6ES7232-0HB22-0XA8原装代理
汽车传动轴固定节是汽车驱动系统中一个重要的零部件，传动轴固定节的端面，如图1示。由于固定节中6粒钢球由工人手工进行安装，有可能发生少装的情况，如不及时发现，将出现质量问题，影响产品的正常使用和企业的声誉。根据厂方要求设计了此套系统，系统采用无损检测，运用图象处理与模式识别技术，对CCD拍摄到的图象进行处理，作出漏装与不漏装判断，并对漏装工件进行声光报警。
图1 汽车传动轴固定节端面
一、系统组成与控制过程
1. 系统组成
系统主要由机械部分、电气部分、控制部分组成。机械部分主要是完成零件的传送（从安装位置到检测位置，再送到下一个工序的加工位置）、定位（保证零件与摄像头的同心度）以及不合格零件的剔除；电气部分有传感器、汽缸等执行机构组成；控制部分采用PLC和工控机集成控制。系统硬件配置主要有工控机、可编程控制器、CCD摄像头、图像采集卡、I/O接口板、传感器等硬件及部分外围电路组成，它们的结构，如图2示。
图2 系统组成图
2. 控制流程
系统由工控机作为上位机，PLC作为下位机。系统的自动控制流程为：
工控机与PLC进行通信握手，表明一切就绪；
送料位置传感器检测到工件，发信号给PLC；
PLC根据测量位置传感器状态判断测量位置是否有工件；
如果测量位置没有工件，则PLC发信号驱动汽缸，放开送料挡块；
测量位置传感器检测到工件已经到达，发信号给PLC；
PLC进行延时，目的是让工件稳定有利于拍摄，发信号给工控机并延时，目的是让计算机进行图象处理与模式识别；
工控机执行程序由CCD摄像头摄取图像，由工控机实时处理图像，作出漏装或非漏装判断结果。把结果发给PLC；
PLC判断结果信息，如果全装且翻转位置无工件，发信号驱动汽缸放开定位挡块；如果漏装，PLC发信号驱动报警灯和蜂鸣器，进行声光报警由工人手工剔除。
PLC判断下料槽是否可以下料，若可以则翻转工件进入下一道工序。重复顺序执行2～8，就达到了系统的自动检测。从执行过程中可以看到，前后两个位置都实现了互锁。系统控制流程，如图3示。
图3 系统流程
在这个系统中，实现了工控机与PLC的集成控制。工控机主要完成对图象的处理，PLC完成对现场控制信号的采集与执行元件的驱动，它们之间的通信采用I/O卡来实现。控制系统物理结构，如图4示。
图4 控制系统物理结构
二、系统硬件模块
系统硬件模块主要分为数据采集子系统，微机基本子系统，数据分配子系统及基本I/O系统。它们之间的结构，如图5示。
图5 硬件结构组成
1. 微机基本子系统
它是整个系统的核心，对整个系统起监督、管理、控制作用，例如进行复杂的信号处理、控制决策、产生特殊的测试信号，控制整个检测过程等等。利用微机强大的信息处理能力和高速运算能力，实现命令识别、逻辑判断、图像处理、系统动态特性的自校正、系统自适应等功能。
2. 数据采集子系统
用于和传感器、检测元件联接，实现图像数据的采集、整理并经接口传送到微机子系统处理。
3. 数据分配子系统
实现对被测工件、测试信号发生器以及检测操作过程的自动控制。
4. 基本I/O子系统
用于实现人机对话、输入或改变系统参数、改变系统工作状态、输出检测结果、动态显示测控过程、发出报警信号等。
三、系统软件设计
软件设计采用模块化和结构化的程序设计方法，即自顶向下、逐步求精的设计方法，并且适当划分模块以提高设计与调试的效率。该系统不但要接受来自传感器、待测工件的信号，还要接受和处理来自于控制面板的按钮信号，以及由图像采集卡传来的数字信号，要求系统具有实时处理能力。系统软件对实时性有一定的要求，还要对系统资源进行管理和调度。
1. 上位机软件设计
上位机监控软件主要由数据采集程序、检测与控制算法程序、中断服务程序、故障自诊断与处理程序等组成。系统模块划分如下：
(1) 初始化模块
硬件初始化
对系统中各硬件资源设定明确的初始化状态，包括对可编程器件初始化，各I/O口初始状态设定，为系统硬件资源分配任务等。
软件初始化
包括堆栈初始化、状态变量初始化、各软件标志初始化、各变量存储单元初始化、系统参数初始化等。
(2) 数据采集模块
控制摄像头摄取图像，通过图像采集卡完成A/D转换，并生成待处理的数据文件。
(3) 检测/控制模块
对得到的图像数据文件进行分析、计算、比较、检测，判别工件是否合格，并实现对键盘的管理。
(4) 中断管理模块
针对系统中的各种中断源和所选用的微处理机的中断结构，设计相应的中断处理程序模块，包括中断管理模块和中断服务模块。
(5) 显示管理模块
用于实时更新显示图像和数据，并对报警指示灯进行管理。
(6) 时钟管理模块
包括数据采样周期定时、控制周期定时、动态刷新周期定时、及故障监视电路的定时信号等。
(7) 故障自诊断与处理模块
它是提高系统的可靠性和可维护性的重要手段，主要采取开机自检的形式，每当电源接通或复位后，系统自动执行一次自检程序，对硬件电路进行一次检测。上位机监控软件主要程序流程，如图6所示。
图6 上位机监控程序框图
2. PLC软件设计
PLC的程序采用了模块化设计方法，由主程序、手动控制程序、故障处理程序等模块构成。根据系统要求，PLC的I/O分配，如表1示。
(1) 输入输出信号
表1 PLC输入输出信号
(2) 梯形图编制
根据控制过程及输入输出信号编制出梯形图。PLC采用循环扫描方式，按梯形图从上而下，从左而右的先后顺序予以执行。前后两个工件位置都进行互锁。部分梯形图，如图7示。
图7 定位工位梯形图
R001是内部继电器，表示选择“自动”，当PLC得到信号X010时，即传感器检测到定位工位有工件时，延时并输出允许摄像信号Y000，再延时2s（等待计算机作出判断）并且当翻转汽缸不在原位和翻转工位无工件时，输出工件可以离开定位工位信号。如果PLC接到计算机发出的“工件不合格”信号，即X014后，报警，直到按复位键停止报警。
四、计算机与PLC的通信
在计算机与PLC的集成控制系统中，一个关键的技术问题是计算机与PLC的通信问题。在本课题中，对于计算机与PLC之间的通信，我们考虑了两种实现方法：一种是利用串口通信，可通过I/O卡来实现。由于串口通信在实时性、可靠性、抗干扰性等方面都没有I/O卡好，又根据厂里具体情况，后还是选用了后一种方法。I/O卡即开关量输入输出卡，在此项目中，我们选择了PCL—724，24位数字I/O卡，传输速率为300KB/s。该I/O卡具有2个八位端口（A，B），端口地址范围为200H～3FFH，两端口都可以进行输入输出操作，在进行输入输出操作时，无需进行握手，因为数据可以直接写或读到设定的端口。由PLC输入输出信号表可以看到，PLC需要接收计算机3个信号，计算机需要接收PLC一个信号。它们的通信协议定义与地址设定，如表2示。
表2 计算机与PLC的通讯协议定义与地址表
五、结束语
本系统是PLC与工控机集成控制的很好应用，投入运行后，为企业带来了可观的经济效益和社会效益。该系统在工业现场控制方面，尤其在PLC控制方面，以其卓越的控制功能和良好的性能价格比，赢得了用户的广泛赞誉
1、引言
汽机保护系统是一个汽轮机安全监控及辅机联锁系统，它能在汽机正常工作、启动和停止运行方式下，连续监视汽机的运行参数及状态，并且进行逻辑运算和判断，通过联锁装置使设备按照既定的合理程序完成必要的操作或未遂事故，以保证汽轮机的安全。它在防止运行人员操作事故及系统故障情况下引起的安全事故方面起着非常重要的作用。
常规的保护是用继电器用硬接线连接，可靠性较低，信号的改动比较麻烦。PLC是采用积木式结构，以及模块化的软件设计，使得系统安装和现场接线简便，并可按积木方式扩充和删减其系统规模。由于它的逻辑、控制功能是通过软件完成的，允许设计人员在没有硬件的情况下进行“软设计”工作，从而缩短了整个设计、生产、调试周期。工厂在1#、2#气轮机的大修改造中对气轮机的保护使用了PLC。
2、系统方案设计指导思想
(1) 高可靠性 系统采用西门子S7系列PLC为核心，硬件集成度和系统可靠性极高。
(2)电源冗余化
直流电源 24VDC电源采用双套高频开关型直流电源，其过流等保护功能齐全，允许输入电压波动范围大，输出稳定性好;各单元单独供电，提高供电可靠性，一旦工作电源出现故障，另一路电源立即无间断自动投入运行，不会对系统正常工作产生影响。
交流电源 系统允许输入两路交流电源，一路来自厂用UPS电源，一路来自厂用电(保安段)。
(3)冗余化设计 系统采用冗余化设计，用户可以在不更改系统任何配线的情况下增加功能:采用双PLC配置，实现自动切换。
(4)系统的基本功能开关量输入/输出、内部中间继电器、锁存继电器、计时/计数器、移位寄存器、四则运算、比较运算、二进制与十进制转换、跳转和强制I/O等。
(5)应用灵活其标准的积木式结构，以及模块化的软件设计，使得系统安装和现场接线简便，并可按积木方式扩充和删减其系统规模。由于它的逻辑、控制功能是通过软件完成的，允许设计人员在没有硬件的情况下进行“软设计”工作，从而缩短了整个设计、生产、调试周期。
(6)外围支持设备完善 具有完善的外围支持设备，如编程器、计算机和打印机等。
(7)操作方便，维修容易系统采用电气操作人员习惯的梯形图编程，使用户能够方便的读懂程序，操作人员经过短期培训就可以通过操作面板实现对系统的全部操作。
(8)缓冲隔离 系统各种设备的I/O接口均采用光电隔离技术进行缓冲隔离。
(9)高开放性 系统可扩展上位机进行事故追忆，逻辑图、模拟图、棒图、趋势图及相关控制参数的显示，键盘、鼠标、触摸屏操作等。
3、系统结构
附图 控制系统网络结构图
系统采用管理层—控制层—设备层的递阶控制网络结构，如附图所示。设置有:
(1)管理层:工程师站
(2) 控制层:汽机控制站
(3) 设备层:汽机仪表检测设备及执行机构。
管理层是基于bbbbbbs环境下开发的开放式、模块化、可扩展的系统，选用控制主机/服务器，提供管理软、硬件平台，通过接收来自控制层的信息，汇集和检测汽机的各种实时数据，并对它们进行相应计算，实现专家控制策略，发布命令下达到控制层对现场设备进行控制。
控制层主控设备采用西门子S7系列PLC，实现回路控制，通过I/O模块独立完成包括保护、监测、控制和事故纪录等多项功能，在系统内按要求整理“情报”，实现系统的“上传下达”。
管理层、控制层以及设备层之间除通讯外，各自独立，无电气上的连接，实现的各种功能独立。系统中的某一部分出现故障，也不会影响系统其它部分的工作，从而使整个系统具有高可靠性，真正实现分层分布式优化控制。
4、系统功能
以往的继电器连锁方式无法提供形象的信息给操作人员，只能在出现故障后把相关的连锁点都检查一遍，处理时间长，影响生产进程，对隐含故障点无法判断。现采用PLC控制则避免了上述问题，还可增加打印功能，完善系统，为经后的系统扩展做好充分的准备。具体功能如下所述:
(1)控制保护功能
a.当汽轮机转速超过10%时，操作面板提示汽机超速，并提醒操作人员进行检查超速原因;当汽轮机转速超过12%时，操作面板提示汽机超速，并提示操作人员通知技术人员进行检修维护，技术人员可根据实际情况确定是否停机或超速运行;当转速超过15%时，汽轮机自行逐步减速，提示减速原因，1小时后汽轮机停机，操作面板上显示汽机超速停机，打印机打印出停机原因:汽机超速停机。
b.当汽轮机轴向位移大于Ⅰ值(安全临界值)时，报警并提醒操作人员与同技术人员进行检查超速原因;当汽轮机轴向位移大于Ⅱ值(安全隐患发生临界值)时，1小时后停机。操作面板上显示原因，打印机打出停机原因:轴向位移大停机。
c.当润滑油压低于Ⅰ值时，报警并提醒操作人员与同技术人员进行检查超速原因;当润滑油压低于Ⅱ值时，启动交流油泵;当润滑油压低于Ⅲ值(危险临界值)时，停机。操作面板显示停机原因，打印机打印停机原因:润滑油压低停机。当润滑油压低于Ⅵ值(设备损坏临界值)时，停盘车。
d.当轴承油温高于Ⅰ值时，报警并启动油温冷却系统;当轴承油温高于Ⅱ值时，1小时后停机;操作面板显示停机原因，打印机打印停机原因:轴承回油温度高停机。
e.当轴承轴瓦温度高于Ⅰ值时，报警并启动油温冷却系统;当轴承轴瓦温度高于Ⅱ值时警报连续提示，停机;操作面板显示停机原因，打印机打印停机原因:轴承轴瓦温度高停机。
f.当电气送来发电机故障信号时，停机;操作面板显示停机原因，打印机打印停机原因:发电机故障停机。
g.当主汽温度低于Ⅰ值时，报警;当主汽温度低于Ⅱ值时停机，操作面板显示停机原因，打印机打印停机原因:主汽温度低停机。
(2)记忆功能 在自动主汽门跳闸后，由操作面板显示出导致动作原因，以便于进行事故分析。
(3)保护投退功能在操作盘上设置保护投退开关，以便运行人员和检修人员试验和维修，防止在试验或维修过程中，以及汽轮机启动过程中，由于某个条件不满足而引起的系统误动作。
(4)打印功能 系统能够实时打印保护投退开关的投退时间及内容、所有保护动作的时间和内容。
5、结束语
1#、2#汽轮机大修投产后，通过集中监控系统对汽机运行参数的实时监控，使其安全可靠生产。实时快速、准确报警，捕捉事故前兆，减少直至消除重大事故，也减轻工人的劳动强度。
三菱电机自动化
对象：
① 三菱PLC：FX2N + FX2N-485-BD
② 三菱变频器：A500系列、E500系列、F500系列、F700系列、S500系列
两者之间通过网线连接（网线的RJ45插头和变频器的PU插座接），使用两对导线连接，即将变频器的SDA与PLC通讯板（FX2N-485-BD）的RDA接，变频器的SDB与PLC通讯板（FX2N-485-BD）的RDB接，变频器的RDA与PLC通讯板（FX2N-485-BD）的SDA接，变频器的RDB与PLC通讯板（FX2N-485-BD）的SDB接，变频器的SG与PLC通讯板（FX2N-485-BD）的SG接。
A500、F500、F700系列变频器PU端口：
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E500 、 S500 系列变频器 PU 端口： |
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一．三菱变频器的设置 PLC和变频器之间进行通讯，通讯规格必须在变频器的初始化中设定，如果没有进行初始设定或有一个错误的设定，数据将不能进行传输。 注：每次参数初始化设定完以后，需要复位变频器。如果改变与通讯相关的参数后，变频器没有复位，通讯将不能进行。 参数号 名称 设定值 说明 Pr.117 站号 0 设定变频器站号为0 Pr.118 通讯速率 96 设定波特率为9600bps Pr.119 停止位长/数据位长 11 设定停止位2位，数据位7位 Pr.120 奇偶校验有/无 2 设定为偶校验 Pr.121 通讯再试次数 9999 发生通讯错误，变频器也不停止 Pr.122 通讯校验时间间隔 9999 通讯校验终止 Pr.123 等待时间设定 9999 用通讯数据设定 Pr.124 CR，LF有/无选择 0 选择无CR，LF 对于122号参数一定要设成9999，否则当通讯结束以后且通讯校验互锁时间到时变频器会产生报警并且停止（E.PUE）。 对于79号参数要设成1，即PU操作模式。 注：以上的参数设置适用于A500、E500、F500、F700系列变频器。 当在F500、F700系列变频器上要设定上述通讯参数，要将Pr.160设成0。 对于S500系列变频器(带R)的相关参数设置如下： 参数号 名称 设定值 说明 n1 站号 0 设定变频器站号为0 n2 通讯速率 96 设定波特率为9600bps n3 停止位长/数据位长 11 设定停止位2位，数据位7位 n4 奇偶校验有/无 2 设定为偶校验 n5 通讯再试次数 - - - 发生通讯错误，变频器也不停止 n6 通讯校验时间间隔 - - - 通讯校验终止 n7 等待时间设定 - - - 用通讯数据设定 n8 运行指令权 0 指令权在计算机 n9 速度指令权 0 指令权在计算机 n10 联网启动模式选择 1 用计算机联网运行模式启动 n11 CR，LF有/无选择 0 选择无CR，LF 对于79号参数设成0即可。 注：当在S500系列变频器上要设定上述通讯参数，要将Pr.30设成1。 二．三菱PLC的设置 三菱FX系列PLC在进行计算机链接（专用协议）和无协议通讯（RS指令）时均需对通讯格式（D8120）进行设定。其中包含有波特率、数据长度、奇偶校验、停止位和协议格式等。在修改了D8120的设置后，确保关掉PLC的电源，再打开。 在这里对D8120设置如下： RS485 b15 b0 0000 1100 1000 1110 0 C 8 E 即数据长度为7位，偶校验，2位停止位，波特率为9600bps，无标题符和终结符，没有添加和校验码，采用无协议通讯（RS485）。 有关利用三菱变频器协议与变频器进行通讯的PLC程序如下： |