西门子模块6ES7222-1BD22-0XA0诚信交易
| 1、概述 本文介绍大连实德银川基地混料自动控制系统，采用德国西门子公司的S7可编程序控制器，成功应用于大连实德银川基地混料系统生产线。 大连实德银川基地混料系统的生产过程全部由可编程序控制器S7-300完成，即将生产工艺配方输入到系统监控配方程序中，由称重计量仪器动态检测电子称称重传感器的信号，并将控制信号传送给可编程序控制器，再由可编程序控制器产生各执行机构的控制命令来实现混料生产的自动化，提高混料各配方原料的准确性和生产效率。 2、系统功能 混料系统的主要功能是多种原料经过送料系统进入料仓以后，按照生产配方给定的原料配比从各料仓加到电子称中进行计量称料，再送入热冷混料机组中混合搅拌，并相应控制物料混合搅拌时的温度，以保证物料混合均匀和混合料的特性达到生产工艺要求，后将混合好的混合料送入干混料仓内，以供型材挤出机生产线使用。 混料系统需解决的主要问题包括： （1）实时采集各电子称称重传感器的称重信号。 （2）根据称重信号和生产配方产生罗茨风机、电磁旋转阀、电磁碟阀等的控制信号。 （3）动态检测和处理混料过程中可能出现的各种故障。 （4）下位机和上位机的通讯 （5）上位机的集中监控。 混料时，称重仪器选用的是莱梅特RWA-AD模数转换模块，可以设置和定制参数，采集称重传感器信号，输出数字信号。借助配方给定的原料配比产生执行机构的控制命令，并通过可编程序控制器控制各辅料罐的螺旋送料器、电磁阀和混料机组阀门的起停和开闭。通过检测电机保护装置，阀门位置开关状态获取电机、阀门的运行和故障情况，并可在工控电脑显示屏上进行监控。 3、可编程控制器系统组成 系统组成按站点划分。混料机组独立控制，与整个混料系统建立基于ProfiBus通讯。 站1：为上位机，采用西门子工控机；CPU为2.4G，内存为256M，采用以太网与系统PLC连接。采用WEBfactory组态形成监控图形。 站2：1号混料机组PLC，使用一台西门子S7编程器。上位机采用ProTool组态，PLC和SIMATICOP27通讯连接，监控混料机组运行。 站3：2号混料机组PLC，使用一台西门子S7编程器。上位机采用ProTool组态，PLC和SIMATICOP27通讯连接，监控混料机组运行。 站4：3号混料机组PLC，使用一台西门子S7编程器。上位机采用ProTool组态，PLC，监控混料机组运行。 站5：挤出现场PLC。采用西门子S7-215，共4组。用于控制挤出生产线四条绞龙运行和SIMATICOP7通讯连接用于现场控制。与整个混料系统PLC采用基于ProfiBus 通讯。总系统采用站1监控。 4、基于ProfiBus DP 通信 PROFIBUS现场总线是国际性的开放性现场总线标准，是一种符合IEC61158标准的现场总线。PROFIBUS-DP经过优化的高速、廉价的通信连接，是专门用于自动控制系统和设备及分散的I/O之间的通信网络。PROFIBUS-DP用于基础控制层的高速数据传送，主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。PROFIBUS-DP的上述特点使其在工业电气自动化领域占据了重要的地位。 本系统中ProfiBusDP总线完成PC与各设备之间的通信，并采用主从方式通信：主机(S7-416-2DP PLC)作为ProfiBusDP主站，以轮询方式对下属各从站(如ET200S﹑S7-300 PLC等)进行定周期扫描和读写。主机通过ProfiBusDP总线将指令传送到对应的数据区，并将各设备返回的状态信号从对应的数据区取出，从而实现对下属每个设备的监控。 5、系统监控通讯配置图 6、系统监控通讯程序 Network 4 S7 connecting CALL "MX1.1_connect" //连接1＃混料机组PLC Network 5 Control Signals PC (VISU) ->PLC CALL "image: S11-16" Network 6 Control Signals PC (Prisma) ->PLC CALL "fc_pc_flags_set" 7、结束语 混料系统控制构成复杂，控制任务多，逻辑繁琐。即要实现对现场各控制点的控制和监控。又要完成现场各种数字量、开关量的检测以及对周边设备，如各种运行电机和风机的控制。采用功能强、安全系数高的德国SIEMENSSIMATICS7系列可编程序控制器，整个控制系统完全满足混料系统控制工艺要求，实现了混料自动控制以及送料全过程的协调控制，系统性能好，操作使用方便。确保生产任务正常完成。 经过一段时间的运行，宁夏实德新型建材有限公司混料系统正常运行，可靠性高。维护方便，大大提高了生产效率。 |
当今世界上精密加工技术发展很快，新的加工方法和设备层出不穷，计算机的广泛应用使精密加工技术更为普及和多样。实现精密和超精密切削加工有三种方法：(1)采用和研制高精度加工设备；(2)采用新的切削工具材料；(3)利用加工与测量控制一体化技术。前两种方法成本较高，而后一种方法成本较低，具有广阔的前景。在后一种方法中，除了要保证刀具的精度、夹具的精度以及测量精度外，还有一项重要内容就微进给机构的精度及其控制精度。笔者在控制精密磨削的研究中，利用步进电机带动滚珠丝杠作为进给机构，在滚珠丝杠确定后，步进电机的控制精度成为了主要矛盾。
1、步进电机的控制
步进电机在不失步的正常运行时，其转角严格地与控制脉冲的个数成正比，转速与控制脉冲的频率成正比。可以方便地实现正反转控制及调整和定位。由于步进电机和负载的惯性，它们不能正确地跟踪指令脉冲的启动和停止运动，指令脉冲使步进电机可能发生丢步或失步甚至无法运行。必须实现步进电机的自动升降速功能。为了实现速度的变化，输入的位移脉冲指令相应地要升频、稳频、和降频些脉冲序列，可以由脉冲源加专用逻辑电路来产生，也可以由微型计算机产生。对于脉冲源加逻辑电路构成的控制器来说，控制逻辑是固定的，即控制电路一经固定，其控制逻辑也就固定了。
如果要改变控制逻辑和控制方案，必须改变电路结构和元件数，而使用计算机控制，不必改动硬件电路，只要修改程序，就可以改变控制方案。且可以从多种控制方案中，选取一种佳方案进行控制和调节。也可以用同一套系统对不同控制方案的多台步进电机控制。利用计算机控制的形式也很多，本文介绍PLC位控单元对步进电机的控制。
2、PLC系统组成及位控单元的工作原理
本研究所利用的PLC系统的组成包括如下七大模块：电源，CPU，位控单元，I/O单元，A/D，D/A单元，如图1所示。其中位控单元的主功能是当步进电机(或伺服电机)与电机驱动器联结时，输出脉冲序列控制电机的转速与转角。进给机构可以是2轴型，也可以是4轴型。本文采用的是前者，即滚珠丝杠的横向进给与纵向进给，如图2所示。具体地说，位控单元实现速度以及位置的控制方法有多种，如E点控制(单速度控制)，如图3(a)所示；P点控制(多级速度控制)；线性加/减速和S型加/减速，(a)，(b)为线性加/减速，S型如。还有位置控制和相对位置控制等。表1给出了E点控制不同模式的控制码(P点与其相同)。
图1 PLC系统组成结构图
表1 E点（P点）控制码
图2 2轴型位控单元工作原理图
图3 PLC位控单元自动升降速特性曲线
3、磨削加工PLC控制原理
如图4所示，PLC可以控制变频器、传感器、步进电机。总控制程序流程图如图5所示。其中两个步进电机是利用PLC的位控单元控制的。在进行精密磨削过程中，横向进给将是十分重要的，PLC的位控单元能较jingque地控制步进电机的转角，从而使滚珠丝杠获得jingque定位。由于PLC位控单元的控制方法有多种，对于磨削加工来讲，横向进给量不能大于215μm，通过实验的方法可以找出佳方案。这里只通过一种控制方法来说明位控单元的具体应用。设置原点，利用光栅尺粗对刀，测量出对刀位置距原点的距离。为防滚珠丝杠出现爬行现象，工作台从原点出发，经过一段距离以后开始自动加/减速。此时，只要给定起始速度，目标速度，加速/减速时间以及位置要求值，并设 定控制码即可实现上述功能，相关程序如图6所示。如果假设滚珠丝杠的螺距为d，步进电机的步距角为α°；进给速度为v(mm/s)；行程为s(mm)；则要求的脉冲频率(即程度中的目标速度)为f=360v/αd(Hz)；总脉冲数(即程序中的位置要求值)为F=360s/da(个)
图4 PLC控制磨削加工结构原理图
图5 总控制程序流程图
图6 步进电机S型加/减速程序梯形图
4、结束语
PLC位控单元具有运行速度快、灵敏度高、精度高、编程简单等众多优点。它对于在精密加工领域的研究开发与应用具有深远的现实意义。
随着信息技术的发展，信息交换技术覆盖了各行各业。在自动领域，越来越多的企业需要建立从工厂现场设备层到控制层、管理层等各个层次的综合自动化网络管控平台，建立以工业网络技术为基础的企业信息化系统。工业以太网络孕育而生。其中，作为传统MODBUS串口协议的MODBUSTCP/IP规范有如下特点：
1．MODBUSTCP/IP是简单的、中立厂商的用于管理和控制自动化设备的MODBUS系列通讯协议的派生产品。显而易见，它覆盖了使用TCP/IP协议的“Internet”环境中MODBUS报文的用途。
2.MODBUS TCP/IP 依然采用了原MODBUS协议的协议格式，诸如：通讯帧、功能码等等。
3．MODBUS TCP/IP中不需要“CRC-16”或“LRC”检查字段。而是采用TCP/IP和链路层（以太网）校验和机制来校验分组交换的准确性。
LS(原LG)产电XGK PLC
LS(原LG)产电XGK PLC是LS(LG)公司核心技术力量研发的下一代高性能PLC，XG系列是Master-K系列K型(XGK)和GLOFA系列I型(XGI)的替代产品。
它采用LG产电专用的MPU (NGP1000)芯片， 高处理速度 0.028 ㎲/步。采用高速专用的总线控制器和开发XGT专有的16bit高速传送算法。小体积 (大小27 * 98 *90)的模块，实现减小控制柜大小，成本。能够广泛扩大应用系统。
通过基于工控行业趋势的高速以太网（Fast Ethernet)和 行业广泛使用的现场总线的PROFIBUS/DeviceNet，在工控总线控制方面提供达到上层信息处理系统的完善开放式总线解决。
XGKPLC
行业应用解决方案
东莞长安自动化机械设备生产有限公司是一家专门从事中央空调行业机械设备制造的专用厂家。其机械设备控制许多的空调用小型风机。要求对这些风机能够实现启停控制，并将相关的数据集中到现有的计算机管理网络中。
如此，我们针对中央空调行业的以上特点。设计通过 LS(原LG)产电 XGK PLC配置XGL-EFMT(支持MODBUSTCP/IP)快速以太网模块实现PLC和上位计算机上安装的组态软件进行数据交换。XGL-PAFAProfibus总线模块和分布式I/O控制器-SMART I/O用来分别对分布在各个通风通道节点上的风机进行控制。
软件编辑：
XG5000是针对XG系列PLC进行编程调试的专用软件。该软件支持对多个PLC、多个程序编辑的能力；对变量/注释编辑方便，可用微软的Excel软件输入、输出，可在变量窗口中对变量、设备、标记等进行查看操作功能。
软件操作步聚
1、在菜单[TOOLS>处，选择[Network Manager>。打开XG-PD软件包。或点击如图所示图标。
2、XG-PD中[Option>选择相应的CPU类型，[Online>--[Connect>连接PLC，并[ReadIO Inbbbbation］。
3、找到相应的 FEnet 模块，双击，打开[Standard Settings> 窗口。
4、设置[Standard Settings>。
IP( IP地址)：设置为PC机同一网络段内， 即前三位数一样，后的IP值不同。
Subnet mask(子网掩码)：相同。
Getway(网关)：相同。
DNS Server(DNS 服务器)：相同。
说明：
Standard Settings 窗口中：Host table settings:
Enable host table 的意思为：可使能多个 IP 主机，用来设置访问该PLC的主机权限。
即：可以通过添加或删除操作来规定只有具有这些IP地址的PC机，才可以和XGK PLC EFMT 以太网模块进行通讯。
如果用户使用的是电信的通用网络。那么由于每次PLC接入网络所分配的IP地址是不同的。
即：PLC不能固定IP地址，PLC获得的为动态IP。可设置 EFMT以太网模块的 DHCP功能。自由获取网络IP地址，但主机的IP地址一定要和EFMT 模块地址在同一网段内。
5、打开[Online> 写参数至FEnet 模块中。
打开[Online> 写参数至FEnet 模块中。
只写入相关的模块参数和 High speed-bbbb参数。
组态软件接口设置：
上位机组态软件采用北京亚控公司的组态王6.51 组态软件。Modbus TCP/IP协议数据变量地址按照IO驱动库中的PLC\默迪康\ModbusServer(以太网)\以太网。进行设置。
Profibus总线设置及SMART I/O 分布式模块的硬件配置
使用XGL-PAFA Profibus 模块，必须要有LS(原LG)产电的总线设置软件SYCON 来设置它。
载入SMART I/O 对应型号：DC bbbbb 16p、TR Output 16p的Profibus-DP的GSD文件。
部分内容如下：
;======================================================
;GSD-File for SMART I/O LGIS
#Profibus_DP
;
;
;
GSD_Revision=1
Vendor_Name="LG Industrial Systems Co., Ltd."
Model_Name="GPL-TR4A"
Revision="BETA"
Ident_Number=0xffff ; TEST IDENT NUMBER
Protocol_Ident=0
Station_Type=0
Hardware_Release="Version 1.00"
Software_Release="Version 1.00"
9.6_supp=1
19.2_supp=1
45.45_supp=1
93.75_supp=1
187.5_supp=1
500_supp=1
1.5M_supp=1
3M_supp=1
6M_supp=1
12M_supp=1
MaxTsdr_9.6=60
MaxTsdr_19.2=60
MaxTsdr_45.45=250
MaxTsdr_93.75=60
MaxTsdr_187.5=60
MaxTsdr_500=100
MaxTsdr_1.5M=150
MaxTsdr_3M=250
MaxTsdr_6M=450
MaxTsdr_12M=800
Implementation_Type="ProDa-S1"
;Bitmap_Device="smartio_n"
;Bitmap_SF="smartio_s"
;Slave-Specification:
OrderNumber=" "
Periphery="SMART I/O"
OffsetFirstMPDBlock=0
ETERDelay=0
MaxResponseDelay=0
Sync_Mode_supp=1
Auto_Baud_supp=1
Min_Slave_Intervall=1
Max_Diag_Data_Len=13
Modul_Offset=0
Slave_Family=0;COMMON
Max_Module=2
Max_bbbbb_Len=0
Max_Output_Len=4
Max_Data_Len=4
;UserPrmData: Length and Preset:
User_Prm_Data_Len=5
User_Prm_Data=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00
Ext_User_Prm_Data_Const(0)=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00
;
Module="4 Byte Out, 0 Byte In" 0x23,0x00
EndModule
SYCON 中的配置画面
XGK PLC中程序画面
结论
通过上面的案例可以看出。LS(原LG)产电的新型XGK型PLC能通过MODBUSTCP/IP协议将以太网高速传输技术引入至中央空调工业控制领域，使得传统现场总线如Profibus既可实现底层设备的远程控制，又将现场级与管理级工程系统通过MODBUSTCP/IP网络有效的链接了起来。