6ES7222-1BF22-0XA8程序安装1.引言在很多设备中经常会遇启动/停止，前进/后退等等的这样操作，操作者通常希望用一个按钮来实现:按一下启动，再按一下停止；如此循环往复。把这样的按钮称为双稳态按钮，即有两种稳定状态；接通和断开都能保持,我们在设计中经常会遇到控制面板的按键位置不够和PLC的输入点数不够等这一问题.如果在PLC程序中把按键做成双稳态的,一个按钮身兼二职.这一问题就可以迎刃面解了，可见PLC程序把按钮做双稳态,在经济上是合算的。2.成双稳态按钮的三种方法2.1通过SET和RST指令来实现.图1 通过SET和RST指令来实现图1程序中,当次按下按钮X0.此时条支路因串联的M1为常闭点,而使M0接通条件满足置位 .第二条支路的执行条件不满足,暂不去理会.再看第三条支路,假设持续按着按钮不释放,因支路中串联进X0的常闭点而使接通条件不满足,直到释放按钮X0,因串联的M0已经置位,从而使M1和Y0输出保持为"1".当第二次按下按钮X0时,因为M0的状态为"1",条支路条件不满足,第三条支路因X0的按钮下而使M1和Y0输出为"0",M1由"1"变为"0"产生一个下降沿,使M0复位为"0",从而使M1和Y0的"0"状态得以保持,即使释放按钮X0以后,之后对按钮X0的操作,又重复上述过程.可见得到的是一个双稳态按钮.2.2 利用PLC基本逻辑指令来实现图2 利用PLC基本逻辑指令来实现PLC程序是按一定的PLC扫描周期循环往复地的执行程序代码.在每一个PLC扫描周期内,先读入输入内的信号状态,然后执行用户程序,后刷新输出信号状态.用户程序的执行是按照先后顺序自上往下依次执行的.图2程序中正是充分利用了PLC程序的程序的执行特点.现在分析它的工作过程.按一下按钮,使X0变为"1",在个PLC扫描周期内,M0变为"1",M1变为"1".M1等于"1"会使M0变为"0",但M0的状态变化要到下一个PLC扫描周期才会执行,可见M0是宽度为1个PLC扫描周期的脉冲信号.因为M0等于"1".这样会使原来状态为"0"的Y0变为"1"从第二个PLC扫描周期起,不论X0变为"0"或保持为"1",M0都变为"0"并稳定在"0"上,这样Y0通过M0常闭点与Y0常开点串联的支路保持为"1"状态.再按一下按钮,M0又产生宽度为1个PLC扫描周期的脉冲信号,这个脉冲信号使原来状态为"1"的Y0变为'0"并稳定在"0"上.如此每次按一下按钮,Y0就在"0"和"1"之间切换一次,形成双稳态信号.2.3借助于算术运算指令来实现图3借助于算术运算指令来实现数字电路中,如果把输出的"非"端反馈到D触发的"D"输入端.则每来一个时钟冲,D触发器的状态就翻转一次.图3所示的程序借鉴了数字电路中的D触发器的工作原理,按钮X0每按下一次,就相当于给触发器CP端输入一个触发脉冲.相加所得和的低位状态,就翻转一次,如果Y0取之低位,就可得到周期性状态,在“0”、“1”之间变化的双稳态信号。 为了避免加法的计算结果溢出，用M0和M3使期复位,就又重新开始累加。3.结束语文章开始提到的启动/停止,前进/后退等两种状态,也可以选用具有保持功能的三位选择开关,这是一种硬件实现方案.也可以选用本文所述的软件实现方案.殊途同归.但通过软件的方式,却节省PLC输入点的开销。如果PLC的输入非常紧张，这是一种行之有效的方法，但若是输入点绰绰有余，这样做就有画蛇添足之嫌了。软件方案和硬件方案哪一是佳的,那就要看实际情况而定了.如果硬件很贵,那就用软件人来实现这一功能.如果硬件很便宜.那何不充分发挥硬件的功能.PLC输入点的问题正是如此.适合才是佳的.1、引言 自来水厂的制水过程是从水源地取水经输水管网至水厂，处理达标后通过配水管网送至用户。惠州市江北水厂是以东江河水为水源的水厂，从取水泵站至水厂约3KM，一期工程设计供水能力为20万吨/日，1999年9月22日正式供水。该厂采用集散测控管理系统，控制方式采用PLC+PC的监控方式，设制一个中心控制主站和四个现场分站，各PLC站之间通过三菱MELSECNET/10网通讯，中心控制室与各计算机之间用三菱通讯模块A1SJ71UC24-R2通讯，现场设备的控制方式分为手动与自动两种控制方式：手动时PLC监测设备的运行状态;自动时PLC监控设备的运行。江北水厂所有的PLC均采用三菱AnS系列，完成了逻辑控制、过程控制、PID等多种控制任务。江北水厂所涉及的变频控制采用三菱变频器，它们与PLC配合达到了优控制。上位机采用美国Inbbblution公司的FIX组态软件及国产组态王软件。2、江北水厂对控制系统的要求 1）、分散性 根据江北水厂工艺的特点，分为取水泵站、投矾车间、投氯车间、反应池、平流滤、滤池、清水池、供水泵站等。由于主体设备过于分散因此需要控制系统设计成几个不同功能的分站，通过网络使各个站之间既独立又关联，互不影响地进行各自的控制任务。 2）、集中监控 为了确保供水水制，操作人员需要在中控室对整个水厂的生产情况了解，并进行集中监控。 3）、可靠性、安全性 水厂的安全、稳定运行直接关系到千家万户，所以从控制系统的结构设计、软硬件产品质量到控制程序编制等各个环节都必须是高可靠性的。 4）、可维护性 系统在系统软件、应用软件和硬件方面具有强大的报警和故障自诊断功能，方便工程师对系统故障进行分析和维护。 5）、可扩展性 系统应采用具有一定标准及应用较为广泛的软硬件产品，并考虑一定的余量，为将来水厂的扩建及系统的变更打下基础。 6）、开放性 开放性是用户对控制系统的普遍需求。随着计算机和网络技术的发展和应用的普及，人们越来越需要过程控制系统与管理信息系统交互信息，从而实现管理与控制一体化。终达到向管理要效率，向管理要效益。尽管各控制系统生产厂家在现场控制器模块级还不可能完全开放或通用，但必须要求上位机监控系统具有开放性，例如：监控系统应基于微软公司的bbbbbbsNT、2000或9X平台，支持各种规范的协议如OPC、ODBC、ActiveX、DDE等。3、 控制系统构成 1）、 控制系统硬件 如图所示，江北水厂根据系统不同功能分为五个PLC站，应用三菱MELSECNET/10网组网通讯，通过A1SJ71UC24-R2与计算机通讯。利用电信局帧中继与公司调度室进行数据传输。远程测压点通过无线通讯进行数据传输。根据生产的特点五个PLC站分别为投加分站、平流池分站、滤池分站、反冲分站、主站。所有PLC站均采用三菱AnS系列PLC。 A、投加分站以过程控制为主，利用仪表、变频器进行投氯、投矾的回路控制。仪表输出4-20mA标准信号。 B、排泥车分站以逻辑控制为主，通过PLC发出的指令，指令通过中间继电器及变频器，对行车的电机及泵等设备进行开停、运行频率变化等控制，以达到运行的高度自动化。 C、滤池分站是逻辑控制与过程控制相辅相成，并加入了PID控制。在几个站中滤池分站属于复杂繁烦，我厂有十组滤池，并且都投入运行，三菱PLC完全能达到控制要求。 D、反冲分站主要是以逻辑控制为主，当PLC接受到滤池站发出的反冲要求指令时，开始按程序顺序地进行控制。 E、主站以逻辑控制为主，其作用主要是加强报警功能，将各分站发生的紧急事故，时间通知值班人员。 以上各站中主站CPU选用三菱A2ASCPU-S1（I/O点数1024，存储容量256K），其它各站选用A2ASCPU（I/O点数512，存储容量64K），A/D转换模块选用A1S68AD，D/A转换模块选用A1S68DAI，在网络方面选用了A1SJ71BR11模块组成的同轴电缆总线方式的MELSECNET/10网。此网络的大优点是当一个站由于电源故障或其它故障而脱网时，这个站将被分离，数据链接继续在有效的站间进行，当故障消除时，它自动返回在线状态，重新开始通信。从江北水厂投产运行至今，除了一次被雷电击坏了网络模块以外，还没有因PLC故障导致生产无法正常运行的事件发生。 由于篇幅有限，这里主要讲一下PID控制，水厂涉及PID控制回路主要是滤池站，在PID控制回路中要给出一个水位的设定值（SV值），通过PID控制单元将过程值（PV值）与设定值（SV值）对比，并执行PID控制算法，送出适合于执行机构特性的命令值（MV值）。执行机构是由模拟输出控制。我厂共有10组滤池，因些组数设为10，设定执行周期为K100（1sec），P值为K1000（10），I值为K2000（200 sec），D值为K0。实际应用中能满足控制要求，达到V型滤池恒水位控制的要求，我厂PID控制可以分为自动和手动两种方式，自动控制即由PLC进行全自动控制，不需要进行人工干预。手动控制即在上位机上给定一个阀位输出值（MV值），通过PLC对阀位进行控制，手动方式时内部设定点不与测量值校准。 编程梯形图软件用三菱公司的GPPW软件，在组网设置方面非常简便，在程序调试方面及在线检测方面已大大优越于老版本的GPPA。 在变频器的使用中，我们接触过两款三菱公司的变频器，FR-A044-2.2K 和FR-E540-0.75K，产品均采用以微处理器核心的数字控制技术，在使用过程中都能达到很好的响应能力，具有频率设定检测、负荷选择、电流输入等，共计100多个参数选择。及对变频器过载、CPU故障、电机再生电压过大等多种故障进行监控。当设备发生故障时，该变频器可及时停止运行，防止事态恶习化，并通过参数单元显示故障代码，提高查找故障的效率。相比FR-E540-0.75K调节参数设置方面没有FR- A044-2.2K方便。使用变频器后感觉大的优点是：变速区段全由软件设置，具有柔性控制的特点。系统结构图 2）、控制系统监控组态软件 江水水厂的人机监控系统由位于中控室的两套FIX6.15组态软件及投加室一套组态王软件构成，组态软件与PLC构成了上、下位机关系。通过专用的I/O dirver将二者结合起来，实现数据采集和监控（SCADA）的任务 。组态软件支持第三方应用程序的运行，具有操作简单、管理方便、安全性、维护性、可移植性、稳定性强的特点。我们还利用FIX通过ODBC SQL实现了与调度室数据传输任务，保证了系统的开发性和可扩展性。FIX提供了报警系统生成、显示、存储报警信息等功能，使下位机PLC的事件实时地显示出来。4、 结束语 本系统在江北水厂已稳定运行近四年多，运行结果表明三菱自动化PLC及变频器与组态软件组成的PLC+PC系统能充分满足对水厂控制系统的要求，对水厂的安全运行、提高供水质量、节能降耗、优化管理等方面起到了至关重要的作用AND：用于单个常开触点的串联指令。ANI：用于单个常闭触点的串联指令。OR：用于单个常开触点的并联指令。ORI：用于单个常闭触点的并联指令。ANB：用于支路的串联指令。ORB：用于支路的并联指令。指令说明：1．用AND、ANI指令可进行一个触点的串联连接。串联触点的数量不受限制，该指令可多次使用。2．OUT指令后，通过触点对其他线圈使用OUT指令，称之为纵接输出。3．串联触点数和纵接输出次数不受限制，但使用图形编程设备和打印机时则有限制。4．建议尽量做到1行不超过10个触点和1个线圈，总共不要超过24行。5．OR、ORI用作1个触点的并联连接指令。6．OR、ORI是从该指令的步开始，与前面的LD、LDI指信令步，进行并联连接。并联连接的次数不受限制，但使用图形编程设备和打印机时受限制。7．当分支电路（并联电路块）与前面的电路串联连接时，使用ANB指令，与前面的电路串联。若多个并联电路块顺序和前面的电路串联连接时，则ANB指令的使用次数没有限制。也可成批地使用ANB指令，但在这种场合，与ORB指令一样，LD、LDI指令的使用次数是有限制（8次以下）的。2个以上的触点串联连接的电路称为串联电路块。将串联电路并联连接时，分支开始用LD、LDI指令，分支结束用ORB指令。8．有多个并联电路时，若对每个电路块使用ORB指令，则并联电路没有限制。9．ORB指令也可以成批地使用，但是由于LD、LDI指令的重复使用次数限制在8次以下。举例：（1）AND指令应用梯形图：如图1 程序清单LD X000AND X001OUT Y000END（3）OR指令应用梯形图 ：如图3程序清单LD X000OR X001OUT Y000END在机械工作运行过程中工作的速度与精度往往存在矛盾，为提高机械效率而提高速度时，停车控制上便出现了问题。所以进行定位控制是十分必要的。举一个简单的 例子，电机带动的机械由启动位置返回原位，如以快的速度返回，由于高速停车惯性大，则在返回原位时偏差必然较大，如图1a所示；若采用如图1a所示的方式先减速便可保证定位的准确性。图3-1 定位控制模块在位置控制系统中常会采用伺服电机和步进电机作为驱动装置。即可采用开环控制，也可采用闭环控制。对于步进电机，我们可以采用调节发送脉冲的速度改变机械的工作速度。使用FX系列PLC，通过脉冲输出形式的定位单元或模块，即可实现一点或多点的定位。下面介绍FX2N系列的脉冲输出模块和定位控制模块。（1）脉冲输出模块FX2N-1PG FX2N-1PG脉冲发生器单元可以完成一个对独立轴的定位，这是通过向伺服或步进马达的驱动放大器提供指定数量的脉冲来实现的。FX2N-1PG只用于FX2N子系列，用FROM/TO指令设定各种参数，读出定位值和运行速度。该模块占用8个I/O点。输出高为100KHZ的脉冲串。（2）定位控制器FX2N-10GM FX2N-10GM为脉冲序列输出单元，它是单轴定位单元，不仅能处理单速定位和中断定位，而且能处理复杂的控制。如多速操作。FX2N-10GM多可有8个连接在FX2N系列PLC上。大输出脉冲为200KHZ。（3）定位控制器FX2N-20GM 一个FX2N-20GM可控制两个轴。可执行直线插补、圆弧插补或独立的两轴定位控制，大输出脉冲串为200KHZ（在插补期间，大为100KHZ）。FX2N-10GM、FX2N-20GM均具用流程图的编程软件可使程序的开发具有可视性。（4）可编程凸轮开关FX2N-1RM-E-SET 在机械传动控制中经常要对角位置检测。在不同的角度位置时发出不同的导通、关断信号。过去采用机械凸轮开关。机械式开关虽精度高但易磨损。FX2N-1RM-SET可编程凸轮开关可用来取代机械凸轮开关实现高精度角度位置检测。配套的转角传感器电缆长度长可达100m。应用时与其他可编程凸轮开关主体、无刷分解器等一起可进行高精度的动作角度设定和监控，其内部有EEPROM，无需电池。可储存8种不同的程序。FX2N-1RM-SET可接在FX2N上，也可单独使用。FX2N多可接3块。它在程序中占用PLC8个I/O点 。