西门子6GK7243-1EX01-0XE0型号齐全
目前，很多院校开设了可编程序控制器控制技术课程。它是一门理论性、趣味性及实践性很强的课程，需要搭建PLC实训室，开设PLC实验课程，而开设PLC实验课需要解决的关键问题是PLC的控制对象。PLC的控制对象可以是实物模型，但它存在成本高、难维护、种类少等不足之处；也可以是用指示灯模拟显示PLC控制对象的实验箱，它与实物模型相比成本较低，也存在难维护、种类少、结果观察不直观等缺点；应用组态软件在计算机屏幕上全真模拟PLC的控制对象可以弥补上述不足，它还能以动画形式演示PLC控制对象的工作过程，具有成本低、免维护、灵活多样、形象直观等优点。
从教学意义上说，如果能用计算机全真模拟被控对象，不但可以克服实物模型的缺点，可利用有限的设备及多样化的程序丰富学生的实验课内容，增强PLC实验课的教学效果。北京亚控公司推出的“组态王”软件，具有可靠性高、通信快速、功能强大、界面友好和开发简洁等优点，可用来开发实验室仿真PLC控制对象，满足为学生开设实验课的需要。
1 系统构成
利用“组态王”软件设计PLC仿真控制对象，是指在计算机上运行事先编写好的“组态王”应用程序，用软件来代替硬件（被控对象）的工作，借助计算机屏幕观察控制过程与结果。仿真PLC控制对象的实验系统结构如图1所示。上位机微机配有“组态王6.5”软件和三菱PLC编程软件FXGPWIN，下位机采用三菱FX2N-64MR型的PLC。“组态王”软件通过RS232C接口与PLC之间进行通信，并监控PLC所有存储器、控制器及I/O接口的状态，以变量值的形式传输到计算机上，供上位机使用、处理。
图1 仿真实验的系统结构图
2 系统的实现
利用“组态王”软件设计的应用软件，可以仿真多种PLC控制对象。仿真的被控对象不仅可以接受多种由PLC发出的控制信号，如逻辑开关信号、继电器控制信号、脉冲信号和各种数值信号等，还能按照程序的算法以动画、数值、文字、标尺等形式在计算机屏幕上反映出PLC的控制过程与结果，可以直接从屏幕上观察PLC的控制结果正确与否；“组态王”亦可向PLC发出各种命令信号，如逻辑开关控制信号、继电器开关信号、中断信号及位置信号等。“组态王”还能以按钮、滑动标尺、数值输入及单选框、复选框等形式向PLC发出各种命令和输出各种参数，以配合PLC的控制，反映PLC与被控对象（软件仿真的被控对象）及控制结果之间的关系。
要使画面中各图素能够生动、逼真的运动或显示，在“组态王”中需定义一些内存变量与外部I/O变量进行配合，并通过在其应用程序命令语言中书写程序控制自己的应用程序，驱动画面，用这种仿真方法开发PLC仿真控制对象，其优点是周期短、费用低、可靠性高，能节省电力资源，维护要求较低，不会危及人身和设备安全；其模拟效果逼真，人机界面生动友好，能达到很好的实验效果。
在实验教学中，学生既可将计算机看作“被控对象”，用PLC对其进行控制；又可在计算机屏幕上以仿真动画形式直观看到程序的执行结果，从而极大地提高学生的兴趣，强化他们的动手能力；可以增强学生的参与意识，使之对可编程控制器的理解更加深入，从而达到实验目的，终提高教学质量。
3 开发要求
利用仿真模拟技术开设PLC实验课，开发的仿真PLC被控对象满足如下要求：
1）组态仿真画面一般由2部分构成：一是仿真的PLC控制对象；二是仿真操作面板。有时根据系统控制对象不同，还会有一些报表。
2）“用户”可以用鼠标点击屏幕上的按钮，发出PLC所需要的输入信号（行程开关模拟信号、按钮模拟信号）。PLC接到该信号后，经过控制程序（实验课学生编写的PLC控制程序）发出控制指令。上位机接到控制指令后，控制画面上仿真控制对象的图形、动画、指示灯及机械、显示等动作，在报表中绘出一些曲线，填入一些数值。
3）接到电源信号后，模拟电源指示灯亮，显示红色，以示“组态王”与PLC通信正常。
4）仿真界面直接显示PLC仿真控制对象的物理位置和运行方向，可直观反映PLC程序的运行结果。
5）仿真PLC控制对象是以画面形式反映PLC程序执行结果的，故画面应尽可能逼真于模仿实物。
4 开发实例
以下给出我们开发的仿真PLC被控对象中的一部分，包括十字路口交通灯、机械手和水位控制系统。这些开发项目完全可以直接应用到PLC教学实验中，因篇幅所限，文中未给出PLC的梯形图程序及组态设计过程。
4.1十字路口交通灯仿真系统
1）控制要求。a．南北向和东西向主干道均设绿灯30s，绿灯闪亮3s，黄灯2s和红灯30s。当南北主干道红灯点亮时，东西主干道先点亮绿灯，之后绿灯闪亮，再后点亮黄灯；当东西主干道红灯点亮时，南北主干道先点亮绿灯，之后绿灯闪亮，再后点亮黄灯。b．南北和东西向人行道均设有通行绿灯和禁止红灯。南北人行道通行绿灯应在东西向主干道点亮后才允许点亮，接5s绿灯闪，其他时间为红灯；同样，东西人行道通行绿灯于南北主干道绿灯点亮后才允许点亮，接5s绿灯闪，其他时间为红灯。c．点按“停止”按钮，工作立刻停止。
2）PLC输入输出表。交通灯控制PLC的I/O点分配表如表1所示。十字路口有12只红、黄、绿灯，人行道有16只红、绿灯，同一方向的同色灯动作，应为一个输出，在表中只占用10个PLC输出端点。
图2 十字路口交通灯组态仿真画面
画面中汽车和行人的动作仅与“组态王”的内存变量有关，可通过在其应用程序命令语言中编制程序控制汽车与行人的速度和方向，与PLC的程序无关。
4.2 机械手仿真系统
1）控制要求。a．系统工作方式分自动、手动2种。b．在自动工作方式下，点按启动按钮，机械手向下移动5s，夹紧2s，随后上升5s，右移10s，下移5s，放松2s，上移10s，完成一个工作周期，回到初始位置.随后继续进行下个周期的运行。如果按下停止按钮，则本工作周期完成，机械手返回初始位置后停止运行。C．采用手动工作方式，可分别控制各运动部件。
2）PLC输入输出表。机械手控制PLC的I/O点分配表如表2所示。输入端点所接的控制部件除了“自动/手动”开关为转换开关以外，其他均为自动复位点动按钮。
图3 机械手组态仿真手动画面
4.3混合液体仿真系统
设H，T，L为液位传感器，液面淹没时为ON；YV1及YV2为进料电磁阀，YV3为排料电磁阀，M为搅拌电动机。
1）控制要求。a．初始状态：容器是空的，3个阀门均关闭（YV1＝YV2＝YV3＝OFF），液位传感器输出触点断开（H＝I＝L＝OFF），电机停止（M＝OFF）。b．启动操作：按一下启动按钮SB1，阀门YV1打开（YV1＝ON），液体A流入容器；当液面到达I时，I＝ON，使阀门YV1关闭（YV1＝OFF），阀门YV2打开（YV2＝ON），液体B流入容器；当液面到达H时，H＝ON，使阀门YV2关闭（YV2＝OFF），启动电机M（M＝ON）开始搅匀；经过60s，搅匀后，M停止搅拌（M＝OFF），阀门YV3打开（YV3＝ON），开始放出混合液体；当液面低于L时，L由ON变为OFF，再过2s后，使阀门YV3关闭（YV3＝OFF），容器放空，工作结束。c．停止操作：在工作过程中，按一下停止按钮，系统立即停止工作。
2）PLC输入输出表。混合液体控制PLC的I/O点分配表如表3所示。控制混合液体PLC输入/输出表如表3所示。在PLC输入端接一个对搅拌电动机起过载保护作用的热继电器常闭触点。当电机发生过载时，此触点断开时系统将停止工作。
表3 混合液体控制PLC的I/O点分配表
3）组态仿真画面。混合液体组态仿真画面如图4所示。当“组态王”和PLC通信正常时，点按启动按钮，就可在画面中非常形象直观地观察到管道中水的流动、储液罐中液体的升降和搅拌器的转动，以及水位传感器接通的情况。在画面中设计了液位报警窗口，当液位数值变化异常时将进行报警；还设计了历史曲线、实时曲线、数据报表画面，以便对液位进行趋势分析。由于篇幅所限，此画面没有给出。
5 实验过程
开发的仿真PLC控制对象画面中的图素已经建立了动画连接。“组态王”与PLC进行通信，已经验证了仿真监控画面运行的正确性，可实现真实PLC控制对象所要求的一切功能。当学生做实验时，不必为其提供梯形图，可以先通过计算机屏幕为学生展示开发好的仿真控制画面，使学生对自己设计的控制系统有感性认识，从而激发学习兴趣。具体实验步骤如下：
1）按照每个实验给出的控制要求和PLC输入输出表，画出PLC原理图和控制程序流程图，让学生学会PLC的实际接线和电气元件的选型及标准画法，使实验更接近实际。
2）应用三菱PLC编程软件FXGPWIN在计算机上自编程序。可使用不同的算法和指令编写程序，但终要实现系统的相同控制。
3）PLC程序编制完成后，要进行调试修改。利用PLC编程软件中的“编译”命令，检查PLC程序是否有语法错误，如果没有再将程序下载到PLC中；利用PLC编程软件中的“监控”和“强制”命令，调试PLC程序。
4）PLC与组态软件通信。通过运行仿真画面，可形象直观地观察仿真PLC被控对象的工作情况，由此也可验证PLC程序正确与否。
6 结 语
将仿真技术应用于PLC教学实验，解决了无控制对象及无法开设PLC实验课的问题。仿真方法还可在教师的科研中发挥巨大作用，既能节约大量的实验经费，又能缩短实验时间，提高实验的安全性，仿真控件的开发周期短，开发后免维护，可以开发多个仿真控件，增强实验的多样性，以更好地达到教学目的。目前，我们已经开发了运料小车、自动售货机、五层楼电梯、霓虹灯等仿真控件，并编写了实验指导书以配合课堂教学，帮助学生积累工程现场的经验，使之得到全面综合的锻炼
1 引 言
在工业过程控制中，PID控制适合于可建立数学模型的确定性控制系统。但在实际的工业过程控制系统中存在很多非线性或时变不确定的系统，使PID控制器的参数整定烦琐且控制效果也不理想。近年来，随着智能控制技术的发展，出现了许多新型的控制方法，模糊控制就是其中之一。模糊控制不需要掌握控制对象的jingque数学模型，而是根据控制规则决定控制量的大小。这种控制方法对于存在滞后或随机干扰的系统具有良好的控制效果。PLC具有很高的可靠性，抗干扰能力强，并可将模糊控制器方便地用软件实现。用PLC构成模糊控制器用于油田的污水处理是一种新的尝试，不仅使控制系统更加可靠，取得了较好的控制效果。
2 污水处理工艺简介
目前我国许多油田处于二次采油期，即注水开采期，所采的油中含有大量的污水。油田污水处理的目的是将处理后的水回注地层以补充、平衡地层压力，防止注入水和返回水腐蚀注水管和油管，避免注入水使注水管、油管和地层结垢。其处理方法是使用A、B、C三种药剂，其中A剂为pH值调整剂，B剂为沉降剂，C剂为阻垢剂。其工艺流程方案如图2—1所示。根据工艺要求，关键是在混合罐中对污水添加A剂提高污水的pH值（即控制pH2）以减少腐蚀。添加B剂可加速污水中絮状物的沉淀。添加C剂可减缓污水在注水管和油管中的结垢。该系统属非线性、大滞后系统，其对象的jingque数学模型难以获得，采用PID反馈控制效果不是很理想，且采油联合站都位于偏僻的地方，环境恶劣。该污水处理系统采用了基于PLC的模糊控制来提高系统的控制精度和可靠性，从而满足工艺要求。
3 模糊控制原理
控制系统采用“双入单出”的模糊控制器[1]。输入量为pH值给定值与测量值的偏差e以及偏差变化率ec，输出量为向加药泵供电的变频器的输入控制电压u。图3—1为模糊控制系统的方框图［2］。控制过程为控制器定时采样pH值和pH值变化率与给定值比较，得pH值偏差e以及偏差变化率ec，并以此作为PLC控制器的输入变量，经模糊控制器输出控制变频器输出频率n，从而改变加药量使pH值保持稳定。
模糊控制器包括输入量模糊化、模糊推理和解模糊3个部分。E和Ec分别为e和ec模糊化后的模糊量，U为模糊控制量，u为U解模糊化后的jingque量。
3．1 输入模糊化
在模糊控制器设计中，设E的词集为［NB，NM，NS，N0，P0，PS，PM，PB］［3］，论域为［－6，－5，－4，－3，－2，－1，0，＋1，＋2，＋3，＋4，＋5，＋6］；Ec和U的词集为［NB，NS，NM，0，PS，PM，PB］，论域为［－6，－5，－4，－3，－2，－1，0，＋1，＋2，＋3，＋4，＋5，＋6］。令－1），pH0表示期望值。将e、ec和u模糊化，根据pH值控制的经验可得出变量E、Ec和U的模糊化量化表。表3—1为变量E的赋值表。
3．2 模糊决策和模糊控制规则
污水处理过程中pH值的控制经验，得出控制规则，如表3—2所示。选取控制量变化的原则是：当误差大或较大时，选择控制量以消除误差为主。而当误差较小时，选择控制量要注意防止超调，
以系统的稳定性为主。例如，当pH值低很多，且pH值有快速降低的趋势时，应加大药剂的投放量。可用模糊语句实现这条规则（IFE＝NB ANDEc＝NB THEN U＝PB）。当误差为负大且误差变化为正大或正中时，控制量不宜再增加，应取控制量的变化为0，以免出现超调。一共有56条规则。每条规则的关系Rk可表示为：
7）根据每条模糊语句决定的模糊关系Rk（k＝1，2，…，56），可得整个系统控制规则总的模糊关系R。
3．3 输出反模糊化
根据模糊规则表取定的每一条模糊条件语句都计算出相应的模糊控制量U，由模糊推理合成规则，可得如下关系：
以此得出模糊控制量，如表3—3所示。依据大隶属度法，可得出实际控制量u。再经D／A转换为模拟电压，去改变变频器的输出频率n，通过 加药泵控制加药量调节pH值，从而完成控制任务。
4 模糊控制算法的PLC实现
在控制系统中选用了OMRON公司的CQM1型PLC。将模糊化过程的量化因子置入PLC的保持继电器中，利用A／D模块将输入量采集到PLC的DM区，经过限幅量化处理后，根据所对应的输入模糊论域中的相应元素，查模糊控制量表求出模糊输出量，再乘以输出量化因子即可得实际输出值，由D／A模块输出对pH值进行控制。
4．1 模糊控制算法流程
（1）将输入偏差量化因子Ke、偏差变化率量化因子Kec和输出量化因子Ku置入HR10～HR12中。（2）采样计算e和ec，并置入DM0000和DM0001中。
（3）判断e和ec是否越限，如越限令其为上限或下限值。否则将输入量分别量化为输入变量模糊论域中对应的元素E和Ec并置入DM0002和DM0003中。
（4）查模糊控制量表，求得U。
（5）将U乘以量化因子Ku，得实际控制量u。
（6）输出控制量u。
（7）结束。
4．2 查表梯形图程序设计
在模糊控制算法中，模糊控制量表的查询是程序设计的关键。为了简化程序设计，将输入模糊论域的元素［－6，－5，－4，－3，－2，－1，0，＋1，＋2，＋3，＋4，＋5，＋6］转化为［0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12］，将模糊控制量表中U的控制结果按由上到下，由左到右的顺序依次置入DM0100～DM0268中。控制量的基址为100，其偏移地址为Ec×13＋E，由E和Ec可得控制量的地址为100＋Ec×13＋E。梯形图程序如图4—1所示。其中DM0002和DM0003分别为E和Ec在模糊论域中所对应的元素，MOV＊DM0031DM1000是间接寻址指令。它将DM0031的内容（即控制量地址100＋Ec×13＋E）作为被传递单元的地址，将这个地址指定单元的内容（即控制量U），传递给中间单元DM1000再通过解模糊运算得u，由模拟输出通道传送给D／A转换器。
5 结 论
将模糊控制与PLC相结合，利用PLC实现模糊控制，既保留了PLC控制系统可靠、灵活、适应能力强等特点，又提高了控制系统的智能化程度。结果表明，对于那些大滞后、非线性、数学模型难以建立且控制精度和快速性要求不很高的控制系统，基于PLC的模糊控制方法不失为一种较理想的方案。只要选择适当的采样周期和量化因子，可使系统获得较好的性能指标，从而满足控制性能要
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Haiwell PLC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。
枕式包装机三驱动控制系统，采用先进的运动控制技术将weinview触摸屏、和利时PLC、伺服驱动集成一体，实现了无轴传动、自动偏心调整、色标追踪、多路温控等功能。替代了传统包装机的机械偏心、无级变速箱、差速箱等主要部件，使整机的自动化水平大幅度提高。适用于高端的枕式包装机。
这项技术同样也适用于纺织、印刷、包装等机械。
系统特点
1.三轴独立、无轴传动
包装机的三个关键轴，刀、膜、料分别独立驱动,采用电子轴实现同步传动，省略了繁琐的齿轮链条结构，减少了机械振动和磨损，使机械转速得以提高。
2．自动偏心调整
采用伺服电机直接驱动横封刀，系统根据袋长自动计算偏心量，根据包装物厚度自动进行速度补偿，使封切准确度大大提高。由于取消了机械偏心机构，也消除了包装机主要的振动源。
3．jingque的色标追踪
采用专用的控制算法，系统可以分辨出横封器0.05度的位置变化，伺服电机驱动的输膜辊可以jingque地追踪到切点的位置，在横封器启动、加速、匀速、减速及停止全过程封切准确无误。
4．自动上料、易于配线
采用伺服电机直接驱动输送机，系统进行逐个检查物料的位置，jingque计算补偿量，确保每个物料准确地送到包装膜上，对于无规律地来料同样可以做到jingque无误。使包装机与各种自动生产线联机变得易于实现。
5．操作简便、界面友好
采用彩色触摸屏和精心设计的界面、操作步骤，使开机调整变得简便易懂，新手在很短的时间内就可以掌握操作。
6．大容量的配方存储
系统内建100组配方，断电保持，可以保存所有曾经使用过的参数，生产调出参数即可运行，省去了更换产品规格后的调整过程，提高效率，减少消耗。
7．集成温度控制
系统集成了四路PID温度控制回路适用于各种型号的包装机。每个回路都具有温度超限报警，PID参数调整功能。温度控制精度±0.5℃，高速生产也可以确保封口质量，
8．完善的故障诊断
系统设有完善的故障诊断报警功能，包括温度超限报警，色标跑偏，驱动器故障，传感器故障等均有文字提示，方便用户快速排除故障。
9．联机控制
系统留有充足的接口，可以配套各种自动化生产线，联线参数可以集成到本系统内，无须曾设的控制装置。成熟的配线方案包括：
---冷饮花色线、切片线联机控制
---蚊香、肥皂、盒装奶联机控制
---横送机联机控制
10．特殊供料系统，以及多台包装机配合运行可以定制开发
本次系统通过触摸屏来控制显示整个操作系统，让操作人员更加方便简捷，减少了很多以前用开关，按扭来控制的操作失误，weinview触摸屏的触控时间为50000小时，大大减小了设备的维修次数，提高了生产效率。