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西门子6ES7511-1FL03-0AB0性能参数

PLC可编程控制器在过程控制系统实验装置中的应用

1 引言

随着现代科学技术的飞速发展，不仅对生产过程自动化，也对生产管理提出了更高的要求。通过计算机网络技术把自动控制与计算机管理系统结合起来，集管理和过程控制为一体是当今工业自动化发展的趋势。复杂的过程控制系统，常采用两级网络拓扑结构，底层用现场总线以便控制装置尽可能靠近被控生产过程现场，上层采用工业以太网，监控级相对集中于主控室内，从而实现对生产过程的集中管理和分散控制。这样构成的控制系统具有实时性好、**性高、抗干扰能力强等优点，比传统dcs系统更经济，更**。为了适应这一形式的发展要求，提高实验教学质量，使工科学生在校期间就能受到良好的工程实践锻炼，因此开发了基于工业以太网及现场总线的过程控制系统实验装置。

2 系统配置及网络结构

实验装置控制系统由上位机监控系统和下位机plc控制系统两部分构成。整个网络采用两层网络拓扑结构，上层为工业以太网，用于上位机pc之间以及上位机和下位机plc之间的通讯，底层为profibus-dp现场总线，用于下位机plc主站（dpm1）和四个从站（dps1-dps4）之间的通讯，其中，plc主站和从站控制液位、压力和温度流量等过程控制实验装置。系统用simatic step 7软件进行网络组态、硬件组态以及plc控制程序的编写，并用组态软件simatic wincc实现了上位机与plc的动态连结。整个系统组成如图1所示：

2.1 现场部分

现场部分是所需控制的液位、温度流量和压力实验装置，变送器将采样数据转换成4～20ma的电流信号，直接接入sm334模块（模拟量输入/输出模块），经模/数转换变成0～27648的数字量。开关量的输入输出接入sm323模块（数字量输入／输出模块）。

2.2 控制单元

控制单元采用西门子plc，s7-300系列plc功能强大，采用模块化设计，有*处理单元（cpu）、各种信号模块（sm）、通信模块（cp）、功能模块（fm）、电源模块（ps）、接口模块（im）等，有多种规格的cpu可供选择。通过cpu上集成有profibus-dp接口、mpi接口或通信模块可以连接 as-i接口、profibus总线和工业以太网系统。

本系统主站采用西门子s7-300系列plc，其cpu为315-2dp。它执行指令时间短，扫描1000条指令不需10ms，足以满足控制的时间要求。主站还带2个信号处理模块（di16/do 16、ai 4/ao2）和一个通讯模块cp343-1（用于上位机和plc之间通过工业以太网进行通讯）。从站选用profibus-dp分布式i/o et 200m，带2个信号处理模块（di 16/do 16和ai 4/ao2），从站没有*处理器单元，各从站之间经im153接口模块通过dp总线进行连接。组态之后，添加的分布式i/o与plc站中的本地i/o具有统一的编址。

PLC在轴承滚针分选机控制中的应用

（3） 数据换算

由于a/d转换得到的是标准数字信号，即相对于传感器测量范围的相对百分数，不能直观地表示过程被测量的量纲，因此需要进行换算。ad001可根据用户设定的上下限参数，将ad转换后的12位二进制数据换算成4位十进制数。ad001按下式进行换算，并忽略计算结果中的小数部分。

数据转换梯形图如图3所示，其中两路的上、下限参数值分别预置在dm1110、dm1111和dm1112、dm1113中，参数值**是0—9999的bcd码数据，且两数据之差不大于4000。ir区中10005、10006分别为*路、第二路的数据换算启动位，当其被置为“1”时，则向ad001发出执行换算指令。

（4） 数据分组

滚针或滚柱的直径及长度测量信号在转换成数字信号后，还要同内部寄存器中的设定植进行比较，以便进行分组，即确定滚针或滚柱应属的组别，并将其归入该组。

根据工艺要求，将长度设为上限和下限值，分别预置在dm1110和dm1111中;直径设为10组，分别预置在dm1112到dm1121中。实际测量值连续同设定植比较，即可确定相应组别。

长度比较梯形图如图4所示，当00103接通时，将通道dm006中的值同dm1110相比较，如小于设定下限值，则le接通，接通00400输出。如大于设定下限值，则同上限值dm1121相比较;如大于上限值，则接通00401输出。00400和00401使超差门00311接通输出。

4 结束语

在工业生产的自动化生产线中，有许多参数（如长度、直径、厚度等）需要进行实时检测，以便确定产品是否合格或按照参数值进行分类处理，利用plc进行控制具有硬件简单，易于进行程序设计和控制流程的修改、运行稳定、故障率低、分组精度高等优点，是一种较为理想的控制方案。

PLC在轴承滚针分选机控制中的应用

1 引言

为了提高和*产品的质量，生产中对一些部件按照一定的工艺要求进行归类分组是必要的。以轴承的生产为例，要求对生产中的滚针和滚柱进行分选组别，这一工作由轴承滚针分选机来完成。

分选机的功能是对工件进行连续测量，将被测参数转变为电信号，再经电路放大、逻辑运算处理后。控制相应的执行机构，对工件实行自动分选。

2 轴承滚针分选机plc控制系统的设计

2.1 系统构成

系统采用omron c200h模块式plc，现场开关信号接入24v输入模块，指示灯、中间继电器及电磁铁线圈由晶体管型输出模块控制。选用差动式电感传感器（差动式电感传感器是把被测的非电量转换成线圈的互感变化，由两个相同的电感线圈和磁路组成，使用时，一个线圈的电感量增加，另一个线圈的电感量减小，形成差动形式，以提高传感器的灵敏度和线性度）将滚针或滚柱的直径和长度的变化转变成电感量变化，再经测量放大电路放大成标准的电压信号，接至plc的模拟量输入模块。

该系统总输入点为：开关量为5点，模拟量为2点，分别采用直流24v的8点输入模块im211和模拟量输入模块ad001;输出点为开关量17点，选用od411（8点）和od211（12点）两块晶体管输出模块。对plc的输入输出端子进行定义和分配如附表所示。

2.2 工作原理

分选机属于比较测量仪器，先以标准尺寸工件定标或先校正好测微仪的放大倍数，然后以被测工件与标准工件尺寸进行比较，产生直径尺寸差δd和长度尺寸差δl，电感测量头将δd和δl转变为电感差δd和δl，测量电路将电感差转变为0~+10v的电压信号us。信号经plc模拟量输入模块转变为数字量，并根据工艺要求，将参数同标准数据进行比较，控制相应料门电磁铁。分选的工艺要求如下：

（1）长度信号先与直径信号进行分选：分选时，先将滚针的长度测量值分为三类，即长度超差件l+、l-和合格件l0，然后再将l0工件按照其直径大小细分为超差件d+、d-，合格件d1、d2、…d10，也就是说只有长度合格的工件才进行直径分选。

（2）组别按尺寸大小，由小到大进行排列：长度按l-、l+、l0，直径按d-、d1、d2、…d10、d+，从小到大顺序排列，以*工件准确地落入属于自己的组别

一种基于PLC的*步进电机控制器

3.3 电流检测原理

在步进电机驱动器中，内置了电流检测电路。电机发生断电或欠电流运行时，发出报警信号，使系统停止运行。检测原理是利用三相双三拍步进电机的工作特性，在任意时刻均有两相得电。只要检测任意时刻流过公共地线的电流大于相应额定电流的2/3即可认为工作正常，如小于相应额定电流的2/3，则认为欠电流运行。电路原理和时序图，如图3，4所示。

图3中，r是电流检测电阻，c用于竞争。在图4中in表示三相双三拍电机流过公共点电流检测电阻的额定工作电流;in表示检测电流的门限，in=2/3in;i表示电机的实际工作电流。alm表示欠电流报警。系统运行后，当i≥in时，alm报警，直到故障排除，系统复位后报警解除。图4中的细实线表示alm未报警时的时序图。

3.4 触摸屏的软件设计

（1） 首页：打开电源开关后，提示输入登录密码。正确输入密码后，自动进入首页。设备进入准备状态。

（2） 输入窗口：输入窗口主要用于设定并进行操作。包括键盘和主要操作控件，操作者可以直接对设备进行操作。

（3）配方数据窗口：对于经常用到的操作数据，可以按照提供的格式存放到配方卡记忆体里面，当需要时把它调出来，而不需要临时输入数据，可以大大地提高操作效率。

（4） 控制窗口：控制窗口主要用于对设备的基本功能的操作和显示。包括一个隐藏的小键盘窗口，可以在需要设定数据时弹出。

（5） 元件检查窗口：用于对plc内部关键元件的监测，以便出错时查找故障。

（6）梯形图检查窗口：用于对plc梯形图的实时监控（由于mt506s不具备直接显示plc内部梯形图的功能，故采用了单独制作显示plc各元件的方法组合成关键部分梯形图）。

3.5 plc的软件设计

plc程序流程图如图5所示。

系统初始化后，完成了距离设定，选择运行方式后。再看系统是否有故障或是否到达原点。当完全准备妥后，分别执行自动或手动操作。在按设定距离执行自动往返运行的过程中，当中间执行断开操作后，系统保持运行方向，运行到设定距离，保持显示，然后停止运行;当执行复位操作后，系统首先运行显示归零（计数清零），然后停止运行。在执行手动运行中，当到达设定距离后，系统保持显示，并停止运行;当运行中执行断开操作，方向不变，到达设定距离后，系统保持显示并停止运行;当执行复位操作，则运行显示归零（计数清零），然后停止运行