6ES7235-0KD22-0XA8技术介绍
一、引言:
在当今制造业,随着产品种类的增多及对产品质量要求的不断提高,对焊接工艺要求起来越高,许多原来有人工焊接的产品对焊接自动化设备的需求及要求也越来越多。而如何提高焊接设备对产品的适应性便成了众多焊接设备厂商所面临的首要问题。现就对国产海为(Haiwell)PLC在这一方面的系统应用作一介绍。
二、解决方案:
如上图所示,系统主要有带文本显示器、可编程控制器、变频器等组成。
工作原理:利用HaiwellPLC的易用的通信功能:标准配置2个通信口,1个RS232通信口,1个RS485通信口。用HaiwellPLC的RS485口与变频器通信,控制变频器运行、停止、速度并读取变频器运行状态及输出频率。再通过HaiwellPLC的RS232口与文本显示器通信,对焊接工艺参数进行设定。
系统优点:
1、利用HaiwellPLC的自由通信协议指令COMM实现与富士变频器的运行控制与状态读取。所有HaiwellPLC的通信功能均可用一条指令实现,无需对特殊位、特殊寄存器编程,也无需管理多条通信指令的通信时序,同一个条件下可写多条通信指令。
2、HaiwellPLC标准配置1个RS232口和1个RS485口,且任何一个通信口均可作为主站也可作为从站。任何一个通信口均可作为编程端口,也可作为与第3方设备通信的端口。在本应用中,用RS232口与文本显示器通信,用RS485口与富士变频器通信。
3、利用通信实现变频器的速度调节及运行控制,大大增强系统的抗干扰能力,大大提高系统在强干扰的焊接场合的可靠性与稳定性。
4、利用通信实现变频器的通信,节省了PLCDA模块,大大节约系统成本,并轻易实现应对不同产品需要不同工艺控制参数(焊接速度、焊接时间)的要求。
主要硬件配置:
1、可编程控制器:HW-S32ZS220R 1台
2、变频器:FVR0.4E11S-7JE(Fuji) 1台
3、文本显示器OP320A-S(Xinjie) 1台
三、程序设计亮点:
1、利用COMM指令非常容易的实现与富士变频器通信。用COMM指令写通信协议时,可选择按寄存器低字节(低8位)发送的方式,而接收数据仍按16位接收并自动存放至指令指定的地址,使用户编程大大简化。;
2、利用通信功能控制变频器,大大提高速度控制的jingque性,并简化了许多原来D/A转换时的数字量——工程量——显示值间转换程序。
四、
利用海为可编程控制器(HaiwellPLC)便利的通信功能及便利的指令集,满足了焊接自动化设备厂商对设备广泛适应性要求。可广泛应用于焊接自动化行业设备配套场合。
随着科学技术的发展,可编程序控制器PLC在工业控制中的广泛应用,它的可靠性直接关系到工业企业的安全生产和经济运行.而PLC控制系统的抵抗干扰的能力是整个生产系统可靠运行的关键.目前,各种类型的可编程序控制器PLC一般集中安装在集控室或是生产现场,它们大都处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中.要提高PLC控制系统的可靠性,一是需要PLC生产厂家提高PLC硬件的抗干扰能力,二是需要工程设计人员充分利用PLC组态软件来消除干扰,这样才能有效地增强系统的抗干扰的性能.
关键字:抗干扰的方法
引言:
PLC控制系统由于具有功能强、程序设计简单、扩展性好、维护方便、可靠性高、能适应比较恶劣的工业环境的特点,在工业企业广泛应用.由于工业环境条件恶劣,以及各种工业电磁,辐射干扰等,影响PLC控制系统的正常工作,必须重视PLC控制系统的抗干扰设计.为防止干扰,可以采用硬件和软件相结合的抗干扰方法.防止硬件干扰的方法有:1采用性能优良的电源来抑制电网引入的干扰2电缆的选择与铺设来降低电磁干扰3完善接地系统4采用光电隔离来抑制输入输出电路引入的干扰等.而利用PLC软件来减少干扰是PLC控制系统正常、稳定工作的重要环节.下面主要分析在生产实践中应用的利用PLC组态软件来减少干扰的方法:
一、减少数字量输入扰动的方法
1、计数器法
CON—计数器
NOT—非门
RS—复位优先触发器
IN—输入
OUT—输出
N—脉冲采样个数
注释:当外部有信号输入时,控制系统采集连续的N个脉冲使RS触发器输出为“1”,只有当外部输入信号由“1”变成“0”时,RS触发器的复位端为“1”,将RS触发器的输出复位成“0”。而当有瞬间干扰脉冲时,CON计数器将采集不到连续的N个脉冲,CON计数器无法输出,这就起到了减少干扰的作用。(N一般情况下取2)
优点:响应速度快,对周期性的瞬时干扰起到了一定的抑制作用。
缺点:不能消除超过CON计数器采样时间的干扰。
2、延迟输入法
IN—输入
OUT—输出
TIME(ET)—延时时间
TON—延时输出(其曲线如下图)
注释:当输入IN=1时,启动计数器直到计时时间(PT)=延时时间,OUT=1。当计数器计时时间〈延时时间,OUT=0。延时时间好取1S以内。
优点:消除了短时的周期干扰。
缺点:响应速度慢,不利于信号的快速传输。
二、减少模拟量输入扰动的方法
1、限幅法
MOVE—移动保持指令(使能端EN=1,OUT=IN。EN=0,OUT保持前次值)
GE—大于等于指令(OUT=1,IFIN1≥IN2)
LE—小于等于指令(OUT=1,IFIN1≤IN2)
HL—上限设定值
LL—下限设定值
注释:当模拟量输入信号在HL和LL之间时,OUT=IN。当IN-AI信号超出或等于HL或LL时,GE或LE判断IN-AI信号,使OUT1或OUT2输出“1”去封锁MOVE,从而保持MOVE的输出为HL或LL的设定值。也就起到了限幅的作用。
优点:能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰。
缺点:平滑度差。
2、延迟滤波限幅法
MOVE—移动保持指令(使能端EN=1,OUT=IN。EN=0,OUT保持前次值)
GE—大于等于指令(OUT=1,IFIN1≥IN2)
LE—小于等于指令(OUT=1,IFIN1≤IN2)
HL—上限设定值
LL—下限设定值
LG—延迟滤波指令(其曲线如下图)
TIME—延迟滤波时间
注释:功能基本和限幅法相同,只是在输入端增加了一个延迟滤波器,对输入信号起到了延迟缓冲的滤波。
优点:有效地抑制了周期性的脉冲干扰。平滑度比限幅法有所改善。
缺点:信号响应速度减缓。
3、延迟滤波比较法
LG—延迟滤波器
SUB—减法指令
ABS—值指令
GE—大于等于指令
HL—大偏差值
TIME—延迟滤波时间
注释:正常情况输入信号IN-AI经过一阶延迟滤波后直接输出,OUT=IN-AI的值;当有突变信号时,输入信号IN-AI经过一阶延迟滤波后与含有突变信号的输入信号IN-AI相减取值(无论出现正偏差还是负偏差),与HL值比较,若大于等于HL的预设值,OUT1=1,将LG—延迟滤波器切换成跟踪状态,此时OUT就保持了输入信号IN-AI突变前的值。直到突变信号减弱,OUT1=0,OUT=IN-AI。
优点:对周期性干扰具有良好的抑制作用。平滑度高。
缺点:灵敏度取决于TIME—延迟滤波时间的大小。
4、积分消抖滤波法
LG—延迟滤波器
SUB—减法指令
GE—大于等于指令
LE—小于等于指令
OR—或门(自做的DFB功能块)
NOT—非门
TON—延时输出
EOR—异或门
MOV—移动保持指令
PI—比例积分调节器
HL—大正向偏差值
LL—大负向偏差值
TIME—延迟滤波时间
TIME1—延迟输出时间
TIME2—延迟滤波时间
注释:参数设置:LG(TIME=1S),TON(TIME1=10S),LG1(TIME=30S),HL=0.2,LL=-0.2,PI(TI=10S,将P放开封锁成为纯积分调节器)
一、小信号在变化幅度中变化时
1、终状态:此时为稳态,输入与输出相近。OR输出为“0”,NOT=1,TON时间已超出10S,EOR=0,MOV不保持,PI不积分,SUB=0,信号走PI的跟踪回路,LG1滤波后输出。正常的信号流向:IN→LG→PI的跟踪→LG1(滤波30S)→输出
2、小信号的暂态变化:(在TON=10S之前)OR=0,NOT=1,TON未到10S,EOR=1,MOV保持,PI积分作用,LG1未起作用,输出跨越LG1(TIME=30S),直接到输出端,此时为线性跟踪滤波状态。
二、信号大幅度变化时(≥HL,≤LL)
OR=1,NOT=0,TON不起作用,EOR=0,LG1(TIME=30S)不起作用,PI不起作用走跟踪。正常的信号流向:IN→LG→PI的跟踪→LG1的跟踪→输出
三、
1、小信号在10秒之内,经过LG(TIME=1S),PI的积分作用,跳过LG1(TIME=30S),直接输出,实现输入信号的滤波和跟踪状态。
2、小信号在10秒之后,经过LG(TIME=1S),PI的跟踪和LG1(TIME=30S)跟踪输入。
3、大信号变化时,LG(TIME=1S)作用,LG1(TIME=30S)不起作用,此时为输出快速跟踪。
优点:对于被测参数有较好的滤波效果, 对周期性干扰具有良好的抑制作用,平滑度高。
缺点:对于变化缓慢的输入信号响应慢。
结束语
上述所分析的方法,均在生产实际中得到检验,取得了一定的效果,并随着生产实际的需要和经验的积累,不断完善其对干扰的软件处理方法。
另付:积分消抖滤波法利用Concept2.6的编程。并且本论文涉及的功能指令块各管脚的用法均参考下图及Concept2.6中文手册。
PLC程序的调试可以分为模拟调试和现场调试两个调试过程,在此之前对PLC外部接线作仔细检查,这一个环节很重要。外部接线一定要准确无误。也可以用事先编写好的试验程序对外部接线做扫描通电检查来查找接线故障。
为了安全考虑,好将主电路断开。当确认接线无误后再连接主电路,将模拟调试好的程序送入用户存储器进行调试,直到各部分的功能都正常,并能协调一致地完成整体的控制功能为止。据电工论坛李工介绍,程序的具体调试要按照以下的方法进行。
1.程序的模拟调试
将设计好的程序写入PLC后,逐条仔细检查,并改正写入时出现的错误。用户程序一般先在实验室模拟调试,实际的输入信号可以用钮子开关和按钮来模拟,各输出量的通/断状态用PLC上有关的发光二极管来显示,一般不用接PLC实际的负载(如接触器、电磁阀等)。可以根据功能表图,在适当的时候用开关或按钮来模拟实际的反馈信号,如限位开关触点的接通和断开。
对于顺序控制程序,调试程序的主要任务是检查程序的运行是否符合功能表图的规定,即在某一转换条件实现时,是否发生步的活动状态的正确变化,即该转换所有的前级步是否变为不活动步,所有的后续步是否变为活动步,以及各步被驱动的负载是否发生相应的变化。
在调试时应充分考虑各种可能的情况,对系统各种不同的工作方式、有选择序列的功能表图中的每一条支路、各种可能的进展路线,都应逐一检查,不能遗漏。发现问题后应及时修改梯形图和PLC中的程序,直到在各种可能的情况下输入量与输出量之间的关系完全符合要求。
如果程序中某些定时器或计数器的设定值过大,为了缩短调试时间,可以在调试时将它们减小,模拟调试结束后再写入它们的实际设定值。在设计和模拟调试程序的可以设计、制作控制台或控制柜,PLC之外的其他硬件的安装、接线工作也可以进行。
2.程序的现场调试
程序的现场调试完成上述的工作后,将PLC安装在控制现场进行联机总调试,在调试过程中将暴露出系统中可能存在的传感器、执行器和硬接线等方面的问题,以及PLC的外部接线图和梯形图程序设计中的问题,应对出现的问题及时加以解决。如果调试达不到指标要求,则对相应硬件和软件部
PLC编程的具体实践,以及在这个实践中得来的知识或技能,即经验,也是重要的。没有经验,仅有理论,既无法深刻理解理论,又无法灵活应用理论。这正如学数学,如仅了解一些定理或记住一些公式,没有作相应的练习,肯定是学不好的。更不用说,任何理论也都只是经验的归根到底也都有是来自实践。
1、经验积累
经验有别人的,也有自己的,都很重要。前者要靠细心学习,后者要靠用心积累,都要在一定的时间与必要的精力。
别人的经验有上了书的或登载在杂志上的。有的是细心学习别人的,但多数是我自己的经验。所有的例子都经我测试过,都经实践证明是可行的。我想,别的书本或杂志上介绍的也会是这样的。学习这样杨功的经验是必要的。
还有就是你同事的经验,也是值得学习。这种经验离你很“近”,很易借鉴。
自己的经验则是重要的。要在自己的实践中,积累自己的经验。好在学别人的经验时,也能亲自作些测试,能使自己也有类似的经历,进而把这些经验变成自己的。这也是自己经验的重要积累。
还有一些失败的经验,这往往是不会公开的,但这些经验也要学习,也要积累。
经验的积累要用自己的脑记,更要用电脑记。好作些分类,建立一个自用的程序库,以便于随时引用。
2、经验升华
经验还有待升华。升华有三个层次:
低的层次就是建立一个典型的程序库,供今后再用。若程序复杂,还可建一些功能块,或子程序,以便以后引用。
要出有效算法。如单按钮起停程序库等。
高层次的升华是把经验上升到理论的高度,为丰富PLC程序设计理论作贡献。(http://www.diangon.com版权所有)我想,随着PLC使用的普及与提高,是会有越来越多从经验中升华出来的,而又能用以指导实践的PLC编程理论的。
3、经验应用
经验积累、经验升华都是为了应用。经验应用有三方面:
1)用作工程设计模板。设计新系统时,选用一个或几个与现设计工程类似的,已取得成功的工程,作样板进行设计。这既可减轻设计的工作量,又增加设计的成功率。这也是信息可重用的一大好处。
2)用作程序设计参考。在无成功的工程可作样板时,在新设计的逻辑中,仍有相当一部分控制逻辑,可采用或借用已有典型逻辑,这也可减少设计的工作量,增加设计的成功率。
3)用作算法设计参考。在既无样板可参照,又无典型可采用时,还可运用过去的一些成功的算法。
经验是宝贵的,经验特别是个人经验,总是有限的。经验的应用也还要与编程理论相结合。