(西门子SCL编程)通过模拟量控制气缸升起和下降.docx

对于PLC的输入输出，分数字量和模拟量两种。数字量很好理解，就是在时间和数量上都离散的物理量，比如启/停按钮，行程开关，电磁阀通/断，这些都是数字量。数字量对应PLC存储就是1位，即1比特（binarydigit,缩写bit）,作为信息的最小单位，只有两种状态：0（低电平）和1（高电平），也表示为FALSE和TRUE。模拟量是在时间或数值上都连续的物理量，常见的如温度、氧含量、压力等。模拟量使用起来不太方便，不是有多难，而是在程序上需要做必要的处理，本文通过实例，讲一讲如何通过模拟量控制气缸升起和下降。通过模拟量输出控制运动对象动作，要先确定运动对象的信号类型和量程等参数。信号类型常见的有电流420mA和电压05V10V等；量程是设备自身的参量，比如气缸控制阀流量开度为0100%,K型热电偶测温范围01300°C等。本文选用的气缸控制阀控制特性如图1所示，可以看出信号类型420mA,412mA对应的1通2,流量开度q对应100-0（%）；1220mA对应的1通4,流量开度q对应0100（%）；wmA图1气缸控制阀控制特性处理模拟量信号需要两个指令，NORM_X：标准化和SCALE_X：缩放指令。NORM_X：标准化使用“标准化”指令（参照图2所示），通过将输入VALUE中变量的值映射到线性标尺对其进行标准化。可以使用参数MIN和MAX定义（应用于该标尺的）值范围的限值。输出OUT（RET.VAL）中的结果经过计算并存储为浮点数,这取决于要标准化的值在该值范围中的位置。如果要标准化的值等于输入MIN中的值，则输出OUT将返回值“0.0”。如果要标准化的值等于输入MAX的值，则输出OUT需返回值力.0”。其中MIN、MAX和VALUE既可以是整数，也可以是浮点数。OUT（RET_VAL）为浮点数。1.0飞。"L/MINMAXVAUJE图2NORM_XSCALE_X：缩放指令使用“缩放”指令（参照图3所示），通过将输入VALUE的值映射到指定的值范围内以缩放该值。当执行“缩放”指令时，输入VALUE的浮点值会缩放到由参数MIN和MAX定义的值范围。缩放结果为整数，存储在RET_VAL输出中。其中MIN、MAX和OUT（RET_VAL）既可以是整数，也可以是浮点数。VALUE为浮点数。图3SCALE_X接下来在FB中定义各变量，如图4所示。变量有升起和降落的指令rise_command、fall_command,数据类型均为BOOl型；升起和降落的开度百分比rise_rate>fall.rate,此处数据类型均定义为Int型；以及标准化和缩放的变量，NORM_rise_rate（Real型）、N0RM_fall_rate_1（Real型）、NORM_fall_rate_2（Real型）、SCALE_rise_rate（Int型）、SCALE_fall_rate（lnt型）。20 Output3d InOut443 Static<J InPUt5ri$e_commandBoollse非保持6OSlLCOmmandBoollse非保持70 rise_rateInt0非保持83 SBll_rateInt0非保持90 NORM_rise_rateReel0.0非保持10句SCALE_rise_rateInt0非保持11句NORM_fall_rate_1Real0.0非保持12旬NORM.fB.rate.2Real0.0非保持132 "SCALE_fe ll_rateInt0非保持图4定义变量00AMCTCTw*Test名称数据类型默认值保持可AHMlL.在HMI输出量AQl（Int型）需要在PLC变量中定义，同时模拟量输出的地址要与实际的接线端子地址一致。用SCL语言编程，如图5所示。QA1#NORM_rise_rate:=HORM_X(MIN:=O,VALUE:=#rise_rate,MAX:=1OO);2 tSCALE-rse-rce:-SCLE-X(MIN:-1382，VALUE:-iNORM_rlse_rate,MAX:-27648);3 #HCRM_fall_rate_l:-HORM_X(MINO,VALUE:tfll-rate,MAX:-100)；4 #K0RM_fall_rate_2:=1.0-#!<OPM_fall_race_l;5 #SCALE_fall_rare:=SeALE_X(MIN:=O,VALUE:=#N0RM_fall_rare_2,MAX:=13824);6 BIFMisJCommandTHEN7 I"AQl"#SCALE_rise_rate;8 |,EWD_IF；9 0IFfall-coandTHDi10 T-AQ广:-#SCALE_fall_rate;11 IEHDIF；I12图5SCL程序第1行程序是将“rise_rate”标准化为0.01.0范围内的值；第2行程序是将“NORM_rise_rate”缩放到PLC能够执行的整数范围，这里需要了解PLC自身模拟量模轨电流测量模拟值的范围，需要查找该模拟量模块的手册,本文使用的模拟量模块420mA电流测量范围为027648,中间值12mA对应的值为13824（该值需自己计算）。第3行程序是将“faH_rate”标准化为0.（M.0范围内的值；第4行程序是一次转换，由于控制阀412m对应的是IO（M）,不太符合常规的表达逻辑。第5行程序是将“NORM_faILrate_2”缩放为PLC能够执行的整数方位，解释同第2行。第68行程序是进行指令的判断，如果升起指令"rise_command”为真，则将缩放过的值“SCALE_rise_rate”赋值给输出变量AQl,实施气缸升起；第910行程序是排行指令的判断，如果下降指令为真，则将缩放过的值“SCALE_fhll_rate”赋值给输出变量AQl,实现气缸下降；注意这里为了简化程序，程序里没有进行“riseate”和“falcate”进行相互复位操作这是使用表控TPC4-4TD型控制器的通用接线示意图，可供参考：此型号控制器最多可以控制4个气缸的电磁阀，输入可以接开关或感应开关，根据实际需要配置和接线。如果控制更多的气缸可以选择路数更多的型号。例如：TPC8-8TD可以控制8个气缸；TPCI2-12TD可以控制12个气缸；TPCl6-16TD可以控制16个气缸；TPC20-20TD可以控制20个气缸；TPC24-24TD可以控制24个气缸。触摸屏与PLC在磁流变抛光机中的应用摘要：介绍了PLC和触摸屏在磁流变抛光机控制系统中的应用。主要阐述了系统组成和工作原理、方案设计及硬件组成，然后对组态的触摸屏主要画面进行了介绍。关键词：磁流变抛光机;触摸屏；PLC；控制系统1系统方案设计和组成1.1 系统的组成和工作原理系统工作时,触摸屏以界面形式使操作状态、当前过程值以及连接的PLC的故障可视化,并通过组态变量建立触摸屏与PLC的通讯,使触摸屏上的各项设定值输入PLC,同时PLC接收现场各状态检测信号,按预先编写的程序实现计算和控制输出功能，从而实现对抛光机整个运动过程的控制。1.2 系统方案设计磁流变抛光机要用自动和手动两种方式来主要完成主轴转速、摆轴转速、平摆速度、磁场大小、磁流变液和大小的控制和调节，同时要对主轴位移和摆轴角度进行检测和控制。当主轴向下运动时位移传感器准确检测气缸下降的位置并将信息传递给PLC,当下降的位移量来达到触摸屏要求的位移量时，PLC控制气缸停止运动。主轴转速、摆轴转速、平摆速度及抛光液流量的控制均通过所用的变频器来实现，触摸屏设定相应的量传递给PLCPLC通过程序来控制变频器从而达到速度和流量的控制。磁场的控制采用定制的加O-IOV外控端的直流稳压电源来实现,PLC通过扩展的模拟量输出模块与外控端相连来控制稳压电源的输出电压从而磁场强弱的控制。磁流变液也是通过蠕动泵的外控端来进行流量的控制2系统硬件设计根据系统控制工艺要求确定所需的I/O口有：有6个数字输入口，2个模拟量输入口，14个数字输出口，6个模拟输出口。PLC应具有的输入点和输出点一一般要比所需冗余20%,以便系统的完善和今后功能扩展预留。所以本系统需要数字量输入点为8个，数字量输出点为18个。PLC控制系统所需的I/O点总数在256以下，属于小型机的范围。所以PLC可以选择西门子公司的S7-200系列的CPU224XP型，该机具有14个直流输入点，10个输出继电器点，2路模拟量输入1路模拟量输出。一个数字量扩展模块EM222,8点继电器输出。3个模拟量输出模块EM232o触摸屏选用西门子公司的'TP170Bcolor触摸屏，它采用66MHz,32位的RISC处理器，16色彩色STN屏幕，提供320*240像素，具有配方功能，可与各种主流PLC直接连接，触摸屏软件的开发使用专用组态工具Winccflexible进行组态。在触摸屏上实现电机的转速、磁场电压、泵流量及各种开关量的设定，实现整个系统的自动、手动操作。3触摸屏界面的组态Winccflexible提供了多种控制器件库、图形控件和功能组件,通过组态出各种显示和控制功能,实现系统操作状态、当前过程值及故障的可视化，对PLC中的实时数据进行显示、记录、存储、处理,从而满足各种监控要求。还可为不同的操作人员设定不同的操作密码和相应的操作权限,对一些重要参数设定访问权限,从而保证系统和生产安全。在组态软件中创建画面和信息,并将它们与PLC程序相连。系统中组态的主要画面有：用户管理界面组态。用户管理界面中可以为各用户组态不同的组和权限，例如可以组态用户为操作员、管理员、工程师等组。管理员权限最高，拥有所有的操作权限，管理员组最低，只能进行操作不能进行任何参数的修改。工程师组可以访问“参数设置画面''和输入设定值。另外每个用户登录时必须输入正确的密码才能进行相应的操作。手动和自动画面。根据系统要求，控制系统需要有手动和自动两种工作方式，因此需要有手动和自动画面。手动画面可以手动选择各个部件的开关；可以在各自允许的范围内任意设定参数值，实现各电机的无级调速、磁场的大小、蠕动泵流速的大小。图2为自动画面中主轴和平摆的开关和转速设定及显示画面。自动画面采用配方功能来实现加工平面和加工球面两种工艺，图3为加工平面的配方视图，在每一种配方下有设有几种参数，工作时任意选定一种参数，机器的各个部件即按照也设定好的参数自动运行。报警画面。报警用来指示控制系统中出现的错误事件或操作状态，先组态好报警变量，运行时当系统出现异常时报警指示灯在各个画面上都会闪烁并在报警视图中显示当前错误事件的信息。参考文献1蒋焕新,赵琳PLC和触摸屏在包装机控制系统中的应用J.轻工机械,2005,(3)：95.2西门子公司.S7_200系统手册Z.德国泗门子公司，2004.3西门子公司.HMI设备TP170micro、TP170ATP170B>OP170B(Winccflexible)操作指导Z.德国:西门子公司,2004.