6ES7216-2BD23-0XB8大量现货

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随着计算机控制技术的不断发展，可编程控制器PLC的功能越来越强大，不仅具有各种各样的控制功能，还具有与其他设备通信联网的功能。与之相应，PLC的应用也日益普及，不仅被广泛应用于传统的逻辑控制、PID控制和变频调速等领域，还逐渐被用于数据采集、环境监控等领域。本方案介绍的分布式PLC监控系统采用分布式的构建方案，利用基于西门子PLC的实时测量技术对各设备的监控点数据进行采集、监测，以达到分散连接、集中监控的目的。在自由口模式下实现PLC与LCW系列数据存储器的通信，将监控数据完整的保存到存储器的SD卡中，弥补了PLC存储、管理大量数据能力不足的缺陷。通过此方案，用户可对各设备的监控数据和PLC的工作状态进行长期、有效的存储。

系统结构

PLC采用西门子S7-200PLC，是串行通讯方式为丰富的小型PLC，支持多种通信协议，如点对点接口协议（PPI协议）、多点接口协议（MPI协议）和PROFIBUS协议以及自由通信协议等。其中自由通信协议又叫用户定义协议，利用自由端口模式，可以实现用户定义的通信协议，连接多种智能设备，使用起来非常方便，在第三方工程接入中取得了巨大的成功。

PLC具有一定的数据存储功能，可防止因通信错误而出现数据丢失的情况，PLC存储、管理大量数据能力不足；在电源掉电或内存丢失后，PLC的系统时间会被初始化,这会使数据保存时间与实际时间不符，无法对监测数据进行长期有效的保存。

数据存储器采用广州乐诚电子科技有限公司提供的LCA3213数据记录仪,是一款可以替代PC机的便携式串口数据记录仪。采用嵌入式系统控制芯片，将串口RS-232/485输入的数据透明存储在SD卡中。数据存储器采用模块化设计，不需要用户对现有设备进行改造，实现数据实时存储。该产品已广泛使用于系统集成设备、自动化采集设备、高校、研究所重要实验装置“黑匣子”，是具有高度集成，高可靠性，低成本优势的数据存储产品。有如下功能：

a采用工业级高性能32位处理器，运用独特的动态内存分配管理算法，tigao数据的处理能力，实现实时高速数据采集、持续数据记录和大容量数据存储的便携式数据存储记录仪。其高达100Kb/s的数据接收及存储能力,完全适应倾角传感器高速的，海量的数据存储。

b超低功耗设计，支持锂电池供电适用野外和移动状态下的数据存储环境。

c具有时钟功能，数据存储文件以当前的年月日自动命名；可根据用户的具体需要对接收到的每帧数据加入实时时间，方便后期数据处理。

d中文配置软件，通过串口可修改波特率、时钟校准等。

e可对仪器仪表采集设备发送轮询指令（根据用户需求定制）。

f存储器工作用的参数可以固化到处理器内的FLASH存储器中，不会发生参数丢失的问

题。固化的工作参数上电时自动调出。

基本组成图

LCW数据存储器与PLC通讯

数据存储器的串行口直接与S7-200PLC的RS-232/485口进行通讯,在自由端口模式下，PLC的串行通信接口由用户来控制，PLC相当于从站，数据存储器相当于主站。除了自发向数据存储器发送报警信息和连接保持信息外，一般都是接收到数据返回请求后，再向数据存储器发送数据。PLC接收完数据存储器发送来的数据后，触发端口0接收完成中断对数据包进行分析。如果是巡检命令，则将实时采样数据存储到巡检数据寄存器中，调用PackandSend子程序，设置好寄存器地址即可按照命令返回相应数据。PLC发送完成后触发端口0发送完成中断，将各标志位寄存器复位，为下一次通信做准备。

a)通信程序的实现

（1）根据用户的具体需求，数据存储器可主动发送轮询指令。采用串行口工作方式以数据存储器作为主机，向PLC进行呼叫，定期读取数据或者写入数据；将PLC返回的监控数据保存在SD卡中。其程序流程图参见图2。

单片机端通讯程序流程图

（2）PLC端程序流程图的实现。PLC端作为从机，采用梯形图或者STL编程，主要是先设置通讯协议，按照协议把采集到的数据进行处理，再发送给主机数据存储器，其具体的程序流程图如图3所示。

PLC端通讯程序流程图

数据分析

通过读卡器将SD卡中的监测数据导入电脑软件中，电脑软件根据实际业务需要设计相应的算法，对数据进行分析，以数据报表，图表等方式展现结果。

文中所述方案可以准确、可靠地测量恶劣环境下的现场数据并存储。数据存储器和PLC的采用不仅增大了系统的稳定性，还可以很方便地根据实际需要适当地增加或改变监控对象，对系统功能进行扩展。由于都采用模块化设计，对系统进行简单修改后即可用于其他工业监控应用中。实验表明,该方法能够稳定可靠地采集和存储数据,为中小规模监测系统的数据检测提供了一个可供参考的解决方案。

1 引言
从国内外的发展趋势上看，实现移动机的自动取料工作方式是必然的方向。为此，在大型取料机上增加HMI人机交互画面和部分硬件设备。对控制系统硬件线路和PLC的程序加以改进，便可以通过HMI进行参数设置、故障报警和屏幕操作，实现半自动取料功能，增强判断和处理故障的能力，降低劳动强度，大大tigao作业效率。

2取料机半自动取料特点
生产中，操作人员将取料机手动定位至料堆切入处，通过操作台上的HMI人机界面设定取料数量、旋回区域和步进距离，切换至半自动取料模式，通过HMI半自动取料启动按钮，进行自动取料作业。由启动一侧旋回区域自动向另一侧旋回取料，到达旋回区域的另一侧后，走行自动按设定值进行寸动，到达要求的寸动距离后，作反向旋回运转，周而复始直到达到设定的取料数量。

3系统组成
整个控制系统由一套机载PLC和一台XBT型触摸屏组成。其中PLC主机采用QUANTUM系列140CPU11303；主要模块：1块CRP-93X-00，1块CRA-93X-00,4块DDI-841-00，2块DAI-740-00，2块DRA-840-00，1块AVI-030-00，1块AVO-020-00；触摸屏作为HMI人机界面，用作机器工作状态显示，报警信息的显示、复位，参数的设置及调整等，组态软件采用XBT-L1000。PLC主机采用ModBus工业通信协议与机载触摸屏进行数据交换。系统总图结构图（见图1）

图1系统总体结构

3.1 采用MODBUS通讯协议
HMI人机交互系统、PLC主站与分站之间的通讯方式、通讯协议和电气要求多种多样。有profibus、genis、rs232等。本系统将根据实际情况选用ModBus方式，充分满足系统开发和运行需要。
取料机是现场移动大型设备，并且它的大车部分和旋臂部分来回频繁旋转，如果采用传统的控制方案，势必要铺设大量的控制和信号电缆，浪费大量的人力、物力，使系统复杂，大车部分和旋臂部分之间的电缆，由于旋转频繁还经常扭断，可靠性很差。考虑到实际情况本系统采用可靠的ModBus工业通信协议，取料机控制室的PLC主机和分站，用1根RG6同轴电缆连接起来进行通讯。这样可以降低成本，tigao系统的可靠性，使系统易于扩展。

3.2智能检测装置
为tigao设备性能以及实现机侧半自动取料的需要，在悬臂皮带侧增加一个皮带打滑装置，2个皮带检测跑偏装置，金属检测装置及一台电子称；在走行侧安装走行编码器及编码器接手，用于检测取料机走行位置，在料场两头各增加一套走行极限保护装置；旋回侧安装旋回编码器及接手装置；俯仰侧增加俯仰编码器及接手装置；操作室增加机侧手动取料方式/机侧半自动取料方式切换开关，一套UPS及一台施耐德触摸屏作为HMI界面。所有电气信号都将纳入PLC设备和HMI作为控制和监视使用。

4软件设计
4.1 PLC程序设计
本系统采用Concept2.6软件进行程序设计，通过操作台上的选择开关,可以选择三种操作模式:手动、联动、自动。手动模式为检修作业模式，在这种模式下，操作人员通过操作台的选择开关、按钮可以单独运行某台设备，设备运行条件比较简单，除了一些基本的电机电气保护外，均不影响设备的运转，如皮带上的金检、打滑、跑偏等均不影响皮带的运转。
联动模式为正常作业时的取料模式，在这种模式下：皮带新增了打滑、跑偏保护，作业时会造成皮带停车。皮带新增了金属检测保护，作业时金属检测保护会造成皮带停车，操作人员必须捡出皮带上的金属后，在操作台上复位方可重新启动。新增触摸屏HMI上，操作人员可以看到设备的状态指示、报警指示、位置指示（旋回角度、走行位置、俯仰高度等）。旋回速度的控制采用4~20MA的模拟量控制,左旋和右旋各分为6档速度控制,操作人员通过旋回操作手柄的左旋、右旋、旋回减、旋回切控制回转。回转速度及方向在HMI上均有指示。新增一套电子称装置，HMI上有瞬时liuliang和累计量指示。当取料瞬时liuliang连续20s超过1200吨/小时，皮带启动蜂鸣器会响。联动取料流程图如图2所示。

图2 联动取料流程图

4.2组态软件设计
采用XBT-L1000工控软件编制，触摸屏作为HMI人机界面，用作设备工作状态显示、报警信息显示、参数设置、复位等。该监控组态软件的结构框图如图3所示。




图3监控组态软件框图

（1） 人机参数设置界面
控制、操作方便，能对系统被控设备进行实时控制，如启停设备、在线设置系统的某些工艺参数等，

（2） 实时画面监视功能
用图形、数值实时地显示现场被控设备的运行情况以及状态参数，使生产操作人员快速了解整个系统主要的设备运行情况。
（3）报警功能
当参数超过设定范围后或设备发生故障时，可根据不同的需要发出不同等级的声光报警，屏幕显示报警信息，操作人员根据报警信息切换到相应监控画面，可以立即排除故障。

5结束语
该系统具有节约投资、维护方便、性能稳定可靠等优点。实践证明本系统具有较强的抗干扰能力，操作简单方便。自投入使用后，其各项性能指标均满足了工艺设计要求，达到了预期使用效果，创造了良好的经济效益。