6ES7222-1BF22-0XA8原装代理

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1 引言
    随着控制技术的不断发展，触摸屏与可编程控制器在工业控制中的应用越来越广泛。触摸屏又称可编程终端( Prograirvnable Tennimal )，简称PT，它是新一代高科技图形化人机界面产品。它具有强大的显示功能和操作功能，既可以对生产现场、设备进行实时显示和监控，同时又可以在其屏上设置触摸开关，对设备进行操作。触摸屏与PLC连接起来组成的控制系统的具体应用是:触摸屏完成对设备的操作、显示、报警,PLC则根据生产工艺的要求，编制程序，直接对设备进行控制。触摸屏替代了原控制中的显示盘、操作盘，PLC替代原控制中的控制盘，这种方式摒弃了传统电气控制中的继电器、指示仪表、操作开关，变硬件设备为软件设备，具有占地少、控制精度高、功能强、可编程、智能化等诸多特点。当前在一些控制要求较高，参数变数多，硬件接线有变化的场所，触摸屏与PLC控制形式已占主导地位。那么触摸屏与PLC是如何通信和连接的，不同厂家的产品其通信连接的方法也不尽相同。下面以广泛应用的OMRON公司生产的触摸屏NT631/NT631 C与其公司的PLC的通信连接为主、对这方面的内容做介绍(以下对触摸屏简称PT、可编程控制器PLC在此也称上位机)。
1  NT631/NT631 C与PLC的通信方式
    NT631/NT631 C与PLC之间有三种通信方式，即上位链接方式、NT链接(1 :1 )方式、NT链接(1 3V)方式。所谓上位链接就是以可编程终端PT发出命令信息给PLC，PLC返回响应信息，以这样会话式的顺序读出或写入PLC继电器、数据存储器及各种设定状态的信息。上位机以1 :1连接方式链接到>}，上位机的字和位通过上位链接通讯方式读出并显示。这种方式可用干连接大多数类型的PLC。NT链接是一种用直接连接功能与PLC高速通信的方法。所谓NT链接1 :1就是指PLC与PT1对1连接。通过NT链接(1 :1)通信方式读出并显示上位机的字和位。这种通信方式的通信速度比上位链接方式快。IVT链接((1:N)方式是指一台PLC连接到多台PT。PLC的字和位通过NT链接((1:N)通信方式读出并显示，每台PT可以分别向PLC传送数据或从PLC接受数据，并且它们可以有独立的画面显示。这种方式提供了PLC与多台PT白勺快速通信。每一种通信方式都需要根据连接的PLC的运行条件进行设置。
    NT631/NT631 C有两个通信端口:串口A和串口B。串口A仅用于RS-232C的通信类型，此端口可连接支持工具和条形码读入器。串口B有两端口:连接器和终端块。连接器端口仅用于RS-2320的通信类型，不能在此连接支持工具和条形码阅读器;终端块端口仅用于RS-422A1485的通信，且连接器和终端块端口不能同时使用。OMRON公司生产的可编程控制器PLc的类型很多、有C系列、CV系列、CVM1系列，每种机型所带的通信接口类型是不同的、有RS-2320口，也有RS-422A ,RS-485口。由于F'1,与PLC的接口形式不同，所以它们连接时就会出现不同的情况。
2 NT631/NT631 C与FLC的连接方法
    2.1 FT的R5-232C端口和上位机的RS-232C端口的连接

 用一根RS-232电缆在RS-232C端口间直接连接。这是最简单的连接方法。根据将要连接的上位机,可以使用带连接器的OMRON的电缆。
    2.2 PT的RS-422A/485端口和上位机的RS-422A/485端口的连接
    有四种方法:
    (1)通过RS-422A电缆直接连接PT和上位机的RS-422A端口,使用这种方法时电缆长度可延长至500米。

(2)通过RS-485电缆直接连接PT和上位机的RS-485端口,使用这种方法时电缆长度可延长至500米。

(3)用1∶N链接方式连接多台PT的RS-422A的端口和上位机的RS-422A端口。这种方法适用RS-422A型NT链接(1∶N)方式。 
    (4)用1∶N链接方式连接多台PTRS-485的端口和上位机的RS-485端口。这种方法适用RS-485型NT链接(1∶N)方式。

2.3 PT的RS-422A/485端口和上位机的RS-232C端口的连接
    有四种方法:
    (1)PT的RS-422A端口和上位机的RS-232C端口通过RS-232C/RS-422A转换单元NT-AL001以(1∶1)连接方式连接。使用这种方法时,电缆长度可延长至500米。

(2)PT的RS-485端口和上位机的RS-232C端口通过RS-232C/RS-422A转换单元NT-AL001以(1∶1)连接方式连接。使用这种方法时,电缆长度可延长至500米。

(3)多台PT的RS-422A端口和上位机的RS-232C端口通过RS-232C/RS-422A转换单元NT-AL001以(1∶N)连接方式连接。这种连接方法与RS-422A型NT链接(1∶N)方式一起使用。

(4)多台PT的RS-485端口和上位机的RS-232C端口通过RS-232C/RS-422A转换单元NT-AL001以(1∶N)连接方式连接。这种连接方法与RS-485型NT链接(1∶N)方式一起使用。

3 结束语
    从上述的连接可看出,RS-232端口在通讯中仅适用于距离短,连接方式单一,即具有RS232端口的PLC一般只能控制一台PT。当PT和PLC的连接距离变长,而且一台PLC控制多台PT时,这时就必须通过转换器单元将RS-232信号转换为RS-422/RS-485信号。转换器单元起着放大信号、变换电压(将5电压转换为15电压)的作用。RS-422A/RS-485端口适用于长距离传输,最长至500米。在实际接线时,当PLC和PT采用1∶N连接时,必须将PT连线的终端接至PLC,而且不能有分支,否则将引起传输延迟和通信错误

饮料灌装机用于灌装各种各样的瓶装饮料,适合大中型饮料生产厂家。早期的灌装机械大多数采用容积泵式、蠕动泵式作为计量方式。这些方式存在一些缺点,例如:罐装精度和稳定性难以保证、更换灌装规格困难等。本系统采用的饮料分装计量是通过时间和单位时间流量来确定的,计量精度可由OYES PLC来控制确定,通过人机界面———触摸屏监测运行状态,可在线修行参数。PLC控制具有编程简单、工作可靠、使用方便等特点,在工业自动化控制领域应用广泛。触摸屏是显示器和触摸开关一体型的可编程终端(PT),是新一代先进的人机界面产品。专为PLC应用而设计的触摸屏集主机，入和输出设备于一体,适合在恶劣的工业环境中使用。
1 工作原理
饮料灌装机主要包括三大部分:恒压储液罐、夹瓶及灌装头部分、变频调速传送带部分。主机的上部是恒压储液罐,里面有上限位和下限位液位传感器,它们被淹没时是1状态。液面低于下限位时恒压储液罐为空。饮料通过进液电磁阀流入恒压储液罐,液面到达上限位时进液电磁阀断电关闭,使液位保持稳定。
恒压储液罐下面是夹瓶及灌装头部分,共有24个灌装头。夹瓶装置由气压缸1驱动下降,下降到位后,夹瓶装置由气压缸2夹紧定位,下降及夹紧由行程开关控制位置。定位夹紧后,灌装头由气压缸3驱动下降,到位后灌装头电磁阀打开,开始灌液,延时后电磁阀关闭,通过控制电磁阀的开启时间达到灌装容量控制。
传送带电动机由变频器控制,实现无级变速,达到系统经济运行的目的。电机启动1s后,进瓶气缸缩回、开始进瓶,3s后出瓶处气缸4伸出挡住空料瓶。进瓶处设置光电开关检测进瓶个数,当到24个时,出瓶处气缸5伸出不再进瓶,传送带电动机停止。这时,灌装头下降到瓶口,由通过触摸屏输入的时间使PLC控制灌装头的开启时间。灌装结束后,灌装头上升,夹瓶装置放松、上升。出瓶处气缸缩回,传送带电动机又开始转动,1s后进瓶处气缸5缩回,光电开关又开始检测进瓶个数。
2 硬件系统设计
2.1系统框架
该系统既有开关量控制又有模拟量变频调速控制。设备既可以自动连续运行,各运动点又可人工点动操作,这样对应于各种操作的输入点、需要显示的动作状态信息输出点有很多。这些I/O信号如果采用电器按钮、指示灯显示的方式,会大大增加硬件模块及电气连线,相应故障率也会加大。我们采用PLC与触摸屏相结合的方案。触摸屏的画面是用专用的组态软件设计完成后,再通过计算机的RS-232C串行通讯口下载到触摸屏。PLC与触摸屏之间通过串行接口通讯,连线简洁。
2.2 I/O控制的设计
灌装设备共设计有数字量输入点13个,其中:气缸运动传感器10个,液位传感器2个,光电开关1个。数字量输出点35个,其中:灌装头电磁阀控制24个,气缸运动电磁阀控制10个,储液罐电磁阀控制1个。
变频调速系统需要1个模拟量输入点和一个模拟量输出点。测速电机测量电机的转速,电压值信号接入模拟输入点,经过与给定值比较、PID运算,运算从模拟量输出点输出,作为变频器的控制信号,实现变频调速。
主控单元采用了OYES-200系列的PLC产品CPU224,外加两个数字量扩展模块EM223和一个模拟量扩展模块EM235。触摸屏采用台湾产PWS3260型。
变频调速系统需要1个模拟量输入点和一个模拟量输出点。测速电机测量电机的转速,电压值信号接入模拟输入点,经过与给定值比较、PID运算,运算从模拟量输出点输出,作为变频器的控制信号,实现变频调速。
3 软件实现
3.1 软件总体功能
控制程序是用菜单形式编制的。自动功能包括:运行、暂停、结束、复位等。手动功能包括:所有运动部件的进、退、起、停等。利用ADP3组态软件中的交替性按钮功能编程。在按钮按下、抬起时分别对PLC相应的中间继电器置位,使PLC实现对某运动部件的进退控制。初值设定:按用户的需求,任意设定转速、计数值等参数,并对参数的上限进行监视,一旦越界,即给出提示。运行监视:监视系统的各个器件状态,如变频器、电机等的异常状态,及时断电保护,并给出报警提示。
4 结论

采用OYES PLC-触摸屏结合的电气控制方案并与机械、气动、传感器技术组合为一体,使该灌装设备操作简单、性能可靠,设备的可维护性和灵活性得到显著提高。

PLC（可编程序控制器）因其采用模块化组合结构、使系统组合十分灵便，抗干扰能力强、可靠性强，编程语言简易、普及和编程方便，可以在线进行修改、柔性好等特点，在工业现场已被广泛地应用于各行各业的开关逻辑控制、机械设备的数字控制、机器人和自动装置的控制，闭环过程控制以及多级自动控制系统。近几年来，兖州矿业（集团）有限责任公司及其下属各矿针对以前在矿井设备应用可编程序控制器方面存在的问题进行了认真分析和归纳，积极应用当前已有的可编程序控制器应用新技术，提出解决方案并进行了推广与实施，有效地保障了矿井设备的可靠运行，取得了良好的效果。

1 数控提升机可编程控制器的可靠性研究

中国矿业大学和兖州矿业（集团）有限责任公司使用可编程控制器来改造现有的矿井提升机电控系统，进行数控提升机可编程控制器的可靠性研究，使其具有更强的抗干扰能力伙计与用户连接的适应性。

可编程控制器系统的故障包括外部设备故障、系统故障、硬件故障和软件故障。

此项研究指出：

①安装与布线方面，可编程控制器应远离大功率的可控硅装置、高频电焊机和大型的动力设备等干扰源；I/O线与控制线应分开走，并保持一定距离；在电缆沟内把动力线与控制线分别敷设在电缆沟的两侧，测温电缆要采用屏蔽线，而且要接地良好。

②输入端或输出端接有感性负载元件时，应在两端并联续流二极管或阻容电路，以抑制电路断开时产生的电弧对可编程控制器的影响；当井筒接近开关、光电开关等两线式传感器的漏电流比较大时，可能出现故障的输入信号，可在输入端并联旁路电阻，以减少输入电阻。

③可编程控制器应与其它设备分别使用自己的接地装置，也可采用公用接地线，但禁用串联接地方式，因为这种方式会在设备间产生电位差。

④提升机对控制系统有较高的可靠性要求，在可编程控制器出现故障的时候采用冷备系统，即主控可编程控制器和辅控可编程控制器应尽量一致，以满足紧急运行时可投入使用。

⑤供电部分应考虑几个因素：输入电源的电压在一定允许范围之内变化；输入交流电断电时，应不破坏控制器的程序和数据；在控制系统不允许断电的场合，要考虑供电电源的冗余；当外部设备电源断电时，应不影响控制器的供电；要考虑到电源系统的抗干扰措施。他们采取了使用不间断供电系统、双路供电系统、隔离变压器供电系统、单独电源给每一个可编程控制器供电或选用高质量的直流电源等方案来提高控制系统可靠性。

2 采用可编程控制器改造矿山老旧提升机

兖州矿业（集团）有限责任公司从鲍店煤矿开始研究在保留提升机机械部分和直流主电机的基础上，采用大功率晶闸管变流器和可编程控制器来改造老旧提升机的原继电器控制，走出了一条可行之路。

其实施步骤如下：

①整体搬移原有操作台，为新操作台安装创造条件，提升机改造期间临时在搬移到一边的原操作台操作，但仍以老系统运行。

②在电枢回路上安装新旧系统转换闸，以便新老系统转换。提升机制动系统润滑油泵控制采取多路航空插头进行新老系统切换，老系统可在新系统调试期间与之并存，互为备用。以后有必要的话可永久保留。

③在安装中严格质量控制，指定将来参与维护的技术熟练人员进行安装，通过全程参与为调试完成后转入正常运行和维护创造条件。

④为缩短新系统调试时间，对井筒位置开关与行程、各个机械润滑制动系统状态等提升系统电控监测量，在传感器安装完后进行在线送电测试，校准每个测量参数，保证与提升系统实际相对应。老系统提升时逐步在计算机中检验每一部分持续的运行过程，保证提升系统能一次性无误地实现切换。

⑤完成装卸载系统在线调试后利用老系统提升，但提升机装卸载站由新系统中可编程控制器系统控制。采用新老系统混合控制的方式使装卸载及提升信号系统控制一次性投入成功，减少了新系统全面调试工作量。

⑥在传动回路中，电流闭环和速度、位置闭环是最关键的部分，其正确与否直接关系和影响到闭环系统的稳定性。他们利用每天两个小时的日检修时间对这些环节进行编码器输出试验和电枢回路电流环控制的动态试验，确定系统的动态响应各参数，为全系统空载和重载测试运行创造条件。

⑦利用全矿井机电设备停产两天的检修时间直接一次性进行全系统空载试运行，经过数次提速后达到了设计运行速度。系统运行平稳和准确后再进行装煤重载运行试验，最后实现全载全自动方式的提升。

3 KZP型盘式可控制动装置在下运胶带机的应用

兖州矿业（集团）公司济宁三号煤矿在五采区的下运胶带输送机中加设了KZP系列盘式可控制动装置，配合可编程控制器实现了对下运胶带输送机的软制动。

KZP系列盘式可控制动装置是机电液一体化设备，由制动装置、液压站以及配套电控系统组成。盘式可控制动装置的制动力矩是由闸瓦与制动盘摩擦而产生的，调节闸瓦对制动盘的正压力即可改变制动力，而制动器的正压力又与液压系统的控制油压成比例。机械设备正常工作时油压达到最大值，此时正压力为0，闸瓦与制动盘之间留有1～1.5mm间隙，即制动闸处于松闸状态。机械设备需要制动时，电液控制系统就会根据工况发出控制的指令，使制动装置按照预定的程序自动减小油压以达到制动的要求。盘式可控制动装置在环境温度为40℃时每小时制动10次，盘面的最高温度远小于150℃，而且无火花产生。与电控装置相互配合，可以使大型机械设备的停车减速度保持在0.05～0.3m/，在系统突然断电时仍能确保大型机械设备（尤其是带式输送机）平稳地减速停车。其液压控制系统采用双回路结构，两个回路完全对称，可以互为备用。一般依靠蓄能器工作的制动闸就可以实现对下运带式胶带输送机的软制动。

KZP系列盘式可控制动装置的主要特点体现在“可控”上。通过主驱动电动机的输出轴以及胶带输送机上的速度传感器来读取电动机转速及胶带速度。重载时下运胶带有时会出现“飞车”的现象，这个时候就要由可编程控制器监测速度传感器的数据。当得到的速度大于正常运行设定值时，由可编程控制器减小制动闸电液比例阀的供电电流，从而减小制动系统的油压，制动系统施闸使得制动闸瓦贴近制动闸盘为胶带减速。当胶带速度降至正常值以下时，可编程控制器再按照预先编制的程序增大制动闸电液比例阀的电流，使得闸瓦打开，实现了制动闸的动态可控运行，保障了胶带输送机的正常运转。

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