西门子PLC接口模块S7-300IM361 西门子PLC接口模块S7-300IM361
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西门子PLC接口模块S7-300IM361
S7-300是SIMATIC控制器中销售量**多的产品,它已成功地用于范围广泛的自动化领域。S7-300 的重点在于为生产制造工程中的系统解决方案提供一个通用的自动化平台。这就是说,S7-300 是用于集中式或分布式结构的优化解决方案。坚持不懈的创新和改革使S7-300这个广泛应用的自动化平台能持续不断的升值概述。
一、S7-300 PLC系统组成
系统组成:
电源模块 (PS)
(选件) |
|
为S7-300/ET 200M 提供电源
将120/230V交流电压转变到所需要的24伏直流工作电压 输出电流2A、5A、10A |
中央处理单元 (CPU) |
|
多种CPU,有各种不同的性能,例如,有的CPU 上集成有输入/输出点,有的CPU上集成有PROFIBUS-DP通讯接口等。 |
接口模块 (IM) ? |
|
用于连接多机架配置的 SIMATIC S7-300 的机架。 **多配置4个机架。每个机架**多可以插入8个模块。在4个机架上**多可安装32个模块。
IM 365
IM 365/IM 361 |
信号模块 (SM) |
|
用于数字量和模拟量输入/输出 |
通讯处理器 (CP) |
|
用于连接网络和点对点连接 |
功能模块 (FM) |
|
用于高速计数,定位操作 (开环或闭环控制) 和闭环控制。 |
存储器 |
|
MMC |
DIN标准导轨 |
|
用于模块安装 |
前连接器 |
|
用于简单而方便地连接传感器和执行器
更换模块时允许保持接线
采用编码元件以避免更 分为20针、40针两种 |
S7-300主要支持的硬件有:
??(1)电源(PS)
??电源模块提供了机架和CPU内部的供电电源,置于1号机架的位置。
??(2)中央处理器(CPU)
??CPU存储并处理用户程序,为模块分配参数,通过嵌入的MPI总线处理编程设备和PC、模块、其它站点之间的通讯,并可以为进行DP主站或从站操作装配一个集成的DP接口。置于2号机架。
??(3)接口模块(IM)
??接口模块将各个机架连接在一起。不同型号的接口模块可支持机架扩展或PROFIBUS?DP连接。置于3号机架,没有接口模块时,机架位置为空。
??(4)信号模块(SM)
??通常称为I/O(输入/输出)模块。测量输入信号并控制输出设备。信号模块可用于数字信号和模拟信号,还可用于进行连接,如传感器和启动器的连接。
??(5)功能模块(FM)
??用于进行复杂的、重要的但独立于CPU的过程,如:计算、位置控制和闭环控制。
??(6)通讯处理器(CP)
??模块化的通讯处理器通过连接各个SIMATIC站点,如:工业以太网,PROFIBUS或串行的点对点连接等。
??后三个模块在机架上可以任意放置,系统可以自动分配模块的地址。
??需要说明的是,每个机架**多只能安装8个信号模块、功能模块或通讯模块。如果系统任务超过了8个,则可以扩展机架(每个带CPU的中央机架可以扩展3个机架)。?
?各个模块的性能具体如下:
??(1)电源模块(PS)
??电源模块用于将SIMATIC S7-300 连接到120/230V AC电源。
??(2)CPU模块
??各种CPU 有各种不同的性能,例如,有的CPU 上集成有输入/输出点,有的CPU上集成有PROFI- BUS-DP通讯接口等。
?以上只是列出了部分指标,设计时还要参看相应的手册。
??(3)接口模块
??接口模块用于多机架配置时连接主机架(CR)和扩展机架 (ER)。S7-300通过分布式的主机架(CR)和3个扩展机架(ER),可以操作多达32个模块。运行时无需风扇。
??(4)信号模块
??信号模块用于数字量和模拟量输入/输出,又分DI/DO(数字量输入/输出)和AI/AO(模拟量输入/输出)模块。
??①数字量输入模块:
??②数字量输出模块:
??③数字输入/输出模块:
??④继电器输出模块:
??⑤模拟量输入模块
??⑥模拟量输出模块:
??⑦模拟量输入/输出模块:
??(5)功能模块
??西门子S7-300功能模块模块适用于各种场合,功能块的所有参数都在STEP7中分配,操作方便,而且不必编程。包括:计数器模块(FM350),定位模块(FM351),凸轮控制模块(FM352),闭环控制模块(FM355)等许多用于特定场合的模块。
??(6)通讯模块(CP)
??S7-300通讯模块是用于连接网络和点对点通讯用的专用模块,比如:用于S7-300和SIMATIC C7通过PROFIBUS通讯的模块CP343-5,用于S7-300和工业以网通讯的模块CP343-1及CP343-1 IT等
6ES7312-1AE13-0AB0 | CPU312,32K内存 |
6ES7312-5BE03-0AB0 | CPU312C,32K内存 10DI/6DO |
6ES7313-5BF03-0AB0 | CPU313C,64K内存 24DI/16DO / 4AI/2AO |
6ES7313-6BF03-0AB0 | CPU313C-2PTP,64K内存 16DI/16DO |
6ES7313-6CF03-0AB0 | CPU313C-2DP,64K内存 16DI/16DO |
6ES7314-1AG13-0AB0 | CPU314,96K内存 |
6ES7314-6BG03-0AB0 | CPU314C-2PTP 96K内存 24DI/16DO / 4AI/2AO |
6ES7314-6CG03-0AB0 | CPU314C-2DP 96K内存 24DI/16DO / 4AI/2AO |
6ES7315-2AG10-0AB0 | CPU315-2DP, 128K内存 |
6ES7315-2EH13-0AB0 | CPU315-2 PN/DP, 256K内存 |
6ES7317-2AJ10-0AB0 | CPU317-2DP,512K内存 |
6ES7317-2EK13-0AB0 | CPU317-2 PN/DP,1MB内存 |
6ES7318-3EL00-0AB0 | CPU319-3 PN/DP,1.4M内存 |
6ES7 953-8LF20-0AA0 | SIMATIC Micro内存卡 64kByte(MMC) |
6ES7 953-8LG11-0AA0 | SIMATIC Micro内存卡128KByte(MMC) |
6ES7 953-8LJ20-0AA0 | SIMATIC Micro内存卡512KByte(MMC) |
6ES7 953-8LL20-0AA0 | SIMATIC Micro内存卡2MByte(MMC) |
6ES7 953-8LM20-0AA0 | SIMATIC Micro内存卡4MByte(MMC) |
6ES7 953-8LP20-0AA0 | SIMATIC Micro内存卡8MByte(MMC) |
开关量模板 | |
6ES7 321-1BH02-0AA0 | 开入模块(16点,24VDC) |
6ES7 321-1BH10-0AA0 | 开入模块(16点,24VDC) |
6ES7 321-1BH50-0AA0 | 开入模块(16点,24VDC,源输入) |
6ES7 321-1BL00-0AA0 | 开入模块(32点,24VDC) |
6ES7 321-7BH01-0AB0 | 开入模块(16点,24VDC,诊断能力) |
6ES7 321-1EL00-0AA0 | 开入模块(32点,120VAC) |
6ES7 321-1FF01-0AA0 | 开入模块(8点,120/230VAC) |
6ES7 321-1FF10-0AA0 | 开入模块(8点,120/230VAC)与公共电位单独连接 |
6ES7 321-1FH00-0AA0 | 开入模块(16点,120/230VAC) |
6ES7 321-1CH00-0AA0 | 开入模块(16点,24/48VDC) |
6ES7 321-1CH20-0AA0 | 开入模块(16点,48/125VDC) |
6ES7 322-1BH01-0AA0 | 开出模块(16点,24VDC) |
6ES7 322-1BH10-0AA0 | 开出模块(16点,24VDC)高速 |
6ES7 322-1CF00-0AA0 | 开出模块(8点,48-125VDC) |
6ES7 322-8BF00-0AB0 | 开出模块(8点,24VDC)诊断能力 |
6ES7 322-5GH00-0AB0 | 开出模块(16点,24VDC,独立接点,故障保护) |
6ES7 322-1BL00-0AA0 | 开出模块(32点,24VDC) |
6ES7 322-1FL00-0AA0 | 开出模块(32点,120VAC/230VAC) |
6ES7 322-1BF01-0AA0 | 开出模块(8点,24VDC,2A) |
6ES7 322-1FF01-0AA0 | 开出模块(8点,120V/230VAC) |
6ES7 322-5FF00-0AB0 | 开出模块(8点,120V/230VAC,独立接点) |
6ES7 322-1HF01-0AA0 | 开出模块(8点,继电器,2A) |
6ES7 322-1HF10-0AA0 | 开出模块(8点,继电器,5A,独立接点) |
6ES7 322-1HH01-0AA0 | 开出模块(16点,继电器) |
6ES7 322-5HF00-0AB0 | 开出模块(8点,继电器,5A,故障保护) |
6ES7 322-1FH00-0AA0 | 开出模块(16点,120V/230VAC) |
6ES7 323-1BH01-0AA0 | 8点输入,24VDC;8点输出,24VDC模块 |
6ES7 323-1BL00-0AA0 | 16点输入,24VDC;16点输出,24VDC模块 |
模拟量模板 | |
6ES7 331-7KF02-0AB0 | 模拟量输入模块(8路,多种信号) |
6ES7 331-7KB02-0AB0 | 模拟量输入模块(2路,多种信号) |
6ES7 331-7NF00-0AB0 | 模拟量输入模块(8路,15位精度) |
6ES7 331-7NF10-0AB0 | 模拟量输入模块(8路,15位精度)4通道模式 |
6ES7 331-7HF01-0AB0 | 模拟量输入模块(8路,14位精度,**) |
6ES7 331-1KF01-0AB0 | 模拟量输入模块(8路, 13位精度) |
6ES7 331-7PF01-0AB0 | 8路模拟量输入,16位,热电阻 |
6ES7 331-7PF11-0AB0 | 8路模拟量输入,16位,热电偶 |
6ES7 332-5HD01-0AB0 | 模拟输出模块(4路) |
6ES7 332-5HB01-0AB0 | 模拟输出模块(2路) |
6ES7 332-5HF00-0AB0 | 模拟输出模块(8路) |
6ES7 332-7ND02-0AB0 | 模拟量输出模块(4路,15位精度) |
6ES7 334-0KE00-0AB0 | 模拟量输入(4路RTD)/模拟量输出(2路) |
6ES7 334-0CE01-0AA0 | 模拟量输入(4路)/模拟量输出(2路) |
西门子PLC接口模块S7-300IM361
M1072) 禁止PLC运行
ENDIF
该段宏指令禁止了用户对PLC控制程序的随意修改,提高了设备的安全性。
4、结束语
HXFA368条并卷联合机是集机、电、气为一体化的自动化设备,基于台达PLC和触摸屏进行自动控制是整机一个很重要的组成部分,具有系统稳定、操作方便、性能可靠等特点,该设备投入运行后受到用户的一致好评。
S7-200 PLC定时器的认识编程实验
定时器的控制逻辑是经过时间继电器的延时动作,然后产生控制作用。其控制作用同一般延时继电器。
实验参考程序,表1
图1梯形图参考图
SIMATIC S7—200系列PLC是西门子公司继S7—300 、S7—400之后,**近几年才投放市场的小型可编程序控制器,可以单机运行,也可通过RS485或PROFIBUS-DP组网运行。它结构小巧,可靠性高,运行速度快,继承和发挥了它在大、中型PLC领域的技术优势,有极丰富的指令集,具有强大的多种集成功能和实时特性,配有功能丰富的扩展模块,性能价格比非常高,并配有功能强大、使用极其方便的编程开发软件环境。它在各行各业中的应用得到迅速推广,在规模不太大的控制领域是较为理想的控制设备,可以满足各种各样的自动化控制的需要。由于具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格以及强大的指令系统,使得S7—200可以近乎完美地满足小规模的控制要求。此外,丰富的CPU类型和电压等级使其在解决用户的工业自动化问题时,具有很强的适应性和可选择性。
S7-200可编程控制器STEP7-Micro/WIN32编程软件的安装
西门子S7-200可编程控制器PLC使用STEP7-Micro/WIN32编程软件进行编程。STEP7-Micro/WIN32编程软件是基于Windows的应用软件,功能强大,主要用于开发程序,也可用于适时监控用户程序的执行状态。加上汉化后的程序,可在全汉化的界面下进行操作。
1. 安装条件
操作系统:Windows95以上的操作系统。
计算机配置:IBM486以上兼容机,内存8MB以上,VGA显示器,至少50MB以上硬盘空间。
通信电缆:用一条PC/PPI电缆实现可编程控制器与计算机的通信。
2. 编程软件的组成
STEP7-Micro/WIN32编程软件包括Microwin3.1;Microwin3.1的升级版本软件Microwin3.1 SP1;Toolbox(包括Uss协议指令:变频通信用,TP070:触摸屏的组态软件Tp Designer V1.0设计师)工具箱;以及Microwin 3.11 Chinese(Microwin3.11 SP1和Tp Designer的专用汉化工具)等编程软件。
3. 编程软件的安装
按Microwin3.1→Microwin3.1 SP1→Toolbox→Microwin 3.11 Chinese的顺序进行安装。
首先安装英文版本的编程软件:双击编程软件中的安装程序SETUP.EXE,根据安装提示完成安装。接着,用Microwin 3.11 Chinese软件将编程软件的界面和帮助文件汉化。步骤如下:(1)在光盘目录下,找到“mwin_service_pack_from V3.1 to3.11”软件包,按照安装向导进行操作,把原来的英文版本的编程软件转换为3.11版本。(2)打开“Chinese3.11”目录;双击setup,按安装向导操作,完成汉化补丁的安装。(3)完成安装。
4. 建立S7-200 CPU的通信
图1 PLC与计算机的连接
可以采用PC/PPI电缆建立PC机与PLC之间的通信。这是典型的单主机与PC机的连接,不需要其他的硬件设备。如图1所示。PC/PPI电缆的两端分别为RS-232和RS-485接口,RS-232端连接到个人计算机RS-232通信口COM1或COM2接口上,RS-485端接到S7-200 CPU通信口上。PC/PPI电缆中间有通信模块,模块外部设有波特率设置开关,有5种支持PPI协议的波特率可以选择,分别为:1.2K,2.4K,9.6K,19.2K,38.4K。系统的默认值为9.6K b/s。PC/PPI电缆波特率设置开关(DIP开关)的位置应与软件系统设置的通信波特率相一致。DIP开关如图2所示,DIP开关上有5个扳键,1、2、3号键用于设置波特率,4号和5号键用于设置通信方式。通信速率的默认值为9600bit/s,如图2所示,1、2、3号键设置为010,未使用调制解调器时,4、5号键均应设置为0。
5. 通信参数的设置
硬件设置好后,按下面的步骤设置通信参数。
(1)在STEP7-Micro/WIN32运行时单击通信图标,或从“视图(View)”菜单中选择“通信(Communications)”,则会出现一个通信对话框。
(2)对话框中双击PC/PPI电缆图标,将出现PC/PG接口的对话框。
(3)单击“属性(Properties)”按钮,将出现接口属性对话框,检查各参数的属性是否正确,初学者可以使用默认的通信参数,在PC/PPI性能设置的窗口中按“默认(Default)”按钮,可获得默认的参数。默认站地址为2,波特率为9600b/s。
6. 建立在线连接
在前几步顺利完成后,可以建立与S7-200 CPU的在线联系,步骤如下:
(1)在STEP7-Micro/WIN32运行时单击通信图标,或从“视图(View)”菜单中选择“通信(Communications)”,出现一个通信建立结果对话框,显示是否连接了CPU主机。
(2)双击对话框中的刷新图标,STEP7-Micro/WIN32编程软件将检查所连接的所有S7-200CPU站。在对话框中显示已建立起连接的每个站的CPU图标、CPU型号和站地址。
(3)双击要进行通信的站,在通信建立对话框中,可以显示所选的通信参数。
7. 修改PLC的通信参数
计算机与可编程控制器建立起在线连接后,即可以利用软件检查、设置和修改PLC的通信参数。步骤如下:
(1)单击浏览条中的系统块图标,或从“视图(View)”菜单中选择“系统块(System Block)”选项,将出现系统块对话框。
(2)单击“通信口”选项卡,检查各参数,确认无误后单击确定。若须修改某些参数,可以**行有关的修改,再单击“确认”。
(3)单击工具条的下载按钮,将修改后的参数下载到可编程控制器,设置的参数才会起作用。
8. 可编程控制器的信息的读取
选择菜单命令“PLC”,找“信息”,将显示出可编程控制器RUN/STOP状态,扫描速率,CPU的型号错误的情况和各模块的信息。
PLC梯形图程序中输出互锁的概念及编程实现
在状态转移过程中,由于在瞬间(1个扫描周期),两个相邻的状态会同时接通,因此为了避免不能同时接通的一对输出同时接通,必须设置外部硬接线互锁或软件互锁。
试用PLC设计按行程原则实现机械手的夹紧-正转-放松-反转-回原位的控制。
答:机械手动作顺序表、现场器件与PLC内部继电器对照表、PLC与现场器件接线图以及梯形图如下图所示。
机械手动作顺序表
步序 |
输入条件 |
输出状态 |
|||
1YA 夹紧 |
2YA 正转 |
3YA 反转 |
HL 灯 |
||
原点 夹紧 正转 放松 反转 原点 |
1ST 1SB KT1 2ST KT2 1ST |
- + + - - - |
- - + - - - |
- - - - + - |
+ - - - - + |
现场器件与PLC内部继电器对照表
现场器件 |
内部继电器地址 |
说明 |
|
输入 |
1SB 1ST 2ST 2SB |
400 401 402 403 |
启动按钮 原点行程开关 正转行程开关 复位按钮 |
输出 |
1YA 2YA 3YA HL |
430 431 432 433 |
夹紧电磁阀 正转电磁阀 反转电磁阀 原位指示灯 |
PLC与现场器件接线图:
梯形图为:
指令程序为:
LD 403
PLS 200
LD 401
ANI 101
ANI 102
ANI 103
ANI 104
OUT 100
LD 200
RST 100
LD 100
AND 400
SFT 100
LD 101
AND 450
SFT 100
LD 102
AND 402
SFT 100
LD 103
AND 451
SFT 100
LD 104
AND 401
SFT 100
LD 100
OUT 433
LD 101
S 201
LD 201
OUT 430
OUT 450
K 3
LD 102
OUT 431
LD 103
R 201
OUT 451
K 2
LD 104
OUT 432
END
用S7-200控制可双向运转的三相感应电动机
可逆电动机起动器电路一一适用于改变三相交流感应电动机旋转方向
这个示例程序用于控制可双向运转的三相感应电动机。
当与输入点I0.0相连的左转点动开关(Le)闭合时,电动机逆时针方向旋转,当与输入点I0.1相连的右转点动开关(Ri)闭合时,电动机顺时针方向旋转。但这要有一个前题,即与输入点I0.3相连的电动机电路断路器和与输入点I0.2相连的停机开关(OFF)都没有动作。只有按下停机开关,并等待5秒钟之后,才可以改变电动机的旋转方向。这样做是为了让电动机有足够的时问刹车停转,然后再反向起动,如果需要电动机反转的话。如
果与I0.0和I0.1相连的点动开关同时按下,电动机停转,并且小起动。
程序框图
程序和注释
在程序起始部分,程序检查是否必须激活互锁电路。互锁电路防比电动机误起动,或者按错误方向起动。只有当所有点动开关都没有动作(位于起始状态)或者等待时问溢出时,互锁才清除,即M2.0被置成逻辑0.
如果电动机断路器(输入点10.3)没有动作,停机点动开关(输入点10.2)也没有动作(这两个触点都是常闭触点);并且状态位M1门没有被设置成顺时针旋转标志,则使能位M 2.1被置为逻辑1。电动机才有可能逆时针旋转。代表逆时针旋转的状态位是M1.0。用类似方法可得到顺时针方向旋转的起动条件。
当点动起动开关(1e和Ri)这一动作,并且互锁位和状态位都没有被设置成相反的旋转方向时,电动止起动。即相关的输出位和状态位被置位,状态位的作用是使输出能够自保。电动止逆时针方向旋转起动器由输出点Q0.0控制。电动机顺时针方向旋转起动器由输出点Q0.1控制。
除此外,另有一组信号灯指示电动机当前的运行状态;逆时针方向旋转指示灯(Le)与输出点00.4相连;顺时针方向旋转指示灯(Ri)与输出点00.3相连;关电机指示灯(OFF)与输出点00.2相连。
当电动机被停机时,"ED”的下降沿将辅助存储位M 2.3置为1,进入停机模式。当M 2.3被置位时,限制电动机再次起动的定时器开始计时,该定时器的预置时问是5秒(500 X10ms),经过5秒钟后,内部存储器位M 2.3被复位。在这段强制等待时问内与输出点Q0.5相连的信号灯(Wait)闪烁。如果状态位都没有被置位,则点亮与输出点00.2相连的停止状态指示灯(OFF)。
该程序的长度为61个字。
如何选择开关量输入模块?
PLC的输入模块是用来检测接收现场输入设备的信号,并将输入的信号转换为PLC内部接受的低电压信号。
1.输入信号的类型及电压等级的选择 常用的开关量输入模块的信号类型有三种:直流输入、交流输入和交流/直流输入。选择时一般根据现场输入信号及周围环境来决定。
交流输入模块接触可靠,适合于有油雾、粉尘的恶劣环境下使用;直流输入模块的延迟时间较短,还可以直接与接近开关、光电开关等电子输入设备连接。
PLC的开关量输入模块按输入信号的电压大小分类有:直流5V、24V、48V、60V等;交流110V、220V等。选择时应根据现场输入设备与输入模块之间的距离来决定。一般5V、12V、24V用于传输距离较近场合。如:5V的输入模块**远不得超过10m距离,较远的应选用电压等级较高的模块。
2.输入接线方式选择 接输入电路接线方式的不同,开关量输入模块可分为汇点式输入和分组式输入两种,如图1所示。
汇点式输入模块的输入点只共用一个COM端;而分组式输入模块是将分成若干组,一组共用一个COM,每组之间是分隔的。分组式输入模块的每点价格教高,如果输入信号之间不需要分开,应选择汇点式。
3.同时接通的输入点的数量
对于选用高密度的输入模块(32点、48点),应考虑该模块同时接通的输入点的数量一般不超过点数的60%。
指令系统
PLC有多少条指令,各条指令又具有什么功能,是了解与使用PLC的重要方面。你不懂PLC指令怎么编程,没有程序,PLC又怎么工作?
PLC的指令越来越多,越来越丰富。功能很强的指令,综合多种作用的指令日见增多。
PLC的指令繁多,但主要的有这么几种类型:
基本逻辑指令,用于处理逻辑关系,以实现逻辑控制。这类指令不管什么样的PLC都总是有的。
数据处理指令,用于处理数据,如译码,编码,传送、移位等等。
数据运算指令,用于进数据的运算,如十、一、X、/等,可进行整形数计算,有的还可浮点数运算;也可进行逻辑量运算,等等。
流程控制指令,用以控制程序运行流程。PLC的用户程序一般是从零地址的指令开始执行,按顺序推进。但遇到流程控制指令也可作相应改变。流程控制指令也较多,运用得好,可使程序简练,并便于调试与阅读。
状态监控指令,用以监视及记录PLC及其控制系统的工作状态,对提高PLC控制系统的工作可靠性大有帮助。
当然,并不是所有的PLC都有上述那么多类的指令,也不是有的PLC仅有上述几类指令。以上只是指出几个例子,说明要从哪几个方面了解PLC指令,从中也可大致看出指令的多少及功能将怎样影响PLC的性能。
除了指令,为进行通讯,PLC还有相应的协议与通讯指令或命令,这些也反映了PLC的性能。
6支持软件
为了便于编制PLC程序,多数PLC厂家都开发有关计算机支持软件。
从本质上讲,PLC所能识别的只是机器语言。它之所以能使用一些助记符语言、梯形图语言、流程图语言,以至高级语言,全靠为使用这些语言而开发的种种软件。
助记符语言是**基本也是**简单的PLC语言。它类似计算机的汇编语言,PLC的指令系统就是用这种语言表达的。这种语言仅使用文字符号,所使用的编程工具简单,用简易编程器即可。所以,多数PLC都配备有这种语言。
梯形图语言是图形语言,它用类似于继电器电路图的符号表达PLC实现控制的逻辑关系。这种语言与符号语言有对应关系,很容易互相转换,并便于电气工程师了解与熟悉,故用得很普遍,几乎所有的PLC都开发有这种语言。由于它是用图形表达,小的编程器不好使用它,得有较大的液晶画面的编程器,才能使用它。多数是在计算机对PLC编程时,才使用这种语言。
流程图语言,它也是图形语言,不过所用的符号不与电气元件符号相似,而与计算机用的流程图符号相似,便干计算机工作人员了解与熟悉。流程图语言与符号语言也有一一对应关系,只是它对应的符号语言与梯形图的对应不一样。熟悉计算机而又未从事过一般电气工作的人员,乐于用这种语言对PLC编程。日本OMRON公司开发的F系列机就是使用这种语言。
梯形图与流程图混合语言。这种语言,梯形图与流程图两者兼用,可使PLC程序结构化。它用流程图把PLC程序划分成若干结构块,并规范块间的逻辑联系。用梯形图再确定块中的种种量间的逻辑关系。这种混合语言有不同的实现方法,而且多用于大型的PLC的编程
高级语言,PLC编程也可以使用高级语言,如BASIC、C语言等。可以在DOS,也可在WINDOWS平台上运行。关键在于要把用高级语言编写的程序转换成助记符语言,或直接转换成PLC所能识别的机器语言。从根本上讲,只要能实现这个转换的,什么高级语言都可以。而编写这个转换的软件工作量很大,当然应由有关厂家开发与提供。当前不少PLC厂家已有提供。如GE-FANAC的PLC就提供有可用C语言编程的软件。
再前进一步,从理论上讲使用自然语言编程也是完全可能的。只是要下力气去开发,以及市场有这个需要。
支持软件不仅编制PLC程序需要,监控PLC运行,特别是监视PLC所控制的系统的工作状况也需要。所以,多数支持编程的软件,也具有监视PLC工作的功能。
此外,也有专用于监控PLC工作的软件,它多与PLC的监视终端连用。
有的PLC厂家或第三方厂家还开发了使用PLC的组态软件,用以实现计算机对PLC控制系统监控,以及与PLC交换数据。
PLC的用户也可基于DOS或WINDOWS平台开发用于PLC控制系统的应用软件,以提高PLC系统自动化及智能化水平。这方面的软件已日益受到重视。
总之,为了用好PLC,PLC的支持软件越来越丰富,性能也越来越好,其界面也越来越友好,也因此,它的情况如何,已成为评判PLC性能的指标之一。
7可靠控制
为使PLC能可靠工作,在硬件与软件两个方面PLC厂家都采取了很多措施,对一些特殊可靠要求的PLC,还有相应的特殊的措施,如热备、冗余等等。这在介绍PLC的特点时已作了叙述。可靠措施的目的是增加PLC平均故障间隔时间、MTBF(MeanTimeBetweenFailure)及减少PLC的平均修复时间、MTTR(MeanTimeToRepair),以提高PLC的有效度A(Availability)。
A=MTBF/(MTBF+MTTR)
式中A--有效率
MTBF--平均故障间隔时间
MTTR--平均修复时间
当然,A值越大越好,它可使PLC系统得到充分的利用,是为什么要使用PLC的重要指标。而从上式可知,MTBF越大,MTTR越小,则A越大。所以,PLC的可靠措施都是围绕提高MTBF及MTTR值进行的。
鉴于可靠工作是PLC的重要特点,至关重要,故有关提高MTBF及降低MTTR的措施如何,以及PLC的MTBF与MTTR值也成为PLC性能的重要指标。
8经济指标
以上七条讲的都是PLC的技术性能。其实,使用PLC,还要考虑经济指标。经济是基础,经济上不合算,不能带来经济效益,使用PLC也就没有基础。所以,这个指标也是重要的。经济指标**简单的就是看价格。一般讲,同样技术性能的PLC,价格低其经济指标就好
此外,还要看供货情况,供货不及时,影响使用,价格即使低,也不一定就好;看技术服务,资料不全,用户出现问题得不到技术支持也不好。
对经济指标还要作综合分析,要看使用了PLC能否带来效益,然后,再分析使用哪家的PLC效益更好些。
用PLC实现步进电机的直接控制
步进电机的可编程控制器直接控制,可使组合机床自动生产线控制系统的成本显著下降。文章介绍了用PLC控制步进电机驱动的数控滑台方法,伺服控制、驱动及接口以及步进电机PLC控制的软件逻辑。
1 概述
在组合机床自动线中,一般根据不同的加工精度要求设置三种滑台(1)液压滑台,用于切削量大,加工精度要求较低的粗加工工序中;(2)机械滑台,用于切削量中等,具有一定加工精度要求的半精加工工序中;(3)数控滑台,用于切削量小,加工精度要求很高的精加工工序中。可编程控制器(简称PLC)以其通用性强、可靠性高、指令系统简单、编程简便易学、易于掌握、体积小、维修工作少、现场接口安装方便等一系列优点,被广泛应用于工业自动控制中。特别是在组合机床自动生产线的控制及CNC机床的S、T、M功能控制更显示出其卓越的性能。PLC控制的步进电机开环伺服机构应用于组合机床自动生产线上的数控滑台控制,可省去该单元的数控系统使该单元的控制系统成本降低70~90%,甚至只占用自动线控制单元PLC的3~5个I/O接口及<1KB的内存。特别是大型自动线中可以使控制系统的成本显著下降。
2 PLC控制的数控滑台结构
一般组合机床自动线中的数控滑台采用步进电机驱动的开环伺服机构。采用PLC控制的数控滑台由可编程控制器、环行脉冲分配器、步进电机驱动器、步进电机和伺服传动机构等部分组成,见图1。
图1
伺服传动机构中的齿轮Z1、Z2应该采取消隙措施,避免产生反向死区或使加工精度下降;而丝杠传动副则应该根据该单元的加工精度要求,确定是否选用滚珠丝杠副。采用滚珠丝杠副,具有传动效率高、系统刚度好、传动精度高、使用寿命长的优点,但成本较高且不能自锁。
3 数控滑台的PLC控制方法
数控滑台的控制因素主要有三个:
3.1 行程控制
一般液压滑台和机械滑台的行程控制是利用位置或压力传感器(行程开关/死挡铁)来实现;而数控滑台的行程则采用数字控制来实现。由数控滑台的结构可知,滑台的行程正比于步进电机的总转角,因此只要控制步进电机的总转角即可。由步进电机的工作原理和特性可知步进电机的总转角正比于所输入的控制脉冲个数;因此可以根据伺服机构的位移量确定PLC输出的脉冲个数:
n= DL/d (1)
式中 DL——伺服机构的位移量(mm),d ——伺服机构的脉冲当量(mm/脉冲)
3.2 进给速度控制
伺服机构的进给速度取决于步进电机的转速,而步进电机的转速取决于输入的脉冲频率;因此可以根据该工序要求的进给速度,确定其PLC输出的脉冲频率:
f=Vf/60d (Hz) (2)
式中 Vf——伺服机构的进给速度(mm/min)
3.3 进给方向控制
进给方向控制即步进电机的转向控制。步进电机的转向可以通过改变步进电机各绕组的通电顺序来改变其转向;如三相步进电机通电顺序为A-AB-B-BC-C-CA-A…时步进电机正转;当绕组按A-AC-C-CB-B-BA-A…顺序通电时步进电机反转。因此可以通过PLC输出的方向控制信号改变硬件环行分配器的输出顺序来实现,或经编程改变输出脉冲的顺序来改变步进电机绕组的通电顺序实现。
4 PLC的软件控制逻辑
由滑台的PLC控制方法可知,应使步进电机的输入脉冲总数和脉冲频率受到相应的控制。因此在控制软件上设置一个脉冲总数和脉冲频率可控的脉冲信号发生器;对于频率较低的控制脉冲,可以利用PLC中的定时器构成,如图2所示。脉冲频率可以通过定时器的定时常数控制脉冲周期,脉冲总数控制则可以设置一脉冲计数器C10。当脉冲数达到设定值时,计数器C10动作切断脉冲发生器回路,使其停止工作。伺服机构的步进电机无脉冲输入时便停止运转,伺服执行机构定位。当伺服执行机构的位移速度要求较高时,可以用PLC中的高速脉冲发生器。不同的PLC其高速脉冲的频率可达4000~6000Hz。对于自动线上的一般伺服机构,其速度可以得到充分满足。
图2
5 伺服控制、驱动及接口
5.1 步进电机控制系统的组成
步进电机的控制系统由可编程控制器、环行脉冲分配器和步进电机功率驱动器组成,其结构见图1。
控制系统中PLC用来产生控制脉冲;通过PLC编程输出一定数量的方波脉冲,控制步进电机的转角进而控制伺服机构的进给量;同时通过编程控制脉冲频率——既伺服机构的进给速度;环行脉冲分配器将可编程控制器输出的控制脉冲按步进电机的通电顺序分配到相应的绕组。PLC控制的步进电机可以采用软件环行分配器,也可以采用如图1所示的硬件环行分配器。采用软环占用的PLC资源较多,特别是步进电机绕组相数M>4时,对于大型生产线应该予以充分考虑。采用硬件环行分配器,虽然硬件结构稍微复杂些,但可以节省占用PLC的I/O口点数,目前市场有多种专用芯片可以选用。步进电机功率驱动器将PLC输出的控制脉冲放大到几十~上百伏特、几安~十几安的驱动能力。一般PLC的输出接口具有一定的驱动能力,而通常的晶体管直流输出接口的负载能力仅为十几~几十伏特、几十~几百毫安。但对于功率步进电机则要求几十~上百伏特、几安~十几安的驱动能力,因此应该采用驱动器对输出脉冲进行放大。
5.2 可编程控制器的接口
如伺服机构采用硬件环行分配器,则占用PLC的I/O口点数少于5点,一般仅为3点。其中I口占用一点,作为启动控制信号;O口占用2点,一点作为PLC的脉冲输出接口,接至伺服系统硬环的时钟脉冲输入端,另一点作为步进电机转向控制信号,接至硬环的相序分配控制端,如图3所示;伺服系统采用软件环行分配器时,其接口如图4。
6 应用实例与结论
将PLC控制的开环伺服机构用于某大型生产线的数控滑台,每个滑台仅占用4个I/O接口,节省了CNC控制系统,其脉冲当量为0.01~0.05mm,进给速度为Vf=3~15m/min,完全满足工艺要求和加工精度要求。