西门子模块6ES7221-1BH22-0XA8规格说明
PLC是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子系统，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模板式的输入和输出来控制各种类型的机械或生产过程。
PLC因其工具有工作可靠、编程简单、使用方便、设计和调试周期短等优点已得到电梯行业的广泛应用。据不完全统计，天津市在用电梯4100台种，采用PLC控制的电梯有562台，其中交流双速电梯采用日本OMRON公司生产的C系列PLC占多数。根据现场安全检测所掌握的电梯拖动部分采用交流接触器，电机定子绕组串接阻抗用接触器进行切换的方法进行加、减速控制，端站安全保护采用机械式强迫换速开关、限位开关及极限开关等方式。此种设计能满足运转需要，但在使用中可能出现接触器触点粘连、弹簧失效、触头不能复位、电器元件误动作、开关机械损坏等故障等仍会发生“冲顶或蹲底”事故。防止发生此类故障，除了提高施工质量和元器件质量外，我们可利用PLC中未充分利用的定时器和继电器，借助PLC的故障诊断功能，用程序实现端站保护，弥补上述不足，从而提高电梯的安全可靠性。
如图1中所示，以下介绍PLC定时器在端站保护中的应用。
当电梯定向上行时，上行方向继电器SFJ0015、快车辅助接触器KF、快车运行接触器KY0501、门锁继电器MSJ、上行接触器SX0502均得电吸合，抱闸打开，电梯上行。当轿厢碰到上强迫换速开关SQH0016时，PLC内部锁存继电器KRRP1001得电吸合，定时器Tim10、Tim11开始定时，其定时的时间长短可视端站层距和梯速设定。上强迫换速开关动作后，电梯由快车运行转为慢车运行，正常情况下，上行平层时电梯应停车。如果轿厢未停而继续上行，当Tim10设定值减到零时，其常闭点断开，慢车接触器MY0503和上行接触器SX0502失电，电梯停止运行。在骄厢碰到上强迫换速开关SQH0016后，由于某些原因电梯未能转为慢车运行，及快车运行接触器KY0501未能释放，当Tim11设定值减到零时，其常闭点断开，快车运行接触器KY0501和上行接触器SX0502J均失电，电梯停止运行。不管是慢车运行还是快车运行，只要上强迫换速开关SQH发出信号，不论端站其他保护开关是否动作，借助Tim10和Tim11均能使电梯停止运行，从而使电梯端站保护更加可靠。
当电梯需要下行，只要有了选指令，下行方向继电器XFJ0014得电其常开点闭合，锁存继电器keep被复位，Tim10和Tim11均失电，其常闭点闭合为电梯正常下行做好了准备。下端站的保护原理与上端站保护类似不再重复。
此种方法对电梯正常运行无任何影响，经使用运行状况良好。由于各种型号的PLC系统的指令不完全相同，功能各异，要视具体情况而论，但大致的含义基本相同
1 引言
在电网供电系统中，传统的供电故障报警一般采用报警烽鸣器、故障指示灯等硬件方式报警。这种方式对于量大面广的供电网存在明显的弊端。例如故障报警分散，人工巡逻检查造成人力资源浪费，且报警、维修不及时；故障报警点太多则需要大量报警器，且造成线路复杂化；硬件报警得到的故障信息太少等等。随着计算机和自动化技术在工厂中的大量应用，可以将故障信息通过PLC进行初步监控，再由PLC上传到计算机中，由计算机处理故障信息，进行报警、记录、显示故障信息。具有可进行集中监控，节省人力，故障信息直观、丰富，便于分析等优点。
2 系统介绍
本项目系统由PLC检测48个故障继电器的状态变化，上位机PC定时查询并读取PLC内部4个通道61位的状态信息（包括48个输入点和13个归类输出点），进行分析并用数据库加以管理和记录。程序采用VisualBasic6.0开发，数据库采用Microsoft的Access2003。
图1 报警监控画面（正常状态）
如图1所示，每个故障点按照对应的位置标识于车间电路分布图上。程序运行进入监控状态以后，PC将检测与PLC的通信连接。如果通讯连接正常，程序将检测现场信号变化。如果信号由正常变为报警，对应指示灯及总状态指示灯将闪烁并声音报警，右上方显示故障信息，运行状态信息及故障信息将存入数据库。单击闪烁指示灯，将停止闪烁，并显示当前状态，报警为红色，正常为浅黄色；如果信号由报警变正常，对应指示灯停止闪烁，运行状态信息及故障修复信息将存入数据库。当前状态由红色变为浅黄色。如果要查看各个节点信息，则单击指示灯，右上方图框会显示该节点的位号，对应PLC位以及该报警点名称和触点状态。右上方文本框显示当前系统总运行状态，有相应的指示灯标示，分为“正常”和“报警”两种状态，红色为报警绿色为正常。
报警时画面如图2所示。
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图2 报警监控画面（报警状态）
3 监控系统构成
3.1 系统结构
系统配置如图3所示。
图 3 系统结构
本系统主要由上位机PC和下位机PLC组成，监控48个故障点并将其分为13大类，将故障信息显示在计算机屏幕上。PLC使用的是欧姆龙的C200H，采用3个输入模块，一个输出模块，一个通讯模块。将故障继电器两端引出作为PLC的干接点，通过输入模块将故障信息转化为开关量输入PLC，并由PLC对故障进行分类，PLC通过RS232-422转换器和RS232C串口与上位机通信，由上位机读取并处理故障信息进行监控报警。
3.2 软件设计
本系统PLC的编程使用CX-ProgrammerV3.1编写，实现PLC对故障继电器的初步监控；上位机监控使用VisualBasic6.0编写主监控程序，实现故障实时监控报警、显示、记录、故障点信息查询修改以及运行状态查询等功能。
（1）PLC程序：该程序包括三个输入模块和一个输出模块，用于对48个故障信息的采集和分类，并对PLC后备电池状态监控。
将故障信息转存到20通道：
将故障分类：
PLC后备电池状态转存至23通道：
（2）上位机程序：主要负责与PLC进行串口通信，读取PLC内部通道状态加以分析，在主界面上实现故障报警、显示、故障点信息查询、故障信息记录查询以及节点信息修改查询等功能。上位机PC与PLC通讯时，按应答方式进行，由上位计算机发给PLC一组ASCⅡ码字符数据，这一数据称为命令块。PLC收到命令块后经分析认为命令正常，则按照命令进行操作，将操作结果返回给上位计算机，PLC返回给上位计算机的这一组数据称为响应块。若PLC收到命令后经分析确认命令不正常，则返回给上位计算机错误命令响应块。上位计算机和PLC通讯时，PLC是被动的，必须由上位计算机给PLC发出命令块，PLC作出响应发还给上位计算机响应块。
本程序采用多重通讯方式，多重通讯时首帧以单元号（即HOSTbbbb的机号）开始，为报头、报文、校验码、结束符（只有一帧时）或分隔符（多帧时）。中间帧以报文开始，为校验码、分隔符，中间帧报文每帧多125个字符。尾帧以报文开始，为校验码、结束符，尾帧报文多124个字符。
校验码FCS（Frame CheckSequence）是8位（bit）二进制数转换成的2位字符。这8位二进制数是一帧中校验码前的所有字符的ASCⅡ码按位异或的结果。转换成字符时按照2位十六进制数字转换成对应的数字字符。
PLC收到上位计算机发出的命令块后，经分析操作返回给上位计算机响应块，在响应块中含有响应码。如果PLC正常完成上位计算机的命令，则响应码为00，否则，响应码中含有出错信息。
（3）上位机PC与PLC的串口通信程序设计。
Timer2的值设为2000，即每隔2s上位机PC向PLC发送一次读取命令，读取信息。
Private Sub Timer2_Timer()
Dim a(10) As bbbbbb
a(0)="@00RR00200004" ’单元号和报头报文
a(1)=FCS(a(0)) ’命令格式中的校
验位
a(2)=a(0)+a(1)+"*"+Chr$(13)
’命令码
MSComm1.Output=a(2) ’向PLC发送命令
a(3)=MSComm1.bbbbb
a(4)=Mid$(a(3),6,2) ’响应码
Call Message(a(4)) ’调用响应码的错
误信息
If errortime > 3 Then
Timer2.Enabled=False
intr=MsgBox(“通讯错误，是否退出检查连接？”,vbYesNoCancel+vbExclamation,“通讯连接中”)
If intr=vbYes Then
………
Else
………
End If
End If
’如果通讯连接正常则读取数据：
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a(6)=Mid$(a(3),24,2) ’响应块中的校验码
a(7)=Mid$(a(3),1,23)
a(8)=FCS(a(7)) ’计算校验码
If a(8)=a(6) Then ’比较校验码是否相同
a(9)=Mid$(a(3),8,16)
a(10)=Hex2Bin$(a(9))
z=a(10) ’得到PLC内部通道数据
Else
MsgBox (“校验码不正确”)
………
End If
（4）校验码计算函数设计
Function FCS(ByVal bbbbbstr As bbbbbb) Asbbbbbb
Dim slen, n, xorresult As Integer
Dim tempfcs As bbbbbb
slen=Len(bbbbbstr)
xorresult=0
For n=1 To slen
xorresult=xorresult Xor Asc(Mid$(bbbbbstr, n,1))
Next n
tempfcs=Hex$(xorresult)
If Len(tempfcs)=1 Then
tempfcs=“0”+tempfcs
End If
FCS=tempfcs
End Function
将响应码中的数据转换为二进制数据：
FunctionHex2Bin$(HexValue$)
ConstBinTbl=“0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111”
Dim X,Work$
Work$=“”
For X=1 To Len(HexValue$)
Work$=Work$+Mid$(BinTbl,Val(“&h”+Mid$(HexValue$, X,1))*4+1,4)
Next
Hex2Bin$=Work$
End Function
4 监控程序完成的功能
4.1 监控程序功能
故障信息及节点查询参见图4。PLC电池故障显示参见图5。数据库将记录系统运行状态，记录故障发生的时间及相关信息，故障修复的时间及相关信息并提供查询功能参见图7。可以查看主界面上位号所对应的PLC位、名称、触点状态等信息以便于故障分析，参见图8。系统运行总状态指示如图6所示。
图 4 故障点信息显示
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图 5 PLC后备电池故障显示
图 6 系统运行状态指示
图 7 数据库查询
图 8 位号对应信息查询
5 结束语
本系统是为齐鲁石化氯碱厂生产车间设计的电路故障报警系统，现已投入运行。在实际应用中提供了真实可靠的生产实时数据，运行情况良好。为企业减少了人力资源浪费，化工厂生产车间环境较差，改善了工人的工作环境降低了工作强度，并实现了集中监控。本系统的可扩展性也很好的适应了车间改良的需求，可根据用户的要求增加监控点并将本车间故障分类输出到上一级监控站，受到了用户的好评。