西门子宜宾PLC模块总代理

  1、概述

在小型专用设备中，经常参与控制的对象除感知元件、开关量外，一般是伺服电机、步进电机、直流电机、交流电机。而一般小型专用设备则大多是单轴或者是双轴系统，即上述单电机的开环、闭环系统或者双电机的相互配合运动系统。在这些系统中，只要解决了PLC和电机驱动系统的连接，就解决了这个系统的控制部分。

2、硬件系统构成

随着现代科技的发展，PLC已具备两路PIO（方波脉冲输出）或PWM（占空比调节），这就为整个系统的控制提供方便。 
对于一般伺服电机、步进电机，它们的驱动系统接收的是PIO信号，对于伺服电机、步进电机的速度或定位，仅需改变单位时间的脉冲个数。硬件连接框图如下：对于小功率交流电机的驱动系统即变频器，现在有许多厂商开发了具有接收PWM信号功能的变频器，这样交流电机的控制就迎刃而解。硬件连接框图如下：

一般直流电机的控制有两种方法：移相法和PWM法。因此可用PLC所提供的PWM信号，自行设计一种PWM方法的驱动系统来控制直流电机。硬件连接框图如下：

解决了控制部分，监控部分又怎么解决？我们可采用单片机、触摸屏、PC等上位机与PLC的通讯来解决整机的监控部分。并对应于不同的专用设备，仅须改变上位机及PLC的软件部分。从而使整机的设计周期就得到缩短，同时使整机的可靠性得到了提高。

3、应用

由于小型PLC具备两路PIO或PWM输出，四路高速计数输入，所以对于二轴系统，可用高速计数输入口定时采样当前电机码盘运行的速度，通过PLC内部强大的数字处理及PID调节功能，使二轴间以一定的运动关系相互配合，以完成整机的要求。对于许多三轴控制系统，如果对这种方法加以变形使用，也会很方便解决。

1 引言  
在绝大多数变频器调速工程应用领域，都需要外围辅助机电联控系统实现变频器的自动化运行。外围机电联控系统随着调速对象的不同要求千变万化，有时可以是相当的复杂，例如常见的机电一体化运动系统，所以工程上变频器经常与PLC集成联控运行。  
台达VFD-E（图1）系列变频器在内部集成嵌入可编程控制器。VFD-E为机电一体化等复杂调速系统开创精简型整体解决方案时代。

 2 VFD-E变频器内置PLC简介  
·PLC逐行扫描标准运行方式。  
·丰富的编程语言：指令语句；梯形图；SFC。  
·丰富的指令语句：45个指令种类，包括28个基本指令，17个应用指令。  
·350步长程序容量。  
·uS级基本指令的处理速度。  
·结束再生的输入/输出控制方式（当执行END指令时输入输出有立即刷新指令）。  
·8点基本I/O配置：6个输入点（X）,2个输出点（Y）。  
·I/O模块扩展功能：通过I/O卡可以配置9个输入点，4个输出点。  
·通用辅助继电器M：160点。（M0-M159,特殊用继电器共32点M1000-M1031）  
·定时器：16只。T0～T15（100ms）。  
·计数器：8个16位（C0～C7）；1个32（C235）。  
·通用内部寄存器D：30点（D0～D29）  
·特殊寄存器D：45点。（D1000~D1044）。主要作为存放系统状态、错误信息、监控。  
·通过RS485编程。  
3 VFD-E变频器的PLC程序执行方式  
PLC程序的上传和下载通过PLC2编程页面执行。首先按MODE键到“PLC0”页面，然后按上 键切换到“PLC2”，接着按下“ENTER”,成功会显示“END”,然后会跳回“PLC2”.在没有下载程序到变频器里面之前，如果出现警告可以不理会。注意在上传和下 载程序前变频器是在停止状态下。  
执行VFD-E变频器内部PLC程序有三种方式：  
第一种方式：在PLC1编程页面下，自动执行PLC程序；  
第二种方式：在PLC2编程页面下，经过WPL由通讯监控PLC程序运行（执行/停止）；  
第三种方式：端子运行方式。当为外部多功能输入端子（MI3-MI9）设定为“RUN/STOP PLC(99)”后，端子接点导通(close)时，在PLC页面会显示PLC1,执行PLC程序。端子接点断路（open）时PLC页面会显示PLC0,停止PLC程序。  
4 内置PLC的特殊功能装置配置说明  
限于篇幅，本文中只是把常用的特殊继电器和寄存器等说明一下，详细的可以见到中达电通股份有限公司的网站上下载VFD-E系列的说明书。  
4.1特殊继电器说明  
M1000 运转监视常开接点（a接点）。RUN中常时On，a接点。RUN的状态下，此接点On  
M1001运转监视常闭接点（b接点）。RUN中常时Off，b接点。RUN的状态下，此接点Off  
M1005变频器故障指示  
M1006输出频率为零  
M1007变频器运转方向FWD(0)/REV(1)  
M1025变频器RUN(ON)/STOP(OFF)  
M1026变频器运转方向FWD(OFF)/REV(ON)  
M1028高速计数功能开启(ON)/关闭(OFF)  
4.2特殊寄存器功能说明  
D1025高速计数器现在值(低位)  
D1025高速计数器现在值(高位)  
4.3变频器特殊指令  
1) DHSCS高速计数功能说明：  
DHSCSS1 S2 S3（S1:比较值 ； S2:高速计数器编号；S3:比较结果。）  
·高速脉冲计数功能需要借助PG卡来实现外部脉冲输入。  
·由设置DHSCS指令所需要的目标值，并且把M1028(特殊功能继电器，功能是变频器高速计数功能开启ON/OFF)打开，将自动进行计数。如果要清除计数器的数值，需要将M1029(特殊功能继电器，功能是清除高速计数值)设置为ON。  
·高速计数器有3种运动控制模式，可以通过特殊寄存器D1044来设定。  
第一种模式是“A-B 相脉冲”的模式。使用可以通过输入A相和B相的脉冲来做计数器的输入，需要和GND连接。  
第二种模式是“脉冲＋符号”的模式。使用者可以利用脉冲的输入以及通过符号来做上数或着下数。定义A相来做脉冲，B相来做符号，需要和GND短接。  

小型PLC和单片机 
　　目前在很多行业中，尤其在低端OEM行业中，继电器或单片机的应用还非常普遍。单片机一般用于工控产品或民用产品大批量的开发，但是单片机必须从底层硬件做开发，对普通用户难度大，周期长，无法在使用过程中修改功能，难以达到工业环境应用，所以在一些应用环境相对较好的场合有大量应用。PLC相对单片机自行开发的系统而言，首先在软件上多了一套可编程逻辑语言，方便将梯形图转换为控制指令，其次在硬件上集成了电源电路，加强了抗干扰措施，更适合工业环境使用。 
　　PLC和单片机相比的优点： 
　　使用简单，运用开发周期短； 
　　经过长期的系统验证具有高可靠性； 
　　功能更改方便。 
　　相对为通用机械设备控制需求几近定制的PLC产品，单片机系统则更为某一个类产品定制开发，所以功能裁剪，成本更低。但随着用户开发新机型的周期越来越短，以及价格在电控系统选择中的重要度的降低，PLC的应用将越来越普遍。而单片机将继续固守控制要求简单，价格敏感和批量大的应用。 
　　2.小型PLC技术发展趋势 
　　小型PLC从产生到现在，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；如今的小型PLC在编程，IO扩展，通讯借口，开关量和模拟量的调节以及一些特殊功能模块如高速计数输入和脉冲输出的应用上已经基本满足用户的需求了。但随着应用需求及关联产品技术性能的提升（如步进驱动的脉冲响应频率及精度，HMI及关联系统的通讯功能），PLC将继续得已完善和发展。未来几年，各厂商会应客户要求，对小型PLC的以下功能进行强化： 
（1）运动控制功能 
　　用户对PLC提出更高的运动控制功能要求，主要是控制性能和功能方面。这种需求在机床工具，电子制造和包行业更加突出。 
　　未来的发展方向将是： 
1）脉冲频率的提高，从10KHZ，20KHZ发展到目前的100KHZ甚至更高； 
2）功能更强，如FP-X，FX-3U，CP1H，EH+SV等产品都具备插补功能，同时脉冲路数有所增加。 
（2）通讯功能 
　　有很多厂家认为网络通讯是未来PLC的发展方向，这样可以从系统结构上得到简化，从而降低成本。很多之前只支持一种现场总线的产品供应商，都在考虑推出支持更多总线和工业以太网的PLC产品。