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6ES7322-1FL00-0AA0型號含義
6ES7322-1FL00-0AA0
繼電器接觸器控制系統(tǒng)經(jīng)過長期的使用，已有一套能完成系統(tǒng)要求的控制功能并經(jīng)過驗證的控制電路圖，而PLC控制的梯形圖和繼電器接觸器控制電路圖很相似，因此可以直接將經(jīng)過驗證的繼電器接觸器控制電路圖轉(zhuǎn)換成梯形圖。主要步驟如下：
根據(jù)自動控制原理，車速斜坡響應(yīng)可以分為過阻尼響應(yīng)、臨界阻尼響應(yīng)和欠阻尼響應(yīng)。理論上說，臨界阻尼響應(yīng)是理想的控制方式，這種響應(yīng)方式既實現(xiàn)了控制的快速性又實現(xiàn)了控制的穩(wěn)定性；過阻尼響應(yīng)是為了穩(wěn)定性犧牲快速性；欠阻尼響應(yīng)則是為了快速性犧牲穩(wěn)定性。然而，臨界阻尼由于條件過于苛刻，在實際控制中是無法實現(xiàn)的。
根據(jù)剩余的兩種響應(yīng)曲線的特性，筆者認(rèn)為CPU啟動時好使用欠阻尼響應(yīng)曲線，其理由是：CPU啟動狀態(tài)下，對增塑劑積累時間的要求優(yōu)先于增塑劑含量的穩(wěn)定性；而其他狀態(tài)下使用過阻尼響應(yīng)曲線，此時對含量的穩(wěn)定要求優(yōu)先于積累的快速性。
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因此，利用S7-300啟動時的組織塊OB100在CPU啟動中只執(zhí)行一次的特性，對增塑劑伺服電機(jī)的控制方式依據(jù)機(jī)組不同的啟動狀態(tài)采取了不同響應(yīng)曲線下的控制方法。具體來說，在CPU啟動時（此時增塑劑存儲量必定為零），通過啟動組織塊OB100中送出高速運轉(zhuǎn)命令至增塑劑伺服電機(jī)，使控制曲線成為欠阻尼響應(yīng)狀態(tài)以實現(xiàn)對存儲器中增塑劑的快速積累。而在非CPU啟動狀態(tài)，控制增塑劑伺服電機(jī)的FC功能塊將送出普通速度命令，使控制曲線成為比較接近臨界阻尼的過阻尼響應(yīng)狀態(tài)。
新的設(shè)計*避免了CPU重啟時帶來的增塑劑積累過慢的問題、減少了廢品數(shù)量，因此這樣的設(shè)計不會影響正常生產(chǎn)狀況時增塑劑含量的穩(wěn)定性。
(2) 對濾棒剔除支數(shù)的計算策略
計算機(jī)輔助設(shè)計編程
計算機(jī)輔助設(shè)計是通過 PLC 編程軟件在計算機(jī)上進(jìn)行程序設(shè)計、離線或在線編程、離線仿真和在線調(diào)試等等。使用編程軟件可以十分方便地在計算機(jī)上離線或在線編程、在線調(diào)試，使用編程軟件可以十分方便地在計算機(jī)上進(jìn)行程序的存取、加密以及形成 EXE 運行文件。
7.3.2 PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計的步驟
在了解了程序結(jié)構(gòu)和編程方法的基礎(chǔ)上，就要實際地編寫 PLC 程序了。編寫 PLC 程序和編寫其他計算機(jī)程序一樣，都需要經(jīng)歷如下過程。
1. 對系統(tǒng)任務(wù)分塊
分塊的目的就是把一個復(fù)雜的工程，分解成多個比較簡單的小任務(wù)。這樣就把一個復(fù)雜的大問題化為多個簡單的小問題。這樣可便于編制程序。
2. 編制控制系統(tǒng)的邏輯關(guān)系圖
從邏輯關(guān)系圖上，可以反應(yīng)出某一邏輯關(guān)系的結(jié)果是什么，這一結(jié)果又英國導(dǎo)出哪些動作。這個邏輯關(guān)系可以是以各個控制活動順序為基準(zhǔn)，也可能是以整個活動的時間節(jié)拍為基準(zhǔn)。邏輯關(guān)系圖反映了控制過程中控制作用與被控對象的活動，也反應(yīng)了輸入與輸出的關(guān)系。
3. 繪制各種電路圖
繪制各種電路的目的，是把系統(tǒng)的輸入輸出所設(shè)計的地址和名稱聯(lián)系起來。這是很關(guān)鍵的一步。在繪制 PLC 的輸入電路時，不僅要考慮到信號的連接點是否與命名一致，還要考慮到輸入端的電壓和電流是否合適，也要考慮到在特殊條件下運行的可靠性與穩(wěn)定條件等問題。特別要考慮到能否把高壓引導(dǎo)到 PLC 的輸入端，把高壓引入 PLC 輸入端，會對 PLC 造成比較大的傷害。在繪制 PLC 的輸出電路時，不僅要考慮到輸出信號的連接點是否與命名一致，還要考慮到 PLC 輸出模塊的帶負(fù)載能力和耐電壓能力。此外，還要考慮到電源的輸出功率和極性問題。在整個電路的繪制中，還要考慮設(shè)計的原則努力提高其穩(wěn)定性和可靠性。雖然用 PLC 進(jìn)行控制方便、靈活。但是在電路的設(shè)計上仍然需要謹(jǐn)慎、全面。因此，在繪制電路圖時要考慮周全，何處該裝按鈕，何處該裝開關(guān)，都要一絲不茍。
4. 編制 PLC 程序并進(jìn)行模擬調(diào)試
在繪制完電路圖之后，就可以著手編制 PLC 程序了。當(dāng)然可以用上述方法編程。在編程時，除了要注意程序要正確、可靠之外，還要考慮程序要簡捷、省時、便于閱讀、便于修改。編好一個程序塊要進(jìn)行模擬實驗，這樣便于查找問題，便于及時修改不要整個程序完成后一起算總帳。
5. 制作控制臺與控制柜
在繪制完電器、編完程序之后，就可以制作控制臺和控制柜了。在時間緊張的時候，這項工作也可以和編制程序并列進(jìn)行。在制作控制臺和控制柜的時候要注意選擇開關(guān)、按鈕、繼電器等器件的質(zhì)量，規(guī)格必須滿足要求。設(shè)備的安裝必須注意安全、可靠。比如說屏蔽問題、接地問題、高壓隔離等問題必須妥善處理。
6. 現(xiàn)場調(diào)試
現(xiàn)場調(diào)試是整個控制系統(tǒng)完成的重要環(huán)節(jié)。任何程序的設(shè)計很難說不經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試就能使用的。只有通過現(xiàn)場調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)控制回路和控制程序不能滿足系統(tǒng)要求之處；只有通過現(xiàn)場調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)控制電路和控制程序發(fā)生矛盾之處；只有進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試才能后實地測試和后調(diào)整控制電路和控制程序，以適應(yīng)控制系統(tǒng)的要求
編寫技術(shù)文件并現(xiàn)場試運行
經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試以后，控制電路和控制程序基本被確定了，整個系統(tǒng)的硬件和軟件基本沒有問題了。這時就要全面整流技術(shù)文件，包括整理電路圖、PLC 程序、使用說明及幫助文件。到此工作基本結(jié)束。
在纖維濾棒成型機(jī)的生產(chǎn)中，為保證濾棒質(zhì)量，每當(dāng)速度低于一定的設(shè)定值時，機(jī)組就會剔除此時的濾棒。此時機(jī)組的速度是不斷變化的，按通常方式無法計算出具體的剔除支數(shù)。這對統(tǒng)計生產(chǎn)效率帶來了相當(dāng)?shù)睦щy。
筆者可以得到動態(tài)的車速反饋，但這條反饋曲線是不斷波動和變化的非線性曲線。對于非線性曲線，數(shù)學(xué)上只能夠采用面積積分求解的計算方法。對于此項目就是要求給出一定時間內(nèi)主電機(jī)的圓周行程，即機(jī)組一段時間內(nèi)所生產(chǎn)的濾棒長度。
從這一角度出發(fā)，筆者考慮采用了對車速進(jìn)行模擬積分的計算方法，即從積分的基本定義出發(fā)，求出剔除時間內(nèi)的濾棒生產(chǎn)長度L=Σ(Δv*Δt)，再除以單個濾棒長度得剔除支數(shù)的計算方法。
按照積分的定義要求，積分求解是在一定條件下才能夠成立。這個條件就是Δt要足夠的小即Δt→0。在實際過程中，近似認(rèn)為Δt=20ms時可以滿足條件。此時，計算得出的濾棒支數(shù)與實際濾棒支數(shù)的誤差在±3支以內(nèi)。在精度上，以高生產(chǎn)速度3300支/分鐘計（此時濾棒長度為120mm），±3支的精度是*可以滿足精度要求。所以筆者認(rèn)為只要將Δt控制在20ms時就可以滿足積分求解的條件。
原系統(tǒng)的PLC掃描一周的時間高達(dá)幾十毫秒，顯然不滿足要求。而此項目采用的S7-315-2DP，其單指令掃描周期為10μs級、整個掃描周期被縮短為7~8ms，這樣就滿足了積分計算的要求。
(3) 對拼接紙圈的控制策略
改造之前，纖維濾棒成型機(jī)執(zhí)行的是降低運行速度再進(jìn)行紙圈拼接。這種降速接紙方式對實際生產(chǎn)是不利的：每次降速都會造成車速的大幅度變化，影響了濾棒的質(zhì)量。為消除這種影響，筆者采用了不降速拼接的方法。
不降速拼接和降速拼接并沒有本質(zhì)的區(qū)別：兩者采用的接紙動作一樣，兩者只是在機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣控制元件上有區(qū)別。接紙速度的提高勢必使紙圈的靜摩擦力同等上升。如果轉(zhuǎn)速斜坡率過高會產(chǎn)生很大的靜摩擦力，該力會撕裂紙圈。如果轉(zhuǎn)速斜坡率過低，拼接時的紙圈浪費將增加。
為避免煩瑣，該項目放棄變頻器對接紙電機(jī)轉(zhuǎn)速的分段控制。為求出靜摩擦力和紙圈長度兩者之間的優(yōu)控制，筆者對接紙電機(jī)上升時間采取優(yōu)篩選法。通過優(yōu)篩選法得到的電機(jī)上升時間大約為3.4s。考慮到生產(chǎn)情況及電磁閥等器件的時滯效應(yīng)，將這一時間進(jìn)一步放寬為3.5s。
3 程序設(shè)計
程序設(shè)計采用了結(jié)構(gòu)化設(shè)計，將所需實現(xiàn)的各主要功能編制成為S7-300中的用戶功能塊（FC塊），在主程序循環(huán)模塊（組織塊OB1）中調(diào)用這些已經(jīng)編制好的子程序。
程序設(shè)計分成硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩方面。在硬件方面針對系統(tǒng)要求進(jìn)行設(shè)計，在軟件方面則按需要編制了速度計算模塊、報警和故障模塊、伺服電機(jī)執(zhí)行模塊、增塑劑執(zhí)行模塊、生產(chǎn)統(tǒng)計計算模塊等FC塊和預(yù)設(shè)、保持系統(tǒng)及生產(chǎn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊DB塊。
(1) 硬件設(shè)計與組態(tài)
本系統(tǒng)在S7-300的硬件方面采用了1塊PS307 5A電源模塊，1塊CPU-315-2DP，4塊24V/0V SM321數(shù)字量輸入模塊，3塊24V/0.5A SM322數(shù)字量輸出模塊，1塊FM352-2高速計數(shù)模塊，2塊SM331模擬量輸入模塊，1塊SM332模擬量輸出模塊以及用于DP總線通訊的IM153-1通訊模塊1塊。
S7-300外圍設(shè)備為5個伺服電機(jī)的DP通訊端。
對上述硬件按要求進(jìn)行組態(tài)，分別占據(jù)Profibus-DP通訊端的2、3~7和9號站，具體硬件組態(tài)如圖3所示。
(2) 軟件設(shè)計
由于編制的用戶功能模塊很多，限于篇幅，在這里不能一一作出介紹。以下介紹幾個比較重要的用戶功能模塊。
?、?數(shù)據(jù)塊組（Group of Data-Blocks）
數(shù)據(jù)塊組由一系列數(shù)據(jù)塊組成。這些數(shù)據(jù)塊除了一部分是S7-300程序中FB（功能塊的一種）所要求的之外，其他的數(shù)據(jù)塊都是用戶自定義的。這是因為生產(chǎn)中機(jī)組的一些系統(tǒng)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)必須被預(yù)設(shè)或保存。由于S7-300內(nèi)部保持型M區(qū)的保存數(shù)量相對不足，例如：CPU315-2DP中整個可使用的M區(qū)的容量僅1024Bytes。同時，程序運行中所大量使用中間參數(shù)也需要不可重復(fù)的地址空間，所以將大部分的數(shù)據(jù)（特別是在觸摸屏上顯示的參數(shù)）編制成保持型DB塊
屬性
SM 322；DO 16 x UC24/48 V 數(shù)字量輸出模塊的性能特點：
16 個電氣隔離半導(dǎo)體繼電器輸出
120 V通道間電氣隔離
開關(guān)特性：RDS ON 典型值 0.25 Ohm，RDS OFF 通常大于 100 GOhm
針對大 48 V AC 或 DC 負(fù)載電壓，無小負(fù)載電壓而設(shè)計
針對大 0.5 A 輸出負(fù)載，無小負(fù)載電流而設(shè)計
輸出*獨立并且支持任何接線形式
當(dāng) CPU 處于 STOP 模式時，可以在輸出處編程設(shè)置替換值或“保留值"。
模塊支持對編程錯誤和外部電源故障進(jìn)行診斷
適用于 AC 電磁閥、執(zhí)行器、電機(jī)啟動器、FHP 電機(jī)和信號燈
支持在 RUN 模式下進(jìn)行參數(shù)分配
SM 322; DO 16 x UC 24/48 V 模塊的接線圖與方框圖
① | 通道號 |
② | 狀態(tài) LED - 綠色 |
③ | 背板總線接口 |
SM 322; DO 16 x UC 24/48 V 的技術(shù)規(guī)格
尺寸和重量 | |
|---|---|
尺寸 W x H x D (mm) | 40 x 125 x 117 |
重量 | 約 260 g |
模塊特定數(shù)據(jù) | |
支持在 RUN 模式下進(jìn)行參數(shù)分配 | 支持 |
| 返回參數(shù)設(shè)置前有效的輸出值 |
支持等時同步模式 | 不支持 |
輸出點數(shù) | 16 |
電纜長度
|
長 600 m 長 1000 m |
電壓、電流、電位 | |
額定供電電壓 L + | 24 V DC |
| 支持 小 5 ms |
輸出的總電流（每組） | |
| 大 0.5 A |
| 大 0.5 A |
累積輸出電流(每個模塊) | |
| 大 8 A |
| 大 8 A |
電氣隔離 | |
| 支持 |
| 支持 |
| 支持 1 |
大電位差 | |
| 170 V DC、120 V AC |
| 170 V DC、120 V AC |
| 170 V DC、120 V AC |
絕緣測試電壓 | |
| 1500 V AC |
| 1500 V AC |
| 1500 V AC |
電流損耗 | |
| 大 100 mA 大 200 mA |
模塊功率損耗 | 典型值2.8 W |
狀態(tài)、中斷、診斷 | |
狀態(tài)顯示 | 每個通道綠色 LED |
診斷功能 | |
| 紅色 LED (SF) |
中斷 | |
| 可編程 支持 |
執(zhí)行器選擇數(shù)據(jù) | |
輸出電壓 | |
| 小L+ (- 0.25 V) |
輸出電流 | |
| 0.5 A，大 1.5 A（大 50 ms） 大 10 µA |
輸出延時（阻性負(fù)載） | |
| 大 6 ms 大 3 ms |
繼電器輸出的外部熔斷器 | 熔斷器，I2 t ：1 A2 s，快速熔斷熔斷器* |
燈負(fù)載 | 大 2.5 W |
兩個輸出的內(nèi)部并聯(lián) | 變阻器，85 V |
| 支持 不支持 |
控制數(shù)字量輸入 | 支持 |
切換頻率 | |
| 大 10 Hz |
| 大 0.5 Hz |
| 大 0.5 Hz |
執(zhí)行器的接線 | 使用 40 針前連接器 |
* 輸出必須由 250 V 快速熔斷熔斷器進(jìn)行保護(hù)(推薦的熔斷器：Wickman 194-1100 1.1 A 和 Littlefuse 0217-800 V 800 mA。)
如果安裝在National Electric Code (NEC)規(guī)定的危險區(qū)域內(nèi)，且模塊位于可能發(fā)生爆炸的環(huán)境中，務(wù)必拆卸熔斷器，并使用合適的器件替代