西门子PLC模块6ES7511-1AL03-0AB0

西门子PLC模块6ES7511-1AL03-0AB0

PPI协议是专门为S7-200开发的通信协议。S7-200 CPU的通信口（Port 0、Port 1）均支持PPI通信协议。S7-200 CPU的PPI网络通信是建立在RS-485网络的硬件基础上，因此其连接属性和需要的网络硬件设备与其他RS-485网络一致。

1  网络读写（NETR/NETW）指令介绍

2  网络读写指令向导组态

2.1 硬件连接

       下面通过一个实例（两台S7-200 PLC之间的通信）来介绍如何使用网络读写指令向导。首先，两个S7-200之间的硬件连接需要一根标准DP电缆加两个DP总线插头。两台S7-200的RS485通信端口连接方式，可参考以下图片中的连接方式（如果PLC有两个通信端口，则任意端口都可进行配置，本例中两个PLC均以Port 0口做PPI通信使用）。

2.2 NETR/NETW向导组态过程

2.2.1设定通信站地址

       首先，用PC/PPI编程电缆将两台PLC的网络站地址分别设置为2和3，波特率都为9.6Kbps。这时，将编程电缆连接到任一个CPU带可编程插口的DP插头上，查找两台PLC的站地址，

    在本例中，选定通信地址为3的PLC为网络主站，并对其进行向导配置。选定要做为通信主站的CPU地址，点击确认后即可进入该CPU的编程界面。另外，网络读写指令向导会自动将CPU设置成主站模式，不必另行编程设置，只需为主站编写通信程序，从站直接使用通信缓冲区中的数据，或将数据整理到通信区即可。

2.2.2 向导配置步骤

       进入到编程画面后，点击工具菜单栏，找到指令向导选项，准备进入网络读/写功能的向导配置模式

       打开指令向导界面，选择NETR/NETW指令功能

       选择网络读写指令后，点击下一步，可以定义通信所需网络操作的数目，如图5所示。向导中较多可以使用24个网络读写操作，对于更多的操作，可用网络读写指令编程实现，本例子中将建立两个网络操作。 

       接下来，选择要进行通讯主站的PLC端口序号，这里选择PORT 0口作为通讯主站端口，并为即将生成的向导配置子程序命名（可使用默认名，也可自命名）。对于有两个通信端口的CPU既可以选择Port 0也可以选择Port 1，所有网络操作将由定义的通信口完成

      点击下一步，进入到数据交换区域的设定界面

其中：
1. 代表定义该网络操作是一个网络读（NETR）还是一个网络写（NETW）操作；
2. 代表定义应该从远程PLC读取多少个数据字节（NETR）或者应该写到远程PLC多少个数据字节（NETW），每条网络读写指令较多可以发送或接收16个字节的数据；
3. 代表定义想要通信的远程PLC地址；
4. 代表定义的是网络读（NETR）或网络写（NETW）操作时，定义读取或写入的数据应该存在本地PLC的哪个地址区，并且将被写入和被读取的数据定义在远程PLC中的哪个地址区，有效的操作数为VB、IB、、MB、LB；

       因为之前已定义了两项网络读/写操作，所以在“下一项操作”中可以配置另外一条网络读/写操作指令，配置内容与上述界面类似，就不再重复介绍。在**个操作中定义为网络读操作，地址分配如图7所示；下一项操作中将定义为网络写（NETW）操作

      较后需要分配V存储区的建议地址，建议将V存储区起始地址设置的大一些（如图9所示），原则是避免和程序中已经应用到的V存储区地址有重叠。

      完成了上述步骤，即完成了向导的配置过程。在向导配置完成后，会自动生成网络读写指令的子程序及符号表。

2.3 NETR/NETW程序块编程

       完成向导配置后，进入程序块编程。编程的内容就是对向导生成的子程序进行调用，较后将程序下载到相应的PLC中，使之生效

其中：
1)    必须用SM0.0来使能NETR/NETW，以保证该指令的正常运行；
2)    Timeout：**时参数。0=不延时；1-32767=表示以秒为单位的**时延时时间。如果通信有问题的时间**出此延时时间，则报错误；
3)    Cycle：周期参数。此参数在每次所有网络读写操作完成时切换其开关量状态；
4)    Error：错误参数。0=无错误，1=有错误。

2.4 通信数据交换

       首先，打开主站CPU222的状态表，输入数据的交换地址区，并在执行NETW指令的VB200~VB201区域赋值，然后在通信的界面中选择从站CPU 224XP，并打开它的状态表进行监控，查看它的VB200和VB201是否有值写入，同时在VB100和VB101中写入新数值，然后打开主站CPU222的状态表监控相应的地址区是否接收到数值

3  通信错误代码

     如果数据区没有接收到数据，那么代表通信不成功，需要查看通信的状态字节来获取错误代码。每项读/写操作的状态字节可以参考指令向导配置成功后在符号表中生成的NET_SYMS标签栏，如图12所示。状态字节对应的V区地址如图13所示（由于分配的V存储区起始地址不同，那么得到的状态字节地址也会不同），例如：**项NETR操作对应的状态字节地址为VB503

2 PLC控制喷胶系统设计

粘箱式纸板装箱机的主要工序是将热熔胶喷在纸板上，喷胶位置、喷胶长度及喷胶时间等参数的准确控制都直接影响到纸箱成型的质量、美观和成本的控制，热熔胶系统控制原理如图2所示。控制器通过温度检测器和压力检测器判别热熔胶的温度和压力，一旦达到工作要求，则驱动电磁阀换向，然后压缩空气经胶管、胶分配器和开关被送到喷嘴，熔融状态的EVA被喷射到纸箱表面，再通过电机带动喷胶头移动，即可在纸箱表面喷射出一定长度的胶条。喷射结束后，电磁阀复位，压缩空气被截止而终止喷胶。通过人机接口可设置和显示相关过程控制参数。

2.1 系统硬件构成

从喷胶的加工工艺特性与性价比的角度，综合比较了PLC、单片机及工控机的控制特点，选用日本三菱(MITSUBISHI)公司的FX1N-40MR PLC作为控制器，实现点喷胶系统现场数据的采集、转换及控制功能。三菱FX1N-40MR PLC具有结构紧凑，通用性强，配制灵活等特点，既可以作为单独的PLC控制机，在单一平台上实现高速离散控制和复杂过程控制;也可以作为I/O子站，通过现场总线与多台PLC组成分布式的大型控制系统，实现生产线的批量化操作控制。

文中的点喷胶控制系统应用于纸箱的粘合，要求能够在一个纸箱的三个受胶面上(两个侧面和一个**面)实现准确的连续喷胶和间断喷胶，PLC控制系统的I/O分配如表1所示。系统所需要使用的输入点包括喷胶的输入点、机器已经准备运行的输入点、加热和压缩空气已足够的输入点以及门被打开和急停被按下的输入点。系统所需要使用的输出点包括控制顶喷胶和侧喷胶气阀开关用的输出点、控制顶喷胶马达离合器的接合或分离的输出点、在机器运行中加热降温或压缩空气的气压不足需要停机的输出点和在机器运行中门被意外打开或急停被按下需要停机的输出点。

2.2 系统软件设计

PLC为周期扫描工作方式，因此将系统主功能设计成图3所示的主程序。在每一个扫描周期内该主程序均被执行，而顶喷胶控制模块、侧喷胶控制模块、空气压力与加热检测模块、紧停止与安全门开关检测模块等则设计为子程序供调用。

PLC一个扫描周期包括三个阶段，依次为输入扫描、程序执行和输出刷新。首先按下设备启动按钮，空气压缩机和熔胶系统工作，通过空气压力继电器和温控器检测工作温度和压力，当这两个参数达到设定值时，空气压力继电器和温控器的常开触点闭合，喷胶工作的初始条件完成，否则易出现不喷胶或溢出而非喷射的现象。然后PLC读取通过控制面板输入的喷胶方式、喷胶时间及喷胶量等过程参数，同时检测喷胶头安全门是否全部关闭。由于喷胶工作室温度达到150℃且以喷射方式工作，因此喷胶头周围安装有**玻璃的防护安全门，在正常工作状态下，安全门关闭，既保证工作安全，又便于观察设备实时运行状况。如果安全门由于某种原因突然被打开，则设备紧急停止，待安全门正常关闭后，按下复位按钮，设备继续工作。之后，电磁阀得电换向，喷胶头打开，熔胶在自身的压力下喷出。　　喷胶长度的控制实际是通过控制电机带动喷胶头沿设定轨迹运动来实现，电机的连续转动和喷胶头的同步喷胶即可获得一个特定长度的胶条。通过在PLC内设定喷胶时间便可以在要求的范围内任意调节胶量的大小。通过控制喷胶头以间歇方式工作可在纸箱侧面获得断续的胶段。喷胶头的打开与关闭由电磁阀的换向实现，当熔胶压力达到设定值以后，电磁阀得电换向，喷胶头打开开始喷胶;当达到设定时间以后，电磁阀失电再换向，喷胶头关闭。

2.3 精度控制的补偿算法

电磁阀是一种具有较大延时的执行元件，它的开启和关闭均需要经历一定的时间，虽然这个时间只有毫秒级，且当喷胶头移动速度较低时，由于电磁阀延时打开或关闭造成的误差较小。考虑到生产效率的因素，提高喷胶头移动速度成为必然，但由此造成的误差也明显增大。为了尽可能减小此误差所造成的影响，在分析喷胶头移动速度、喷胶压力及电磁阀闭合特性相互关系的基础上，建立一个误差修正补偿的数学模型，即提供一个与相关影响因素有关的**前、滞后修正量，以补偿由于电磁阀延迟所导致的位置及长度误差。由于无法直接抽象出各参数之间的函数关系，因此采用高次多项式逼近法，构造相应的补偿曲线如式(1)所示，利用zui小二乘法进行多项式的拟合求解。