6ES7231-7PB22-0XA8参数设置

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 桥式抓斗卸船机在我国沿海各大港口和内河港口均得到广泛应用，并在电力、冶金、化工、水泥等许多行业物料装卸中都占据很重要的地位。桥式抓斗卸船机的主要取料装置是抓斗，它的控制工艺是起重机械设备中控制较为复杂的大型设备之一，特别是具有PLC控制以及电子无级调速控制器后，能够实现半自动或全自动工作循环，并能实现自动防摇、动态卸料等功能，提高了生产效率，降低了劳动强度。 
　　配备全自动、半自动操作的卸船机控制系统，其传动机构应该采用交流变频、直流调压等无级调速方法，必须有运算功能较强的PLC参与控制。完善的系统设计还应有计算机管理系统或故障与状态监视系统，以便在故障发生时能够快速定位故障点，及时修复。为此，我们采用了GE Fanuc 90-30/Rx3i等系列的PLC作为系统的控制单元，GE Fanuc VersaMax I/O作为现场信号采集站，Genius、Modbus、Profibus、工业以太网等通用总线协议作为内部通信协议，并通过TCP/IP以太网协议与Cimplicity、iFix等上位机监控软件通信，实现人机对话，并组成LCMS、RCMS系统。

成果：
　　•具有极高的效率和安全、稳定性，人机界面友好，代表了港口机械电气控制系统发展的先进水平
　　•在我国沿海各大港口和内河港口已得到广泛应用

一、引言  
　　矿棉吸声板是本企业去年投产的一种新型建筑装饰材料。引进90年代先进的日本全套板材自动生产线，可以生产不同厚度，不同规格，不同花色的矿棉吸声板，但由于日本原装包装线设备费用昂贵，且国内并无此种板材堆垛全自动包装线，由我中心开发本自动包装线并已投入使用。 
　　本自动包装线是板材自动生产线的后继设备，由于矿棉板的成品板（规格：300mm×600mm）是分两路并排由干燥窑输送出来的，本自动包装线也具有两路独立的分流，翻板，堆垛系统，后经包装段统一到一起，再进入塑封段完成包装任务。按工艺要求本包装线应该能够实现：（1）自动翻板，即把块板经翻转后扣放在第二块板上，使两块板保持面与面的接触。（2）自动堆垛，即把经翻板后的不同规格的对板按不同数量堆成一垛。（3）自动装箱，即用机械手把堆成一垛的板放在纸箱板上，经本工段后把一垛板自动包装，粘合好成一箱。（4）塑封，即把装成的箱进行塑料封装。 
二、控制系统主要设备及控制方案 
　　本自动包装线是典型的逻辑顺序控制生产线，有繁多的检测元件，逻辑关系复杂，实现动作难度大，I/O点数近400多个。其受控设备除变频器，执行气缸还包括一套单轴交流伺服系统和一套喷胶系统。由于生产线较长，执行设备相对独立集中，按照设备可就近控制的原则，在中央控制柜下分段设立三个子控柜。采用OMRON-C200HG构成的远程I/O系统来完成控制方案，其控制系统结构如图所示： 

　　上图使用Omron-RM201主站单元由RS485通讯口与三个Omron-RT201从站单元连接。伺服系统由OHM ODC-1001控制器和Panasonic DV80X驱动器及伺服电机组成。伺服可以用输入器（ODC-1001）或由中央控制柜面板直接控制，它由PLC的两个独立的I/O单元对控制器进行控制。喷胶系统具有独立的溶胶温控线路，由PLC提供喷胶电磁阀的控制信号。本自动包装线有如下功能：（1）全线自动运行；（2）各工段独立自动运行；（3）现场设备就地控制手动运行；（4）各控制柜设有急停按钮，机械手，伺服机均设有特殊急停按钮。 
三、控制系统设计 
　　本自动包装线的控制系统程序设计，使用OMRON SSS软件用梯形图直接编程，井进行现场调试和程序监控。经过现场调试使本系统能够符合现场的各种工作条件操作极为简单，能够对故障和人为的干扰进行判断，分析，实现简单智能化功能。本程序采用模块化设计思想，分工段可独立操作完成本工段的工作，模块之间井用连锁和互锁条件建立关系，全线自动或分段自动时信号可互相调用。下图为包装线包装段的控制逻辑图： 

    　伺服机的前进是由三个工位工作的完成情况来控制的。在本系统上电初始时，伺服机先回原点，由于此时三个工位上都没有工件，必须由纸箱站开始，伺服机一个工位一个工位的前进。当纸箱站吸纸板完成后伺服机就执行程序，当伺服机停止时，纸箱站再吸一个纸板完成本工位工作，但此时伺服机并不能再向前进，只有装箱工位在机械手放完一垛板后伺服机才能前进到下一个工位。此时纸箱站处再吸一个纸板，装箱工位再放一垛板，此时就必须再等粘箱工位把纸箱全部粘合完成，伺服机才能再向前走以后三个工位便动作，伺服机便不断工作下去。这段程序的逻辑动作比较复杂，关键是抓住伺服机前进这一目的。在完成本段初始化设计中使用了SEUREST指令，用起来方便有效。在这一段的程序设计中关键考虑这样几个问题： 
　　①PLC的电源只有当工厂大修，或长时间不生产时才断开，而在每班次结束或休息时只须在面板上实现软关机，此时PLC仍为RUN状态。伺服机也同样只须软关机。伺服机必须能够区别是PLC断电再开还是软关机后再开。 
　　②由于伺服机的运动轨迹与机械手的运动平面是相互垂直的，它们又是由两个独立的子控系统控制的，因次在机械手伸出的条件中必有两个信号：上升旋转气缸的得电信号A和伺服程序段结束信号B。当A信号接通时说明此工位有板，伺服机处于等待另两个工位的完成信号，伺服机即将运行。此时B信号接迪机械手是伸不出的。当B信号接通时说明伺服机己完成程序，可以进行本工位操作。当A断开时，由于此时伺服机正处于运行状态，只有当两信号满足时才能向装板工位装板。 
　　③由伺服机连接起来的三个工位，每个工位执行元件大都是由电磁向控制的气缸完成的，在气缸气压不足，机械限位松动以及其含意外故障都会影响本工位工作完成情况，拖延动作时间，它将导致堆垛，翻板，和输送段的堵板。在设计中可以节拍为依据，对每一个必须到位的气缸均设时间监测及故障报警伺服系统由OHM ODC-1001和Panasonic DV80X组成，采用示教方式编程控制。 
　　OHM I/O信号接口共有48个端子。我们采用集电极开路控制方式，把脉冲输出端等用双绞屏蔽线引至DV80X的CN I/F端子用来控制脉冲和脉冲符号输入。把程序选择端子CHA CHB及启动信号引到端子接进PLC的输出模块，作为伺服的程序选择通道信号。选择STANDBAY作为伺服程序结束信号接进PLC的输入模块，当PLC接受到此信号时就可以进行生产线上的其他动作。我们由PLC输出端引出一个回原点信号，使伺服机在进行规定的程序后，因负公差重新向前找回原点。原点信号选用反射式光电开关，使总累计误差在-0.lmm以内，能够满足精度要求。在开关电源的选择上，伺服24V电源容量不能太小且需单独使用与PLC用24V之间应严格区分避免干扰，PLC在模块选择上也同样要注意这个问题，尽量避免伺服信号与其他信号混放在一个模块中，可以优先考虑使用独立COM端的PLC模块。伺服控制程序（INC方式编程）如下： 
　　　　　　　　STEP1 DIM=（0000.0000 
　　　　　　　　STEP2 POS=+787.9800 
　　　　　　　　　　OUT=OOOO 
　　　　　　　　　　SPEED=100 
　　　　　　　　　　SLOPE=30 
　　　　　　　　STEP3 POS=+42.00001 
　　　　　　　　　　 OUT=0000 
　　　　　　　　　　 SPEED=50 
　　　　　　　　　　 SLOPE=30 
　　　　　　　　STEP4 POS=+12 
　　　　　　　　　　 STEP7 
　　　　　　　　STEP6 END 
　　　　　　　　STEP7 RTN 
　　　　　　　　STEP8 END 
　　塑封段主体设备为一台连续式电阻炉，它的温度控制主要由两部分组成：SR-73PID温控表和固态调压器（或采用PAC03A三相调压控制器）。温控表通过K型热电偶输入模拟量，输出4-20VDC电压来控制三块固态继电器SSR（或直接控制PAC03A三相调压控制器），每个固态继电器（或控制器）又分别带若于加热管。固态调压器则由电位器来控制输出，每个固态调压器也分别带若干加热管。温控表和固态调压器的总控则由PLC来完成。这样塑封炉膛内温度就可以分段全控，分段调压，分段直接启动，能够把温度控制在180℃左右，对己包装的箱体进行塑封。本段的其他动作如推箱，封切，放膜等均由PLC进行控制。 
四、 
　　建筑板材是现在较为流行的新型建筑装饰材料，由于装饰板材的结构特点：面积大，体积小，边角易损，表面脆弱等，对于其产成品的包装，就成了急需解决的问题。现在我国的建材企业，大多都是采用手工包装，工人劳动强度大，产成品质量没有保障。自本自动包装线在本企业投入使用后，基本解决了以上问题，极大提高了产成品合格率，减少生产线工人近3/4，深受用户好评。

一、概述
　 　真空包装机是广泛应用于包装行业的一种机械设备，原有设备大多为继电器控制，故障率高、稳定性差、功能单一。由于NA200系列小型PLC具有可靠性高、及完全采用硬逻辑实现解析等特点，为了提高产品性价比和可靠性，采用NA200系列PLC开发出了真空包装机专用PLC控制系统，使之集成了多种功能于一身，并取得良好经济效益。
                        
二、工艺要求
　　真空包装机具有四种功能档位：封口、手动真空、自动真空和充气。四种功能由旋转开关进行切换，切换时要求能够立即终止正在进行的功能，内部寄存器和输出需要必须复位，再开始新的功能过程。设备设置一个脚踏开关由触发过程输入控制。
工艺过程描述如下：

1、自动真空
                        

2、充气过程
　　充气包括2个选择:充气1和充气2，由档位开关选择。
　　充气1过程是：真空－>充气（定时器1控制充气时间）－>封口。
　　充气2过程是：真空－>充气（定时器1控制充气时间）－>真空－>充气（定时器2控制充气时间）－>封口。

三、系统配置
　 　NA200系列PLC是真空包装机系统的控制核心，通过它控制的外围设备有真空泵、充气泵、加热电丝和位置检测开关等。
NA200系列PLC配置如下：

四、结束语
　　真空包装机电气控制系统由NA200系列PLC构成，与原先PLC构成的电气控制系统比较具有明显的优势，主要表现在通过简易人机代替了多个时间继电器，节省了PLC的IO点和避免了时间继电器容易损坏的问题，提高了设备的可靠性，产生了良好的经济效益。
在真空包装机中的应用表明，NA200系列PLC是一款性能价格比较高的小型可编程控制器，较适用于小型机械设备的电气控制系统，主要体现在以下几点：
　　1、价格低，能很好的控制设备成本。
　　2、具有简易的人机功能。
　　3、编程简单，电气工程师上手容易。
　　4、优异的在线编程和监控能力，非常实用于现场调试。

1 引言
近年来,“嵌入式”一词越来越多的被人们提及，嵌入式产品被应用到各行各业。与嵌入式相关的技术如嵌入式产品，嵌入式系统的研究等也被列为“十五”国家发展的重点方向。

嵌入式系统 (bbbbbdedSystem)被定义为：以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

随着工业自动化的发展，基于PLC,单片机等设备的自动化系统，自动化设备越来越普及，几乎遍布所有自动化领域，与之相应的人机交互系统也应运而生，并得到同步发展。基于嵌入式技术的工业人机界面是人机交互系统中一颗耀眼的明星。高可靠，长寿命，体积小，高性能，多线程，多任务，强实时等特点使嵌入式工业人机界面越来越受到自动化系统集成商，自动化设备制造商的青睐。它能够理想，生动地显示PLC,单片机等工业设备上的数据信息，功能强大，使用方便。它作为PLC等控制设备的上端设备在用户和机器之间架设了一条桥梁。该产品目前广泛应用在工业自动化系统，医疗，金融等行业的自动化设备。

随着越来越多的工程项目采用了嵌入式人机界面，相应的，用户对与嵌入式硬件配套使用的监控系统(Supervisory Controland DataAcquisition,SCADA)等应用软件的需求也在增加。这也正是本文所要讨论的问题。这里讲的嵌入式监控系统，其硬件为嵌入式智能人机界面；其软件为嵌入式操作系统，另加自己开发的应用程序。本文后面主要介绍这个监控应用程序，重点介绍应用程序中通讯部分的实现原理。

当今，已发展有多种嵌入式操作系统，如Linux,VxWorks，WinCE.net等，完全可在其上开发出图文并茂、界面友好的应用，以满足监控系统的种种要求。只是由于嵌入式技术相对是一门新兴的技术，涉足的人相对还比较少，这样的应用目前还比较少。本文介绍的嵌入式监控系统算是一个实例吧。

2 系统组成
我们所开发的这套嵌入式监控系统，上位机是沈阳鹭岛资讯科技有限公司开发的嵌入式智能工业控制人机界面（以下简称人机界面）。其嵌入式工业控制器是以SA1110（Strong Arm 1110）为核心处理器，包括网络通讯，数据通信，大尺寸触摸屏及液晶显示的硬件平台，在其上运行WinCE操作系统。提供20个通用IO点供用户使用，物理层支持ProfiBus等现场总线，支持16位真彩TFT LCD显示，有64MSDRAM内存，32M FLASH闪存，据有USB接口，10/100MEthernet网络通讯接口,以及串口，并口，VGA口等通用接口。

下位机用日本OMRON公司的PLC，或SIMENS PLC，或施耐德NEZA PLC，或日本三菱公司的PLC，当然温控表，单片机等工业现场控制设备也可以。

控制对象（比如锅炉等）的工作由上述控制设备（各种PLC等）控制；而控制对象的状态则用人机界面及在其上开发的应用程序进行监控。

人机界面的操作系统采用了微软的WinCE.net。WinCE.net是为各种嵌入式系统和产品设计的一种紧凑，高效，可伸缩的操作系统(OS)，主要面向各种嵌入式系统和产品。其多线程、多任务、完全抢占式的特点是专门针对资源有限而设计的。OEM开发商可根据自己硬件组成的特点对WinCE.net进行选择裁剪，从而配置出稳定高效并且是特有的WinCE.net操作系统和相应的SDK开发包。在应用上，WinCE.net支持超过1000个公共MicrosoftWin32API和几种附加的编程接口，用户可利用它们来开发应用程序。微软为开发WinCE.net应用程序的人员提供了与VisualC++类似、支持MFC的Microsoft bbbbbded VisualC++语言。下面我们将介绍一下开发过程的细节问题。

3. 软件流程
应用程序开发是在个人计算机上进行的。个人计算机的操作系统为bbbbbbS 2000。应用程序的开发平台是Microsoftbbbbbded Visual C++集成开发环境。

在应用程序开发时，还可以利用微软提供的测试模拟器（Emulator）。有了它可做到，没有人机界面，也可进行程序调试。

开发终生成的可执行文件，可使用Microsoft bbbbbded Visualc++开发环境提供的下载功能，通过串口或局域网，下载给人机界面。

工作时，PLC等工控设备运行它的控制程序，而人机界面则运行这个下载的可执行文件。两者通过串口进行通讯，但通讯的主动方为人机界面。人机界面依监控要求，向PLC等发送通讯命令，PLC则作相应的应答。

人机界面从PLC上收到应答的数据后，在触摸屏上，以图表、动画的界面显现出来，供用户观察。还可把这些数据进行存贮、打印，甚至于向ERP等管理信息系统传送。

如须对PLC或控制对象进行干预，也可在人机界面的触摸屏上，通过触摸键或触摸鼠标，向PLC发送命令或数据，以实现相应的控制。

4 画面构成
一般的工程监控画面有：文字显示，生产工艺流程显示（包括动画，柱状图显示等），报警，人员操作，趋势曲线等等。我们的系统架构是做一个基于主对话框的程序。再将这些不同的画面用子对话框表现出来。

主对话框负责初始化串口，打开串口，启动读串口线程等；而各子对话框则定时或根据需要向串口发送各种命令，通过主对话框的线程读回命令的应答，再在子对话框中以一定的形式提供给用户，以供监控现场作业。这其中主要的技术就是串口通讯。下面我们重点讲述通讯的实现。

5．通讯实现
人机界面提供的串口是符合通用标准的。WinCE.net下的串口通讯与bbbbbbs下的串口通讯原理相同。都是应用程序不直接控制硬件，而是通过操作系统提供的设备驱动程序，来进行数据传递。

WinCE.net 是Win 32编程。串口在Win 32中是作为文件来进行处理的，不是直接对端口进行操作。对于串行通信，Win 32提供了相应的文件I/O函数与通信函数。

也要注意WinCE.net所能支持的API函数只是bbbbbbAPI函数的子集。bbbbbbs有的，WinCE.net下不一定能使用。WinCE.net字符集类似于bbbbbbsNT而不同于bbbbbbs9x，它是基于Unicode的。这也是开发程序过程中从bbbbbbS转到WinCE.net的程序员遇到问题多的地方。在bbbbbbs下常用的一些通讯控件如MSComm等在WinCE.net下就不能正确使用了。

本监控系统采用API函数实现串口通讯。以下分几个问题介绍串口通讯及整个系统的实现。

5．1 打开串口
是打开串口，这是串口通讯的步。其代码为：
BOOL CMainDlg::OnInitDialog()
{
。。。。。。
m_hComm=CreateFile(_T("COM1:"),GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,0,NULL,OPEN_EXISTING,0,0);//打开串口的操作,需要注意
WinCE.net系统与bbbbbbs系统表达方式的细微不同，WinCE.net需要在串口后加上冒号；
SetupComm(m_hComm,1024,1024); //初始化串口的输入，输出缓冲区参数；
SetCommState(m_hComm,&m_dcb) ;//配置串口参数；m_dcb为设置好的参数结构；
。。。。。。
SetCommTimeouts(m_hComm,&timeout); //设置通讯超时时间参数；
PurgeComm(m_hComm,PURGE_TXbbbbb|PURGE_RXbbbbb);
//清空输入，输出缓冲区的字符，为开始接受数据，进入监控状态做好准备；
。。。。。。
}


5．2读串口线程

是启动读串口线程，它让读串口程序不停地在后台运行，而不影响前台程序的工作。与此有关的代码为：
BOOL CMainDlg::OnInitDialog()
{
。。。。。。
ReadFile(m_hComm,inBuffer+iBufLen,INBUFFERLEN-iBufLen,&dwBytes,NULL);//从串口读数据；
iBufLen+=dwBytes;
for(int i=0;i<ibuflen;i++)
{
if(inBuffer[i]==\r) //以连接的设备为OMRON PLC为例,其通讯协议规定应答应当以\r结尾；
inBuffer[i]=0; //字符串结束标志；
switch(m_iDlgType) // m_iDlgType为代表不同对话框的标志变量；
{
case 子对话框1标志:
子对话框1.ProcData(inBuffer,i); //不同对话框中对命令应答的处理，ProcData为处理函数名；
break;
。。。。。。
}
。。。。。。
}


5．3各子对话框发送写命令
各个子对话框根据需要，采用定时器的形式，定时向PLC发送命令。以OMRON PLC为例，在发送命令时，根据OMRONPLC的通讯协议，还需对发送的命令字符串加校验码。这些程序代码为：
void 子对话框1类::OnTimer(UINT nIDEvent)
{
。。。。。。
strcpy(m_szCmd,"@00RR00000001"); //OMRON PLC的命令字符串；
GenXor(m_szCmd,result); //进行校验码计算，调用 GenXor 函数；
sprintf(szTailer,"%02X*\r",result); //OMRON PLC通讯协议以“*\r”结尾；
strcat(m_szCmd,szTailer); //形成完整的通讯协议命令字符串；
WriteFile(m_hComm, m