西门子模块6ES7222-1EF22-0XA0大量供应
1引言
此系统属于食品机械的投入机的控制系统，系统包括触摸屏、可编程控制器、伺服、编码器、步进电机等，投入机主要功能是把呈带状脱氧剂或者是干燥剂，进行切断，按要求投入到包装线。在整个设备中，控制的主要要求是要切断准确，切断的位置偏差要在±5mm以内，要求速度可以很快，高速每分钟要达到170个；因为送料驱动使用的是步进电机，这样就会要求送料要有反馈，从动轮上安装了编码器做为反馈信号的来源，由于控制部件的组合以及于机械机构的联动配合问题，在调试时做了好多次软件和硬件的改进后达到了使用要求。
2食品脱氧剂投入机工艺
因为属于机械设备的系统，要求精度也高一些，工艺过程相对复杂一些，主要要求如下：通过设定不同的料袋长度尺寸和间距，可以加工4种规格的产品；要求实际偏差不得超过±5mm；要求在连续运行时的加工速度要能达到每分钟170个；要求刀速和步进的速度都能有四个档的调整；报警上下限设定；偏差微调功能，并且显示微调值；要求有两个外部联动功能，启动不同的联动信号可以达到包装线联动的功能；要求具有生产计数的功能，可实现计数有效无效的切换。工艺过程如图1所示。
图1工艺过程
3 系统设计
3.1电控系统设计
(1)PLC系统需求分析。6个数字量输入；3个数字量输出；1个伺服控制；1个步进控制；1个由AB相的编码器发出的高速脉冲计数。
（2）控制系统配置设计。触摸屏：台达DOPA57GSTD；PLC：台达DVP12SC11T；伺服控制器：台达ASD-A021LA；台达编码器ES3-06CN6941；步进驱动器和电机；料检测接近开关；刀位检测接近开关；外部连动接近开关。
触摸屏主要是用来显示和控制、报警、报警上下限设定、采集数据显示微调、报警数据显示、记录产量等；PLC主要是采集数据并计算，控制伺服电机和步进电机的动作，报警的判断和输出；伺服电机的作用是用来使切刀可以快速的切断干燥剂，并且准确的归位；步进电机的作用是快速的进料，并且进料要十分的准确；编码的作用是把从动轮的转动的实际角度采集出来，送给PLC。
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3.2控制软件功能设计
（1）系统的功能要求。可以设定干燥剂的长度和间距，以便可以切不同规格的干燥剂；刀速和步进的速度是可设定的要能够分成几个档位，适应不同的要求；可以设定上下限报警，来控制误差的范围；显示报警画面、报警信息；报警上下限设定；具有偏差微调功能，并且显示微调值；要求有两个外部联动功能，启动不同的联动信号可以达到联动的功能；要求具有生产计数的功能，可实现计数有效无效的切换；要求具有复位功能，实现故障状态的复位；除联动外还能实现连续运行和点动的功能；
（2）技术难点分析。在以上的功能中重要的功能实现就是步进电机的控制，这也是难的部分，因为干燥剂长度的准确完全依赖于步进电机所走的行程，如果单纯靠固定脉冲数来控制步进电机，那么运行一段时间后一定会出现累计误差，会使所切的干燥剂长度相同会切到料上，必须使用编码器采集回来的脉冲数作为反馈来给步进发脉冲。
（3）HMI（触摸屏人机界面）画面设计。主页；控制画面；参数设置画面；步进速度设置画面；切刀速度设置画面；报警画面。
（4）PLC模块设计。刀和步进速度设定；运行方式控制；复位状态控制；计数功能；伺服和步进控制；报警控制。
4 机电系统调试
4.1 机电位移脉冲当量
通过反复的试验得到一个试验值：就是料每移动1mm编码器的脉冲数是多少个，在这台设备上得到的数据是，每移动1mm编码器的脉冲数是5个，相对准确。
4.2 伺服频率当量
通过反复试验得到两个数值：就是为达到每分钟加工速度为170个，那么对步进和伺服发出的脉冲频率是多少，经过试验得到的数据是步进额为4KHz，而伺服应该是80KHz；其实，本来可以通过计算可以得到这个数据，由于机械方面的配合和程序有扫描周期的问题，不能完全套用计算所得到的数值。
4.3料位检测
调整料检测的高度也是一个比较关键的环节，如果不能调整好高度会对切断的准确性起到决定性作用。
4.4前机时间
投入的准确性是靠调整前机时间来保证的，在食品盒到达投入口正下方之前要进行切断动作，而食品盒到达投入口正下方时干燥剂要正好投入到食品盒当中，送料停止到切刀切断之间的时间就是前机时间。
5结束语
此设备的使用台达的机电产品比较多，整合性能比较好，为客户降低了大量的成本，是单一电控技术平台为客户降低成本的很好的实例。针对国内食品机械的自动化程度较低的现状，还有很多自动化应用工程空间。食品脱氧剂投入机使用了台达的SC系列PLC来控制台达伺服系统，达到了使用要求。
S7-200 PLC采用的是自动分配型地址分配方式。CPU模块本身带有集成的I/O，这些I/O点具有固定不变的地址，地址从字节0开始分配；通过扩展模块，PLC可以增加I/O点，扩展模块布置在CPU模块的右侧。扩展模块的I/O地址决定于模块的类型与模块在扩展连接中的安装位置。
S7-200 PLC的地址分配的特点如下：
①S7-200 PLC采用的是自动分配型分配方式，地址连续、有序。
②开关量输入／输出的地址以字节为单位进行分配，当模块输入／输出点的数量不为整字节时，该字节多余的输入／输出点不可以再作为实际输入／输出点分配给后续的其他模块，但可以作为内部标志位使用。
③模拟量输入、模拟量输出的地址是以字为单位各自独立分配的，少需要分配2个字（即
使模块只使用1点模拟量输入／输出），如果模块本身无物理输入／输出与之对应，多余地址不但不可
以分配给后续模块，也不可再作其他用途。
2．地址分配实例
[例1]某配套S7-200PLC的控制系统，采用CPU224模块，并选配一个4/4点输入／输出混合模块、一个8点输入模块、一个8点输出模块与两个4/1点模拟量输入／输出混合模块，其输入／输出地址的分配如图8-3.1所示。
(1)开关量输入地址的分配
CPU模块集成的输入点为14点，占用2个字节。其中，IO.O～I1.5为物理输入，可以连接外部输入信号；I1.6、I1.7为CPU模块占用的多余输入，既不可以连接输入信号，也不能分配给后续单元。
从CPU模块向右，PLC安装的个具有输入点的扩展模块为4/4点输入／输出混合模块，需要占用1个字节的输入地址，地址从I2.0开始进行分配。其中，I2.0～12.3为物理输入，可以连接外部输入信号；I2.4~12.7为CPU模块占用的多余输入，不能再分配给后续单元。
PLC安装的第2个扩展模块为8点输入模块，占用1个字节的输入地址，地址从I3.0开始进行分配，无多余输入。
(2)开关量输出地址的分配
CPU模块集成的输出点为10点，占用2个字节。其中，QO.O～Ql.l为物理输出，可以连接外部输出信号：Q1.2～Q1.7为CPU模块占用的多余输出，不可以连接外部输出信号，也不能分配给后续单元，但在PLC编程时可以作为内部标志位使用。
从CPU模块向右，PLC安装的个具有输出点的扩展模块为4/4点输入／输出混合模块，同样需要占用1个字节的输～址，地址从Q2.0开始进行分配。其中，Q2.O～Q2.3为物理输入’可以连接外部输出信号；Q2.4～Q2.7为CPU模块占用的多余输出，不能再分配给后续单元，但在PLC编程时同样可以作为内部标志位使用。
PLC安装的第2个具有输出点的扩展模块为8点输出模块，占用1个字节的输出地址，地址从Q3.0开始进行分配，无多余输出。
(3)模拟量输入地址的分配
CPU224模块无集成模拟量输入点，不占用模拟量输入地址。
从CPU模块向右，PLC安装的个具有模拟量输入的扩展模块为4/1点模拟量输入／输出混合模块，以字为单位，4点模拟量需要占用8个字节，地址从AIWO开始进行分配，依次为AIWO、AIW2、AIW4、 AIW6。
PLC安装的第2个具有模拟量输入的扩展模块仍然为4/1点模拟量输入／输出混合模块，同样占用8个字节，地址从AIW8开始连续分配，依次为AIW8、AIWIO、AIW12、AIW14。
(4)模拟量输出地址的分配
CPU224模块无集成模拟量输出点，不占用模拟量输出地址。
从CPU模块向右，PLC安装的个具有模拟量输出的扩展模块为4/1点模拟量输入／输出混合模块，以字为单位，l点模拟量需要占用2个字节，但由于模拟量地址分配的小单位是2个字，模块实际需要占用2个字（4个字节）。模拟量输出地址AQWO具有物理输出，AQW2被占用，不可以分配给后续模块，也不可再作其他用途。
PLC安装的第2个具有模拟量输出的扩展模块仍然为4/1点模拟量输入／输出混合模块，模块同样实际需要占用2个字（4个字节），地址从AQW4开始分配，AQW4具有物理输出，AQW6被占用，不可以分配给后续模块，也不可再作其他用途
西门子S7-200通过自由口需要控制英威腾变频器的正负转停止和故障复位，运行频率控制以及分二次读取运行速度等12条变频器信息。程序略微变动适应所有ModbusRTU需要控制。
下面是程序，可以直接导入程序后写入PLC试验
ORGANIZATION_BLOCK 主程序:OB1
TITLE=
BEGIN
Network 1
// 主程序，初始化并查执各变频器指令
// 一．功能介绍
//该程序专为英威腾CHF系列变频器编写。英威腾CHF系列变频器内置的MODBUS通信协议。程序运行时，变频器作为MODBUS协议从站接收来自CPU224PLC的通信指令，实现起停、频率给定、监控等功能。
// CHF系列矢量变频器在与CPU224通信前须做好以下准备工作：
// 1．确认己安装好CHF系列变频器的通讯卡，并将卡上的端口跳线置于RS485端；
// 2．用一根带9针阳性插头的串口通信电缆连接在CPU224PLC的自由通信口端，电缆另一端的第5、3、8线分别接在CHF变频器RS485通讯卡的GND、485+、485一端子上，其余线屏蔽不用；
// 3．预先设置变频器以下参数：
// PC.00＝1 //变频器通讯地址为1
// PC.01＝3 //通讯波特率9．6K
// PC.02＝1 //通讯数据偶校验 8位数据位 1位停止位
// P0.03＝2 //变频器的运行指令采用通讯方式
// P3.01＝7 //变频器的A频率设定采用通讯方式（注意P3.04/P3.05对P3.01通讯频率的影响）
// 二．程式结构说明
//该程序由1个主程序3个子程序及2个中断程序组成。子程序里包含了变频器的起停、复位、查询功能指令，由主程序调用。中断程序为发送及接收指令提供中断支持。
// main //主程式，初始化并查执各变频器指令
// sbr0 //CRC校验子程序
// sbr1 //通讯端口初始化子程序
// sbr2 //发送变频器写入06/读取03指令，共8个字节
// intO //接收完成中断程序
// int1 //发送完成中断程序
LD SM0.1
CALL SBR1 //调用初始化子程序，使能PORT0自由口模式
Network 2
// 接收完成后延时10mS M4.4接通，运行下一次发送数据
LDN M4.0
AN M4.1
TON T35, 1 // 通讯完成后延时10mS M4.4＝1，允许下一次通讯，
A T35
= M4.4 //主要是为了Modbus RTU二次通讯中间3.5字符间隔时间
Network 3
// 如果发送或接收超时，延时0.2秒复位M4.0/M4.1，这里暂时设置5秒是为了方便调试
LD M4.0
O M4.1
TON T199, 50
A T199
R M4.0, 2 //发送或接收超过0.2秒没有完成，复位发送/接收
Network 4 //调用Modbus06写入指令，通讯成功,这里暂时不用,可以作打手频率设定,不知道是否支持广播写入,广播写入主要是变频器故障复位和三个打手频率设定.给棉变频器如果需要用PID控制没有必要用PLC的PID
// 当VW110≠VW300时把VW110写入变频器，VW110范围（+10000～-10000）÷10000×50Hz
//地址为变频器地址；字节为发送的字节数量＝8个字节；指令＝03为读取指令，06为写入指令；数据地址＝2000H为英威腾变频器设置频率的地址；数据内容为写入2000H的内容，范围+10000～0～-10000
// 运行命令权限高，如果运行命令没有完成，程序将会一直执行下去，直到运行命令完成
LDN M8.1 //没有发送运行命令，当运行命令发送过程中不能够发送频率写通讯
AW<> VW300, VW110 //发送的数据VW110与通讯完成返回的数据不等
A M4.4 //允许发送
S M8.0, 1 //发送为写运行速度命令，为了接收信息时保存到VW300用
CALL SBR3, 1, 8, 6, 16#2000, VW110 //把VW110数据写入到变频器地址1的2000H寄存器
Network 5
// 控制变频器正负转 停止和故障复位 有几个输入时执行后的指令
LD SM0.0
LPS
A I5.1 //运行命令
MOVW 1, VW304
LRD
A I5.3 //反转命令
MOVW 2, VW304
LRD
A I5.2 //停车命令
MOVW 5, VW304
LPP
A I5.4 //故障复位命令
MOVW 7, VW304
Network 6 // 设定英威腾变频器1000H通信控制命令，来控制变频器正负转和停止等操作命令
// 控制变频器运转 英威腾变频器地址1000H 01正转运行 02反转运行 03正转点动 04反转点动 05停车 06自由停车07故障复位 08点动停车
LDW<> VW304, VW302 //运行命令VW304与接收的返回信息比较，不相等将一直发送下去
A M4.4
S M8.1, 1 //为了把返回信息的保存到VW302寄存器
CALL SBR3, 1, 8, 6, 16#1000, VW304//把命令内容VW304写入到英威腾变频器的1000H地址
Network 7 // 调用Modbus读取，不要读取范围以外的内容，不然会报错误
// 读取变频器状态3000H 运行速度 3001H 设定速度 3002H 母线电压 3003H 输出电压 3004H 输出电流3005H 运转速度
// 当有其他重要的读写命令时该通讯暂停
// 分2次读取英威腾变频器3000H～3005H3008H～3013H信息，本来英威腾变频器说明书说可以连续读取16条信息，我读取16条信息返回数据没有CRC校验内容，不知为何，本来是试验程序，有时需要连续读取多条信息，就试验读取2次12条信息
LDN M8.0
AN M8.1 //程序没有发送写频率和运行命令时才能够读取变频器数据
A M4.4
LPS //调用查询变频器
INCB VB270 //启动T37延时断开计时器
A V270.0
S M8.2, 1
MOVW 16#3000, VW272 //读取3000H开头的连续6条信息
LRD
AN V270.0
S M8.3, 1
MOVW 16#3008, VW272 //读取3008H开头的连续6条信息
LPP
CALL SBR3, 1, 8, 16#03, VW272, 6
END_ORGANIZATION_BLOCK
SUBROUTINE_BLOCK 初始化:SBR1
TITLE=通讯端口初始化子程序
//该程序在PLC的个扫描周期运行，主要是设置CPU224自由端口的通信格式、数据接收格式及复位各寄存区(参见西门子S7-200编程手册)。
// 通信格式内容包括：波特率9.6K、每字节位数8位、偶校验等(注意与变频器一致)。
// 数据接收格式完全参照MODBUSRTU格式设定，以不少于3.5个字节传输时间的通信口空闲间隔作为数据接收的开始及结束信号。根据协议，PLC在准备接收数据前会先监测通信口是否空闲，如连续空闲时间超过了3.5个字节的传输时间，则PLC默认数据接收开始，此后通讯口上出现的信息即被认为是一个数据帧。
以前在网上找的西门子关于自由口通讯的例子程序，都是简单程序，没有CRC校验，或者只有一二个指令。对于初学者根本不起作用
上面是我根据英威腾网站下载的例子程序增添修改而成，带CRC校验
主程序梯形图
初始化子程序，把通讯口0设置自由口模式