西门子6ES7341-1AH01-0AE0型号规格
4.1.2 程序主要实现的功能
(1)利用触摸屏为变频器设定频率，并由PLC和D／A输出模块转化成(o-lo)v的模拟量输出给变频器的模拟输入端子；
(2)由编码器测量轧辊的转速，将速度信息用增量脉冲的形式输入到PIE中，在PLC内部利用SPD指令进行速度测量，按一定比例关系输出脉冲给伺服放大器去控制伺服电机，控制切刀线速度和轧辊线速度同步。程序的流程图设计，如图2所示。
图2 程序总体流程图
FX2N-2DA型模拟输出模块用于将12位的数字值转换成为2点模拟输出，并将它们输入到变频器等设备中。PLC内部数据寄存器D5用于设定变频器的频率，本系统要使用BFM#16的低8位用于保持D／A转换的下端8位数据和BFM#17的低端3位用于控制D／A转换时的数据保持和开启指定的转换通道。因为要移动的是寄存器D5下端的12位数据，而数据寄存器D是16位的。因此要先把寄存器D5内部的数据扩展到辅助继电器MOM15中，然后分两次传送到D／A模块的BFM#16单元中(先移动并保持下端8位数据，再移动上端4位数据)对轧辊进行测速．进行比例转换后由PLC输出高速脉冲给伺服放大器，主要用到高速处理指令SPD和PLSY。由增量光电旋转编码器输出的高速脉冲串经XO输出给PLC，在PLC内部用脉冲密度指令SPD对脉冲串密度进行测量，即测定轧辊的转速。
数据寄存器(D1)对脉冲进行计数，到达规定时间即将计数结果存放到另一个数据寄存器(D0)中，寄存器(D2)用于测定剩余时间。
这样D0中存放的值就代表了轧辊转速的大小，再乘以一个比例系数，将其放在D10中用于控制输出脉冲串的频率大小，以控制伺服电机转速。
4.2 触摸屏的设计
系统选用的是eView的MT4400系列，通过触摸屏实现以下功能：变频器运行频率的设定、系统监控、调试维护、报警信息等。
4.2.1 操作界面设计
在触摸屏上将给定频率的数值存储寄存器D25中，界面上添加调节频率按钮，实现频率实时可调功能。D25内的值通过急停按钮，系统开关复位，从程序上保证了系统运行的安全性。变频器运行频率界面，如图3所示。
图3 变频器运行频率的设定界面
4.2.2 监控画面的设计
触摸屏的主要任务是对整个系统的运行进行监控，包括所有功能部件的监控元件。如图4所示。
图4 触摸屏监控界面
在主机控制窗口中，主要的是轧辊电机调速控制。在触摸屏中，电机启动及调速是一个平滑的过程，因此选用多状态设定元件对PLC数据寄存器内数值的修改。以主电机加速粗调按钮为例，设置为多状态设定元件，其输出地址D25，设定类型为递加(减速则为递减)，递加值为8，轧辊电机的转速不能太高。因此变频器频率上限设为50Hz。根据D／A输出模块的转换特性，将上限值设定为512，约对应变频器的51.2Hz。而对于减速按钮，设下限值设为0。
这样限定D／A模块转换时的数值区间为0～512。元件的迟滞时间设为0.6s，执行速度0.2s，即按下按钮的时间不超过0.6s，则D25内数值加8，如果按住不放时间超过0.6s，则每隔0.2sD25内数值自动增加。细调时设定需将递加／递减值设置为1，执行速度变为0.1s。
拉丝机控制系统用于控制4级-9级直进式拉丝机，包括预应力钢丝和各种焊丝的拉丝机，系统开放运行参数，因而具有非常广泛的适应性。
一、系统框图：
二．控制方案：
1．点动逻辑，各个点的单独反点动+各个点的“前联动”。
2．PID控制，PID输入值是各级张力传感器反馈的模拟量，P、I、D和范围参数HMI设定，PID输出值是频率变化量，后将PID运算结果与各级基础频率整合为目标频率。
3．采用PLC+触摸屏的智能控制方式，所有参数都可以通过触摸屏改变，由PLC处理后，对各个变频器进行控制。
4．配备了相应的按纽及脚踏开关，操作工可以在各拉丝点操作点动以及起停，也可以在操作台进行更复杂的操作。
5．风机、油泵、机械抱闸等外部部件控制可选，模拟量控制方式和MODBUS控制方式可选。
三．自动过程：
1．按下启动按纽后，各级变频器按照设定加速度，均匀加速到设定线速度，收卷采用F3000变频器转矩控制。
2．PLC根据张力信号进行PID运算，以保证运行过程中各级张力恒定。
3．PLC将运算结果，通过MODBUS总线或者DA模块发送给各个变频器，各个变频器根据PLC的指令运行。
4．任何时候按下停止按纽，变频器都会按照设定减速度，均匀减速到0速，然后抱闸致动；任何时候按下急停按纽，变频器输出切断，同时PLC输出抱闸信号，在有断线检测信号时，按急停处理。
四．PID详细说明：
直进式拉丝机控制的核心技术是PID运算，我们在这里采用了比较复杂的动态PID的控制方式，在小功率的拉丝系统中，静态的PID就完全可以满足控制需求了，可以通过改变参数，实现这一转化。
五．等体积计算：
由于拉丝的过程中线径发生变化，线速度也随之变化，每秒通过各级拉丝模线材的体积是不变的，可以得到等式（略）， 以此可以计算出各级基础频率。
六、操作说明：
该系统用于4-9台直进式拉丝机的控制，控制方式为MODBUS（模拟量控制可选）。特点是所有参数开放。
1.线径设定
2.速比系数
3.系统设定
4.投切设定
5.监控画面
6.张力监视画面
7.故障显示
8.状态观察
9．内部参数
10．PID设定
11．PID1
12．PID2
13．PID3
14．PID观察
15．PID范围
FX2N系列PLC硬件组成与其他类型PLC基本相同，主体由三部分组成，主要包括中央处理器CPU、存储系统和输入、输出接口。PLC的基本结构如图1-1所示。系统电源有些在CPU模块内，也有单独作为一个单元的，编程器一般看作PLC的外设。PLC内部采用总线结构，进行数据和指令的传输。
外部的开关信号、模拟信号以及各种传感器检测信号作为PLC的输入变量，它们经PLC的输入端子进入PLC的输入存储器，收集和暂存被控对象实际运行的状态信息和数据；经PLC内部运算与处理后，按被控对象实际动作要求产生输出结果；输出结果送到输出端子作为输出变量，驱动执行机构。PLC的各部分协调一致地实现对现场设备的控制。
（1）中央处理器CPU
CPU的主要作用是解释并执行用户及系统程序，通过运行用户及系统程序完成所有控制、处理、通信以及所赋予的其它功能，控制整个系统协调一致地工作。常用的CPU主要有通用微处理器、单片机和双极型位片机。
（2）存储器模块
随机存取存储器RAM用于存储PLC内部的输入、输出信息，并存储内部继电器（软继电器）、移位寄存器、数据寄存器、定时器／计数器以及累加器等的工作状态，还可存储用户正在调试和修改的程序以及各种暂存的数据、中间变量等。
只读存储器ROM用于存储系统程序。可擦除可编程序的只读存储器EPROM主要用来存放PLC的操作系统和监控程序，如果用户程序已完全调试好，也可将程序固化在EPROM中。
（3）输入输出模块
可编程序控制器是一种工业控制计算机系统，它的控制对象是工业生产过程，与DCS相似，它与工业生产过程的联系也是通过输入输出接口模块(I/O)实现的。I/O模块是可编程序控制器与生产过程相联系的桥梁。
PLC连接的过程变量按信号类型划分可分为开关量（即数字量）、模拟量和脉冲量等，相应输入输出模块可分为开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和脉冲量输入模块等。
（4）编程器
编程器是PLC必不可少的重要外部设备。编程器将用户所希望的功能通过编程语言送到PLC的用户程序存储器中。编程器不仅能对程序进行写入、读出、修改，还能对PLC的工作状态进行监控，同时也是用户与PLC之间进行人机对话的界面。随着PLC的功能不断增强，编程语言多样化，编程已经可以在计算机上完成。
可编程控制器的工作过程包括两部分：自诊断及通信响应的固定过程和用户程序执行过程，如图5-1所示。PLC在每次执行用户程序之前，都先执行故障自诊断程序、复位、监视、定时等内部固定程序，若自诊断正常，继续向下扫描，然后PLC检查是否有与编程器、计算机等的通信请求。如果有与计算机等的通信请求，则进行相应处理。当PLC处于停止（STOP）状态时，只循环进行前两个过程。而在PLC处于运行（RUN）状态时，PLC从内部处理、通信操作、输入扫描、执行用户程序、输出刷新五个工作阶段循环工作。每完成一次以上五个阶段所需要的时间称为一个扫描周期。
扫描周期是PLC的一个重要指标，小型PLC的扫描周期一般为十几毫秒到几十毫秒。PLC的扫描周期长短取决于扫描速度和用户程序的长短。毫秒级的扫描时间对于一般工业设备通常是允许的，PLC对输入的短暂滞后也是允许的。但对某些I/O快速响应的设备，则应采取相应的处理措施。如选择高速CPU，提高扫描速度；选择快速响应模块、高速计数模块以及不同的中断处理等措施减少滞后时间。对于用户来说，要提高编程能力，尽可能优化程序；而在编写大型设备的控制程序时，尽量减少程序长度，选择分支或跳步程序等，都可以减少用户程序执行时间。