西门子模块1FL6042-2AF21-1LB1

西门子模块1FL6042-2AF21-1LB1

 PLC系统
    切割机PLC系统作为连铸机L1系统的一个子系统，其系统设计本着可靠、先进、开放的原则，综合考虑系统的性能价格比，根据工艺方案和机械设备条件，系统结构尽可能统一，同时应与其它L1级子系统保持一致。连铸L1级PLC系统选用的是SIEMENS S7-400系列PLC。根据切割工艺性能要求，PLC系统CPU 选择S7-315-2，通过CP343通讯模块与L1级工业以太网通讯，同时通过Profibus-DP接口与MM440变频器和PCS smart 1200触摸屏通讯。
5.2 人机界面
    根据工艺特点及现场环境，切割机人机界面选择PCS smart 1200触摸屏。在性能上有以下特点;（1）简单快速配置，配置数据是可以恢复的；（2）可用标准bbbbbbS工具进行配置；（3）使用软键、功能键或触模控制，简化了操作，也**了操作的安全性，易于使用；（4）和西门子PLC**结合，使整个系统在硬件和软件均达较优化，尤其是通讯支持Profibus-DP总线协议。
5.3 MM440变频器特点
（1）丰富的控制功能。通过P1300参数可以选择从V/F控制到带传感器的矢量控制VC等12种不同特点的控制模式，适用于恒转矩、变转矩等各种性质负载，满足各行业的驱动控制要求。在本控制系统中，采用v/f方式来驱动各分部电机；
（2）强大的通讯功能。利用Profibus通讯可选件，可以将MM440接入开放的、高速（12Mb/S）的DP网，实现性能更佳、精度更高的通讯控制。
（3）自由功能模块和BICO技术。MM440继承和吸收了6SE70工程型变频器的许多优良特点，其中较具实用性的是具有区别一般通用变频器的自由功能模块和BICO技术，利用丰富的自由功能模块和灵活的BICO技术，可方便地实现各种不同目的的组态设计，完成复杂控制设计的要求；
（4）丰富的停车和制动功能。MM440具有3种停车方式，即按斜坡减速停车（OFF1）、惯性停车（OFF2）快速停车（OFF3）。3种制动功能，即直流制动、复合制动、动力制动（须外接制动电阻，75kW以下已内置制动单元）。停车方式和制动方式的灵活配用，可适应不同机械惯性负载的要求。本系统选用了OFF1、OFF3、母线电压调整等功能以适应高速时的停车制动不同要求。 
6  切割机控制系统硬件配置

系统主要由监控中心、无线通信系统、现场监控终端、传感器及仪表四部分组成。
监控中心：由微机、无线数传机、全向天线、模拟屏及UPS组成，主要完成各现场终端数据的实时采集、监测、控制、数据存储、打印报表、数据查询等功能。
无线通信系统：监控中心与各泵站终端之间采用无线方式通讯。监控中心为主动站，其它终端副站为被动从站，该系统采用无线电管理**给定的数据频率，以一点对多点的方式与从站通讯，监控中心为全向天线，各副站为定向天线。
现场监控终端：核心为PLC，是一个智能设备，它有自己的CPU和控制软件，主要完成现场的数据采集、转换、存储、报警、控制等功能，并通过无线信道与监控中心微机进行数据通信。根据监控中心的命令分别完成系统自检、数据传送、控制输出等任务。
传感器及仪表：是PLC监测现场信号的“眼睛”，现场所有信号都需经过传感器及仪表的转换，才能输出标准信号，被PLC终端所接受。系统主要测量电压、电流、液位、压力、流量及耗电量等参数。

三、现场PLC终端
现场PLC监控终端是工业现场与监控中心之间的桥梁纽带，一方面它采集现场仪表、变送器、设备运行状态等信号，另一方面它又与监控中心通讯，执行有关命令。现场终端一般无人值守。因此，终端机的性能和质量对系统的可靠性影响很大。经充分论证，选用西门子S7-200系列PLC作现场终端具有较高的性能价格比，它具有体积小、易扩展、性能优等特点，非常适合小规模的现场监控。
1、PLC硬件设计
现场某一终端需测控开关输入信号12路，开关输出信号14路，模拟量输入信号9路。因此，我们选用S7-214基本单元，一块继电器输出扩展单元（EM222），三块模拟输入扩展单元（EM231）。这样系统共有开关输入14路，开关量输出18路，模拟量输入信号9路，满足现场要求。
2、通讯接口
S7-214PLC基本单元提供一个RS-485接口，为了与无线信道的数传机（电源、Modem、进口电台三者合一）相连，我们专门设计了RS-485接口的**Modem，并采用光电隔离技术，使二者在电气上完全独立，避免相互干扰，由于数传机发射时需要RTS信号，而RS-485接口又不提供RTS信号，解决这个问题有两法。其一，由无线Modem根据PLC的发射信息产生RTS信号，这就要求该Modem必须智能化，同时PLC在发送信息之前需先与Modem通信，让其输出RTS信号，并回送RTS已产生信息，然后PLC再发送现场信息。其二，采用PLC的某一I/O输出点，产生RTS信号，由PLC在发送信息前现接通该点，控制数传机发射，延时一段时间后（电台建立载波时间），再发送信息。后一种方法简单、实用，较好的解决了无线通信的接口问题。
3、抗干扰设计
为提高系统的可靠性，现场终端、数传机、PLC、直流温压电源及部分变送器装于一个控制柜内，各部分相对独立，便于维护。PLC开关量输入、输出与现场之间家继电器隔离，模拟信号采用信号隔离器和配电器隔离，电源采用隔离变压器供电，以减小电源“噪声”，同时系统设置良好的接地。

四、PLC软件设计
PLC终端软件采用梯形图语言编写，为提高终端的抗干扰能力，软件设计中采用了数字滤波、故障自检、控制口令等措施，保证控制操作的正确性和可靠性。程序设计采用模块化、功能化结构，便于维护、扩展。终端软件主要由下列模块组成。
1、初始化程序：设定各寄存器、计数器、PLC工作模式、通信方式等参数初始值。
2、数据采集子程序：对各路模拟量数据采集、滤波、平均等处理。
3、累计运行时间子程序：对泵机等设备的运行时间进行累计。
4、脉冲量累计子程序：对电耗、流量、仪表的输出脉冲进行累计，并进行标度变换。
5、遥信子程序：检测电机、阀门、报警开关等设备的运行状态。
6、置初值子程序：由监控中心对时间、电耗、流量等累计参数按用户的要求设定初始值。
7、故障自检子程序：检测PLC的故障信息、校验信息，并发往监控中心。
8、控制子程序：根据监控中心的命令，或现场自控条件输出相应的操作。
9、通讯子程序；完成与监控中心的各种通信功能。

其中通讯程序中，接收命令采用中断处理，通过ATCH指令使中断事件8在接收不同特征命令下执行不同的程序。对串行通信的**时限制则通过设定内部定时中断来控制，其事件号为10，定时时间由SMB34的值确定。为减少通信的误码，采用偶校验及异或双重校验措施。

五、结论
本系统在软、硬件方面采取了多种措施，特别是现场终端选用了S7-200 PLC，提高了系统的可靠性，在铁路供水系统取得了较好的应用效果。本系统将无线通讯与S7-200 PLC**的结合，解决了现场分布较散、距离较远、范围较大的系统监控问题，在供水、供电、供气、油田、气象、水文水利等部门有较好的应用前景

一．功能介绍

英威腾CHV系列矢量变频器内置国际标准的MODBUS（从站）通信协议，配合CHV系列变频器**通讯卡，可非常方便的实现远程通讯控制功能。通讯卡上提供RS232及RS485两种物理通讯端口，用户可通过设置卡上的跳线选择。

下面以西门子S7-200系列PLC为例，介绍PLC与CHV矢量变频器建立通讯并实现对变频器起停、频率给定、监控等功能的控制。

变频器作为MODBUS协议从站接收来自CPU224 PLC的通信指令，。

CHV系列矢量变频器在与CPU224通信前须做好以下准备工作：

1．确认已安装好CHV系列矢量变频器的通讯卡，并将卡上的端口跳线置于RS485端；

2．用一根带9针阳性插头的串口通信电缆连接在CPU224 PLC的自由通信口端，电缆另一端的*5、3、8线分别接在CHV变频器RS485通讯卡的GND、485+、485－端子上，其余线屏蔽不用；

3．预先设置变频器以下参数：

PC0.0=1                  //变频器通讯地址为1

PC0.1=3                  //通讯波特率9.6K

PC0.2=1                  //通讯数据偶校验

P0.01=2                  //变频器的运行指令采用通讯方式

P0.03=7                  //变频器的A频率设定采用通讯方式

二．PLC内存使用说明

西门子S7-200系列PLC的自由通讯端口编程必定会用到两个指令，即XMT(发送)指令和RCV（接收）指令。编写程序时需要为这两个指令*数据缓冲区，一般以较低位数为0的地址作为数据缓冲区的起始地址。

    1．发送指令XMT缓冲区(写/读)

VB100     //xmt指令要发送的字节个数

VB101     //变频器通讯地址(01)

VB102     //modbus功能码(06/03)

VB103     //变频器被写地址高位/变频器被读起始地址高位

VB104     //变频器被写地址低位/变频器被读起始地址低位

VB105     //被写数据高位/被读数据字个数高位

VB106     //被写数据低位/被读数据字个数低位

VB107     //被发送数据CRC低位

VB108     //被发送数据CRC高位

2．接收指令RCV缓冲区

VB200     //rcv指令要接收的字节个数

VB201     //变频器地址(01)

VB202     //modbus功能码(06/03)

VB203     //变频器被写地址高位/被读数据字节个数高位

VB204     //变频器被写地址低位/被读数据字节个数低位

VB205     //被写数据高位/被读数据高位

VB206     //被写数据低位/被读数据低位

VB207     //被接收数据CRC低位

VB208     //被接收数据CRC高位

VB217       //被接收数据CRC验算低位

VB218       //被接收数据CRC验算高位

2．CRC校程序（SBR0）

英威腾CHV系列矢量变频器内置的MODBUS协议采用RTU传输格式，该格式使用CRC校验方式对每次发出或接收的数据帧进行校验。因此，该子程序使用了多个局部变量，以方便其它子程序调用。

在西门子STEP 7-Micro/Win 编程环境下（如图一），需要在该子程序的局部变量表中预先设定以下局部变量