西门子6ES7253-1AA22-0XA0参数说明
水电厂现场环境较差，有较大的电磁干扰、潮湿、振动，而PLC 是专门为工业环境设计，可靠性高，一些大型的高端PLC具备直接上网功能、中断功能，为以PLC 为基础的LCU 在水电厂应用提供了基础，成为一种主流模式。LCU结构配置基本类似，在PLC 程序编制方面，由于设备不同型号、不同电厂、不同的编程人员，PLC程序也不尽相同。本文以东北太平湾发电厂长甸电站二号机为例，介绍用Schneider 公司QUANTUM可编程控制器(PLC)编制机组控制程序。
1 PLC程序功能
在以PLC 为基础的LCU 设计中，PLC 主要有三方面的功能，PLC程序编制也主要围绕这些功能进行。是完成机组控制功能，包括开停机流程，事故停机流程，AGC的有功、无功闭环调节功能;是建立通信功能，包括与上位机通讯，传输机组实施数据，建立MB+局域网络与励磁、电调、测温、保护、百超表装置通讯，充分利用通讯功能，尽可能多的上传机组数据;第三是解决人机界面，用触摸屏配合显示机组开停机流程、故障和事故光子牌、电气接线图(包括相应电气量)、温度量、模拟量，用指示灯显示机组状态和开关位置，设置故障复归按钮和事故停机按钮。
2 设计原则
(1)明确程序设计思路，理清控制对象，主次分明，以安全可靠为，做到技术先进，维护方便，简洁、干净，闭锁条件明了，环环相扣。
(2)在开停机程序中设置醒目标识，如：机组状态、开停机条件、发电条件，方便维护人员编程和识读，使控制程序井然有序。
(3)软件功能模块化，能清晰表明LCU 各个部分的功能，如开停机模块、报警模块、SOE(中断量)模块、MB+网通讯模块。
3 控制程序编制
针对机组的不同工况，标识4种状态：停机态，空转态，空载态，发电态，其余为不定态，机组状态识别要求有效、准确，机组的开机、停机、并网、解列操作就是为了完成4种工况的转换(工况转换如图1)，操作可以分为上位机操作和机旁手动操作。
运行人员可按照预先设定的流程进行全自动开、停机操作，或者单步操作，如停机到空载，空载到发电等。在程序执行中到达某一步时，在流程退出前，运行人员也可以通过现场手动操作来干预相应步骤。不论在非停机态的何种工况优先执行事故停机流程，中断其他程序，保证机组安全。
在程序编制中，为了编程方便，设置开机条件，空载至发电条件，空载至停机条件，开机条件以不影响机组开机和开机后动作为原则，闭锁条件来自于机组方面;空载至发电条件以相关开关刀闸位置为闭锁条件，判断机组在空载态;空载至停机条件需要判断机组在运行，出口开关和高压侧开关已经有一侧解列。
在程序中还设置了一些中间量，如空载至发电控制完成，空载至发电控制流程退出，空载至发电控制完成，低压开关同期失败，高压开关同期失败等。用来迫使相应流程中断，复归开机、停机、并网等相应的操作指令，向上位机上报信息。
以开机到空载程序为例(如图2)，介绍程序编制过程，为了顺利开机，保证开机过程和开机后设备可靠动作，在程序中设置了开机条件，动作步骤分为六大步。每一步操作均进行自检，当某一步操作失败，则上报信息，超时流程退出，不论停机到空载流程完成或者退出，中断开机程序，复归开机令。
4 MB+局域网
在局域网通讯中采用MB+网，该网络的一个显著特点是允许网上的任意节点可随时自由地进网或退网，在一个节点退网时，网络协议会自动地将其绕过。
该程序在功能块图表FBD 中进行相应程序编制，每一个功能模块代表一个网设通讯操作，编程和调试非常直观，如：Bitronics电力智能仪表实时循环显示机组和线路的电流、电压、有功、无功等，并将数据通过MB+网送入PLC 模块，在FBD 图表中用MBP_MSTR功能块表示，温度巡检、励磁、电调由于采用RS485 或RS232 通讯，不能直接接入MB+网，通过BM85网桥将实时数据送入MB+网，通过read_REG 功能块使能开关，每隔0.5 s 轮流访问BM85网桥相应连接的串行口自动化设备一次，由Modbusp_ADDR功能块进行读取相应数据。
FBD中机组百抄表和220 kV百抄表功能块图4充分利用局域网络的功能，实行调速器功率调节，减小电厂AGC功率调节死区。上位机给相应操作数，调速器进入功率调节模式，由PLC将在百超表读取机组有功功率赋值给调速器，上位机通过PLC向电调进行功率设定。了解更多PLC技术、资讯、分析报告文章，请点击查看http://plc.jlck.cn/ 2011年PLC企业“爆”团，新鲜技术全接触
0 前言
X-Y工作台运动控制设备的硬件部分是比较成熟的产品，当中很多零部件都是标准件。目前市场上流行的产品绝大多数是使用单片机作为控制核心的，使用PLC作为控制核心的还很少。但在一些老工厂的普通机床数控改造时，以PLC 作为控制核心相对来说更简单。本文提出的X-Y 数控工作台控制系统，采用三菱公司的FX2n-48MR 主机以及扩展模块FX2n-32ET 作控制核心，PLC 主机通过RS422口与计算机通讯。设计目标为该系统控制下的工作台工作稳定可靠，系统的分辨率为0.01mm，工作台的大移动速度为3m/s，工作台具有手动和自动功能。
1 总体方案的确定
PLC 输出低电压、低电流的信号不能实现对步进电机的驱动，需要进行功率放大，PLC生成的脉冲要完成驱动步进电机必须要有环形脉冲分配，而这些功能可以用步进驱动器来实现。确定总体方案如图1 所示。
2控制系统硬件设计
编写好的控制程序可以通过计算机或编程器经通信电缆写入到PLC 主机， PLC主机产生高频脉冲信号经过步进电机驱动器输入到电机。本系统的控制电路如图2 所示。
考虑到本控制系统要求多输入点的特点，采用三菱公司的FX2n-48MR 可编程序控制器， 通过连接一个FX2n-32ET扩展模块一起使用，可以很好地满足系统的要求。本文所选用的步进电机是57HS13，步进驱动器是M535，并且选择30 V的直流电源对驱动器供电，具体接线如图3 所示。
因为本系统所使用的步进驱动器M535 只有A+、A-、B+和B-共4 个输出端，但步进电机57HS13是8线的步进电机，必须进行串联或并联接线以扩充输出端。具体接线方法如下：
串联：A+接(A+); C+接(A-); B+接(B+);D+接(B-);A-、C-相接并悬空; B-、D-相接并悬空;
并联：A+、C-接(A+); A-、C+接(A-); B+、D-接(B+); B-、D+接(B-)。
说明：“( )”里代表的是步进驱动器M535 的接口。具体接线如图4 所示。
3控制系统软件的设计
模块化编程方法是根据控制要求把PLC编程需要完成的控制任务划分为几个较小功能块，对每个功能块分别进行编程，这样各模块之间相对独立、功能单一，具有清晰的结构，大大降低了难度，避免重复劳动，获得较高的程序质量。
本控制系统的软件模块主要分为：键盘指令的输入模块、点动模块(连续点动和距离点动)、点定位模块、直线插补模块、圆弧插补模块、系统停止模块、系统提示模块。
(1)这个模块主要是使用“TKY”十键键盘输入功能，使用“输入”键调用“ZRST”功能对各辅助继电器复位，以实现这个模块的循环扫描。
(2)点动模块使用“PLSY”指令完成整批脉冲的输出，当寄存脉冲总数的寄存器数值为“0”时，就实现连续点动，当寄存脉冲总数的寄存器数值为正数时，工作台走完指定的步数就会自动停下，实现距离点动。
(3)点定位模块使用“PLSY”指令完成整批脉冲的输出，寄存脉冲总数的寄存器数值分别为“X”、“Y”的坐标值，而点定位的方向由“+X”、“-X”、“+Y”、“-Y”按钮决定方向信号的输出。
(4)直线插补程序是本系统设计的重点和难点，PLC 的功能强项是开关的动作控制，对轨迹控制功能相对较弱。与点定位模块不一样的是，点定位只要求走到规定的点就可以了， 但直线插补要求中间过程一定要走直线，这2种算法有区别。直线插补程序不可以使用“PLSY”指令完成。本系统采用了逐点比较进行编程。程序每运算1 次，输出1个脉冲，直到走到规定点才停止。程序总使用“CMP”指令完成走“X”、“Y”方向的判断，通过“PLS”指令输出一个脉冲，还要对一些过程量进行运算。
再使用“CMP”对终点的判断。本系统较创新的地方是使用1ms 的定时器完成速度控制，这样输出的速度可以上到1 000Hz。还有用2 个辅助继电器，完成程序的工作和停止， 使程序可以输出连续的脉冲。
(5)圆弧插补程序编程原理和直线插补基本一样，但圆弧插补算法所使用的坐标系和使用的G代码坐标系是不同的。这样，本系统就要设计一个坐标转换程序，才进入正式的圆弧插补程序。
(6)系统硬件部分设有几个限位开关，当某方向限位开关按下，该方向的运动停止工作，但其他方向不受影响。系统设有总停止开关，该开关按下，整个系统停止工作。
(7)系统设有7 个LED，当限位开关按下，该方向的提示灯就会提示。还有自动功能提示，正常运行提示和停止提示。
本系统使用数据线SC-09 将计算机或者编程器连接，把PLC 主机打到RUN 状态，就可以使用编程软件MELSEC-FFX进行写入。其步骤是：PLC(菜单栏)-传送-写出-范围设定(输入程序所占的范围)-确认。
4 结语
本文描述了一种利用PLC作为控制核心，PLC生成的脉冲通过环形脉冲分配以及步进驱动器驱动步进电机，带动滚珠丝杠转动，从而控制工作台按照预定的线路移动。实验验证，本系统控制下的工作台能够实现手动连续点动、手动距离点动、手动停止以及自动点定位、直线插补、圆弧插补和自动停止等功能。工作台的定位精度达到0.012mm,大速度能达到2.96 m/s。
本文成功地设计出以PLC作为控制核心的数控工作台控制系统，并且在实验室里通过实验验证了其可行性和正确性，为许多老企业传统机床的数控改造提供了参考，也可利用本系统开发出的有创新性和综合性的计算机运动控制的教学实验，使学生能够更加深入地了解PLC的性能以及使用方法。
0 前言
在所有的定位系统中, 都有两种值检测系统, 一种是值检测系统, 一种是相对值检测系统。从实用角度简单的来说,值检测系统其伺服电机编码器在断电后(移动电机)能够记忆位置数据。再上电时能将当前值数据传送到控制器中,系统不用回原点就已建立坐标系, 可以正常工作, 而相对值检测系统其伺服电机编码器在断电后不能够记忆位置数据,再上电时必须执行回原点才能建立坐标系, 从而正常工作。
现在三菱的通用伺服电机和数控系统用伺服电机都配备有值编码器, 只要给伺服驱动器配备电池,就能建立值检测系统, 现就以FX PLC和MR- J2伺服系统构成的工作机械中建立值检测系统的技术重点做一探讨。
1 FX PLC- MR-J2系统
做定位控制时应该选用三菱FX1N或FX3U系列的晶体管输出型PLC, 而不宜选用FX2N系列PLC,这是因为FX2N系列的PLC不具备专用的定位指令。
MR- J2系列的伺服驱动系统包含伺服驱动器和伺服电机, 要建立值检测系统必须要将伺服电机的当前值传递给控制器。在PLC和伺服系统内要编制程序和做相应设置。
1. 1 在PLC 一侧应该编制的程序
在PLC程序中必须使用?? ABS当前值读取指令 ,该指令如图1所示。这条指令启动PLC进行值检测并指定了PLC接受伺服驱动器传来信号的输入端地址,以及传送给伺服驱动器信号的输出端地址。只有根据这条指令才能建立PLC和伺服驱动器的硬接线。
1. 2 在伺服系统一侧的设置
( 1)必须在伺服驱动器上加装电池, 由于值数据保存在值编码器的计数器内, 必须由电池支持工作。MR- J2系列和MR-J3系列所用的电池形状不一样;
( 2)参数设置:
MR- J2S-其参数N0. 1= 1000(选择值检测系统) ; MR - J3-设置参数PA03= 0001(选择值检测系统)。以上参数设置完毕后, 断电再上电参数才有效。经以上设置, PLC一侧的各端口地址和伺服驱动器一侧的相关端子都被赋予了相关定义,可以进行硬连接了。
2在PLC和伺服驱动器之间的硬接线
编程和设置完成后, 必须在PLC 和伺服驱动器之间进行硬接线, 才能进行通信。接线图如图2所示。
3值检测系统的通信过程
PLC 编程, 设置伺服系统参数, 硬接线这三项工作完成后, 再断电上电,系统就自动进行值检测。下面介绍??建立值检测系统的通信过程 (见图3)。
( 1)在PLC内部的?? ABS读取指令 = ON 的上升沿, PLC将?? ABS传输模式信号(Y5- ABSM )和??伺服开启信号(Y4- SON) 置ON;
( 2)伺服驱动器收到?? ABS传输模式信号ABSM后, 检测并计算值数值, 将?? 传送数据准备完成信号- TLC 置ON( X2= ON ), 通知PLC 可以进行数据传输;
( 3) PLC 收到?? 传输数据准备完毕信号( TLC =ON) 后, 将?? ABS请求信号( ABSR ) 置ON, (Y5 =ON) ;
( 4)伺服驱动器收到?? ABS请求信号ABSR 后 ,输出ABS低2位数据, 并将??传送数据准备完成信号- TLC 置OFF( X2= OFF);
( 5) PLC确认?? 传送数据准备完成信号- TLC 置OFF(X2= OFF) , 这表示伺服驱动器已经输出了低2位数据,PLC 读取2位ABS数据, 将?? ABS请求信号(ABSR ) 置OFF, ( Y5= OFF);
( 6)伺服驱动器将??传送数据准备完成信号-TLC 置ON( X2= ON )准备下一次传输。重复3- 6项操作,直到完成32位数据和6位和校验数据的传输;
( 7) PLC收到和校验数据后, 将?? ABS传输模式信号ABSM 置OFF。整个通信过程完成, 如果通信过程中ABSM信号被置OFF, 则会中断ABS传输。以上过程复杂, 无须编制其他程序, 而是在PLC 和MR-J2伺服系统之间自动完成。
4 可能出现的问题
信号公共端的连接: 必须按图2的要求将PLC 一侧公共端与伺服驱动器的SG 端相连接, 如果该公共端信号不连接,可能误动作。
5对值检测系统的验证
经过以上在PLC一侧编写程序, 在伺服驱动器一侧设置参数, 再正确连线后, 断电- 上电, 在上电的瞬间, 可以观察到在PLC和伺服驱动器之间信号闪烁,表明双方在交换信息, 如果伺服驱动器的数码显示屏上没有错误显示,则表示值检测完成。怎样才能知道值检测系统所检测到的信息是正确的呢? 可按如下程序进行操作:
( 1)先进行回原点(值检测系统只需做一次回原点操作) ;
( 2)移动伺服电机到任意值, 在PLC 梯形图上监视D8140的数值。( D8140的数值是当前位置值) ,记录该数值;
( 3) 断电- 再上电, 观察D8140 的数值。如果D8140的数值与断电前相同, 则表示值检测系统已经正确建立,如果D8140在断电上电前后数值不同,则表示值检测系统尚未正确建立, 必须检查编程,设置和连线等各方面因素