6ES7231-7PD22-0XA8详细资料

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PLC在工控界中应用广泛，有许多优点和方便之处，很多同行都有共同的体会，在PLC系统中实现模拟量采集时价格十分昂贵，尤其实现热电阻温度、热电偶温度采集时，价格更是无法承受。
      本文介绍一种在PLC中实现低成本模拟量数据采集的方法，可以实现大量模拟量数据采集，每路模拟量输入的价格仅120元左右。
      系统连接如下图所示，PLC选用带有串行接口的（RS485），通过通讯接口与FCS900数据采集模块连接，实现大量模拟量数据采集，数量没有限制，通讯距离可以到1200米，从而实现低成本模拟量数据采集。
     FCS900是具有RS485接口的数据采集模块，支持MODBUS-RTU和自由口通讯协议，模块的型号和数量根据使用情况决定，通讯距离1200米。

FCS911可以实现16路模拟量数据采集，信号类型任意设置，可以混合信号输入，可以采集电压、电流、热电阻温度、热电偶温度。
FCS912可以实现16路热电阻温度采集，有6种类型的热电阻型号可以选择。
      FCS913可以实现15路热电偶温度采集，有6种类型的热电偶型号可以选择，冷端温度自动补偿。
所有模块的采集精度为0.1%，采集周期为1秒。
     当选用FCS921模块时，该方案也可以实现8路4~20mA电流输出功能，用同样的方法也可以实现DI、DO功能

引言：

    位于福建漳州的华阳后石电厂是台湾台塑集团旗下华阳电业在大陆投资大的发电项目。目前总装机容量为7*600MW,前6台机组为美国或日本全进口设备，7号机组采用国产设备。其中除渣系统包含渣井，捞渣机，碎渣机，一级皮带机，二级皮带机，三级皮带机，渣仓，循环水系统，排污泵等设备。上述机械设备全部由山西省电力公司电力设备厂为其提供，配套的控制系统人机使用台湾EVIEW触摸屏和美国AB公司 MICTOLOGIX1500系列PLC实现，并通过工业以太网与上位机通讯，设备实时状态显示和设备的操控也可在上位机实现。

一、      控制系统硬件构成：

     后石电厂前6台机组控制系统全部使用AB公司各系列的PLC，考虑全厂控制系统的兼容性和设备维护的统一性，电厂指定除渣系统控制依然选用AB公司的PLC。本套除渣系统需控制的设备共有18台套，主要为开关量信号。其中数字量输入（DI）点数为156点，数字量输出（DO）点数为52点，模拟量输入（AI）点数为5点，模拟量输出AO点数为1点。根据满足工程需要又留有适当余量的设计原则，PLC选型定为MICROLOGIX1500系列PLC，人机界面使用台湾EVIEW MT510触摸屏实现。控制系统主要清单如下：

二、      软件设计

     MICROLOGIX系列PLC具有很高的可靠性，上述所有硬件的平均无故障时间（MTBF）与同类工控产品相比高出了10多倍。满足了业主对本套控制系统高度可靠性的要求。通讯方面，所选CPU具有2个通讯口，一个用于连接触摸屏，一个连接以太网通讯模块，实现全厂控制系统以太网通讯连接。

硬件系统图如下所示：

1.     人机界面组态

     人机界面是在操作人员和机器设备之间作双向沟通的桥梁，用户可以自由的组合文字、按钮、图形、数字等来处理或监控管理及应付随时可能变化信息的多功能显示屏幕。使用人机界面能够明确指示并告知操作员机器设备目前的状况，使操作变的简单生动`，并且可以减少操作上的失误，是新手也可以很轻松的操作整个机器设备。使用人机界面还可以使机器的配线标准化、简单化，也能减少PLC控制器所需的I/O点数，降低生产的成本由于面板控制的小型化及高性能，相对的提高了整套设备的附加价值。MT510系列触摸屏是专门面向PLC应用的，人机界面的组态使用维纶公司的easybuilder2.7组态软件，该组态软件为全中文界面，具有比较全面的功能，除了一般人机功能如：指示灯、开关和数据显示和数据输入及报警功能外，它还有下列特有功能：

n       开启多个弹出窗口

n       可以制作和bbbbbbS系列操作系统一样的任务栏和快选窗口工作按钮

n       256色显示方式使触摸屏的表达更加丰富多彩，效果胜人一筹

上述功能在这个工程中都得到了充分应用。

后石电厂除渣系统工艺流程如下： 

依据上述工艺流程，人机界面主画面设计如下所示：

     在主画面上可以清晰掌握所有设备的当前情况，符合运行人员的操作习惯和设备状态显示习惯。设备按钮上方三盏指示灯为状态指示灯。盏状态指示灯显示红色表示设备运行，第二盏状态指示灯显示绿色表示设备停止。第三盏状态指示灯显示黄色表示设备故障。几个模拟量的实时显示如渣仓料位、捞渣机速度、水温、补水阀的开度。点击相应设备文字按钮进入该设备的控制界面。在设备控制界面内可以控制该设备或查看设备的状态和故障信息，如捞渣机控制界面如下：

     在捞渣机控制画面内，根据设备状态，确认没有各种故障后，选择“手动”模式，就可以起动捞渣机，捞渣机刮板转动动力来自液压站。液压站提供高压动力油驱动液压马达旋转继而带动捞渣机刮板转动。动力站油泵运行后，在人机界面上设置运行速度0%-，PLC对应输出4-20mA线性信号给比例放大板，比例放大板根据调速信号控制比例阀的开度，调节单位时间进入液压马达内腔的油量，实现液压马达的无级变速。运行中如果捞渣机链条故障，捞渣机停机，故障信息列表内的“链条故障”指示灯显示黄色并且闪动，提示运行人员故障发生点。液压站的其他故障都有相应的指示，界面接单明了。

2.     PLC程序的编制

     除渣系统PLC的程序编制使用AB公司的RSLogix500编程软件，根据上述工艺，设备控制主要为顺序控制和一般连锁控制。根据运行人员现场要求和程序编制简单易读的原则，编程语言使用梯形图。梯形图语言是一种逻辑电路语言，通俗易懂，具有逻辑电路知识和电气控制知识的人员都能读懂程序。为了使程序清晰易读PLC的程序设计包含一个主程序和八个子程序，主程序作用是调用7各子程序。7个子程序分别是：捞渣机控制子程序，碎渣机和12号推杆控制子程序，123级皮带机和渣仓控制子程序，水系统控制子程序，故障处理子程序，顺序控制子程序，上位机通讯子程序。主要子程序的功能叙述如下：

n       捞渣机控制子程序流程如下：

n       链条自动张紧控制子程序流程：

n       顺序控制子程序流程：

n       通讯子程序内将设备故障字、状态字及控制字映射到上位机组态软件的相应字中，实现就地PLC与上位机的通讯连接。从而在上位机上可以操作设备，监视设备状态，显示设备故障信息。

三、      系统的通讯介绍

       MICROLOGIX1500 PLC具有强大的通讯功能，自带两个硬件电气特性为RS-232的通讯口，两个通讯口支持多种通讯协议。

n       DF1全双工通讯协议

n       DF1半双工通讯协议

n       DH-485通讯协议，通过ACI+转换器

n        ModbusRTU从通讯协议

n       ASCII通讯协议

n       EtherNet/IP通讯协议,通过以太网模块

     触摸屏与PLC的通讯使用AB公司的DF1全双工通讯协议,触摸屏自身集成了支持这种通讯协议的驱动程序。在组态人机界面时，触摸屏的协议选择DF1全双工通讯协议,波特率、停止位，校验位选择与PLC通讯设置相同并下载至触摸屏后。二者就可轻松实现通讯。

      PLC与上位机的通讯使用EtherNet/IP通讯协议通过以太网模块实现，以太网模块的通讯参数设置使用ENI/ENIW配置软件，该软件在ABguanfangwangzhan可以免费获得。配置软件中TCP/IP参数设置包括IP地址，子网掩码和网关，下载到以太网模块中就可以实现与上位机的通讯。通讯连接后可以在上位机编程、下载和上载程序，十分方便。

结束语：

      触摸屏和MICROLOGIX 1500PLC在后石除渣系统的应用达到了设计目的，对比日本提供的前六台机组除渣系统控制系统：系统硬件上使用一台触摸屏代替了上位机控制计算机，使用MICTOLOGIX系列小型PLC取代原来中型PLC。节省了上位机开发版和运行版组态软件，三项节省投资近20万元，控制功能和系统可靠性却丝毫没有减少，使用到现在一年的时间内没有发生过任何问题，华阳电厂运行人员十分满意。

下面以S7-200 CPU224为例说明S7系列PLC的主要技术性能。

1．一般性能

S7-200 CPU224的一般性能如表4-13所示。

表4-13 S7-200 CPU224一般性能

2．输入特性

S7-200 CPU224的输入特性如表4-14所示。

表4-14  S7-200 CPU224输入特性

3．输出特性

S7-200 CPU224输出特性如表4-15所示。

表4-15  S7-200 CPU224的输出特性

4．扩展单元的主要技术特性

S7-200系列PLC是模块式结构，可以通过配接各种扩展模块来达到扩展功能、扩大控制能力的目的。目前S7-200主要有三大类扩展模块。

（1）输入/输出扩展模块  S7-200CPU上已经集成了一定数量的数字量I/O点，但如用户需要多于CPU单元I/O点时，必须对系统做必要的扩展。CPU221无I/O扩展能力，CPU222多可连接2个扩展模块（数字量或模拟量），而CPU224和CPU226多可连接7个扩展模块。

S7-200PLC系列目前总共提供共5大类扩展模块：数字量输入扩展板EM221（8路扩展输入）；数字量输出扩展板EM222（8路扩展输出）；数字量输入和输出混合扩展板EM223（8I/O，16I/O，32I/O）；模拟量输入扩展板EM231，每个EM231可扩展3路模拟量输入通道，A/D转换时间为25μs，12位；模拟量输入和输出混合扩展模板EM235，每个EM235可扩展3路模拟输入和1路模拟量输出通道，其中A/D转换时间为25μs，D/A转换时间]100μs，位数均为12位。

   基本单元通过其右侧的扩展接口用总线连接器（插件）与扩展单元左侧的扩展接口相连接。扩展单元正常工作需要+5VDC工作电源，此电源由基本单元通过总线连接器提供，扩展单元的24VDC输入点和输出点电源，可由基本单元的24VDC电源供电，但要注意基本单元所提供的大电流能力。

（2）热电偶/热电阻扩展模块  热电偶、热电阻模块（EM231）是为CPU222，CPU224，CPU226设计的，S7-200与多种热电偶、热电阻的连接备有隔离接口。用户通过模块上的DIP开关来选择热电偶或热电阻的类型，接线方式，测量单位和开路故障的方向。

（3）通讯扩展模块 除了CPU集成通讯口外，S7-200还可以通过通讯扩展模块连接成更大的网络。S7-200系列目前有两种通讯扩展模块：PROFIBUS-DP扩展从站模块（EM277）和AS-i接口扩展模块（CP243-2）。