西门子模块6ES7277-0AA22-0XA0技术介绍
1、概述
HOLLiAS－LECG3系列可编程序控制器是杭州和利时自动化有限公司推出的新一代高性能PLC。该系列产品完全由和利时公司自主设计、自主开发，它充分融合了计算机技术、通信技术、电子技术和自动控制技术的新发展成果，全面吸收了众多自动化技术和应用专家多年来在PLC领域的技术精华，在方案设计、硬件选择、软件功能、网络通信、用户接口等方面充分考虑用户的使用习惯和应用现场的特点，是一款高性能高品质的PLC产品。
HOLLiAS－LEC G3系列可编程序控制器
DXD系列包装机广泛应用于食品、医药、化妆品、化工、茶叶、种子等颗粒状、片状、粉状及半流体状物料的包装。
应用HOLLiAS－LEC G3PLC控制的DXD全自动包装机系机电一体化、由光电检测和步进电机组成的多用途自动包装机，该机集送料、制袋、填充、封切等包装工序于一体，由电眼跟踪，PLC控制，无级变速纠偏，从而保证了包装袋的长度稳定，图形美观。
2、系统简介
DXD全自动包装机要求制袋、充填、封口、裁切、撕口全自动完成，包装速度、制袋长度可调整，计量jingque，符合行业标准。该机器具有性能稳定、操作维护方便、效率高等特点。
根据工艺要求，DXD全自动包装机的控制方案设计成由人机界面操作系统、拉袋控制系统、制袋控制系统、送纸控制系统、电眼控制系统和送料计量控制系统组成。
3、系统组成
HOLLiAS－LEC G3系列PLC从14点到264点可多种组合，极易弹性扩充，并且还可以扩展出56个模拟输入输出点来。输出部分可选择继电器和晶体管输出机种，电源形式可选择交流输入或直流输入。
DXD全自动包装机的核心是用PLC进行全过程的自动控制，并且还有两个关键的执行部件——2个步进电机的协调运行，选用HOLLiAS－LECG3 系列LM3108做为整个控制系统的核心部分。HOLLiAS－LEC G3晶体管系列PLC除了普通的DI、DO、AI、AO点外，每个CPU上均有2路脉冲输出，其输出频率大可达20KHz，正好可以完全控制包装机上的这2个大只有4KHz的步进电机。
LM3108有24个输入点、12个输出点和2路高速脉冲输出点。LM3108还集成了两个独立的串行通讯口，PORT0采用RS232物理标准，PORT1则是RS485口。不仅可以联接本地控制的触摸屏，还可以与上位机进行通讯。并且每个口都内含三种不同的通讯协议：RTU格式的标准Modbus从站协议、自由协议和专用协议。
4、系统设计
对于拉袋控制系统可以通过触摸屏设置拉袋步进电机的频率、袋长、切袋间隔等参数，数据可长期保存，并有停电保持功能，使得封装计数值在断电时也不会丢失。系统还有测速及超速检测功能，便于调试及计算产量。
对于送料计量控制系统也可以通过触摸屏设置频率、圈数、运行曲线等，9条运行曲线以适应不同负载。系统操作特别方便，使用特别简单。用于位置控制和软启及速度控制的梯形图如下：
5、结束语
国产化PLC的大特点就是适合于中国国情，整个系统完全参照中国人的习惯，适合于国人工程开发、适合于国人系统设计、适合于国人硬件组态、适合于国人软件编制。PLC编程软件采用代表软件新发展潮流、完全符合IEC61131-3的PowerPro软件，该软件具有IL、LD、FBD、SFC、ST五种编程语言，且五种编程语言可以混合编程，部分编程语言可以相互转化。PowerPro具有离线仿真功能，可以自定义功能块，极大地方便了软件编制和程序调试。和传统的PLC编程软件相比，PowerPro不仅具备了传统PLC编程软件的优越特性，还注入了一些现代软件面向对象的开发理念，这就使得程序的开发变得简单、快捷，让新学习PLC编程的技术人员更容易上手，也容易开发出更为复杂、稳定的程序。PowerPro还提供了非常便捷的调试环境，使得程序的调试更为方便，使程序的开发周期大为缩短。
经过长时间的调试和生产实验，LM3108已在DXD全自动包装机上得到实际应用。系统在包装机上的成功运行表明：HOLLiAS-LECG3系列小型一体化PLC功能完善、性能可靠，是小型PLC的代表，具有先进、经济、实用、可靠、灵活的显著特点，不仅提高了系统的安全性和经济性，大大提高了系统的灵活性，为不同客户的不同需求提供了灵活的解决方案
可编程逻辑控制器（PLC）在中国是九十年代快速发展起来的新一代工业控制装置，是自动控制、计算机和通信技术相结合的产物，在现代控制系统中，PLC已经成为重要的基本控制单元之一，在工业控制领域中应用越来越广泛。
日本横河（YOKOGAWA）电机公司的FA-M3系列PLC是横河公司基于DCS技术基础经过多年研发于1992年推出的高性能产品，作为日本大的工业控制集团，横河FA-M3系列PLC自诞生起便始终引领着日本PLC业界的发展潮流，短短几年便跃居日本中大型PLC市场占有率的第二位。
轮胎生产的过程中，轮胎在模型内部进行硫化时的压力和温度的变化直接影响轮胎的质量，随着我国汽车工业的发展，轮胎生产企业的不断增加，新建设的高速公路不断地投入使用，现实需要我们不断提高轮胎的质量。这就要求在轮胎进行硫化时，严格按照工艺规定的温度进行控制和监控，而PLC正是当前硫化机的控制器。
现代硫化机的基本要求：高质，高产，可靠长寿，高质---保证硫化质量，降低次品率；高产---在尽可能短的时间内完成硫化过程；可靠长寿---故障率低，使用寿命长，年维修费用少。
而现行硫化机面临的问题主要有：
一．高温高湿带来的可靠性不足：1）造成控制器运行不稳定，多故障，增加次品率及维护；2）缩短了使用寿命，增加备件费用。
硫化环境的高温高湿，加上腐蚀性(含硫)气体，超出一般PLC的许容范围。高温导致CPU异常，高湿加上腐蚀性(含硫)气体则使PLC线路腐蚀，造成停车故障，使生产停顿，增加备件及维修费用，损害机械，缩短使用寿命。很多轮胎厂实际控制柜(PLC+电脑)平均寿命约3年甚至更短。
而横河FA-M3系列PLC采用的横河DCS高可靠性技术，从以下三个方面解决上述问题。1）电路高集成优化设计：低功耗、少部件（如容性、感性元件）、少接点、长寿命部件的设计选材原则从结构上保证了高可靠性。2）安装散热铝板，保证高温运行。3）使用塑脂封装线路板，防腐防潮。
横河F3SP38型CPU的电路基板及三项技术措施示意图如下：
三项技术示意图
实践证明使用横河PLC后使硫化机具备极高抗环境能力，在夏季也能保证不停机，保证生产；减少故障率/废品率，降低维修成本；延长硫化机的运行使用寿命。
二．温度控制不良：1)温度检测分辨率不够使实际温度超过或低于工艺要求造成过硫或欠硫。2）温度控制响应慢导致升温时间过长，延长了硫化时间；3）硫化机外温升温时易超调、不稳定，外温发生扰动时温度控制器调整慢、易超调。
温度/压力/时间被称为硫化的三要素,其中尤以温度控制为关键且较复杂。衡量温控好坏主要看恒温特性和追从特性(实时性)。恒温特性：硫化过程通常要求热板和胶囊保持170度左右的高温，误差要求在±2度内。温度过高会“烤糊”轮胎,温度过低则会发生欠硫。如果使用温控精度不足, 会造成实际温度超过范围而不被控制,从而影响轮胎质量。追从特性：硫化过程需要在启动加热和发生温度偏差时能以短时间达到170度的恒温状态。温控性能不足会使响应变慢,延长升温时间, 在温度出现扰动时不能及时调整造成轮胎质量不稳定。
目前国内应用比较多的PLC控制模式有两种。一种采用热电阻+信号转换器+AD模块+CPU计算+DA模块+阀门的模式；一种采用热电阻+温度模块+CPU计算+DA模块+阀门的模式。
种模式中遇到的主要问题有：信号转换器的精度通常在±0.2%-0.5%，AD模块的精度±0.5-0.9%F.S.。两者相加差不多有±1%的误差，200度量程也要有2度以上的误差，PLC读取数据显示170度实际温度很可能已在168-172度以外；热电阻使用时间久会老化，普通PLC没有补偿功能，无法对热电阻的偏差和老化进行调整；由于采用CPU做PID运算控制，一旦CPU故障出错即会造成温控失控，十分危险。由于CPU在做PID的还要执行其他程序造成扫描周期长短不一，每一次PID执行间隔就会发生不同。以扫描周期为300ms，PID周期设为500ms为例，两次PID间隔可能为500ms也可能为800ms，PID执行间隔不同使积分和微分发生很大偏差，特别是微分的偏差会使系统产生突发的温 度波动，或使温度无法快速整定。
第二种模式中遇到的问题和种大同小异。其中普通PLC温度模块的分辨率为1度，即小于1度的变化根本无法探知。一般常识要保证±2度的控制,系统通常要能检测到0.2度的变化。普通PLC温度模块的精度也在±0.5%F.S.，在硫化机中使检测值与实际值可能发生1度以上的误差，无法保证硫化过程的高质量要求。普通PLC温度模块的采样周期为0.5-1秒,若完成1次PID控制至少也要0.5-1秒。
综上问题，再加上普通PLC处理速度通常较慢的影响，在系统出现扰动时较难迅速整定，将极大影响轮胎的硫化质量。
而以上问题，在横河PLC应用到硫化机领域后都迎刃而解。因为横河PLC的高速处理能力，以及温度PID控制模块拥有的如下独特性能，很适合硫化机的控制要求。
1．高精度：输入转换精度±0.1%F.S.，1000度以上0.1℃分辨率（5 位表示）。
2．高响应/高重复性：100ms/2ch的独立PID回路控制，不受主CPU扫描时间影响。
3．高可靠性:内置CPU独立运行，主CPU故障时也能保证正常运行。
4．丰富强大的软件控制功能：可软件设定温度补偿、滤波等多种功能，独有的Super自动PID控制功能可以大限度地抑制超调，缩短稳定时间。（见下图）
5．专用ToolBox温控软件：bbbbbb界面，填表式输入，参数设定不再需要梯形图编程；实时监视调节PID或自整定，可观察通道，实现调节；数据记录功能，记录结果可以Excel形式保存。使操作、参数设定及监视十分方便。
处理速度对控制效果也有影响，硫化过程有大量的机械动作需要由PLC控制。比如：盖的开合，各种蒸汽、热水、压缩空气阀门的开关等等。PLC性能不足主要体现在从信号发生到响应的延迟上。PLC由于使用扫描方式,只在扫描开始时一次读入信号，而在扫描过程中对信号的变化无法感知。一般以为这些延迟比较小可以不记，使用普通PLC，由于速度较慢一次扫描要上百甚至几百毫秒，且CPU由于使用单个处理器，在与上位电脑或触摸屏通信时不得不暂停程序运行，又要占用不少时间（视通讯量大小而定）。这种互相影响在加剧了扫描延迟的更使系统运行的实时性大打折扣。
这样的延迟对系统的影响还是较大的。处理过慢会导致应该闭合的阀门不能及时闭合，应该停止的轴承转动不能及时停止，电机该停的时候不能马上停，胶囊过度充压或抽真空不足等等。长久下来会引发阀门漏气，造成轴承磨损，机械碰撞，加剧机械损害，缩短使用寿命。
而横河FA-M3系列PLC的CPU模块内部并行3枚处理器，一枚处理器负责主程序的高速扫描处理（平均扫描速度高达20,000step/ms，基本指令快7us/step），一枚负责外部瞬时信号的高速捕捉并支持高速定时程序（快200us），还有一枚专门负责与外设（电脑、触摸屏等）的通讯，也就是说触摸屏等外设通信不再占用扫描时间，各处理器按功能区分实现协调控制，充分保证系统的快速响应。横河FA-M3系列PLC的基本直流输入模块的输入响应可达100us，相当于普通PLC中断输入模块的响应，高速型更是可达10us。横河FA-M3系列PLC从结构、软件、硬件多方面力求优化，实现真正的高速化控制。
数千台硫化机实际应用效果表明，使用横河FA-M3系列PLC的系统温度能控制在±0.2度左右，开机后开始加热到170度恒温的时间缩短了60%，系统温度出现扰动时的响应也要快速平稳的多（查看记录仪数据），平均次品率减少约0.1%，。
三．PLC网络通用性不强，性能和稳定性不足：一些PLC产品使用自己的通信标准，难以与其他设备或产品兼容，性能原因造成通讯效率低，故障率高，不利于未来联网扩展。
横河FA-M3系列PLC的网络通讯功能和开放性也是极为出色的，可以使用光缆或双绞线的FA-bbbb提供机组间快速通信，也可以通过Ethernet，Profibus，FL-net等多种通信方式与PLC或上位机方便的联网，还可以通过E-mail实现远程维护、操作，提高服务效率，节省差旅等售后成本。
横河FA-M3系列PLC以其高速性、稳定性、温度控制特性、强大网络功能成为全球大轮胎生产企业普利斯通公司及其他厂商的指定硫化机控制器，，数千台横河FA-M3系列PLC活跃在全球轮胎厂，成为各合作伙伴高品质产品的重要保障。
可编程控制器（PLC）是一种以微处理器为核心的用于逻辑控制的专用计算机，它照顾到现场电气操作和维护人员的技能习惯，以计算机软件技术构成人们惯用的继电器模型，摒弃了微机常用的计算机编程语言的表达形式，独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，用户不一定掌握多少计算机知识，根据PLC说明书的提示，就可以按照继电器梯形图和逻辑代数式来直接编程。它具有继电器电路的直观性，方便易学，编程调试都很容易，破除了人们对“电脑”有神秘感的心理障碍，PLC技术又充分利用了微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，它可以自由地使用由计算机软件构成的内部继电器，计时器，计数器等逻辑功能，对输入信号和内部各继电器，计时器，计数器的接点可多次调用，使编程更加灵活，它不因被控对象的程序改变而过多地更改硬件和联线，往往只需修改用户程序，即可满足新的工艺要求，这是继电器和顺序控制器构成的控制装置所无法比拟的。在使用寿命方面，PLC也远远超过继电器-接触器控制系统。使控制系统更加安全可靠，减少了因故障造成的停机时间，降低了维护费用，提高生产效率。现在自动模切机上对可编程控制器的应用，证明了PLC技术必将在各行各业被广泛应用。
唐山玉印印刷机械有限公司的主导产品自动模切压痕机，原采用继电器-接触器控制系统，由于该机自动化程度要求很高，电器元件很多，使得原系统庞杂，接线不便，安装困难，可维护性较差，各种因素综合作用，原机控制系统不太可靠，调试也相当困难。由于控制技术落后，使得整机档次低，竞争能力不强，只能靠低售价（），1989年8月始，经与日本太阳公司合作，对其控制系统进行根本的改造，应用了PLC技术，使自动模切压痕机面貌焕然一新，大大提高了可靠性和自动化程度，消化吸收后，很快在系列机型（MY680A，MY720，MY920A，MY1020，TYM1020）上遍地开花，结出累累硕果。为了便于介绍PLC在自动模切机上的应用，先将自动模切机对电气控制系统的要求简单介绍一下：
该机要求具有自动给纸，自动模切，自动收纸，自动计数，故障停车报警，以及各种安全保护等功能，现分析如下：
（1）自动给纸：操作者将待加工的纸板码好堆放在给纸台上，通过飞达吸嘴将纸板一张一张地送到输纸板上，一张压一张地随传送带前进。随着纸张不断送出，纸堆高度逐渐降低，当低到某一高度时，通过自动升纸机构使一接近开关动作，使电机带动给纸台升高，继续给纸，如此循环不断，直至将纸板全部送出，从而实现自动给纸。本部分还要求能手动上升，下降给纸台。
（2）自动模切：输纸传送带上的纸板到达模切部后，必须经前挡规，侧拉规给纸板定位，并且电气检测无误后，由叼纸牙排上的叼纸牙将纸板带到模切版下，通过曲轴四联杆机构，带动下平台合压后加工完成，再由主链条带动牙排将加工后的纸板带到收纸台部位。
（3）自动收纸：加工后的纸板到达后，通过开牙机构将叼纸牙打开，纸板落在收纸台上，随着不断收纸，收纸台上纸堆高度不断增加，使得对射光电开关遮光动作，收纸台自动下降一段距离，光电开关复位，如此循环不断，实现自动收纸。
（4）自动计数：纸板被牙排带出模切部分后通过反射式光电开关检测，再与调时光电开关配合，实现有纸时计数，无纸时不计数。还可设有预置计数器，到达预置数时，发出信号，在纸堆中插入纸条，以便后来按预置数包装半成品。
（5）故障停车报警及安全保护设置：该机设有给纸超高，双张，纸张歪斜，不到位，积纸，纸落，前后锁版，前后窗，平台抽出，收纸异常，左右链，油压异常等各种保护安全开关。这些开关中的任何一个发生故障均要求立即停车，每个开关动作后，在面板的模拟板上都有相应的红色二极管发出报警指示，便于操作者排除故障，缩短故障停机时间。另有其它诸多功能，限于篇幅，在此不作介绍。以上诸多功能，在未用PLC以前大部分均已实现，但就是不可靠，出了故障，维修困难。
根据自动模切机对电气控制系统的要求，分别计算PLC需要的输入点和输出点，并据此给PLC控制系统选择配置硬件。经过计算选定富士NB系列主机和扩展作为该机的控制配置，又考虑到本机应用的有源传感元件较多，PLC自身24V容量有限，又配置了直流稳压电源（3A，24V）。系统配置完成后，即着手编制PLC程序，由于该机程序较长，在此只将其中突出反映PLC应用特点的部分程序段列出如下：
1．复位控制程序：该机大量应用转换开关，即不能自动复位的旋钮开关，没有失电保护，如停电时开关在“ON”位置，送电后执行机构马上动作，这种非人为控制动作，极易造成设备和人身事故。经仔细阅读PLC说明书后，发现其专用继电器M8011有此特点，亦称“复位标志”，有如下程序，应用后效果较好。
程序示意图1
程序中：
X000为主电机启动X001为油泵启动 X006为模切纸张 X00D为收纸上升
X00E为收纸下降X012为给纸上升 X013为给纸台下降
以上送电前任一个开关接通都使M0001闭合，M0001的常闭点串在各接触器回路中都不能动作，只有将各开关全部放在“OFF”位置，才可操作机械。
2.气泵控制别具一格：气泵是模切机传送纸张的重要部件，一般的做法是用一个启动控制按钮，一个停止按钮来控制，但由于按钮太多，增加成本不说，控制面板位置也有限，不好安排。这种情况下，编出如下程序解决了问题。重要的是没有多用一个元件，只用软件实现了功能要求。它的特点是按下启动按钮，气泵启动，再按一下这个按钮，气泵电机停止。如果不用PLC，实现此功能较困难。
X015为气泵按钮M0010为前沿微分X051为给纸超高
X018为气泵热保护X064为气泵调时开关 Y072为气泵输出
工艺要求，按下气泵按钮后，只有当吸嘴靠近纸面时才能供气。
程序示意图2
实践证明，上述气泵控制控制程序是成功的。
3.纸落停车（程序3）：自动模切压痕机因模切压力大，速度高，经常出现散版，散活等现象，一旦加工后的活不能完整地取出来，将会出现大量废品，造成浪费。对设备，模切版都有百害而无一利，多年来一直在探讨解决办法，使用PLC后，这个问题就不难解决了。程序如下：
程序示意图3
X002为电铃
X066为前规调时，此时为纸张到位检测时刻
X067为计数调时，此时为计数检测纸张时刻
X055为空车开关，兼纸张进入
X060为计数反射光点开关，兼纸张输出
M8017为秒脉冲信号，（通1秒，断1秒）
通过以上程序不但可检测出纸落现象，还可判断计数光电开关正常工作与否，如工作不正常，则发光二极管（Y02D输出）闪烁。
随着PLC的广泛应用，对PLC的了解也越来越深刻，发现其内部功能甚多，还应不断予以开发利用，这是在不提高成本情况下，提高产品性能，增强产品的竞争力。以上如有不妥之处，请有关专家指正。