西门子6ES7222-1BD22-0XA0参数选型
PLC在啤酒废水处理控制系统中的应用（下）
图3 A/D和D/A模块初始化程序
PID指令所涉及到的24个数据寄存器也需要设定，如采样时间、滤波常数，积分时间、微分增益等。这些数据需要根据被控对象的实际情况来定量，如pH值的存在范围、污水的liuliang大小、加入中和药水的品质、中和速度等。通常工厂的生产工艺相对较为稳定，污水的pH值和liuliang基本稳定，有些变化，只要控制参数设置合理一般不会有太大出入，而其它的影响因数比较容易控制，这些参数可以定值设置，并在PLC上电工作时就调入并在控制过程中使用。
3.2 采样过程
采样的间隔时间可以根据实际情况定置，时间因子可以采用PLC内部的时间基准，如图4中M8013为秒脉冲的时钟继电器。
图4所示的A/D转换程序可以每秒钟完成一次pH值的采样。
图4 A/D 转换程序
3.3 分析、计算过程
采样完成后，利用PID指令进行分析和计算。
图5 PID指令程序
在图5所示的PID指令程序中，目标值是指用户希望被控对象应稳定在哪一个模拟值所对应的数字量。如pH值0～14的模拟量4～20mA对应的数值为0～1000，若被控对象的pH值需要稳定在7，那么目标值数字量就应设定为500。测定值是指A/D采样所得到的pH值的数字量。参数D20表示PID指令在执行时所需的24个参数的个参数，也指明了这24个参数的首地址指针。从D20至D43应专门留给PID指令用于存储参数，通常需要在系统上电初始化时完成参数的输入，或者还可以使用编程器输入到受电池保护的D200以后的数据存储器，这样就不需要在每次上电时都把参数调入了。由PID指令分析后所得到的输出值存储在D50中。
在FX系列中，FX 是在内部固化了PID指令的PLC，它使用户在面对复杂控制时编程更加方便、程序量可以大大减少，控制的准确性和反应速度得到了很大的tigao。
3.4 输出程序
在PID指令执行后，所得数据将送至D/A模块，由它转换成4～20mA信号来控制变频器的输出，调节加药量，控制pH至。输出语句如图6所示。
图6 D/A转换程序
4 结束语
以PLC和变频器为核心的自动控制系统运用于pH值的控制，在工厂污水治理中取得了很好的效果。在以太湖流域为主要治理对象的“零点行动”中，许多污水处理厂采用这种自动控制系统都能很好地控制排放污水地pH值，tigao了工作效率，降低了工人的劳动强度，tisheng了污水处理厂的现代化水平。
1 引言
在对自动化设备进行plc编程的过程中，由于各种输入变量、输出变量及中间变量之间的关系错综复杂，开始时往往毫无头绪。如果能够根据设备所要实现的各种功能，列出各种变量之间的函数表达式，就可以清楚的分析它们之间的逻辑关系，继而根据表达式编写plc程序，下面以深圳机场的行李输送与安检联动系统为例，介绍如何运用函数表达式来分析各种变量之间的逻辑关系的。
2 行李输送与安检设备联动系统概述
旅客在乘机前需要办理登机手续，机场设有办理旅客登机手续的专用设备－值机柜台，值机柜台与行李输送、安检构成旅客行李安检、输送联动系统，乘客需要托运的行李，都必须通过行李安检系统的安全检查。如图1所示，一般情况下，行李输送与安检联动系统按两个值机柜台共用一台双通道x光机设计，两个值机柜按相同的工作模式工作。值机系统包括值机柜台、称重皮带（web）、x光机皮带（xrb）、注入皮带（wab）、脚踏开关等。安装在web和wab上光电管（pec）用作die-back功能。每条皮带在同一时间只能传送一件行李。
行李输送与安检联动系统采用上位机集中、plc现场分散控制模式进行控制。plc选用rockwellcontrollogix系列，编程软件采用rslogix5000。图1为机场行李输送与安检设备构成的联动系统。
2.1 值机面板
图2示出了值机面板图。使用值机柜台前，打开钥匙开关，值机系统进入正常工作状态。每个值机面板有4个状态指示灯，显示值机当前行李状态。
“cid状态”指示灯变常亮，表示该值机柜台已处于工作就绪状态，可以办理登机手续，值机员依据值机面板上状态指示灯进行相应操作（值机面板4个状态指示灯功能如表1所示）。
2.2 x光机
x光机作为行李安检系统的核心设备，在行李安全检查方面起着决定性的作用。x光机通过发射x射线照射，使行李在x光机电脑屏幕上形成图像，安检员根据电脑屏幕上的成像判断行李是否安全，确定行李能否通过安全检查装上飞机。行李输送系统与x光机接口通过屏蔽电缆（4根信号线和1根公共线）连接，两个行李值机柜台共用一台双通道x光机。
信号线名称、性质及逻辑定义：
0# _________ 公共线;
1# _________ 号逻辑控制线;
2# _________ 第二号逻辑控制线;
3# _________ 第三号逻辑控制线;
4# _________ 第四号逻辑控制线。
其中，4#3#用于控制b通道，2#1#用于控制a通道。
1#、2#、3#、4#线对0#线短路（闭合）定义为“1”态，1#、2#、3#、4#线对0#线开路（断开）定义为“0”态，×为无关态。
3 联动逻辑功能定义
3.1 信号线逻辑功能定义
根据行李输送系统与x光机接口通信协议，对1#、2#、3#、4#、0#线信号线逻辑功能定义如下：
（1）4#3#2#1#=1111时，x光机处于关闭状态。4#3#2#1#≠1111时，x光机开机，值机系统进入工作状态。
（2）x光机正常开机后，自动将4#3#2#1#置为0000，值机系统初始化，值机人员开始办理登机手续。次脚踩脚踏开关时，运行web（在节能状态下，自动启动行李输送系统设备），将旅客要求托运的行李运送到web的光眼1处停下，将打印的行李信息条码挂在行李上;在x光机允许接收行李的条件下，第二次脚踩脚踏开关时，web、xrb和wab运行，旅客行李从web进入wrb，接受安全检查。行李完全进入wrb后，web在系统设定的时限内自动停运，xrb和wab将行李运送至wab的pec处停止，根据扫描检查结果，确定行李在wab上等待与否。
（3）4#3#2#1#=××11时，x光机内的a通道已经接收到来自web的行李，该行李的图像未送到安检工作站。此时，通道a和b的wrb均不得接收来自web的行李（a通道自锁、b通道互锁）。
（4）4#3#2#1#=11××时，x光机内的b通道已经接收到来自web的行李，该行李的图像未送到安检工作站。此时，通道b和a的wrb均不得接收来自web的行李（b通道自锁、a通道互锁）。
（5）4#3#2#1#=××10时，经x光机扫描a通道行李的图像已经送到安检工作站，该行李的图像未经安检员判读。此时，a通道的wrb不得接收来自web的行李（a通道的wrb自锁），b通道的wrb可以接收来自web的行李（b通道的wrb互锁状态解除）。
（6）4#3#2#1#=10××时，经x光机扫描b通道的行李图像已经送到安检工作站，该行李的图像未经安检员判读。此时，b通道的wrb不得接收来自web的行李（b通道的wrb自锁），a通道的wrb可以接收来自web的行李（a通道的wrb互锁状态解除）。
（7）4#3#2#1#=××00时，a通道行李的图像经过安检员判读，确认安全，wab将该行李注入行李收集皮带，解除a通道自锁，允许后续行李进入a通道的wrb。
（8）4#3#2#1#=00××时，b通道的行李图像经过安检员判读，确认安全，wab将该行李注入行李收集皮带，解除b通道自锁，允许后续行李进入b通道的wrb。
（9）4#3#2#1#=××01时，a通道的行李图像经过安检员判读，确认该行李行李可疑，安检人员应将该行李从wab上取下开包检，触发x光机上复位开关（使4#3#2#1#=××00），解除a通道的自锁，允许后续行李进入a通道的wrb。
（10）4#3#2#1#=01××时，b通道的行李图像经过安检员判读，确认该行李行李可疑，安检人员应将该行李从wab上取下开包检，触发x光机上复位开关（使4#3#2#1#=00××），解除b通道的自锁，允许后续行李进入b通道的wrb。
4 列出输入变量、输出变量、中间变量及其逻辑关系表达式
4.1 列出系统所用到的输入变量和输出变量
如表2所示。
4.2根据系统的逻辑功能列出各种中间变量及其与输入变量、输出变量之间的关系，进行编程
（1）根据x光机信号线的逻辑功能定义得到柜台a、b通道的各种状态与x光机信号的关系表达式：
x光机关闭状态（y0）=x1x2x3x4
a自锁b互锁（y1）=x1x2
b自锁a互锁（y2）=x3x4
a自锁b解互锁（y3）=x1x2
b自锁a解互锁（y4）=x3x4
安检正常，a解自锁（y5）=x1x2
安检正常，b解自锁（y6）=x3x4
a行李可疑（y7）=x1x2
b行李可疑（y8）=x3x4
a通道脚踏开关互锁sa=a通道脚踏开关*a通道光眼1
b通道脚踏开关互锁sb=b通道脚踏开关*b通道光眼1
（2） 根据输送带的逻辑动作顺序得到输送带运行的关系表达式：
脚踏踏下锁存变量js（l）=j↑*time1
脚踏踏下解锁变量js（u）= c1↑+tc1+e
time1为行李在x光机皮带中运行时间过长;
tc1表示行李进入x光机（行李离开光眼1后延时1秒）;
↑表示一次脉冲触发信号;
当锁存变量js（l）为真时，中间变量“脚踏踏下”js常为1;当解锁变量js（u）为真时，js常为0;
发送行李进x光机锁存变量：
f（l）= js*c1*y2*y5*sb*p2*c2*key*e*time1
解锁变量f（u）=c1↑+tc1+e
当f（l）为真时，中间变量“发送行李进x光机”f常为1;当f（u）为真时，f常为0;
称重皮带运行：
p1=js*c1+f;
x光机皮带启动锁存变量
p2（l）=f;
p2（u）=c2+rest+e;
当p2（l）为真时，输出变量p2常为1（运行）;当p2（u）为真时p2为0（停止）;
注入皮带启动锁存变量：
p3（l）=f+y5*c2*win*key*e
p3（u）=c2+rest+e;
win为中间变量“有预留窗口”;当p3（l）为真时，输出变量p3常为1（运行）;当p3（u）为真时p3为0（停止）;
（3） 柜台指示灯表达式
cid指示灯（绿）：
中间变量“慢闪条件”：gf=f（l）*y5↑
绿灯闪烁：g=慢闪中间点*gf
绿灯常亮：g=y5*key
x光机状态指示灯（白）：
慢闪条件：wf=y3+y4
白灯慢速闪烁：w＝wf*慢闪中间点*time1 *y0*key
白灯快速闪烁：w=time1*快闪中间电*y0* key
白灯常亮：w=x1x2x3x4*time1*wf* y0* key
安检指示灯（红）：
红灯慢速闪烁：r=y7*慢闪中间点*e*y0* key
红灯快闪：r=e*快闪中间点*y0* key
红灯常亮：r=y7*e* y0* key
超重超长状态灯（黄）
行李发送时行李在称重皮带上3秒内仍没发送进x光机则判断行李超长
“行李超长”：tl=c2* p1* p2*计时3秒
超重信号tw由柜台电子称输出。
黄灯慢闪：yel＝key *tw*慢闪中间点
黄灯常亮：yel= key *tl
（4） 据表达式画出梯形图，进行plc编程。
5 结束语
从表达式我们可以清楚的看出各种变量之间的逻辑关系，再进行梯形图编程就显得简单得多了。在维护设备时，很多时候都要对设备的plc程序进行分析，这时候先列出各种变量之间表达式，把各种逻辑关系弄清楚，对于程序分析式也有很大的帮助
保证大精度和速度
Twins牌燃气设备配件在国际家用电器制造商生产的煤气灶和烤箱中广泛应用。这些零部件由位于意大利北部的Beocom公司开发和建造的机器上加工。大约20 年前，Beocom开发了台全自动串联式安装和测试设备，它具有两个并行排列的测试站，其 Twins品牌名称由此而来。这一创新产品奠定了公司长期成功的基础。近，Beocom采用倍福的集成式 PLC和运动控制解决方案完成了一条全新的用于加工小型煤气设备零部件的连续生产线。
“在我们刚开发好时，这款自动串联式测试装置大的创新特点是在两个工作站之间，零部件的拾放是相对独立的。”与Franco Borsi一起于 1995 年共同创立Beocom公司的 IvanOmodei说道。“自动串联装置在当时并不是什么是新事物，但以前只有在两个加工操作都完成后才能拾取零部件，周期时间也比较长。转向使用基于PC控制平台后，我们能够基于时序主站逻辑分别缩短周期和控制时间。”
近，Beocom开发了一条用于安装在燃气配件中的金属套管加工（铣削、切削、车削、钻孔、螺纹切削，等等）的连续生产线。这些组件负责确保煤气设备的密封性，这也是为什么这些组件要采用黄铜棒以大精度加工。“我们的连续生产线基于电子控制回转工作台原理，它也可以从我们扎实的自动化组装和测试机器的知识中受益。”IvanOmodei说道。吞吐量不断变化，但每天通常是在数千个零部件范围内变化，这要取决于工件的尺寸和加工要求。零部件被自动放在输送工位上。这实际上消除了配置修改后的停机时间并显著tigao了生产效率。
图1 以旋转式表盘和分度机形式呈现的连续生产线用于加工煤气设备的小型零部件
Beckhoff的嵌入式控制器集成 PLC 和运动控制
倍福的 CX2030 嵌入式控制器用作连续生产线的控制单元。它不仅监测分布式 I/O 点，还控制31 根轴的运动同步。AM8000系列伺服电机采用单电缆技术，并实施了直线电机。由传感器、转换器和执行器构成的整套外设通过EtherCAT连接。使用温度和振动传感器可以为整个连续生产线监测测得的值。除了防护等级为IP 20 的EtherCAT I/O 端子模块之外，还使用了坚固耐用的 IP 67现场总线端子盒，它们直接安装在机器上。安全解决方案通过TwinSAFE I/O 端子模块，它们可以直接插接在嵌入式控制器后面。HMI硬件用的是一台 15 英寸的 CP3915远程多点触控控制面板。定制的面板连接到一个符合人体工程学机器操作的可移动安装臂上。
Twins 连续生产线的中央控制柜概览图，煤气设备的小型零部件就是在这个生产线上加工而成的总共使用了
15 个双通道和 2 个单通道 Ax5xxx 系列EtherCAT伺服驱动器用于控制这些轴
由于控制架构基于标准组件，Beocom为连续生产线开发完整的应用软件。IvanOmodei自豪地指出该软件提供了传统 NC 控制器所不具备的功能。
Beocom将基于 PC 的控制技术作为标准
公司创始人 Ivan Omodei列出了一系列现在将倍福基于 PC的控制技术作为其机器标准的原因。“我们以前使用的解决方案不再具有竞争力。早在 2011年，我们就给我们的机器配备了倍福控制平台。我们很快意识到它非常适合用于满足我们在性能、速度和精度方面的要求。组装和测试线由多个子组件构成，集中式PC控制系统让我们能够利用全部集成所有组件获得佳性能。EtherCAT作为高速通讯系统能够保证数千个机器边缘数据点的快速、一致性的信号传输。
据 Ivan Omodei所述，另一个亮点是基于PC和EtherCAT的控制技术所具备的诊断能力。“EtherCAT让我们能够将诊断jingque定位到各个 I/O点，而不是整个网段。基于 PC的控制平台，也可以轻松地进行远程故障诊断。例如，我们可以检测是否真的有问题或者由于错误操作或机器设置触发了报警，这种情况经常出现。高性能的嵌入式控制器，加上合适大小的存储介质，能够实现jingque的产品跟踪