西门子模块6ES7231-7PD22-0XA8方法说明

西门子模块6ES7231-7PD22-0XA8方法说明

1．引言

变频调速器越来越被国人所关注，国内呈现百花齐放的局面。在变频器出厂前应该进行调试、检测及老化试验等。如用万用表，示波器等显得多而乱。山东新风光电子科技发展有限公司基于NI公司虚拟仪器的优越性，改造了试验站调试检测系统，这样一来，使其对变频器的调试，检测简便而易于控制，在同行业变频器调试检测技术遥遥，并保证了公司的质量方针“保持产品出厂合格率”。

2． 系统构成及原理

针对山东新风光电子科技发展有限公司的产品电压等级多，有380V、660V、1140V、2300V及6000V、10000V等，变频器功率跨度大，从几个千瓦到几千个千瓦，这样一来，输入电流的跨度也非常大，从几十安培到几百安培，系统必须运用PLC进行相应的电压、电流档位转换，系统构成主要由以下几个部分构成，如图（1）所示：

                                                                         图（1）系统构成结构图

（1）       工控机：人机接口，实时显示检测所需要的波形数据，并可进行故障报警，提示等，并将各种曲线的实时行状显示在屏幕上。

（2）       数据采集：采用NI公司的PCI-6023E数据采集卡，运用模拟输入通道和DIO通道向上位机传送数据。

（3）       数据调理：由于NI公司所需输入数据具有一定的范围限制，必须对所显示控制信号进行相应的处理，针对公司的电压等级多，电流跨度大的特点。对数据调理分为两部分：一部分为隔离滤波板，另一部分是电压电流适当的采集调理。

（4）       电压电流转换：运用西门子公司生产的S7-200型PLC简单易于编程，容易控制等特点，来实时控制不同电压等级的主电路切换，这部分电路较复杂且必须保证互锁。

3． 基于Labview的实现

按照上述的系统结构及其控制规律，可以用Labview和PLC相结合来实现。以下就系统实现过程中的关键环节进行说明并绘出实现的图形语言。

3.1 Labview技术简介

    Labview是基于G语言的图形仪开发平台，其可视性好，直观，编程简单易于控制。

（1）流程图式的开发环境：Labview程序由用户界面+图标代码组成。用户界面以工程技术人员所熟悉的仪器、仪表面板元素如按钮、表头、图表等作为基本组件，用户还可以定制控制对象，构建自己的面向具体领域的图库，图标代码，这样程序简洁直观且易于修改。

（2）丰富的分析工具：Labview提供大量的数据分析包，包括概率统计分析、滤波分析、FFT分析、频谱分析、波形修整、超限检测、波形操作等等。

（3）开放的系统互连及广泛的硬件与通信支撑，具有DDL和CIN接口，可以与多种DAQ卡直接连接等。Labview完全采用图形仪的编程方式，它通过虚拟仪器（VI）来进行分层和模块化，其整个系统是一台虚拟仪器。

3.2 数据采集和分析设计流程

     本系统基于Labview数据采集和设计分析的基本流程图如图（2）所示。

                                                                    图（2）系统基本流程图

可以按照以下几个步骤完成测试数据的采集和分析：

（1）信号采集和实时显示

（2）采集数据保存

（3）测试信号谱分析

3.3 数据采集和分析处理各个环节剖析

   下面介绍上面3个步骤在Labview中的实现，前两个步骤的前面板如图3所示。

          图3 前面板显示

（1）       信号采集和实时显示

    这部分的程序后面板如图4所示

通过模拟输入VI，采用传统的VI模块，设定DeviceNumber，通道号，采样频率等，供采样的数据实时显示在示波器中

                    图4采集和显示后面板程序

（2）       采集数据保存

    这部分的程序后面板如图（5）所示。根据客户选择的存储路径，将其存为一个电子表的文件—file.xls。这样可以用MicrosoftExcel打开，并可以选择部分数据进行打印保存等。

                                                                              图5采集数据后面板程序

（3）       测试信号谱分析

 此系统具有多种测试信号，如输入电流，输出电流，输入电压，输出电压，输入输出功率等参数，可进行相应的测试信号的谱分析，对于这部分，根据不同的测试要求可现场实时编程。

4．结束语

          系统改造完成后，经过一段时间运行使用。结果表明，程序能很好的进行实时测量，显示，计算，存储等功能，达到预期的目标，给现场工作人员以直观容易操作提供了方便，使公司的实验技术更合理，更先进了。

AB公司开发的RSbbbb是读取远程AB PLC数据的上佳工具，它能实现读取ABPLC的名种要求。但在实际的系统集成中，由于远程PLC的类型多种多样，于是，我接到一个任务，自主开发程序读取各种PLC。

在我们使用的远程设备中，有AB的PLC，西门子的PLC，LG的PLC，还有多种的RTU，但都有一个共通的特点：通过串口访问，只是数据协议不同，找出各方的数据协议，就一切OK了。为此，我对ABPLC进行了一番研究。

AB公司提供了软件，它的资料就有点语焉不详，我不得不得用串口监听技术进行串口监听以获取更为直观的资料。

一、 串口的监听

我利用PORTMON.EXE来监听串口，以下是运行RSbbbb时我监听到的数据：

IRP_MJ_WRITE 41 54 5A 0D

IRP_MJ_READ 41 54 5A 0D

IRP_MJ_WRITE 10 02 01 00 06 00 01 08 03 10 03 01 65

IRP_MJ_READ 10 06 10 02 00 01 46 00 01 08 00 EE 34 49 64 35 2F 3033 20

20 20 20 20 20 20 00 00 86 10 10 8D A3 10 10 FC 10 03 18 55

IRP_MJ_WRITE 10 06

IRP_MJ_WRITE 100201000F002704A1C80789001003A3F3

IRP_MJ_READ

10 06 10 02 00 01 4F 00 27 04

00 00 C7 0C CF 0C C8 0C C6 0C 88 0C EC 0C AA 0C 00 00 00 00

00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

F3 FF 0D 00 0D 00 00 00 00 00 4C 04 52 03 20 04 8B 03 84 03

00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 06 00 00 00 00 00 00 00

00 00 00 00 02 00 00 00 00 00 00 00 1F 00 00 00 00 00 00 00

00 00 00 00 01 00 02 00 00 00 00 00 00 00 01 00 02 00 03 00

04 00 05 00 06 00 07 00 00 00 00 00 00 00 00 00 C8 00 00 00

C2 01 00 00 00 00 76 02 B6 03 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 CF 03 00 00 00 00 00 00 00 00

5D 00 C7 0C CF 0C C8 0C C6 0C 86 0C EC 0C AA 0C 00 00 00 00

10 03 8D D8

IRP_MJ_WRITE 10 06

由此可以看出，RSbbbb运行时进行三步：

1、 初始化MODEM：发送ATZ，确认MODEM存在。

2、 查看PLC的数据结构，收到后发1006确认

3、 查看N7的数据，收到后发1006确认

现在所要做的事步骤都很清楚了，下面的工作是理解发出的与返回的数据的含义。

二、发送数据请求的格式

对于查询PLC的数据结构，每次都是相同的请求，没有必要去花费时间。我们着力在读取N7数据的处理方面：

发出的数据含义：

＊：加*不参与CRC32运算。

CRC32的计算方法：VB代码如下：

Function CalcCRC(DATA(), Arraylen) As Long

Dim I, J, K, H As Integer

For I = 0 To Arraylen

J= J Xor DATA(I)

For K = 1 To 8

H= J Mod 2 'test if bit will be shifted out

J= Int(J / 2) 'shift right

If H Then

J= J Xor &H1000A001 'xor with constant

J= J - &H10000000 'bbbbb top word

End If

Next K

Next I

CalcCRC = J

End Function

Private Sub Command1_Click()

Dim I, J As Long

Length = (Len(Text3.Text)) / 2 - 1

ReDim Init(Length)

For I = 0 To Length

Init(I) = Val("&H" + m i* d(Text3.Text, 2 * I + 1, 2))

Next I

J= CalcCRC(Init(), Length)

Text2.Text = Hex(J Mod 256)

Text1.Text = Hex(Int(J / 256))

End Sub

发送这串字符将会能得到得到N7的数据返回，返回的数据以字为单位，开始字与字个数决定返回的内容。

三、 接收到的数据

如上接收到的数据，以 10 06 10 02开始，00 01 4F 00 2704为目的址与ID号，现再接着是返回的数据，每两个字节是一组数据：如我的PLC中的定义如下：

地址为字，即两个字节。

这样，我们可以读取指定的区域数据，并根据你在PLC中的设定分解数据你就可以通过自编的程序读取AB PLC的数据了。

结语

这就是AB PLC的数据协议，由于AB的说明书中所言不详，而我读取的PLC是另一个公司开发的程序，在数据的含义方面花费了不少时间，而在编程方面的时间倒时不多。这次出来与大家共享，应能使大家免去摸索之苦

该采气厂位于陕蒙交界，属沙漠地带，全厂共有近20个采气分站，250多口气井，分布区域足有两千平方公里。
该项目的主要工作将新建气田生产基础数据的采集、录取、归类、存挡、建立数据库，并在生产调度中心的服务器上安装生产管理系统软件（WEB版），在全厂范围共享系统的资源，实现生产指挥与管理的信息化、现代化。
各分站条件不一，有的能接入因特网，有的根本没有网络。各分站已有独立的自动监控系统，但厂部无法及时掌握各分站情况，结合实际情况，本系统采用GPRS/CDMA无线传输方式来把分站数据传到厂部。一期工程采集4个远程分站的数据。
1、整体结构
整个系统由远程集气站数据采集系统和中心站服务器系统组成，见如下的结构图：


系统结构图

2、远程集气站
各集气站都有一套AB监控系统，下位PLC为SLC500系列PLC，上位监控软件为RSVIEW32。PLC和RSVIEW32通讯有的是通过Rsbbbb采用OPC方式，有的是直接采用DF1协议。
集气站机器上还安装了一套计量软件，提供DDE接口。
我们在各集气站机器上都装了一套力控5.0通用版软件。通过OPC方式采集RSVIEW32中的数据，通过DDE方式采集计量软件中的数据。
每台机器上通过串口连接了GPRS无线通讯模块（个别GPRS没有服务的地方用到了CDMA模块），无线模块通过GPRS/CDMA方式把数据传送到厂部的数据服务中心。

一套丰富而先进的自动化产品体系为Hensen包装技术设备公司所用，制造出现代化的饮料包装机械。

　　位于德国不莱梅市的Hensen包装技术设备有限责任公司(HPC)(www.hpc-machines.com)，在制造先进的包装机械领域已有25年的经验。它所采用的由罗克韦尔自动化(www.rockwell.com)集成体系构建的先进并且易于操作的控制系统使包装机械设计获得了持续的创新能力。

包装机械呼唤自动控制
　　HPC公司因其制造的装填和密封等机械而蜚声世界，其产品包括一系列的标准机械和特种机械，可满足不同的市场需求和应用。HPC公司是提供用于立式纸盒、软袋的装填和密封机械的制造厂家，其产品所对应的领域正在从可重复填充的包装袋向不断更新的快速消费品过渡。HPC公司也进行纸盒加工、机械组配，具备整条包装系统生产线的制造能力。Hensen机械的使用功能可灵

活调整，此型设备易于维护，在高速运转时仍可保持稳定的性能，并且可以快速转换产品的种类和型号。
　　HPC的客户多是生产、包装诸如饮料等快速消费品的厂商，他们面临激烈的市场竞争，需要不断开发新产品来吸引消费者的注意力。在德国，立式纸盒和软袋被用作主要的可重复填充的包装物，在北美和远东，可再封口立式软袋目前是诸如能源、运动饮料、洗衣液和个人护理液等液体的主要包装形式。用于运动饮料外包装的此类立式软袋，因其外观具有柔美的曲线和便于手握的模纹，使其在货架上显得十分醒目，运动过后口渴的人们也能更方便顺畅地饮用饮料。高速的和全自动化的包装机械需要具备现代化的硬件和软件控制系统，此类控制系统包括jingque运动控制系统、方便使用的人机界面和功能强大的逻辑控制系统。

选择集成供应商
　　作为一家客户遍布全球的供应商，HPC需要一家运转良好的自动化设备生产厂家为其提供的、涵盖全球范围的技术支持和零部件供应。HPC也希望和在高端自动化领域有所建树的专家合作，借助知识和丰富经验来开发新一代包装机械的先进的控制系统。
　　在认真调查过一些自动化设备供应商后，HPC终选择了Rockwell自动化公司作为其供应商，并将Allen-BradleyLogix自动控制平台作为其新包装机械的标准配件。Logix是可编程逻辑控制器（PLC）系列的品牌，包括从功能强大的ControlLogix到紧凑的FlexLogix等一系列的品牌。因为Logix系列提供了多种的具体型号的控制器PLC以供选择，HPC总能从中选出适合的控制器，应用到从小型机械到大型生产系统等不同场合。因为所有的Allen-BradleyPLC都使用相同的Logix控制核心，它们都使用相同的容易使用的RSLogix5000软件语言来编程。HPC的工程师只需熟悉这一种开发工具即可胜任工作。一套编码可在这一系列中不同型号的PLC之间相互通用。
　　
方便灵活 如虎添翼
　　ControlLogix将逻辑和运动控制集成到了一个控制体系之中，并且可以对此两种控制使用相同的一套开发工具，即RSLogix5000语言来方便地编程。除了这一通用的开发环境，Logix系列PLC还使用NetLinx独特的、带有开放式软件界面的Allen-Bradley网络协议来保证数据的有效流通。利用NetLinx协议，如同利用DeviceNet、ControlNet、EtherNet/IP等协议一样，可以方便地传输数据；因为这些网络使用开放的CIP因特网协议，可以直接和制造商的ERP(企业资源管理)以及其他商务IT系统相连。
　　因为使用完全开放的传输协议，NetLinx确保了可以实现从机器的任一个输入端口对机器进行设置的功能。工程师通过网络，不必和控制器进行直接的物理连线，即可实现对设备的编程，从而设备调试、试车时间大为缩短。
　　同样，维护工程师在控制室，而不必走到机器旁，即可诊断、调试和修改程序。通过采用因特网技术，此理念得到了的发展。用户安装一个Allen-Bradley9300-Rades调制解调器，即可从世界上任何一个可以拨号上网的地方拨号连接整个基于NetLinx协议的控制网络。

NetLinx协议是Rockwell自动控制集成体系的关键，它保证了此体系中的硬件和软件在出厂时即能完美结合在一起，相互配合，联手工作。集成体系对例如象HPC这样的机器制造商提供了诸多益处，例如它大幅缩短了设计和构建控制系统的时间，它tisheng了整台机器的运行性能，使机器更易于维修，也更可靠，tigao了生产商的生产效率和获利能力。
　　使用Allen-Bradley平台DeviceNet的另一个益处是可以实现全自动化的设备置换(ADR)。ADR功能实现了在不用关停网络的情况下即可置换象Allen-BradleyPowerFlex驱动器这样的设备，在系统万一出现崩溃时，可将停机时间压缩到短。
　　ControlLogix使用SERCOS数字界面和高速光纤网络来实现控制器和伺服驱动器之间的数据传输。光纤网络取代了大捆的电线，它还可以发送和接收驱动器的状态信息。使用SERCOS的益处还包括使得机器调试更便捷、运行的jingque性更高、系统运行性能更稳定。
　　HPC也采用Rockwell自动化公司的Allen-BradleyGuardmaster机器安全系统作为标准配件。此安全系统提供了一套完备的安全产品，从简单的联锁装置到使用激光扫描仪和光幕的屏蔽系统。Guardmaster系统达到了HPC的所有安全要求，也保证了和Allen-Bradley控制体系的可兼容性。
　　Rockwell自动化公司集成体系的优点在HPC的新包装机HO-Auto上得到了集中体现。这款包装机采用集成的运动和逻辑控制系统，实现下述功能：即将一个喷口插入到一个纸盒中，并将接缝处密封好。
　　使用ControlLogix控制器的机器可以快捷方便处理不同尺寸或规格的纸盒。当需要改变插入纸盒的喷口的尺寸时，需要变换机器的关键部件；在对机器的关键部件重新布位时，和传统的机器相比，新型机器的控制部件PLC采用DeviceNet协议，来对伺服驱动器发出指令，大幅缩短了完成这一过程所需的时间。

Logix系列有多种具体型号的PLC控制器供选择，HPC总能从中选出适合的控制器，应用到从小型机械到大型生产系统等不同场合。

操作人员可以通过Allen-BradleyPanelView人机界面来选择所需的机器设置，通过ControlLogix来完成剩余的工作。Allen-Bradley FlexI/O模块分布于机器的不同部位，通过此模块，可实现对水压阀的控制，并可将传感器的信号反馈回来；它利用DeviceNet实现与PLC的数据交换，以往将信号传会控制台需要使用相当数量的电线，现在所需的电线数大为减少。这一工序完成以后，纸盒可以通过传送带或轨道传送到下一生产环节。 .
　　HPC将Rockwell自动化公司的运动控制系统应用到了其CMF型装填和密封机器设备中。此款连续作业的机器每分钟可处理多达250个纸盒，这些纸盒可以由轨道系统提供，也可由HO-Auto纸盒成型机器直接提供。纸盒由一个注册过专利的索引系统送入CMF中，导引到装填器旁。
　　在这里纸盒被引导到一个具有12个装填和密封工位的旋转传输带上。这道工序也可实现加强型的密封。
　　每一个CMF旋转传输带上的填充位都安装有一个Allen-BradleyMP系列低惯性伺服马达，此马达由一个Allen-BradleyUltra3000数字伺服驱动器控制。由于MP系列马达具有较高的力矩/尺寸比，它在传输带上只占用非常小的空间，便于安装。Ultra3000驱动器也安装在传输带上，并通过SERCOS界面与ControlLogixPLC相连。传输带通过滑环与机器的其它部位相连，这样DeviceNet和SERCOS网络即可通过旋转节点无缝运行。
　　经由PowerFlex可调速驱动器控制的传输带传输，被填充和密封后的纸盒被送到后一道包装工序。
　　“通过Logix实现的网络和伺服技术之间完美的集成大幅缩短了工程时间”HPC的编程人员Jorg vonMallotkie表示：“这是因为利用一段程序，从机器的某一个单点即可对机器进行设置。在调试、试车阶段也可以通过单点界面进行故障诊断，从而使得机器的安装、调试时间较以前大为缩短。”