西门子6ES7231-0HC22-0XA8工作原理1 顺序控制指令介绍 PLC应用比较广泛的场合之一就是顺序流程控制。顺序流程控制就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部的状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动有序地进行操作。它是一种效率较高的编程调试方法，其基本思想方法就是将系统的一个工作周期划为若干个顺序相连的阶段，即步，对步的控制就可以实现系统的各种要求。西门子S7-200系列PLC提供了顺序流程的相关指令，即顺序控制继电器指令LSCR、SCRT、SCRE。LSCR n是标记一个顺序控制器段(SCR)的开始，n为顺序控制器S的地址，当n为1时，该顺序控制段开始工作。SCRE是标记该顺序控制段的结束。每一控制段必须以它为结束。SCRT n是执行SCR段的转移，当n=1时，一方面使下一个SCR段的使能位S置位，以便下一个SCR段开始工作，同时对本SCR段复位，使得本SCR段停止工作。所以控制SCRT的转换条件就可以实现相关的转移。同时使用SCR时有以下限制:不能在不同的程序中使用相同的S位，如PLC控制的流程有两部分，则这两部分之间不能用相同的S位，否则两部分的流程会混串。不能在SCR指令中使用JMP和LBL指令，使用JMP和LBL指令，即不允许用跳入或跳出的方法跳入或跳出SCR段，其实对于用顺序流程控制指令都能实现跳转，完全可不用JMP。不能在SCR段中使用FOR、NEXT、END语句。其在语句表语言中的例子如下: 2 塑料发泡加工系统的工作过程 塑料发泡加工就是对包装材料泡沫塑料原材料的加工处理。加工发料系统采用一台TP270触摸屏带3台S7-200PLC，每台PLC控制两个罐的方案。每个罐的总体流程类似，它可以看成是一个顺序加工过程。系统的主要工作过程如图1说明。在触摸屏上按“程序启动”，开始执行加工过程，首先把原料罐内原有的压力通过排压阀释放，因为上次加压完成送料后罐会有压力存在，如直接打开加热阀，压力从加热阀中冲出会损坏进气管道，所以必须先打开与大气相连的排压阀排压，当压力降为0bar后关闭排压阀，然后根据设定的温度打开加热阀加热空罐，达到设定温度后关闭加热阀，打开进料阀同时接通风机控制接触器，风机抽风，料从进料阀开始加原料。进料完成后操作人员在触摸屏上按“程序开始”，系统开始对原料加设定的压力，加到设定的压力开始保持，保持到设定时间到为止。共分8步完成，每一步的时间、压力均不同。接着对原料进行冷却硬化，后等待出料。要求加热的温度、每步的加压时间、压力，硬化的次数等均可通过触摸屏设定，实时跟踪压力，对整个加工过程能通过屏控制，如启动，停止等。每个罐共有7个被控制的气动阀，1个温度传感器PT100，1个量程为0~6bar输出电流信号的压力传感器(0~20mA)，一台进料风机每两个罐共用。图1 系统顺序加工过程3 顺序控制指令实现控制系统的功能 因为整个流程是一个顺序控制过程，所以考虑用S7-200的顺序控制指令是合理的，每一步用一控制位S。图1中每一个框可看成一步，步与步之间是步的转换条件。(1) 起始步 起始步利用其内部的特殊寄存器SM0.1(个扫描周期为高电平后变为低电平)来实现对整个流程的初始化。程序初始化时分别置两个S初始位，实现两个罐并行运行，每一组的两个罐可同时工作;(2) 控制步 在每个LSCR 与SCRE 之间即是本步所要做的控制。罐的工作温度，每一步的工作时间、压力，通过触摸屏设定，存贮在PLC中相应的VW中。当执行到相关的步时，PLC将实时的压力与温度等与设定作比较，如温度未到设定值，则打开加热阀加热，到了则关闭。保压时间未到，则继续等待，直到符合设定值;(3) 步的转换条件 步的转换条件就是指令SCRT的执行条件。整个流程分成许多步，实现从上一步到下一步的转换由图1中看出有许多条件，利用转换条件对应在PLC中变量或辅助寄存器作为SCRT转换命令执行的条件，就可实现步的转换。激活下一步，同时终止本步的操作。此例中转换条件有来自触摸屏的“程序启动”等按钮、设定的时间，实际罐的温度等作为步的转换条件;(4) 步的其他功能实现 在控制要求中，要求在执行过程中，如遇特殊情况，要停止整个加工过程。所以系统考虑在触摸屏上提供“程序停止”，一旦按“程序停止”则程序必须停止运行回到初始状态。因此程序在每一步中多加了一个转换条件SCRT，由“程序停止”对应的辅助寄存器作为控制停止转换条件，实现转换到初始步，也就停止加工过程。 在控制要求中，要求在执行过程中，如遇断电则在上电后要有断电恢复功能，即恢复到断电前的加工状态。考虑系统对步进控制位S不提供断电保存功能，所以在程序公共部分(每次扫描都执行的部分)利用MOVEW指令把SW(即16个控制位S对应的字)存入系统提供断电保存功能的VW中，上电后按触摸屏的断电恢复按钮把VW的内容放至SW中实现了对步的断电恢复要求。 在控制系统中加了许多保护功能，如传感器的断线检测，热保动作的提示等提示功能在触摸屏上显示方便用户维护。用了顺序控制指令使整个程序的编制变得更加容易，因为过程分割成许多步后，每一步要考虑的内容变得相对少得多，整个流程始终以顺序控制指令为脉络贯穿着，前后的关系随着顺序控制指令的应用而变得清晰。当然控制也可以用普通的编程方式来实现，比如用移位指令控制某个字的某一位作为流程中某一个环节执行的条件也可模拟顺序控制指令，但这时对移位指令的移位条件的编制变得很复杂，要考虑所有环节的转换条件，而不象顺序控制指令只要考虑本步到下一步的转换条件。而且步进指令不象移位指令受被移位字长度的约束，步到步的跳转、分支实现也很方便，但用移位指令来编会相当费力。可以看出步 进指令其实是程序框架指令，是否应用它及对它应用是否合理直接影响程序的结构。与其他品牌的PLC相比西门子的顺序控制指令比较灵活，简洁。4 结束语 此系统应用顺序控制指令使得调试过程相当方便，因为每一步相对独立，涉及的量不多，所以监测调试的工作量大大减少，只要每步调试通过，整个过程会很顺利。应用顺序控制指令与用户要求在触摸屏上显示每一步的加工状态正好吻合，也使得屏上显示界面控制变得简单，临时因用户要求改动也变得相当方便，体现出顺序控制指令的强大优势。系统的投入运行的时间去年10月，几乎是天天24小时运行，情况良好，满足用户的要求。需求学校的体育馆和更衣室照明用LOGO！来控制。许多体育俱乐部在晚上租借体育馆，在这种情况下，LOGO！用来在设定的时间关掉照明系统，这样俱乐部就不能超过允许时间使用场馆。通过一个中央开关，照明能够完全独立的运行和关断。LOGO！解决方案体育馆的照明（Q1 和Q2）通过I1 按钮控制开通和关断，更衣室的照明通过I2 按钮控制。在晚上可以通过组合的定时开关关掉照明。晚上9：45 时，喇叭响5 秒钟，提示关灯时间快到了。然后会有一些时间留给体育馆和关断照明。10 点体育馆的组灯（Q1）被关掉，第二组（Q2）在10：15 关。更衣室的照明在10：25 关断。关断之后照明不能重新开通。由于有中央开关，照明系统能够完全独立的开断（比如通过管理员）。假期可以通过一个锁定开关(I4)来手动排除。使用的组件-LOGO！230RC-I1 体育馆照明按钮（NO 触点）-I2 更衣室照明按钮（NO 触点）-I3 中央开关(NO 触点)-I4 用于假期的锁定开关（NO 触点）-Q1 体育馆照明灯组-Q2 体育馆照明灯第二组-Q3 更衣室照明灯-Q4 喇叭优点和特性系统能够很好的适用于体育馆使用的其它时间段。和传统的方案相比，需要的部件要少。 西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团致力于帮助那些应用S5系列PLC的客户进行新的发展。这些客户不但可以得到西门子PLC专家的帮助，而且还可以获取来自西门子的知识和服务，解决以往生产中存在的多种隐患和不合理的地方。西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团在上海这个中国具活力的城市设有专门的机构：上海西门子工业自动化有限公司，其服务部是地将S5PLC升级至S7PLC、并致力于帮助用户应用新的技术以提高生产效率的专门机构。 2009年11月，中国石油化工股份有限公司上海分公司隐患治理项目——聚丙烯造粒装置套聚丙烯造粒装置(1PP)和第二套聚丙烯造粒装置(2PP)顺利开车成功。这意味着由上海西门子工业自动化有限公司负责的上海石化两套聚丙烯造粒装置的升级改造项目圆满完成！ 用户情况： 中国石油化工集团公司(简称中国石化集团公司，英文缩写Sinopec Group)是1998年7月国家在原中国石油化工总公司基础上重组成立的特大型石油石化企业集团，是国家独资设立的国有公司、国家授权投资的机构和国家控股公司。中国石化集团公司在《财富》2009年度全球500强企业中排名第9位。中石化是西门子的重要大客户，其主营业务范围包括：实业投资及投资管理；石油、天然气的勘探、开采、储运（含管道运输）、销售和综合利用；石油炼制；汽油、煤油、柴油的批发；石油化工及其他化工产品的生产、销售、储存、运输；石油石化工程的勘探设计、施工、建筑安装；石油石化设备检修维修；机电设备制造；技术及信息、替代能源产品的研究、开发、应用、咨询服务。西门子在中石化有多年的，非常深入的合作。 项目背景： 作为一家极具影响力的化工企业，中石化时刻与世界新的科学技术保持同步。应用，用于制造品质的产品便成为一种共识。该项目原系统使用西门子S5系列PLC，但众所周知的原因，西门子S5系列PLC将逐渐退出标准供货范围，而由西门子S7系列PLC取而代之。西门子S5系列PLC性能稳定、故障率低，在用户中有很好的声誉。在化工等行业， S5系列PLC被广泛应用于过程控制和设备控制。原系统使用的S5-135U系统比较老，许多模块已经停止供货，模块的备品备件存在问题；同时用户必需对其所使用的S5-PLC所有类型模块都有至少一个备件库存以满足生产的需要，这些库存必然会占用用户的流动资金；该S5PLC控制系统有13年以上的使用时间，当时IT技术尚不完善，S5-PLC控制系统提供给用户的仅仅是设备的自动化；而完善的生产数据记录、设备状态记录等提高企业管理效率和产品质量的要求在当时限于技术和价格原因并没有被考虑和实施。 鉴于此，西门子S5系列PLC已无法适应当前平稳正常生产和管理的需求。西门子和中石化合作的中石化隐患治理项目改造工程是——中石化自2008年起，计划用3年的时间，对使用12年以上、存在隐患问题的原用进口控制系统进行专项治理更换的大型项目。 上海西门子工业自动化有限公司凭借其多年的PLC和相关的S5升级改造经验，获得了大量的中石化隐患治理项目的订单，其工程师在项目执行过程中，凭借其扎实的知识背景和丰富的现场经验，圆满的完成了项目任务，并且为客户解决了许多原有系统难以排查，甚至无法排查的问题，赢得了客户的广泛好评。 实施方案： 为了能使系统安全平稳的升级，并尽可能减少对生产的影响，本次改造将分三步进行，这样可大大降低系统调试对生产的影响，充分利用系统正常停机时间进行有效调试，从而缩短系统停机切换时间。 步：改造步分为三个次序：1.核对现场现有接线，并作相应记录；2.在物理上将各个箱柜安装到现有设备相近区域并进行新设备各器件和网络的通电调试；3.进行新设备各器件和网络的破坏性试验，以验证其可靠性。改造步不对生产造成任何影响，即不需生产停顿。 第二步：在各方做好准备工作后，首先切断电源，拆除端子板并作相应记录；然后拆除原柜体，并安装新的控制柜；后，进行新设备各仪表器件的安装和接线。改造第二步对生产会有3天左右的影响。 第三步：在第二步做好后首先接入电源，并调试程序。改造第三步对生产会有3天左右的影响。第三步直至全部硬件线路切换完毕，老系统S5-135U也就实现了全部切换到新系统S7-PLC下运行。在第三步调试期间， PCS7操作站将全部在线运行参与控制。 目前运行状况： 目前该系统已顺利通过试生产。上海石化作为中石化重要的分公司之一，对本次PP装置改造项目极为重视。在项目工期极为紧张的不利条件下，上海西门子工业自动化有限公司服务部圆满地解决了原系统温度控制不稳定、故障停车频繁发生、报警系统混乱、故障原因查找不便等问题。这一成功是由现场工程师与服务部经理所组成的团队通力协作，并与客户协调沟通后共同收获的胜利。 项目意义： 本次升级改造完成后，使原有系统大幅度提升了系统的稳定性、提高了生产效率，而且应用了高精度时间记录功能的SOE模块和先进的PCS7 V7.0系统，其完善的消息记录功能和实时在线趋势能够使系统的每一次故障、操作记录等事件均有据可依，大大提升了系统的安全性、可靠性和故障排查效率；无论从硬件的控制点、到上位的操作站，再到软件的各种功能，整套系统都具有良好的可扩展性；西门子现场工程师的技能和服务质量也赢得了客户的，同时也为后续订单的签订铺平了道路。 PP装置在系统改造前经常会发生一些未知原因的停车事故，特备是对于本次试车的医用针管专用PP牌号，停车现象更为频繁。而经过此次系统升级改造，两套PP装置至今运行良好。在获得客户高度认可的同时，也为上海西门子工业自动化有限公司与中国石油化工股份有限公司的长期战略合作奠定了坚实的基础! 细纱机是将粗纱或条子纺成一定支数细纱的纺织机器。它的控制系统性能稳定与否直接影响到生产成本。用PLC控制细纱机，操作简单、接线少，成纱质量好，且维修方便、利于管理。 细纱机有低速运行、高速运行、吹吸风、落纱等过程。落纱分为自动落纱和中途落纱（暂停工作），自动落纱又分定长落纱和定时落纱。自动落纱的方式、落纱时间及长度均可设置，并能掉电保持。 控制系统中，有8个执行元件，l7个输人元件，其中热继电器FT1、F12、FT3和限位开关S为安全保护器件，可串联作为一个输人。选用西门子S7－200 CPU224型PLC能满足控制要求。 1 PLC外部接线和工艺要求 PLC外部接线如图1所示。接通电源后，吸风电动机开始工作。同时，钢领板升降电动机正转，钢领板上升。当钢领板升到了始纺位置时，其复位开关动作，电动机停止。按下低速起动按钮，主机开始低速运行，进行细纱接头。按下高速起动按钮，转换为高速运转，全机进入正常纺纱阶段。 纺纱满管后，钢领板复位开关动作，满管信号灯亮。进入工作位置，主机停止开关接通，此时，主机高速接触器释放，钢领板升降中间继电器吸合，主机断电保持惯性回转。随后，钢领板升降电动机反转，钢领板开始下降，降到极限位置时，钢领板下降限位开关动作，停止下降。撑爪电磁铁吸合时，将撑爪打开，主轴制动电磁铁吸合，主轴制动刹车。经过一段延时后，切断控制电源，落纱完毕。 需要中途停车时，按下中途停车按钮，主机即可停车，并自行制动。需要提前落纱时，按下中途落纱按钮即可。当机器发生意外时，按下紧急停车择钮，可使全机立即停车。 在程序中设置了各个过程、设备之间的联锁保护，使生产过程更加安全、合理。 2 编程 PLC的控制梯形图如图2所示。在上电时用PLC内部继电器SMO.1和复位指令，程序在运行前先复位。利用模拟电位器SMB28和PLC的内部数学运算功能，设计一个0～180 s的时间继电器T37。梯形图中还使用了变量存储器Vo.1、V0.2及V0.5。因为钢领板电动机在工作中要实现正反转，所以不仅要在程序中实现互锁，而且要在电气连接时实现电气互锁。 满纱时，满纱信号灯一直亮；当有低速接触器触点发生热熔粘连时，信号灯以1s周期闪烁
