西门子模块6ES222-1BF22-0XA8原装代理
1 引言
数据库可以实现数据的表格化处理，使程序功能得到极大的增强。在plc的应用中，一般针对逻辑控制的对象，很少涉及数据库的功能实现。但随着plc应用的日益广泛，高端的plc中逐步引入了一些数据表的操作的功能，利用这些指令可以实现简单的数据库功能，使plc的应用更为灵活，程序功能更强。
cc-bbbb是三菱公司提供的面向现场应用的一种plc现场总线网络系统，利用cc-bbbb网络模块可以实现异地plc之间的信息通信和共享。本文讨论在cc-bbbb网络系统及plc中实现具有异地数据共享的网络数据表功能。
2 系统的构成
图1是一个喷漆机器人的系统构成。
图1 喷漆控制系统
喷漆系统应用在连续喷涂的生产线中，根据客户及机器人的要求，在生产线的上件处设置信息录入系统输入工件的信息，在喷房区域设置工件检测确认系统，检测输送机上的工件状态，查询工件的信息并发送给机器人。在工件上件处和喷房分别设置了plc站，plc站和四台机器人之间通过cc-bbbb系统连接成一个网络系统，利用cc-bbbb的网络通信功能实现系统的信息通信。
其中喷房处的plc采用q02cpu，作为网络的主站，其cc-bbbb网络主站模块为qj61bt11，而上件处的plc采用fx2n系列，作为网络的子站，其子站模块为fx2n-32ccl。
在这个系统中，要求实现如下的数据库功能：在上件处录入信息，在喷房处检测工件状态并将对应的录入信息发送给机器人，在上件处和喷房处能够同步显示已录入的信息及其状态，两地都能够实现对已录入信息的修改、删除、查询、插入等功能。
3 功能实现
3.1数据库的建立
为了数据的唯一性及数据库实现的方便，数据库建立在本地站，录入站的数据操作通过指针对本地站的数据库进行相应的操作，两站之间通过cc-bbbb进行数据交换。
是数据表的建立。受plc特点的限制，建立数据表时要根据设计的要求预先确定数据表中每个字段的大存储要求，根据该存储量对表格中的每个变量字段分配一段连续的存储区。在本文的应用中，根据机器人的要求，必须建立两个数据表。其中个表格记录录入程序的信息，该表格包括以下字段：程序号，颜色，要处理的工件数量，程序的状态。第二个表格记录每个工件的当前位置，工件的对应程序在个表格中的位置。在本系统中，大的工件程序限定为100个，大的待处理工件数也限定为100个，两个数据表的长度都限定在100的范围内，为此建立表格如表1、表2所示。
[NextPage]
表1 程序表
表2 工件队列表
上述两表中的第二行表示在plc中分配给对应字段的内存地址。其中工件队列表中“工件的对应程序位置”字段的值指向该工件所需处理程序在程序表中的位置，两表之间构成了相关的关系。
第二步是指针的建立，在q系列plc指令系统中提供了基本的数据表指令，但为了实现更灵活的功能需要建立指针。对工件队列表建立查表指针d8000和指向数据表末端的指针d8001，利用d8000可以查询表中的任意记录，利用d8001可以将新的工件信息正确地录入到数据表中，从而建立起正确的工件队列信息。
由于程序表需要在本地站和录入站中进行表格显示，对程序表建立本地站数据显示表格的表头对应的指针d8002，表尾对应的指针d8003以及查表指针d8004，相应地针对录入站的操作也有对应的一组指针d8005，d8006，d8007。为了数据的录入，建立程序表的表尾指针d8008。对应正在处理的程序，建立跟踪当前处理程序的指针d8009。
3.2数据库基本功能的实现
数据库基本的功能包括添加、插入、修改、删除、查询等操作。
其中，plc本身提供了数据表的添加、插入、删除指令，他们是：添加指令fifw将数据写入到数据表的末尾，插入指令为fins，删除指令为fdel分别在表格的对应位置插入或删除数据。查询、修改功能没有对应的plc指令，但可以利用plc提供的变址访问功能实现。以查询为例：查询指针记录了表中的查询位置，利用以下程序，可以查询到程序表中某个记录的值。
修改功能则是对指针所指向的存储器的值进行修改即可。在实现上述功能时，都会涉及到某些指针的修改，plc本身并不提供指针的自动修改功能，必须在功能实现时，及时对指针进行修改。考虑到plc梯形图程序是按顺序扫描执行，在进行功能实现和指针修改时，可以不用考虑相互功能实现之间的影响。
3.3数据的异地访问
在我们的系统中，以喷房的本地站为主站，录入处的plc为子站，并且分配四个逻辑子站给子站plc。在录入站中要实现程序数据的录入和主站中的程序表的显示，利用cc-bbbb网络，将录入站的数据库操作命令及数据写入或从本地站读入数据。
对于每个子站，cc-bbbb规定了远程输入点和远程输出点各16位，而写远程寄存器和读远程寄存器各4个，本系统中，对数据库的写入只需要3个寄存器，但因为在子站的表格的显示需要，需要每次从主站读入20个数据，而4个cc-bbbb子站提供的读远程寄存器只有16个，如果寄存器与数据一一对应，则实际的寄存器数量满足不了需要。为了解决这个问题，将子站的操作指针直接设置在主站，主站根据子站的操作命令对该指针进行修改或调用，将需要的数据返回子站。返回时，将20个数据通过数据之间的组合编码，转换为16个字的内容，通过cc-bbbb返回给子站，在子站再进行解码，还原出20个对应的数据进行显示。
4 结束语
通过上述的分析，利用plc本身的数据表指令以及变址访问的应用，可以在plc中实现数据库的基本功能，而通过cc-bbbb的网络数据通信功能以及数据变换编码的技术可以实现数据库中异地数据的录入及查询显示功能。
工业自动生产线应用非常普遍，一般生产线的长度是有限的，为把物料从一条生产线搬运到另一条生产线上，常常采用输送线升降机，以提高生产效率。本文以FX-ON系列可编程控制器为例，介绍PLC在输送线升降机中的应用，这种FX-ON系列PLC机以其优的性能价格比受到用户的关注，在改造旧设备、生产线以及替代进口产品方面，取得了很好的经济效益。特别是配上嵌入式全中文MCGS组态软件，可迅速构成下位机监控系统，运行于WinCE嵌入式实时操作系统，内置流程图功能，有庞大的标准工业器件设备图形库，支持各类型PLC等硬件设备，可以完成复杂逻辑控制，并可根据实际工况灵活组态。经生产实践表明，该输送线升降机设计思路正确，运行可靠，能达到实际生产应用的要求。
1、升降机结构图与工作原理
该单元由升降梯与立体仓库二部分组成，升降梯由升降台和链条提升部分组成，由步进电机做驱动电源，由光栅尺对升降梯上升或下降的高度进行准确的定位。
图1所示为传送线升降机结构图，工作原理如下：① 工件由传送线送至一楼升降梯机内；②工件送达二楼后，升降梯上的传感器检测到工件进入时，升降梯上的传送电机停止工作，工件由动力辊道接出，再送入二楼辊道至二楼传送线，后进入仓库；③仓库的传感器检测到工件进入后，传送电机停，升降梯开始下降，回到初始位置，等待下一个工件；④整个系统以PLC为主要控制元件，设有手动／自动两种控制方式。
图1 升降机结构图
2、PLC选择及软、硬件设计
（1）采用24V直流电源，型号选FXon－40MR，输入为24点继电器接点，输出为16点，外部输入电源在机内，内存程序循环扫描控制，处理速度平均为5UμS/bit，程序容量950kbyt。
（2）在外围设备方面，采用便携式编程器FX-10P/20P或采用RS232通信或RS485通信方式，与上位机连接，外部输入设备有行程开关，按钮和电磁阀等。
（3） 编制程序时，要使用外部输入相应的端子设备号：外部输入接点闭合，操作指示灯亮，输出断开，操作指示灯灭。
（4）时间定时器当前值设为0，定时器的点数为246，预置值0.1～3276.7s或0.01～327.67s，选用T0，T1等时间继电器。
3、电气控制系统设计
（1）根据检测单元的检测情况，若检测到的工件为合格产品，则运行至此站，升降梯上的传感器检测到工件，升降梯上的传送电机停，通过步进电机驱动使步进电机转动，经齿轮齿条使升降梯带动工件上升。
（2）根据前面的检测结果，使用计数器，若为金属销钉且为个工件则升降梯上升至二层时停止，启动升降梯和二层上的传送电机，将工件送入，二层传感器检测到工件进行延时2s后，此层传送电机停。步进电机反方向转动，升降梯下降到初始位置，准备运送下一个工件。
（3） 根据计数器，若为金属且为第二个工件。升降梯仍重复上面的动作，将工件送入二层。
（4）根据计数器，若为金属且为第三个工件，（在程序中认为每层可装两个工件）升降梯则带工件自动进入三层。以后依次装入工件。
（5）若为尼龙销钉且为个工件，则升降梯带动工件先垂直上升至二层，启动水平电机带动升降梯水平动作，当碰到水平的内限位开关时停止水平动作，启动升降梯和二层上的传送电机，将工件送入，二层传感器检测到工件进行延时2s后，此层传送电机停。水平电机反方向转动，回到外层碰到外限位停，启动步进电机使其反方向转动，升降梯下降时碰到底层限位停，回到初始位置，准备运送下一个工件。
（6） 若为尼龙销钉且为第二个工件则重复上一步。
（7）若为尼龙销钉且为第三个工件，则重复上面步骤，升降梯带动工件先垂直上升至二层，水平移动，碰到内层限位时，水平电机停，此时升降梯带动工件继续上升至三层，将工件送入后，启动水平电机，升降梯进行反方向的水平动作，碰到外限位时，水平电机停，步进电机继续工作，带动升降梯下降至初始位置。以后工件依次装入。
（8） 按设计思路编制程序框图如图2所示。
图2 程序框图
（9） 用基本指令有LD，SET，RST，AND，OUT，RET，END和功能指令FROM。
（10）用外围设备——便携式编程器FX-10P/20P或电脑的PLC软件将其梯形图程序用可写的形式将指令写入，输入后PLC就按设计思路准确地完成各种操作。利用编程器或电脑的三菱PLC软件还可以完成每一条程序的读出，搜索所需要的输入/输出记号或指令，并可以检查写入的程序中有无语法错误，正确无误且用强制输出可以测试运行。
4、监控系统设计
MCGS组态软件可根据司机情况增加、裁减相应的内容，可以组态出动画窗口、曲线、报表等，并可以设置用户权限、安全级别。其结构有主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五个部分构成，如图3所示。
图3 MCGS组态软件结构图
全中文工控软件MCGS是一套基于bbbbbbs平台，快速构成上位机监控系统的组态软件，可运行于Microsoft bbbbbbs95\98\ME\NT\2000等操作系统，有庞大的标准的工业器件、设备、图形库，支持各类型PLC可编程器等硬件设备，其软件使用简单，操作方便。共设计了5个界面，分别是：主界面、流程监控、故障报警、报表输出、操作规程。设计中对于I/O的配置选用串行口配置，选择串行口COM1，则弹出设置配置向导，选择PLC设备系列。
设计中动画连接命令语言为IF-ELSE-THEN。通过设置脚本程序可以形成一个按时间循环运行方式的过程。运用组态软件进行动画调试运行，会排除现场中很多问题，可对PLC的梯形图程序进行检测，大大缩短了现场调试周期，使设备运行可靠性大大增加。
5、系统特点
智能化
监控系统对智能化的要求越来越高，而此系统采用了嵌入式PC104。实时控制性指标很好。智能化程度很高，PC104模块主要特点是采用低功耗嵌入式CPU，集成度高，功能很强，由于它的实时影响能力，可在时间内把生产信息的各种数据，指标准确无误的反映上来，通过MCGS软件以报表，图形的形式显示出来，可视化程度非常高。独特的硬件“看门狗”能对系统运行情况进行监视，发生异常情况，及时采取应急措施。
可靠性
工业监控系统在可靠性方面要求很高，计算机控制系统在发生故障和处于死机状态时对企业的安全性，高效生产方面带来严重的影响。可靠性主要指控制系统本身要连续稳定运行，一旦系统生产故障是要有保证其安全状态的能力。系统采用PC/104标准模块，具有极好的抗震性，能够在各种复杂、恶劣的环境正常运行；存储器采用Flash电子盘，不带硬盘，避免了硬盘的旋转机械故障；其操作系统bbbbbbsCE内核具有内存管理功能，可以检查出应用程序造成的系统异常，能很好的抑制由于应用方面的错误而直接破坏系统的危险性，比一般监控系统具有较高的可靠性。在通讯上，由通讯口（RS232C或RS422/485）读写PLC的内部数据。将输入、输出信号读出并送到TPC150L内存，根据TPD150L参数设置，通讯程序采用的协议为：
传输速率 1200 PPS
起始位数 1bit
数据长度 8bits
偶柱校 1bit
停止位数 2bits
通讯口读写PLC的内部数据的接口程序（略）。
6、结束
采用嵌入式MCGS组态软件及其平台，作为良好的上位机人机界面，进行系统的监控和管理，PLC作为下位机执行可靠有效的控制，系统结构简洁，可靠性高，在自动化生产设备中应用越来越广泛。
目前对于较大功率电动机普遍采用自耦降压起动，在许多场合存在多台电动机工作但不需要起动的情形，如我厂鼓风机、循环水泵等。常用控制方法是每台电动机都有一台降压起动柜，采用自耦变压器，这种方法加大了投入和维修成本，用继电接触控制故障多，维修也不方便，特别是时间继电器可靠性较差，导致自耦变压器不能与电源及时断开而经常烧坏，我厂250KW鼓风机使用自耦变压器因控制系统不可靠就发生过烧坏现象，给我厂带来不必要损失。根据我厂综合自动化情况，我们对鼓风机控制系统进行了改造，在我厂自动化控制系统平台基础上，利用冗余的PLC控制点实现了一台自耦变压器起动多台电动机，克服了上述缺点，增强了系统的可靠性，节省了大量维修费用，节省下来的两台自耦变压器可以作为系统的备用，使系统运行更可靠。
1 问题提出
淄矿集团岱庄矿选煤厂是一座设计年处理能力150万吨的现代化矿井型选煤厂，主要承担入洗岱庄矿井原煤，入洗煤种为气煤,洗煤产品主要为优质动力煤和炼焦配煤。全厂自动化控制按照自动化程度高、经济合理的原则采用DCS系统，控制系统选用施耐得公司的QUANTUM系列PLC。洗煤车间现有鼓风机3台，功率为250KW，均采用自耦降压起动，因控制系统不稳定经常出现故障，尤其是因时间继电器不可靠出现烧毁自耦变压器现象，不但带来了巨大经济损失，还经常影响正常生产。针对这一问题，我们提出对该控制系统进行改造。主要是利用系统中现有的PLC实现一台自耦变压器起动多台电动机。
2 电路原理
2.1主电路
主电路由4台电动机保护型自动空气开关、7只交流接触器、1台自耦变压器及电流互感器、热继电器等保护元件组成，其电路原理如图1所示。图1中KM1、KM3、KM5分别控制各电动机与电源通断；KM2、KM4、KM6分别控制自耦变压器与电动机通断；KM7控制自耦变压器与电源通断。为避免自耦变压器在连续起动时运行时间过长而烧坏，应根据实际情况加大其容量。我厂3台250KW鼓风机选用260KVA自耦变压器。
2.2控制电路
根据我厂自动化系统情况，使用一块开关量输入模块和一块开关量输出模块，其接线如图2所示。图中SB1、SB3、SB5分别为3台电动机的起动按钮；SB2、SB4、SB6分别为停止按钮；SB7为系统的紧急停车和复位按钮，KM7一对常开点进入PLC，作为3台电动机起动开始的输入信号，一旦某台电动机在设定时间内未切除自耦变压器，则系统会自动强制应用PLC实现一台自耦变压器起动多台电动机进行切除，从而达到了保护自耦变压器的目的。
图1 主电路
3控制程序
该控制程序分为四段，采用QUANTUM系列PLC自带编程语言编写。、二、三段对应3台电动机的起停程序，第四段是起动超时程序。整个程序不仅实现了电动机的起停控制，还增加了闭锁功能，保证3台电动机不能起动，并且有防止突然停电后再来电而误动作的保护功能，克服了起动瞬间与某台电动机有关的3个接触器动作的情况。用户还可根据需要增加电动机保护器，增加系统的可靠性。根据实际情况不同现场程序的编写也会出现差别，但总体编程思路和工作原理不会改变，在此就不对控制程序进行过多阐述。
4结束语
该控制系统运行以来，没有出现任何故障。我们正准备将其推广应用于我厂其他设备。通过这个改造也给我们一个启发，生产类似情况产品的厂家是否根据其原理利用微型通用逻辑控制模块将其产品化呢，这样以来不但节约了产品制造成本，开发出了成套产品，还保证了产品的可靠性。