6ES7212-1BB23-0XB8选型说明
1.1.1FX2NPLC的通信设定
本节中我们具体介绍FX2NPLC的通信设定，其中有FX2NPLC的通信设定的方法、步骤和上位机与下位机的验证通信。
1.1.1.1通信设定的方法
一般的PLC通信设定的方法有两种，一种是，参数指定的方法；另一种是，顺控程序设定的方法[32]。
1.参数指定的方法进行PLC的通信设定，用顺控程序编程软件，在计算机画面上进行通信设定，作为参数登录后，传送至可编程控制器中；FX2C、FX2、FX0N的PLC不能采用此种方法进行通信的设定。
2.顺控程序设定的方法进行PLC的通信设定，即在顺控程序中，对通信格式、站号设定，超时判定时间设定数值，编写这样的程序后，传送至可编程控制器中。
本次设计采用顺控程序设定的方法进行PLC的通信设定。设定过程是用顺控程序中的设定，将设定值传送到D8120（通信格式），D8121（站号的设定），D8129（超时判定时间）后上电。
设计中，FX2N的PLC在与组态王进行通信时，波特率设置为9600，数据位长度为7，停止位长度为1，奇偶校验位为偶校验。
D8120寄存器的内容如图2.11所示：
图2.11 D8120寄存器具体内容
1.1.1.2通信设定的步骤
FX2N PLC通信设定的步骤包括以下步骤：
1.进行PLC的通信格式、站号及超时判定时间数值的设定。采用编程软件按照下面梯形图的控制要求进行编程，并写出相应的语句表。梯形图如图2.12所示：
图2.12 PLC通信设定梯形图
控制语句程序如下所示：
LD M8000
OUT M8120
MOV H0886 D8120 //通信参数设置
MOV H0 D8121 //PLC站号
MOV K200 D8129 //超时时间为2000m
2. 将顺控程序写入可编程控制器中。
3. 运行可编程控制器。
4. 将可编程控制器的电源断开后重新上电，使通信设定有效。该语句表输入PLC运行后，PLC就能和组态王软件很好的通信了。
1.2虚拟单向交通灯控制系统的通信调试
本节通过建立一个简单的单向交通灯控制系统来调试PLC与组态王的通信，并验证上位机与下位机的相互控制。建立虚拟单向交通灯控制系统的组态界面，并编制PLC控制程序；分别进行组态王和PLC的通信设置，再建立组态系统的动画连接；后，运行系统观察运行时的动画动作过程，并以此检测通信连接是否成功。通过控制上位机的输入，来控制下位机的输出；通过控制下位机的输入，来控制上位机的输出，以达到双向控制的目的。
1.2.1单向交通灯控制系统设计
我们设计一个简单的单向交通灯控制系统，在实验中以交通灯控制系统作为测试对象。其控制要求为当一个输入信号（x000按下）时，对应一个输出（y010），即当x000导通时，y010上电，绿灯亮，小车行；而当另一个输入信号（x002按下）时，对应一个输出（y011），即当x002导通时，y011上电，红灯亮，小车停；再当输入信号（x001按下）时，y010、y011失电，红、绿灯灭，小车运动也停止，控制系统处于停止状态。
PLC控制程序语句为：
LD X000 //绿灯控制按钮
OR M10
ANI X001 //停止控制按钮
ANI X002 //红、绿灯互锁控制
OUT M10
LD M10
OUT Y010 //绿灯控制输出
LD X002 //红灯控制按钮
OR M11
ANI X001 //停止控制按钮
ANI X000 //红、绿灯互锁控制
OUT M11
LD M11
OUT Y011 //红灯控制输出
END //程序控制结束
根据上述的控制要求，编写的交通灯控制程序如图2.13所示。
图2.13 交通灯灯控制程序
1.2.2控制程序的输入
本次程序的输入有两种方法：
1. 手持编程器将程序输入PLC
具体操作过程，先使手持编程器处于写（W）工作方式，将光标移动到指定的步序位置，按（FNC）键，接着按该应用指令代码对应的数字键，按（SP）键，再按相应的操作数键。如果操作数不止一个，每次键入操作数之前，先按一下（SP）键，键入所有的操作数后，再按（GO）键，该指令就被写入PLC的存储器内。如果操作数为双数，（FNC）键后，再按（D）键；如果仅当其控制电路由断开到闭合（上升沿）时才执行该应用程序指令的操作（脉冲执行），在键入其编程代码的数字键后，接着再
键，这样就能把程序输入PLC。这种方法操作步骤多，工作量大，效率低，且易产生误差。
2. 利用编程功能将程序输入PLC
利用顺控编程通信功能，将计算机与PLC链接，通过计算机环境中的编程软件编制好所需要的控制程序，在通过PLC编程通信的功能将程序直接输入到PLC内。我们利用的编程软件是GXDeveloper，在软件中把PLC系统的控制程序完成，再通过串行端口线将控制程序传送到PLC内。这样的方法简便、易行、操作量小、效率高，其大的优点是方便在计算机环境下对PLC程序的检查和监控。在本次课题的设计中主要采用利用编程功能将程序输入PLC，来进行课题的设计。
1.2.3组态工程的通信和调试
在组态王软件环境中，建立一个完整的虚拟单向交通灯控制系统的组态工程后，我们对这一组态工程进行通信设置，并在通信完成后进行控制系统的调试，以达到测试系统是否达到要求的目的。
1.2.3.1组态王与PLC的通信设置
组态王软件与PLC系统靠串行端口线连接，下面我们就组态王软件与PLC系统通信设置过程做详细的阐述。在组态王软件环境下，对PLC串行通信的端口进行设置，本次课题中使用的是COM3端口，打开COM3端口进行数据设置，如图2.14所示。
设置的串口数据为：波特率设为9600、数据位为7、停止位为1、通信超时为2000毫秒、通信方式为RS232。使用的通信方式RS232要和PLC的设置相对应。
对设备里的PLC进行设置。在“设备配置向导”中，选择“PLC”中的“三菱”，再选择“FX2”的“编程口”，选择完成后进行下一步，如图2.15所示。
图2.14 通信参数的设置 图2.15 PLC的选择
编辑设备的“逻辑名称”为“PLC”，如图2.16所示，再进行下一步；进行串口号的选择，本次设计选用COM3作为串口，如图2.17所示，进行下一步。
图2.16 逻辑名称设置图 图2.17 串口号的选择
后，进行设备地址设置与通信参数设置，来完成组态王软件与PLC的通信设置。设备地址的设置与通信参数的设置均采用默认值，设备地址设置为“0”；通信参
图2.18 通信参数设置 图2.19 通信设置信息
数设置为尝试恢复间隔为30秒和长恢复时间为24小时，如图2.18所示。进行下一步，组态王软件与PLC通信设置的信息如图2.19所示；点击完成，整个组态王软件与PLC通信设置完成。
Siemens编程器S7-200系列用在中小型设备上的自动系统的控制单元，适用于各行各业，各种场合中的检测，监测及控制。
在这里，和大家一起来讨论S7-200几个使用方面的情况。
1.步进，伺服脉冲定位控制。
在设备的控制系统中，有关运动控制是很重要的，下面我们来看一看西门子S7-200系列PLC怎样来实现这 个功能。
确定使用哪个端口来发脉冲，如采用Q0.0发脉冲，则它的控制字为SMB67，脉冲同期为SMW68，脉 冲个数存放在SMD72中，
下面是控制字节的说明：
Q0.0 Q0.1 控制字节说明
SM67.0 SM77.0 PTO/PWM更新周期值 0=不更新，1=更新周期值
SM67.1 SM77.1 PWM更新脉冲宽度值 0=不更新，1=脉冲宽度值
SM67.2 SM77.2 PTO更新脉冲数 0=不更新，1=更新脉冲数
SM67.3 SM77.3 PTO/PWM时间基准选择 0=1微秒值，1=1毫秒值
SM67.4 SM77.4 PWM更新方法 0=异步更新，1=同步更新
SM67.5 SM77.5 PTO操作 0=单段操作，1=多段操作
SM67.6 SM77.6 PTO/PWM模式选择 0=选择PTO，1=选择PWM
SM67.7 SM77.7 PTO/PWM允许 0=禁止PTO/PWM，1=允许
这样根据以上表格，我们得出Q0.0控制字：SMB67为：10000101
采用PTO输出，微妙级周期，发脉冲的周期（也就是频率）与脉冲个数都要重新输入。10000101转化为 16进制 为85，有了控制字以后，我们来写这一段程序：
根据上面这段程序，我们知道了控制字的使用，也知道步进电机的脉冲周期与冲个数的存放位置（对 Q0.0来说是SMW68与SMD72）。当然，VW100与VD102内的数据不同的话，步进电机的转速和转动圈数就不一样。
还有一点需要说明得是：M0.0导通---PLC捕捉到上升沿发动脉冲输出后，想停止的话，只须改变端口脉冲的 控制字，再启动PLS即可，程序如下：
2.高速计数功能。
西门子S7-200系列PLC具有高速计数的功能；举一例子来谈谈高速计数的用途，我们采用普通电机来带动丝杆转动，我们想控制转动距离，怎么来解决这个问题？那么我们可在电机另一头与一编码器联接，电机转一圈，编码器也随之转一圈，根据规格发出不同的脉冲数。当然，这些脉冲数的频率比较高，PLC不能用普通的上升沿计数来取得这些脉冲，只能通过高速计数功能了。
启动高速计数功能，也要具有控制字
HSCO HSC1 描述
SM37.0 SM47.0 复位有效电平控制位 0=高电平有效， 1=低电平有效
SM37.1 SM47.1 启动有效电平控制位于 0=高电平有效， 1=低电平有效
SM37.2 SM47.2 正交计数器速率选择 0=4X计数率， 1=1X计数率
SM37.3 SM47.3 计数方向控制位 0=减计数， 1=正计数
SM37.4 SM47.4 向HSC中写入计数方向 0=不更新， 1=更新计数方向
SM37.5 SM47.5 向HSC中写入预置值 0=不更新， 1=更新预置值
SM37.6 SM47.6 向HSC中写入当前值 0=不更新， 1=更新当前值
SM37.7 SM47.7 HSC允许 0=禁止HSC， 1=允许HSC
参照上面的表格，我们选择HSC1高速计数器，控制字为SMB47，现在我们启动高速计数器HSC1，选择为增计数，更新计数方向，重新设置值，更新当前值：这样的话，HSC1的启动控制高为：11111000转化为16进制为 F8，将启动计数器时当前值存放在SMD48中，将预存置放在SMD52中，具体的程序 如下：
同样的，如果计数器在工作状态下想停止计数器，也必须改变它的控制字后，启动HSC具体程序 如下：
3． PID回路控制功能。
西门子S7-200系列PLC的PID控制相当的简单，可以通过micro/win软件的一个向导程序，按照提示,一步一步执行您所要求PID控制的属性即可，在这里谈一谈PID这三个参数的具体意义：P为增益项，P越大，响应起就快，在调节liuliang阀时：设定liuliang为50%，当目前liuliang接近50%，刚超过，如果P值很大的话，那么liuliang阀会马上会关闭，而不会控制在某一区域。这就是增益项太大引起。在调节的过程中应该先将P值调节比较适当了，再去调节I值，它为积分项，是在控制器回路中控制对当前值与设定值相等的偏差范围。D为微分项，主要作用是避免给定值的微分作用而引起的跳变。
在现场的PID参数的调整过程中，针对西门子S7-200型PLC我的建议是在不同的控制阶段，采用不同的PID参数组，具体而言就是当目前距离设定值差距较大时，采用P值较大的一套PID参数，如果当前值快接近设定值范围时，采用P值较小的一套PID参数。
一、引言
近年来，以PLC为基本控制单元，根据需要结合远程I/O、现场总线、局域网、上位监控PC机及相关系统软件平台与应用程序构成的自动化系统，鉴于其硬件可靠性高、伸缩性强、编程简单、系统容易实现且维护方便的特点，在工业自动化控制领域得到极其广泛的应用。就PLC网络构成的局域网而言，如Ethernet、Profibus-DP、ControlNet、Genius、RS485串行通讯主从网络等、PLC之间多采用硬连接实现通讯，即通讯介质为有界介质（电缆、光纤）。如果被控制设备位置分散、信号采集点相距远，布线成本将大大tigao且不利于维护；或由于设备相对环境复杂或制度约束，无法进行大规模布线施工；或有移动应用需求的场合，在这些情形下，使用无界介质（微波、红外技术）进行通讯软连接的无线局域网将是有效的解决方案。微波无线通讯技术，如扩频技术（直接序列、跳频），以前还主要用于军用系统，如今已在民用、工业等诸多领域应用开来。本文介绍的攀成钢建材区天然气liuliang微机计量系统，就是将利用智能频谱跳频扩频技术的无线通讯装置与PLC结合，而实现的多站点分布式无线PLC网络系统。
二、系统结构
实施天然气liuliang计量无线网络，建立无线工作站，各个站点由PLC完成基础数据采集与控制后，经无线传输将PLC数据送到中控室上位机SCADA系统。这样一来，不但节省抄表所需的大量时间和精力，并且计量数据更加准确，实现了高效的现代化管理。具有分散控制、集中管理的优势。该系统包含5个无线工作站（1 个主站、4 个从站），控制覆盖成钢17 处天然气计量站点，鉴于建立一个无线工作站一次性投资较多，将工作站与天然气计量站点——对应是不经济的。故工作站的确定依据计量站点位置相对不太远（小于300米）就集中送PLC的原则。于是，按地理区域聚类，现场仅设置了4个站点。系统总体框架结构如图1所示。
三、系统组成
天然气liuliang计量无线网络是能满足工业实时监控系统要求，完成综合性通信任务的系统。系统主要由三大部分组成：无线通讯系统；PLC数据采集处理系统；上位机数据采集与监控（SCADA）系统。
1.无线通讯系统
通讯网络部分采用美国DATA-LINCGROUP提供的工业级、稳定可靠的无线串口电台，由于它的抗干扰能力超强且构建的网络是专用无线电网，能确保系统数据稳定、畅通地通讯，实现中控室与现场各站点数据安全快速地交换。
2. PLC数据采集处理系统
采用美国通用公司GEFanuc推出的通用性强、配置灵活、经济实用的VersaMax Micro PLC及扩展单元，经标度转换、温压补偿计算、累积处理、PLC 故障及I/O故障控制、累积值清零等编程处理后，实现对现场数据jingque地采集与控制。
3. 上位机数据采集与监控（SCADA）系统
组态软件平台采用GE 的CIMPLICITYHMI，运用该平台设计、创建工程。在中控室上位监控计算机运行工程后，可以监测各个无线工作站的通讯状态、显示PLC有无故障，当有故障时画面会及时提示并弹出清除故障按钮。
监测与记录天然气liuliang瞬时值、累积值及管道压力、环境温度等相关参数，统计生成报表，提供趋势分析和报警等。
四、系统硬、软件配置
1. 系统硬件配置
● 通讯网络
DATA - L INC GROUP公司提供的无线数传电台（ 包含SRM6100 无线串口调制解调器、12VDC直流稳压电源、全向天线及接地套件等附件）。每站一套，共5套。
● 控制器PLC
GE公司提供的VersaMax MicroPLC主单元（CPU模块），型号为IC200UAL006；扩展单元（I/O扩展模块），型号为IC200UEX636。分别用于4个从站，其中1#-3# 从站均为1 个主单元带1个扩展单元，4#从站则为1 个主单元带3 个扩展单元。
● 上位机PC
DELL 商务机210L（CPU 2.8GHZ、内存512MB、硬盘80GB）。
五、系统主要硬件特性
1. 所选无线通讯设备的主要特点
系统所选DATA-LINC GROUP 的SRM6100无线电调制解调器能提供可靠和高性能的串行无线通讯方案。通过在2.4GHz -2.483GHz频段应用先进的智能频谱跳频技术，SRM6100 可提供可靠和有力的通讯。2.4GHZ频段在中为免除频率使用许可证的公用频段，不需要FCC点现场许可证。在无阻挡物的情况下，两调制解调器之间的通讯距离可达32.18公里（20 英里）。大程度的抗干扰可用于高噪声环境，适用于钢铁业等恶劣环境，SRM6100 应用跳频，扩频和32位误码矫正技术保证数据传输的可靠性。
SRM6 1 0 0 支持多种组态，包括点对点通讯和多点通讯。点对多点通讯方式采用轮询。点对多点通讯时，对从站数目无限制，将来在任意地点均可无限增加站点与测点。并且SRM6100可做为中继器工作，以达到扩展通讯距离或克服阻挡物通讯的目的。其工作模式设置灵活。SRM6100在系统中，无论是作为主站、从站中继站或是从站/中继站，无论是点对点方式还是点对多点方式，它们在硬件上都是一样的，只是内部工作参数设置不同。只需使用bbbbbbs操作系统所包含的“超级终端”，就可以方便地对系统的各台站进行维护。
系统无线通讯设备选用S R M 6 1 0 0这一工业级无线Modem 从根本上保障了系统可靠性、可用性、易扩充和长期可重用性。
2. 所选PLC的主要特点
VersaMax Micro PLC是美国通用电气GE Fanuc 推出的新一代体积小、功能强大的一体化微型PLC，其紧凑的物理设计，节省空间的简易安装方式和强大的控制功能，使之非常适合于低成本、安装空间有限、处理速度要求又高的应用场合，为用户提供更经济且功能更强的解决方案。
天然气liuliang计量系统各个从站均选用2 3 点VersaMaxMicro PLC（IC200UAL006）作控制，此Micro PLC内嵌两路模拟量输入，但可以连接4个扩展单元。系统各个从站根据需要增加模拟量扩展单元以扩充模拟量输入通道。此Micro PLC的主要技术参数如下：
● 接口
提供两个串口。串口1（RS232）支持SNP/SNPX协议从模式；串口2（RS485）支持SNP/SNPX 和RTU 主、从模式及序列I/O 通讯协议。
● 输入
13 点24VDC离散输入（正/ 负逻辑）；2 通道模拟量输入（支持0-20mA、4-20mA、0-10V）。
● 输出
1 0 点离散输出；1 通道模拟量输出（ 支持0 - 2 0mA 、4-20mA、0-10V）。
● 供电电源
100-240VAC
● CPU特性
[1] 18K字节内存
[2] 1us 每布尔指令
[3] 配置与用户程序可选存储于RAM或Flash
[4] 实时时钟
[5] 可以串接4个任意类型的扩展单元
[6] 可选梯形图（LD）或指令表（IL）编程
[7] 内嵌高速计数器功能、支持浮点运算、PID 控制
[8] 支持4个10KHz高速计数器输入，5Kz 脉冲/PWM输出等
模拟量扩展单元IC200UEX636可提供6路模拟量扩展（4路输入、2路输出）。供电电源100240VAC。
天然气liuliang计量系统中，之微PLC及扩展单元均选用交流供电类型，是由于该系统所有输入都为变送器输出的4-20MA标准模拟量信号。而所需的离散量控制不用物理I/O，而用虚拟寄存器形式与上位机通讯，在画面上进行远程控制与显示。这样就可以不用供给微PLC离散I/O的24VDC电源，从而节约设备投资。
六、系统软件特性
1. PLC编程工具ME5.5
CIMPLICITY Machine Edition 是GEFanuc推出的一个可以在统一的工作平台下开发多目标逻辑控制、运动控制等的新一代软件。它提供一个公共的环境用于配置、编程、调试和维护用户应用软件。其强大功能可以大大缩短应用软件开发、调试时间。主要特点如下：
● 统一的用户界面
● 一个数据库（交叉参考、变量表等）
● 符号编程
● 即拖即放功能
● Test 修改编辑模式
● 强大的在线帮助窗口
天然气liuliang计量系统中，4 个从站PLC的配置组态和逻辑程序用ME 5.5 可以一次完成。因ME5.5 支持多目标逻辑控制，只需创建一个新工程，在该工程中插入4个目标，分别对应4个从站，创建与每个从站对应的PLC硬件及编写PLC逻辑程序，设置4 个PLC 的通讯方式，由于每个PLC 串口1要连接SRM6100，要注意其通讯参数必须与SRM6100 设置的一致。由于系统采用点对多点模式，上位机为MODBUS RTU主站，4 个PLC 通讯协议均为MODBUS RTU 从模式，设置不同的站号分配给它们。利用ME5.5 提供的“ValidateAll”，校验整个工程，无错误和警告后，分别激活各目标将配置和逻辑程序下装到4个从站PLC装置中。
2. 上位机SCADA系统软件
主站上位机SCADA是系统实现的终端环节。SCADA监控软件程序使用CIMPLICITY HMI PE6.0开发。CIMPLICITY HMI 软件是GE Fanuc 在数十年工业自动化经验积累基础上，与微软Microsoft合作开发的业界的人机界面软件之一，它功能强大并易于使用，可运行于 bbbbbbsNT/2000/XP 环境，采用 Win32 标准和32位代码，是真正的客户/ 服务器体系结构。其主要特点如下：
● 易学易用的监控画面编辑功能
● 支持拖放和动态测试
● 内嵌3000 多种常用图库
● 允许导入OLE、bbbbfile、ActiveX 对象
● 支持OPC、ODBC 开放数据库连接、DDE
● 丰富的报警功能
● 强大的日志功能
● 同类产品无法比拟的开放性，可以与数千种第三方厂家的PLC、DCS、仪表等互连
在天然气liuliang计量系统主站监控P C 机上， 使用CIMPLICITY HMI PE6.0创建新工程，定义工程属性（协议与选项）；定义资源、角色、用户；使用协议的端口以及系统占用端口的设备；系统点标识（设备点或虚拟点）；编辑系统画面。利用VB（工程属性BasicControl选项）或对象属性页创建动态事件与连接。系统画面包括主画面、管道图、数显图、趋势图、报表、报警等。由于在每个画面中，必须对4个从站的数据都能实时监控。将端口协议定为MODBUS RTU，创建4 个RTU 从站与 4个GE PLC相对应。运行工程后，调用系统各个画面，能够监视到各个工作站的运行状态、各种检测值及相关参数，提供实时及历史数据分析、报表、报警等。
2. 系统软件配置
● PLC编程软件工具
ME5.55（GE CIMPLICITY Machine Edition）。
● 上位机数据采集与监控SCADA软件平台
PE6.0（GE CIMPLICITY HMI Plant Edition）。