6ES7312-5BF04-0AB0现货供应

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1 引言
　　 可编程控制器(PLC)以其运行可靠、易学易用、抗干扰性强等特点，在工业控制中得到广泛应用。然而较多的应用只是根据工艺编制相应的梯形图，用以代替传统的继电器电器控制线路，功能非常有限。近年来各种型号的PLC 在功能上已经有了极大的提高，允许用户做许多底层操作，几乎可以象单片机一样灵活，加上有众多的外围设备可以选用，这就给软件、硬件设计带来了很大的灵活性和先进性。本文通过三菱FX2N-PLC 在一条电镀自动线上的应用，说明如何充分开发PLC 的先进功能，达到行车动作的灵活设定、动态修改的功能，
　　以及断电恢复、通讯、新型人机界面的应用。
　　
　　2 系统简介
　　 系统采用集散控制，参见图1，上位机使用工控微机，负责工艺调度、质量管理等宏观控制；下位机使用三菱FX2N-PLC，控制行车的动作。行车吊勾（提升电镀工件用）的垂直定位采用接近开关，水平定位采用旋转编码器，垂直和水平的运动都使用变频控制普通交流异步电机来驱动，控制面板使用三菱的F940GOT 触摸屏人机界面。
　　
　　3 PLC 的应用
　　
　　3.1 动作表
　　 行车动作无非就是上下左右受控移动，按照指定的顺序(即动作表)完成一系列的动作。要求有几套动作表可以选择，动作可以静态修改，也可以在运行时由上位机动态修改。这种要求若是仅用简单的梯形图是无法实现的，因为动作都是由梯形图中的触点指令实现，而梯形图指令在运行时是不能修改的。现在的FX2N-PLC 增加了许多应用指令(底层操作，相当于微机的汇编指令)，以及提供了许多可供用户使用的数据存储单元，并且有间接寻址功能，这就使表结构操作成为可能。在这里，我们把行车的一个动作定义为：“到几号工位上升，再到几号工位下降”，或者是“延时几秒”，每个动作由一个字(16 位)组成，每个动作表由若干个动作字组成，放在PLC 的数据寄存器里，动作表由PLC 程序初始化，也可以在运行时通过串行通讯由上位机读取和修改，PLC 程序在运行时只是不断地解释和执行动作表。

3.2 动作的解释和执行
　　 动作字有3 种：行车动作字、延时动作字、结束标志。
　　
　　(1) 行车动作字：
　　 动作字的高字节表示“上升所到的工位号”， 低字节表示“下降所到的工位号”，例如：“0205”表示让行车开到02 号工位，上升，再开到05 号工位，下降。
　　 由于一个行车动作字表示的是宏动作，由：“前进或后退，水平到位，上升，上到位，再前进或后退，水平到位，下降，下到位，完成”几个微动作组成，通过FX2N-PLC 的步进阶梯指令STL 实现非常合适。我们可以把行车的宏动作分解为几个状态，在到位时进行状态
　　转移。参见图2 的STL 状态转移图。
　　 垂直到位比较简单，用上下到位接近开关直接控制即可。

水平到位稍微复杂一些。在程序初始化时将每个工位的准确位置送到数据寄存器里，称做工位位置表，每个工位的实际位置数据通过实测得到。动作表、工位位置表、行车水平运动的关系请参见图3。运行时通过旋转编码器得到行车的当前位置，每毫米大约发3 个脉冲。在做水平动作时，先取出动作字，分离高低字节，得到目标工位号，将此工位号作为工位位置表的偏移量，用间接寻址方法得到目标工位位置，若当前位置大于目标位置则令行车后退，反之则前进，直到行车到目标位置前一个提前量时，令行车转为慢速；当行车到目标位置前另一个提前量时，令行车制动。这二个提前量都根据实际情况加以调整，慢速提前量通常为半个工位间隔，制动提前量根据实际的行车速度、惯性而定。经过调整，*终定位精度可以达到±1mm 左右。
　　 图4 是行车水平处理子程序，在二个水平进退STL 状态中先设置好目标工位，再调用该子程序，行车就会前进或后退，直到目标位置停下来，发出完成标志M86，即可转入下一STL状态。

图４ 水平处理子程序
　　
　　(2) 延时动作字：
　　 延时动作字的高字节用7EH 作为标识，低字节为延时值，如“7E30”。延时动作比较简单，取出动作字，分析一下若是延时动作，将延时值送延时定时器就可以了。以前的PLC 定时器常数在梯形图中设定，运行时不能改变，FX2N-PLC 定时器允许将数据存储器的内容作为定时值，才使在运行时改变定时常数成为可能。
　　
　　(3) 结束标志：
　　 每个动作表用7FFFH 作为结束标志，执行到结束标志表示一圈做完。若是单圈模式的话就
　　进入停止状态，若是连续模式的话就让动作表指针重新指向表首，继续运行。
　　
　　3.3 自动校正
　　 由于旋转编码器指示的是行车的相对位置，因此在运行前应该校正一下行车的**位置。我们采取在水平方向上安装一个校正用接近开关的方法，让行车在开始运行前先朝某方向去找校正接近开关，若在3 秒钟内未碰到校正接近开关，或碰到了极限开关，就让行车朝另一方向去找。只要碰到校正接近开关，就把旋转编码器计数器置为某一个确切值，行车的位置就校正了。在以后的运行中，行车每次经过该校正接近开关，行车位置都会被再次校正，这样可以消除积累误差。
3.4 断电恢复
　　 以前一般的电镀自动线控制系统往往没有断电恢复功能，在电镀生产线工作中如果遇到突然断电，往往结果很尴尬。即使很快又来电了，但由于看不出是在哪一步停下来的，只能从头来过，造成已经在镀的工件报废。利用PLC 的失电保存功能，我们这个系统具有断电记忆，来电恢复的功能。为实现该功能，应该整理一下所用到的寄存单元，分为要记忆和不要记忆的二部分。象STL 状态、运行模式、运行状态等都是要记忆的，而用作动作表指针的变址寄存器V、Z 无失电保存，需要用其他有失电保存的寄存器作为映象后备。一般的临时单元都不需要失电保存，每次RUN 的时候都初始化这些单元。此外还应注意的是，尽管来电后可以继续刚才的工作，但来电后自动运行起来也是有危险的。本系统是这样处理的：当RUN的时候检查一下，若原先是在运行状态下断电，则令系统处于暂停状态，等待操作者通过操
　　作面板按下“运行”键后才继续工作。如果断电时正在做水平运动，则因PLC 已经失电，而行车的由于惯性仍有运动，造成PLC 记忆的行车位置和实际位置不符，在重新运行时应该自动校正。
　　
　　3.5 通讯
　　 FX2N-PLC 提供了比较良好的通讯机制，只要在主机上扩展一块RS232 通讯模块(FX2N-232BD)即可。FX2N-PLC 的应用指令中有完善的串行通讯指令，可以方便地使用。
　　 在本系统中，上位机主动发送通讯串，PLC 接收到通讯串，根据通讯串中的命令号，作出相应的动作，参见图5。上位机可以让PLC 返回或修改当前的工作状态、返回或修改动作表中的动作字等，只要编制相应的软件，上位机就可以监视、控制自动线的运行。
　　
　　4 控制面板
　　 常规的控制面板由按钮、拨盘、开关、指示灯、数码管组成，我们这次使用了三菱公司的F940GOT 人机界面，它是一个带触摸屏的彩色液晶显示器，可以自由布置各种显示、控制器件，如按钮、键盘、开关、指示灯、文字、数码管、图片、进度条等，取代了所有的常规
　　面板元件。这不仅大大节省了PLC 可贵的输入输出点，而且具有外观新颖、信息量大、使用方便、修改灵活等特点。在应用中还可以使用多屏画面，把各种显示、控制要求按功能分成多个画面，相当于多个小控制面板，再用一个封面画面负责切换。
　　 图6 是本系统控制面板中的主控画面，具有运行模式(单步、单圈、连续)的设定和显示；运行状态(运行、暂停、停止)的设定和显示；工艺(动作表)选择；行车动作的显示；手动控制；当前行车位置的数字和图形显示；定位误差的显示；动作步的显示和修改；当前动作字的显示；动作表的查询显示等。
　　
　　5 结束语
　　 由于该电镀自动线充分开发了FX2N-PLC 的多种先进功能，并采用了较多的先进控制手段及新型的控制器件，使整个系统具有较优良的性能。经过一年多的实际运行，证明该系统是成功的。由此我们看到，由于PLC 具有许多优异的性能，并且功能也日益强大，只要深入
　　理解这些PLC 的原理，加强二次开发，就可以在更多的领域发挥PLC 的作用。

可编程控制器（Programmable Controller，简称PC）是一种数字运算操作的电子设备。它使用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，通过数字或模拟输入/输出组件控制各种类型的机械或生产过程。PC具有功能齐全、应用灵活、操作维修容易方便和稳定可靠等特点，因此广泛用于工业现场控制。其典型应用方案是：采用PC作为下位机实现过程的自动控制，以微机为上位机，完成工业流程和工艺参数的显示以及控制参数的修改等功能。但是在一些危险和恶劣环境下，需要用微机远程控制PC系统的运行和停止。本文结合作者所开发的危险环境下控制系统，以三菱A2A 可编程控制器为例介绍VB远程控制三菱A系列可编程控制器的运行，并给出系统实现方法与示例程序。

　　2. 系统设置与协议

　　为进行系统控制需进行硬件和软件设置，这部分内容是系统实现的关键。系统利用RS232通讯接口线将PC（利用AJ71UC24通讯模块,25针）与微机的串行通信口（COM1，9针）进行连接。

　　2.1AJ71UC24的通信控制协议

PC的通讯模式（mode）开关设置为1。以下是Melsec-A PC 格式1通信协议的格式：

　AJ71UC24的通讯参数设置均通过其DIP开关设置，本例的参数设置如下：波特率：9600，数据位：8，停止位：1，有求和效验，可以进行在线写。DIP开关设置如下表：

2.3 PC的运行开关设置

若实现利用VB程序进行PC控制，必须将PC的运行开关设置在ON的位置。运行开关设置与对应的控制结果如下表：

VB通过MSCOMM控件控制串行口，该控件屏蔽了通讯过程中的底层操作程序，用户只需设置和监视控件的属性和事件，就可很方便地实现串行异步通讯，它有事件驱动通信和查询通信两种方式，通过检查InBufferCount属性值来判断输入缓冲区中是否接受到相应数目的字符，为实现所述通信，应在窗体中加入一个通讯控件MSComm，控件的参数设置要与上述PC通讯模块AJ71UC24的设置相同。控制命令的传输采用即时传送方法。

　　3. 软件编程与实现

　　监控微机主要供系统管理人员对PC进行系统运行的控制。下面主要列出微机对PC进行控制有关的程序。本例是以单个PC为例，PC站号为00H，PC号为FFH。：

　　该功能的实现必须将PC运行开关扳到RUN位置。通过在bbbb中加入两个option按钮实现：第一选项为启动，命令为"RR"；第二选项为停止，命令为"RS"。