6ES7216-2BD23-0XB8程序安装1 引言 在建筑业、高速铁路、公路、机场、水利电力、市政建设等领域中，传统的作业方法是整齐地将矫直裁剪好的钢筋一根根地纵横排列好，用铁丝把它们扎成网格，然后，再把一个个的交叉点焊接起来，这种作业方法的劳动强度大，生产效率低，而且耗费大量的钢材。 钢筋焊接网是十九世纪中叶欧洲首创的一种在工厂中焊接形成的网状钢筋制品，钢筋焊接网是利用先进的微机编程控制技术、检测技术和气动技术，将普通低碳冷拔钢筋、冷轧带肋钢筋在纵横筋的交叉点处用电阻熔接法焊接而成;它是一种新型、高效、节能、强化混凝土结构的建筑用材，具有提高结构强度，节省钢材，节省劳动力，运输方便，施工便捷、安全，网格排列尺寸精度高等特点，以化、规格化生产，综合，经久耐用，抗松散变形，抗冲击;增加握裹力，刚性好;受气候影响较小，使整个施工现场整齐美观，已广泛应用于工业和民用建筑、混凝土路面、机场跑道、隧道、混凝土管、桥面铺装、水利、电力坝基、码头、仓库、污水处理池、围栏等领域。在工程实践中显示了其节省钢材、简化施工、缩短工期、提高工程质量和经济效益等特点。 生产钢筋焊接网的专用设备是钢筋网焊机，我国在消化引进国外设备的基础上研发了国产的钢筋网焊机，其操作简单，维护方便，价格低廉（仅相当于引进同类设备的10%～20%）,得到了较好的应用。本文以江苏省某机械厂的钢筋网焊机继电器控制系统改造为例，介绍三菱PLC在其控制系统中的应用。2 系统简介 本焊机由经线进料、纬线自动落料机构，上、下电极，牵引工作台，焊接变压器，液压系统，送网机构，翻网机构和冷却系统等组成。 经纬（纵横）方向钢筋通过经线进料、纬线自动落料机构送料;上电极是活动的，下电极被固定在电极座上，当上电极向下压紧钢筋而与下电极啮合时通电即对钢筋进行焊接;当一张钢筋网焊接好后，牵引工作台将网片拉出;焊接变压器给上下电极提供工作电源;钢筋网焊机中的上电极升降、工作台拉网、抬网以及翻网均采用液压控制系统;送网机构是将焊好的钢筋网从工作台上拖出，送进翻网机构中去;翻网机构将焊好的钢筋网堆叠在平板车上;变压器、上电极块、导电方棒、下电极铜板等都应冷却，这由水泵统一供水循环冷却。3 PLC的应用 3.1 钢筋网焊机的工作流程 钢筋网焊机的工作流程如图1所示。图1 钢筋网焊机的工作流程图 用钢筋网焊机来焊接钢筋网片的步骤为：先开启冷却泵电机，再开启主、副油泵电机，用步进电机调整好钢筋纬线间距;把经向钢筋穿入焊机的进料口，并穿到电机头至限定位置，把纬向钢筋加入料架，并倒进落丝槽中。先使横梁（上电极）空动作一次，钢筋被抛入定位装置中，将操作方式选择开关拨至连续位置，按下焊接启动按钮，焊网机就开始自动焊接。当焊好一张网片后，由送网机构把网片送进叠网托架中，托架翻转，网片叠在平板车上。 3.2钢筋网焊机PLC控制系统的软硬件设计 （1） PLC的选择 产生输入控制信号的输入设备有：操作方式转换开关;手动时运动的选择开关;步进电机运动快慢和运动步数选择开关;位置检测元件;冷却泵电机启、停按钮，主、副油泵电机启、停按钮，送网电机启、停按钮，焊接开始、停止按钮，步进电机启/停旋钮、正/反转旋钮、移位暂停以及单步控制按钮等。 输出出设备有：控制横梁上/下的电磁阀，控制工作台进/退的电磁阀，控制抬网小油缸向上运动的电磁阀，控制翻网油缸向下运动的电磁阀，分别控制冷却泵电机、主油泵电动机、副油泵电动机、送网电动机的接触器，触发可控硅的继电器等。 钢筋网焊机控制系统共有30多点输入信号，10多点输出信号，这里选用三菱F1–60R，其I/O点数为36/24。 （2） 软件设计 钢筋网焊机PLC控制系统总程序的流程如图2所示。图2 钢筋网焊机PLC控制系统总程序流程图 根据操作方式，钢筋网焊机的PLC控制总程序可分为冷却泵电机，主、副电动机的启、停;纬向钢筋间距的调整;手动程序和自动程序四大部分。 为使油箱、变压器、导电方棒等得到冷却，必须首先启动冷却泵电动机。 纬向钢筋间距的调整用步进电动机来实现。在这里，驱动步进电动机的脉冲由内部继电器M200,M201和M202组成的三相六拍环形分配器供给（用移位指令来实现）;用步进电动机正反转控制旋钮X500（SB9）与输出点Y030、Y031、Y032配合，实现步进电动机的正反转控制。步进电动机运动的快慢由脉冲的频率控制，而步进电动机运动的步数由内部计数器控制。 当选择手动运行方式时，则执行手动程序，可进行手动操作，对焊机的每一个动作进行单独的控制，例如：当将选择开关拨向上电极上/下位置时，按下焊接启动按钮，则上电极向下运动;按下焊接停止按钮，则上电极向上运动。图3 钢筋网焊机PLC控制系统的自动焊接程序流程图 当选择单循环或连续运行方式时，均运行自动程序，但单循环运行方式在自动焊完一根纬向钢筋后，回到原始位置即停止焊接;而连续运行方式则在焊完预先设定数量的纬向钢筋后停止焊接。单循环运行和连续运行使用M206可编程存储单元和RS指令功能来控制自动程序的执行过程。若在连续操作方式时，按下焊接开始按钮即置位M206，则自动程序连续循环预先设定的次数后（即焊完一张钢筋网后）停止;若在单循环操作方式时，复位M206，则自动程序执行到焊完一根纬向钢筋后停止。 由于篇幅所限，在此只介绍自动焊接程序流程图，如图3所示。4 结束语 投入较低的成本，基本不用改动液压系统，使改造后的整套设备结构紧凑，运行稳定可靠，控制焊接和操作方便，提升了自动化水平，降低了劳动强度，产生了良好的经济效益。当今世界，科学技术日新月异，产品更新换代的周期越来越短。就拿钢筋网焊机来说，其自动化程度越来越高，操作更直观、安全，很少的人就能完成大量的工作。今后，它将朝着钢筋矫直、焊接、定尺切网、翻网、叠网有机结合成为一体的方向发展。 FX3UC系列是三菱电机针对市场需求产品小型化、大容量存储、高性价比的背景下开发出来的第三代微型可编程控制器。它在诸多方面进行了增强。首先，PLC的基本功能得到了大幅度的提升： CPU处理速度达到了0.065us/基本指令；内置了高达64K步的大容量RAM存储器；大幅度增加了内部软元件的数量。 其次，FX3UC系列PLC中集成了业界高水平的多种功能：内置了高性能的显示模块，在上面可以显示英、日汉和数字；可以进行软元件的监控、测试，时钟的设定，存储器卡盒与内置RAM间程序的传送、比较等多项操作；内置了3轴独立高100kHz的定位功能并增加了新的定位指令；内置6点同时100kHz的高速计数功能；内置了CC-bbbb/LT主站功能，可以轻松实现小点数的省配线网络。 另外，FX3UC系列PLC还专门强化了通信的功能，其内置的编程口可以达到115.2kbps的高速通信，而且多可以同时使用3个通信口（包括编程口在内）；新增了模拟量适配器，包括模拟量输入适配器、模拟量输出适配器和温度输入适配器，这些适配器不占用系统点数，使用方便。本文介绍了三菱FX系列PLC与正弦变频器之间RS-485通讯控制及数据格式，详细分析了通讯控制调速系统与一般模拟量控制调速系统相比的优越性。并给出了应用实例及其PLC程序设计的思路。一、 引言在现代工业控制系统中，PLC和变频器的综合应用为普遍。比较传统的应用一般是使用PLC的输出接点驱动中间继电器来控制变频器的启动、停止或是多段速，采用PLC加D/A 扩展模块控制变频器的频率。采用D/A扩展模块控制变频器的频率时，容易受到模拟量信号的波动和因距离不一致而造成的模拟量信号衰减不一致的影响，使整个系统的工作稳定性和可靠性降低。从经济的角度来考虑，当需要控制多台变频器时，如果采用D/A扩展模块，成本将是使用RS-485通讯的多倍，例如：一块FX2N-2DA（两路模拟量输出模块）价格在1000元以上，而一块FX2N-485BD（FX系列的485通讯板）价格在200元左右。而使用RS-485通讯控制，很容易实现多变频器之间的同步和比例联动运行。该系统具有成本低、信号精度高（可达变频器高分辨率）、传输距离远、抗干扰性强等特点。二、系统配置胶辊机械控制系统共使用3台变频器，分别控制行走小车，主轴，挤出机的速度。要求分为自动/手动控制，触摸屏界面为开机界面手动、自动和手动/自动选择四个界面；自动状态时通过在触摸屏上选择不同的比例来控制3台变频器的频率和起停；手动状态时可以单独操作三台变频器的正反转和频率。三、系统硬件组成和连接根据该系统的控制要求，选用以下器件：1． PLC选用日本三菱公司FX1N-14MR；2． PLC485通讯扩展板FX1N-485-BD（同变频器作通讯用）；3． 触摸屏为WEINVIEW MT500 5.7寸256色触摸屏；4． 触摸屏同的PLC连接电缆；5． 变频器采用我公司自主研发的正弦SINE003系列变频器，具有低频转距大，带载能力强，保护功能完善等特点；图1 触摸屏控制界面示意图图2 硬件连接图四、通讯协议正弦变频器内置标准RS-485通讯接口，其通讯协议格式如下表：表1 发送、接收数据包格式协议格式解释：数据包头：02H（数据包头的起始字节）从机地址：变频器为从机，变频器的本机地址即为PLC通讯的从机地址，由变频器的参数设定（主机为工控计算机或PLC可编程序控制器等）。状态代码：从机变频器的状态代码。即参数设定状态、运行状态、停车状态、故障状态和工厂测试状态。状态代码：主机发送的命令代码，对从机进行相应的操作，如点动、启动、停车、读数据、写数据、清除故障等。。数据地址：即变频器功能代码的地址（通讯）编号。数据信息：数据信息的定义，范围： 0-32000。无小数点，如：若功能代码内容为10.00，发送的数据为1000，若为50.0则为500。发送方式：先发高字节，再发低字节，将数据信息双字节的高 4位和低4位拆分并转换为ASCII码，先高后低发送。异或校验：数据含义：数据帧从机地址至数据信息的异或结果。既第 2字节第3字节异或的结果与，再与第4字节异或，以此类推至第13字节。处理结果：当校验结果小于等于1FH，则校验结果加20H。数据包尾：03H（数据包的结束字节）（从机地址、状态代码、状态代码、异或校验的发送方式：将命令代码的高 4位和低4位拆分并转换为ASCII码，先高后低发送）五、采用三菱FX1N系列PLC的通讯程序实例如下：图3 PLC通讯程序实例六、变频器参数设定1． 控制小车的变频器：F1.01=2（端子控制正/反转，RUN端子ON/OFF控制正转/停止，F/R端子控制反转/停止）。F1.02=13（485计算机输入有效），F4.11=1（本机通讯站号设为1#）2． 控制主轴的变频器：F1.01=2（端子控制正/反转，RUN端子ON/OFF控制正转/停止，F/R端子控制反转/停止）。F1.02=13（485计算机输入有效），F4.11=2（本机通讯站号设为2#）3． 控制小车的变频器：F1.01=2（端子控制正/反转，RUN端子ON/OFF控制正转/停止，F/R端子控制反转/停止）。F1.02=13（485计算机输入有效），F4.11=3（本机通讯站号设为3#）七、结束语采用PLC同变频器通讯，具有接线简单，控制精度高，成本低等特点，特别适合对多台变频器的同步、比例联动以及对变频器频率精度要求比较高的场合。1 引言近年来，随着我国自动化技术的提高，工厂自动化也上了一个新台阶。PLC作为一个新兴的工业控制器，以其体积小,功能齐全，价格低廉，可靠性高等方面具有独特的优点，在各个领域获得了广泛应用。作为国内大的印刷机生产厂家---北人集团公司，为了使产品性能稳定，易于维护，我们采用了以PLC为主控器的控制方案。由于双色印刷机要求易于操作，精度高，故其输入，输出点较多，因此采用了双机通讯。上位机采用三菱FX2N-80MR+32EX+4D/A，主要负责主传动的控制，各机组离合压的控制，以及气泵，气阀的控制等。下位机采用三菱 FX2N-64MR+4A/D,主要负责水辊电机的控制，主传动的调速输出，调版电机数据采集等。同时选用了一台三菱5.7寸触摸屏，主要负责水辊电机速度显示，调版显示，以及整机故障显示等。本系统运行可靠，维护方便，操作简便直观，大大提高了胶印机的档次，受到用户好评。2 系统结构本系统结构图如下：其中，上位机与下位机采用了RS485通讯，通讯方便，可靠。对多色机而言，安全因素很重要。在设计中，每个机组既要考虑到安全控制，其中包括本位机组的急停，安全按钮；还要考虑方便操作，包括每个机组均应有正点，反点按钮。因此，一方面输入点增加很多；另一方面，走线也很不方便。采用双机通讯，可以很好地解决此问题，各机组的走线可以按照就近原则，进入离它较近的控制柜内，既节省了走线，也方便了控制。由于印刷机是一个精度较高的机械，印刷品的好坏一方面在于机械加工以及安装的精度，另一方面，也取决于水路，墨路的平衡以及合压的准确性。双色机的每一色组，都有水路和墨路装置。为了便于水辊速度的调节，每根水辊都用一个变频器控制，同时，主电机速度也需要变频器调节。因此，为了实现多路速度调节，我们采用了三菱4D/A数模转换器，它将PLC方给出的数字量，根据相应的算法，转换成0~10V直流电压输出，很好地实现了多路速度调节要求。在印刷过程中，调版是一个比较繁琐的过程。尤其对多色机来说，各组版对正的精度会对印品产生很大的影响。如果套印不准，印刷品就会出现字面重叠或影像不清。一般来说，印版轴向调节范围为-2mm~+2mm ,周向调节范围为-1mm~+1mm。如果使用手动调版，会浪费很多时间，而且精度不高。为了实现自动打版，我们在版辊上安装了电位器，通过电位器将模拟量传送给4A/D，经过PLC处理，可将版辊的转动精度很好地控制在打版范围内。触摸屏作为一种新型的人机界面，从一出现就受到关注，它的简单易用，强大的功能及优异的稳定性使它非常适合用于工业环境。用户可以自由地组合文字，按钮，图形，数字等来处理或监控管理随时可能变化的信息。随着机械设备的飞速发展，以往的操作界面需由熟练的操作员才能操作，无法提高效率。但使用人机界面，能明确指示并告知操作员机器设备目前的状况，使操作变得简单生动。使用触摸屏，还可以使机器配线标准化，简单化，同时也能减少PLC控制所需的I/O点数，降低生产成本，也相对提高整套设备的附加价值。三菱触摸屏和三菱PLC有很好的通用性，能在线监视并修改程序，不必很麻烦的重复插拔接口。3 软件设计3．1 给纸设计印刷机整体的电气设计还是比较复杂的，对时间的要求也很严格。在机器的很多地方装有接近开关，用来检测不同的时间点。在印刷过程中，走纸的好坏是影响机器质量的一个重要环节。所谓纸走的好坏，指的是无歪张，双张等现象，如果有歪张，双张现象，在高速情况下，就会将走坏的纸，卷入机器内，从而破坏胶皮，给用户带来很大损失。此过程流程如下：在实验中，我们发现，按照上述流程编制的程序，在低速没有问题，但速度增高至7000r/h后，就会出现歪张锁不住现象。究其原因，主要是因为光头反应时间和磁铁动作时间滞后造成。程序在执行过程中，采用循环扫描方式，为了让电磁铁输出提前，在设计中，我采用了中断和三菱编程指令的输入输出刷新指令，使电磁铁输出立即执行，提前了电磁铁动作时间，即使在12000r/h的速度下，也能很好的锁住有故障的纸张，解决了给纸的一大难题。3．2离合压设计离压，合压在印刷中具有很重要的作用。离合压的准确性，对印品质量的好坏有着直接的影响。合压过早，会弄脏压印辊筒，给操作带来很多不便；离压过早，会使后一张纸印不上完整的图案，造成纸张浪费。在设计中，离压，合压的程序流程如图所示：印刷时，版辊筒与胶皮辊筒先合压，胶皮辊筒与压印辊筒后合压。在我们的机器中，合压全部采用了气动装置，每个气缸都有一个动作时间。由于印刷速度是多段速，在3000~12000r/h之间，根据用户需要可选择不同的速度。但是，气缸动作时间是一定的，齿轮转过角度是一定的，因此，机器速度不同时，合压时间也不同。为了解决此问题，我们根据理论计算值，找出对于不同机器速度时，机器的延时时间。采用比较指令，当机器段速与理论值相等时，延时相应的时间，使压印辊筒与胶皮辊筒准确合压。经过多次试验，离压，合压都没有问题。3．3 人机界面设计在人机界面中，设计了7幅画面，包括整体图形，故障显示，机器速度和计数显示，水辊速度显示，调版监控等。故障显示使用指示器，给出位元件即可实现闪动效果，让操作者很方便的知道故障部位，整体感很好。在水辊速度显示中，设计了一个柱状图，可以显示水量增加大小，只需按下柱状图，就可增加水量，同时也可方便监控。如图所示：4． 结束语印刷机的一套电气设计属于系统设计，包括硬件，软件设计，涵盖范围较广。这里，我只简单介绍了其中比较重要的几部分，其它细节还有很多，这里不再一一列举。使用三菱的一套控制系统，感觉可靠，方便，在机器批量生产过程中，没有发现大问题。其PLC功能齐全，可靠耐用，指令简洁，与其他产品相比，感觉三菱整体软件系统界面都比较友好，给用户编程，维修都带来极大方便。其触摸屏与PLC有很好的通用性，可通过触摸屏]监视并修改程序，这是其它产品所不能匹及的。总之，三菱的工控元件给设计人员和用户都带来了很多方便。