnc171），常用于处理光电码盘编码盘的数据。(d)grn(p)指令的功能是将二进制数转换为格雷码，(d)gbin(p)指令则是gry的逆变换。如图3-89所示，gry指令是将源操作数[s.]中的二进制数变成格雷码放入目标操作数[d.]中，而gbin指令与其相反。它们的源操作数可取任意数据格式，目标操作数为kny、knm、kns、t、c、d、v和z。、16位操作时占5个程序步，32位操作时占9个程序步。

图 3-89 格雷码转换和逆转换指令的使用

（2）模拟量模块读写指令 这类指令有2条：rd3a （fnc176）和wr3a（fnc177），其功能是对fxon-3a模拟量模块输入值读取和对模块写入数字值。如图3-90所示，[m1.]为特殊模块号k0～k7，[m2.]为模拟量输入通道k1或k2，[d.]为保存读取的数据，[s.]为指定写入模拟量模块的数字值。指令均为16位操作，占7个程序步。

图 3-90 模拟量模块读写指令的使用

外部i/0设备指令是fx系列与外设传递信息的指令，共有10条。分别是10键输入指令tky（fnc70）、16键输入指令hky（fnc71）、数字开关输入指令dsw（fnc72）、七段译码指令segd（fnc73）、带锁存的七段显示指令segl（fnc74）、方向开关指令arws（fnc75）、ascii码转换指令asc（fnc76）、ascii打印指令pr（fnc77）、特殊功能模块读指令from（fnc78）和特殊功能模块写指令t0（fnc79）。

（1）数据输入指令数据输入指令有10键输入指令tky（fnc70）、16键输入指令hky（fnc71）和数字开关输入指令dsw（fnc72）。

10键输入指令（d）tky的使用如图3-72所示。源操作数[s.]用x0为首元件，10个键x0～x11分别为对应数字0～9。x30接通时执行tky指令，如果以x2（2）、x9（8）、x3（3）、x0（0）的顺序按键，则[d1.]中存入数据为2830，实现了将按键变成十进制的数字量。当送入的数大于9999，则高位溢出并丢失。使用32位指令dtky时，d1和d2组合使用，高位大于99999999则高位溢出。

图3-72 10键输入指令的使用

当按下x2后，m12置1并保持至另一键被按下，其它键也一样。m10～m19动作对应于x0～x11。任一键按下，键信号置1直到该键放开。当两个或更多的键被按下时，则首先按下的键有效。x30变为off时，d0中的数据保持不变，但m10～m20全部为off。此指令的源操作数可取x、y、m、和s，目标操作数[d.]可取kny、knm、kns、t、c、d、v和z，[d2.]可取y、m、s。16位运算占7个程序步，32运算时占13个程序步。该指令在程序中只能使用一次。

16键输入指令(d)hky的作用是通过对键盘上的数字键和功能键输入的内容实现输入的复合运算。如图3-73所示，[s.]指定4个输入元件，[d1.]指定4个扫描输出点，[d2.]为键输入的存储元件。[d3.]指示读出元件。十六键中0～9为数字键，a～f为功能键，hky指令输入的数字范围为0～9999，以二进制的方式存放在d0中，如果大于9999则溢出。dhky指令可在d0和d1中存放大为99999999的数据。功能键a～f与m0～m5对应，按下a键，m0置1并保持。按下d键m0置0，m3置1并保持。其余类推。如果同时按下多个键则先按下的有效。

图3-73 16键输入指令的使用

该指令源操作数为x，目标操作数[d1.]为y。[d2]可以取t、c、d、v和z，[d3.]可取y、m和s。16位运算时占9个程序步，32位运算时为占17个程序步。扫描全部16键需8个扫描周期。hky指令在程序中只能使用一次。

数字开关指令dsw的功能是读入1组或2组4位数字开关的设置值。如图3-74所示，源操作数[s]为x，用来指定输入点。[d1]为目标操作数为y，用来指定选通点。[d2]指定数据存储单元，它可取t、c、d、v和z。[n]指定数字开关组数。该指令只有16位运算，占9个程序步，可使用两次。图中，n=1指有1组bcd码数字开关。输入开关为x10～x13，按y10～y13的顺序选通读入。数据以二进制数的形式存放在d0中。若n=2，则有2组开关，第2组开关接到x14～x17上，仍由y10～y13顺序选通读入，数据以二进制的形式存放在d1中，第2组数据只有在n=2时才有效。当x1保持为on时，y10～y13依次为on。一个周期完成后标志位m8029置1。

图3-74数字开关指令的使用

（2）数字译码输出指令 数字译码输出指令有七段译码指令segd（fnc73）和带锁存的七段显示指令segl（fnc74）两条。

七段译码指令segd(p)如图3-75所示，将[s.]指定元件的低4位所确定的十六进制数（0～f）经译码后存于[d.]指定的元件中，以驱动七段显示器，[d.]的高8位保持不变。如果要显示0，则应在d0中放入数据为3fh。

图3-75 七段译码指令的使用

带锁存的7段显示指令segl的作用是用12个扫描周期的时间来控制一组或两组带锁存的七段译码显示。

（3）方向开关指令方向开关指令arws（fnc75）是用于方向开关的输入和显示。如图3-76所示，该指令有四个参数，源操作数[s]可选x、y、m、s。图中选择x10开始的4个按钮，位左移键和右移键用来指定输入的位，增加键和减少键用来设定指定位的数值。x0接通时指定的是高位，按一次右移键或左移键可移动一位。指定位的数据可由增加键和减少键来修改，其值可显示在7段显示器上。目标操作数[d1]为输入的数据，由7段显示器监视其中的值（操作数可用t、c、d、v、和z），[d2]只能用y做操作数，n=0～3其确定的方法与segl指令相同。arws指令只能使用一次，而且必须用晶体管输出型的plc。

图3-76方向开关指令的使用

（4）aseii码转换指令ascii码转换指令asc（fnc76）的功能是将字符变换成ascii码，并存放在指定的元件中。如图3-77所示，当x3有效时，则将fx2a变成ascii码并送入d300和d301中。源操作数是8个字节以下的字母或数字，目标操作数为t，c，d。它只有16位运算，占11个程序步。

图 3-77 aseii码转换指令说明

特殊功能模块读指令from（fnc78）和特殊功能模块写指令t0（fnc79）将在后面介绍