西门子6ES7231-0HF22-0XA0参数规格

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  引言

        　　近年来，国际市场上石化产品的竞争日趋激烈。与国外同类产品相比，我国的石化产品无论在生产工艺上，还是产品质量上，都存在着相当大的差距。为改变我国石化产品发展严重滞后的局面，国内石化行业的很多厂家已开始向产品的多样化、添加剂材料和配方的高科技化迈进。我们应盛马化工厂家提出的技术要求，针对石化产品生产工艺复杂、添加剂配比要求严格、品种多样、互换性差的特点，开发研制了计算机与PLC集成控制系统。该系统控制可靠、操纵简便、开放性强、性能价格比高，在盛马化工厂推广应用后，受到取得了很好的效果,为企业创造较高的经济效益。

         1 系统组成

        　　计算机与PLC集成控制系统由生产系统和非生产系统二部分组成（如图1）。生产系统主要由微型机、适配器、PLC、执行机构及现场仪表等部分组成。非生产系统主要由工艺流程模拟显示屏、电视监视设备、现场通话设备、质量检查系统、治理信息系统等部分组成。中心控制室负责处理来自生产系统和非生产系统的大量信息。通过计算机与PLC集成控制系统，将润滑油厂的各生产车间、附属部分以及总厂厂部联成了密不可分的整体，从而大限度地利用了信息资源。

图1计算机集成控制系统的组成

         2 系统功能

        　　为满足用户提出的技术要求和现场的工况，此控制系统的设计具有以下功能：

        　　1.根据用户提出的技术要求，按照添加剂配方的比例jingque地配制生产各种型号的石化产品，并且通过微型机和现场PLC控制系统实现整个生产过程的自动化。

        　　2.通过自行开发的计算机软件，实现生产现场的动态监控。良好的人机界面、清楚的组态图形，使得操纵职员通过计算机屏幕，对于现场的各种工况变化一目了然。

        　　3.在现场生产中，为进步整个控制系统的jingque性，在搅拌器、电动机、电动阀、电磁阀等设备上均设计了局部反馈功能，这些相互独立系统的局部反馈功能构成了对总系统反馈控制的有力支持。

        　　4.当系统出现压力报警或油面报警时，一方面通过PLC程序实现自动停车，另一方面借助于语音卡，在控制间的操纵职员可以立即听到报警信号，及时采取相应措施。

        　　5.考虑到生产现场某些部位属于高温、有害气体残留处，技术职员不宜靠近，在现场设置了电视监视设备，让技术职员实现远程监控。为便于治理，还安装了现场通话设备。

        　　6.在中心控制室设置了1个大屏幕模拟显示屏，在屏幕上不仅可以显示总厂所有管道线路，能够动态显示油的液位、流向，让高层治理职员从宏观上把握全厂的生产状况。

        　　7.通过微机联网，质量检查部分可以直接得到产业现场的信息，各治理部分之间也可以实现数据通讯与数据共享。

         3 硬件与软件设计

         　　3.1硬件设计

        　　在本系统中，产业现场控制是核心，而产业现场控制主要由PLC系统完成，如何公道有效地使用PLC技术就成了设计的关键。PLC的特点是控制可靠，编程简单，但程序内存不大，不能进行复杂的编程;而石化产品的特点是生产工艺复杂，产品型号繁多，往往1条生产线就能够生产几十种型号的产品。这就形成了一对矛盾。假如设计时采用常规的PLC控制系统，那么1条生产线就需要20几台PLC基本模块和A/D转换模块。投资巨大，按照现代控制理论，在1个控制系统中配置的控制模块越多，控制越不可靠。为了减少投资和增强控制的可靠性，在PLC控制系统的硬件配置上进行了多项创新。

        　　以润滑油生产线为例，在润滑油生产车间，有搅拌温度、添加剂温度、输油泵压力、油罐的液面等共计32路模拟信号需要检测。假如按常规设计，需要8块FX-4AD模块。为减少投资，设计了多路开关切换电路，只用2块FX-4AD模块就完成了全部功能。图2为FX-4AD模块的多路开关切换示意图。

图2 FX-4AD模块的多路开关切换示意图

        　　图2中，FX-4AD模块为12位4通道模拟量输进模块，Y0、Y1、Y2、Y3为PLC的任意输出触点。FX-4AD模块的多路开关切换电路的设计实质上是通过1个多路开关控制FX-4AD模块分别往完成搅拌温度检测、添加剂温度检测、输油泵压力检测及油罐液面检测4项功能，其中多路开关的4个转换触点接PLC的输出触点，由PLC编程控制。这个多路开关切换电路简单实用，节省了大量投资，实践证实，该电路在控制精度上完全满足用户的需要。

        　　3.2 软件设计

        　　在计算机与PLC集成控制系统的软件设计中，也采用了很多新的设计思想。

        　　仍以润滑油生产车间为例，按照用户提出的60种润滑油的生产工艺和技术要求，假如用常规方法编程，需要12台PLC基本模块。为节约投资，我们充分利用PLC的文件寄存器（2000点），用逐项查表的方法编写了1个60种润滑油的通用程序，用1台PLC基本模块带2台PLC扩展模块的方式完成了过往需要12台PLC才能实现的功能。

        　　我们选用了三菱公司生产的FX系列的可编程序控制器，文件寄存器共计2000点（D1000～D2999）。为节约程序内存，充分利用PLC本身提供的指令资源，我们选用了字传送方式，用1个16bit的字来控制PLC触点的16个输出触点，而不必像过往那样，1条指令只能控制1个输出触点。例如在图3中，X0导通，十进制数K6送进数据寄存器D0，接着X1导通，数据寄存器D0的数值K6转化为二进制数“0000　0000　0000　0110”送进K4Y0，控制输出Y0～Y17共计16个触点的动作，其开关动作和数据寄存器D0的数值K6逐一对应。如图4所示，“1”控制输出触点导通，“0”控制输出触点关断。在此例中，Y1、Y2触点导通，其余输出触点关断。

图3 字传送方式控制输出触点示意图

图4 数据寄存器DO的值与16个触点的对应关系

        　　通过字传送方式，我们用1条指令就可控制16个电动阀及输油泵的动作，大大节省了程序空间。在这种设计思想下，我们把72种润滑油的工艺流程全部用字方式编写，输进文件寄存器，并在此基础上，编制了72种润滑油的通用程序。在通用程序运行时，根据某一润滑油的型号，通过查表的方式，在文件寄存器中调出对应的数据段（这些数据段也就是该种润滑油的工艺流程），该数据自动输进PLC的控制程序，使得PLC按照规定的工艺流程控制整个执行机构工作。如图5所示之例，润滑油品种LSO-1的工艺状态字存于文件寄存器D1050～D1060 10个字节中。程序运行时，根据润滑油型号在文件寄存器中寻址，查到正确的地址后，调出D1050～D1060 10个字节的数据，输进到通用程序的相应寄存器，参与产业控制。

图5文件寄存器示意图

         4 计算机与PLC的通讯技术

        　　在计算机与PLC集成控制系统中，一个关键的技术题目是计算机与PLC的通讯。若在整个系统设计中全部采用进口器件，软件也选用相应的进口产品，那么，整个工程造价惊人。针对这种情况，自行开发了计算机与PLC的串行通讯技术。该技术设计思想先进，软硬件简单实用，可靠性高，性能价格比好，兼容性强，可适用于市场上多种型号的计算机与PLC。

        　　从硬件上讲，现在中国市场上使用的PLC，在通讯接口上多采用RS422接口或RS485接口;而微型机多采用RS232接口。这样在计算机与PLC通讯时就不可避免地要选用RS422-RS232转换模块，考虑到恶劣工况下的抗干扰要求，这个转换模块必须具有良好的隔离功能和放大功能，而选用高性能进口模块，必定进步工程造价。

        　　针对这种情况，为降低工程造价，在硬件上用1根普通的通讯电缆代替进口的通讯模块，在电缆的接口处采用先进的电路设计技术和单片机技术，以完成信号的隔离和放大功能。实践证实，通讯的可靠性完全可以和国外的进口模块媲美，造价极低。

        　　从软件上讲，计算机和PLC的通讯技术属于保密技术，长期为国外公司垄断。这就使得我们只要选用了该厂家生产的PLC，就必须选用它开发的工控软件，进步工程造价。针对这种情况，开发了针对三菱公司生产的FX系列可编程序控制器自己的工控软件。

         　　下面为例，介绍软件设计。

        　　FX系列可编程序控制器命令格式如表1所示。

        　　表1　FX系列可编程序控制器的命令格式

        　　每一个字符都以ASCII码形式串行传输，传输格式如图6。

图6字符传输格式

        　　例如，字符‘F’（ASCII码是46H）的传输格式如图7。

图7字符“F”的传输格式

        　　一般文本数据的传输格式如图8。

图8文件数据传输格式

        　　图8中，STX为文本的开始，其ASCII码定为02H;ETX为文本的结束，其ASCII码定为03H;CMD为命令字符，取‘0’、‘1’、‘7’、‘8’。

        　　在STX之后，被传送数据的ASCII之和，也被作为2个字符码发送。

        　　例如，实现从地址10F6（10F6为寄存器D123的地址）处读取4个字节数据，执行传输格式如图9。

         　　求和：

        　　30H+31H+30H+46H+36H+30H+34H+03H=74H

图9传输格式之例

        　　通过改变命令号和地址号，就可以实现计算机与PLC之间的读、写、强制开关等基本功能，用户可以使用我们研制的通讯软件，也可以在该软件基础上，根据实际情况灵活地用C语言开发自己的通讯程序，这正体现了该软件的开放性特点。

         5 结束语

        　　计算机集成控制系统采用了先进的系统集成的设计思想，投进运行后，为企业带来了可观的经济效益和社会效益。该系统在产业现场控制方面，尤其在PLC控制方面，独树一帜，以其卓越的控制功能和良好的性能价格比，赢得了用户的广泛赞誉。

三菱PLC控制系统的一般设计方法及步骤
    1.1分析控制系统的控制要求
熟悉被控对象的工艺要求，确定必须完成的动作及动作完成的顺序，归纳出顺序功能图。
1.2选择适当类型的PLC
根据生产工艺要求，确定I/O点数和I/O点的类型（数字量、模拟量等），并列出I/O点清单。进行内存容量的估计，适当留有余量。根据经验，对于一般开关量控制系统，用户程序所需存储器的容量等于I/O总数乘以8；对于只有模拟量输入的控制系统，每路模拟量需要100个存储器字；对于既有模拟量输入又有模拟量输出的控制系统，每路模拟量需要200个存储器字。确定机型时，还要结合市场情况，考察PLC生产厂家的产品及其售后服务、技术支持、网络通信等综合情况，选定性能价格比好一些的PLC机型。
1.3硬件设计
?????? 根据所选用的PLC产品，了解其使用的性能。按随机提供的资料结合实际需求，考虑软件编程的情况进行外电路的设计，绘制电气控制系统原理接线图。
1.4软件设计
?（1）软件设计的主要任务是根据控制系统要求将顺序功能图转换为梯形图，在程序设计的时候好将使用的软元件（如内部继电器、定时器、计数器等）列表，标明用途，以便于程序设计、调试和系统运行维护、检修时查阅。
（2）模拟调试。将设计好的程序下载到PLC主单元中。由外接信号源加入测试信号，可用按钮或小开关模拟输入信号，用指示灯模拟负载，通过各种指示灯的亮暗情况了解程序运行的情况，观察输入/输出之间的变化关系及逻辑状态是否符合设计要求，并及时修改和调整程序，直到满足设计要求为止。?
1.5现场调试
在模拟调试合格的前提下，将PLC与现场设备连接。现场调试前要全面检查整个PLC控制系统，包括电源、接地线、设备连接线、I/O连线等。在保证整个硬件连接正确无误的情况下才可送电。将PLC的工作方式置为“RUN”。反复调试，消除可能出现的问题。当试运一定时间且系统运行正常后，可将程序固化在具有长久记忆功能的存储器中，做好备份。

本文通过实验介绍了液体混合装置控制的模拟PLCbianchengruanjian/'target='bbbbbb'>PLC编程和程序调试

一、实验目的
 

熟练使用置位和复位等各条基本指令，通过对工程实例的模拟，熟练地掌握PLC的编程和程序调试。
 

二、液体混合装置控制的模拟实验面板图：图下图1所示
 

                        液体混合装置控制面板
 

上图下框中的V1、V2、V3、M分别接主机的输出点Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3；起、停按钮SB1、SB2分别接主机的输入点I0.0、I0.1；液面传感器SL1、SL2、SL3分别接主机的输入点I0.2、I0.3、I0.4。上图中，液面传感器利用钮子开关来模拟，启动、停止用动合按钮来实现，液体A阀门、液体B阀门、混合液阀门的打开与关闭以及搅动电机的运行与停转用发光二极管的点亮与熄灭来模拟。
 

三、控制要求

   由实验面板图可知：本装置为两种液体混合装置，SL1、SL2、SL3为液面传感器，液体A、B阀门与混合液阀门由电磁阀YV1、YV2、YV3控制，M为搅动电机，控制要求如下：

    初始状态:装置投入运行时，液体A、B阀门关闭，混合液阀门打开20秒将容器放空后关闭。

    启动操作:按下启动按钮SB1，装置就开始按下列约定的规律操作：

   液体A阀门打开，液体A流入容器。当液面到达SL2时，SL2接通，关闭液体A阀门，打开液体B阀门。液面到达SL1时，关闭液体B阀门，搅动电机开始搅动。搅动电机工作6秒后停止搅动，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。当液面下降到SL3时，SL3由接通变为断开，再过2秒后，容器放空，混合液阀门关闭，开始下一周期。

停止操作:按下停止按钮SB2后，在当前的混合液操作处理完毕后，才停止操作（停在初始状态上）。
 

四、编制梯形图并写出程序

参考程序 如上表所示

五、程序设计及工作过程分析

   启动操作：按下启动按钮SB1，I0.0的动合触点闭合，M10.0产生启动脉冲，M10.0的动合触点闭合，使Q0.0保持接通，液体A电磁阀YV1打开，液体A流入容器。当液面上升到SL3时，I0.4动合触点接通，但没有引起输出动作。当液面上升到SL2位置时，SL2接通，I0.3的动合触点接通，M10.3产生脉冲，M10.3的动合触点接通一个扫描周期，复位指令R Q0.0使Q0.0线圈断开，YV1电磁阀关闭，液体A停止流入；M10.3的动合触点接通一个扫描周期，保持操作指令S Q0.1使Q0.1线圈接通，液体B电磁阀YV2打开，液体B流入。

当液面上升到SL1时，SL1接通，M10.2产生脉冲，M10.2动合触点闭合，使Q0.1线圈断开，YV2关闭，液体B停止注入，M10.2动合触点闭合，Q0.3线圈接通，搅匀电机工作，开始搅动。搅动电机工作时，Q0.3的动合触点闭合，启动定时器T37，过了6秒，T37动合触点闭合，Q0.3线圈断开，电机停止搅动。当搅匀电机由接通变为断开时，使M11.2产生一个扫描周期的脉冲，M11.2的动合触点闭合，Q0.2线圈接通，混合液电磁阀YV3打开，开始放混合液。

液面下降到SL3，液面传感器SL3由接通变为断开，使M11.0动合触点接通一个扫描周期，M20.1线圈接通，T1开始工作，2秒后混合液流完，T1动合触点闭合，Q0.2线圈断开，电磁阀YV3关闭。T1的动合触点闭合，Q0.0线圈接通，YV1打开，液体A流入，开始下一循环。

停止操作：按下停止按钮SB2，I0.1的动合触点接通，M10.1产生停止脉冲，使M20.0线圈复位断开，M20.0动合触点断开，在当前的混合操作处理完毕后，使Q0.0不能再接通，即停止操作。
 

参考梯形图如下所示：

                          液体混合装置梯型图
 

六、实验设备

1、THSMS-A型、THSMS-B型实验装置或THSMS-1型、THSMS-2型实验箱一台

2、安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机一台

3、PC/PPI编程电缆一根

4、锁紧导线若干