6ES7312-1AE14-0AB0性能参数

   摘要:

    本文讲述三菱PLC中构造双稳态按钮的三种方法，并分析了每种方法的工作原理和特点，拓展了编制PLC程序的思路，探讨了如何利用软件实现硬件的功能，以达到节省PLC输入点的目的。

    关键词：双稳态按钮，触发器，可编程控制器。

    1。引言

    在很多设备中经常会遇启动/停止，前进/后退等等的这样操作，操作者通常希望用一个按钮来实现:按一下启动，再按一下停止；如此循环往复。把这样的按钮称为双稳态按钮，即有两种稳定状态；接通和断开都能保持，我们在设计中经常会遇到控制面板的按键位置不够和PLC的输入点数不够等这一问题。如果在PLC程序中把按键做成双稳态的，一个按钮身兼二职。这一问题就可以迎刃面解了，可见PLC程序把按钮做双稳态，在经济上是合算的。

    2。成双稳态按钮的三种方法

    2。1通过SET和RST指令来实现。

图1通过SET和RST指令来实现

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    图1程序中，当第一次按下按钮X0。此时第一条支路因串联的M1为常闭点，而使M0接通条件满足置位。第二条支路的执行条件不满足，暂不去理会。再看第三条支路，假设持续按着按钮不释放，因支路中串联进X0的常闭点而使接通条件不满足，直到释放按钮X0，因串联的M0已经置位，从而使M1和Y0输出保持为"1"。当第二次按下按钮X0时，因为M0的状态为"1"，第一条支路条件不满足，第三条支路因X0的按钮下而使M1和Y0输出为"0"，M1由"1"变为"0"产生一个下降沿，使M0复位为"0"，从而使M1和Y0的"0"状态得以保持，即使释放按钮X0以后，之后对按钮X0的操作，又重复上述过程。可见得到的是一个双稳态按钮。   2。2利用PLC基本逻辑指令来实现   

图2利用PLC基本逻辑指令来实现

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    PLC程序是按一定的PLC扫描周期循环往复地的执行程序代码。在每一个PLC扫描周期内，先读入输入内的信号状态，然后执行用户程序，*后刷新输出信号状态。用户程序的执行是按照先后顺序自上往下依次执行的。图2程序中正是充分利用了PLC程序的程序的执行特点。现在分析它的工作过程。按一下按钮，使X0变为"1"，在第一个PLC扫描周期内，M0变为"1"，M1变为"1"。M1等于"1"会使M0变为"0"，但M0的状态变化要到下一个PLC扫描周期才会执行，可见M0是宽度为1个PLC扫描周期的脉冲信号。因为M0等于"1"。这样会使原来状态为"0"的Y0变为"1"从第二个PLC扫描周期起，不论X0变为"0"或保持为"1"，M0都变为"0"并稳定在"0"上，这样Y0通过M0常闭点与Y0常开点串联的支路保持为"1"状态。再按一下按钮，M0又产生宽度为1个PLC扫描周期的脉冲信号，这个脉冲信号使原来状态为"1"的Y0变为’’0"并稳定在"0"上。如此每次按一下按钮，Y0就在"0"和"1"之间切换一次，形成双稳态信号。

    2。3借助于算术运算指令来实现    

图3借助于算术运算指令来实现

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    数字电路中，如果把输出的"非"端反馈到D触发的"D"输入端。则每来一个时钟冲，D触发器的状态就翻转一次。图3所示的程序借鉴了数字电路中的D触发器的工作原理，按钮X0每按下一次，就相当于给触发器CP端输入一个触发脉冲。相加所得和的*低位状态，就翻转一次，如果Y0取之*低位，就可得到周期性状态，在“0”、“1”之间变化的双稳态信号。为了避免加法的计算结果溢出，用M0和M3使期复位，就又重新开始累加。

    3。结束语

    文章开始提到的启动/停止，前进/后退等两种状态，也可以选用具有保持功能的三位选择开关，这是一种硬件实现方案。也可以选用本文所述的软件实现方案。殊途同归。但通过软件的方式，却节省PLC输入点的开销。如果PLC的输入非常紧张，这是一种行之有效的方法，但若是输入点绰绰有余，这样做就有画蛇添足之嫌了。软件方案和硬件方案哪一是**的，那就要看实际情况而定了。如果硬件很贵，那就用软件人来实现这一功能。如果硬件很便宜。那何不充分发挥硬件的功能。PLC输入点的问题正是如此。适合才是**的

PLC在工控界中应用广泛，有许多优点和方便之处，很多同行都有共同的体会，在PLC系统中实现模拟量采集时价格十分昂贵，尤其实现热电阻温度、热电偶温度采集时，价格更是无法承受。

本文介绍一种在PLC中实现低成本模拟量数据采集的方法，可以实现大量模拟量数据采集，每路模拟量输入的价格仅120元左右。

系统连接如下图所示，PLC选用三菱FX2N系列产品，配带RS485通讯接口板，通过通讯接口与FCS900数据采集模块连接，实现大量模拟量数据采集，数量没有限制，通讯距离可以到1200米，从而实现低成本模拟量数据采集。

FCS900是具有RS485接口的数据采集模块，支持MODBUS-RTU和自由口通讯协议，模块的型号和数量根据使用情况决定，通讯距离1200米。

FX2N通讯格式设置

通讯使用RS指令，对应FCS900模块使用自由通讯口通讯协议。

实例程序：读取#1FCS900模块的1~16通道的模拟量数据

PLC发送下列数据：

01H、C4H、00H、00H、00H、10H、00H、D5H

*后两个字节00H、D5H为前面6个字节的和校验。

FCS900模块接收上述命令后，回复下列数据：

01H、C4H、32H、X1、X1、X2、X2、X3、X3、………X16、X16、ACC、ACC

X1~X16为16个通道的数据，每个数据为双字节；ACC为和校验。数据接收后验证和校验是否正确，将正确的数据保存至数据缓冲区。

有关通讯协议参见“MODBUS通讯协议及自由口通讯协议”。

FX2N的应用程序如下图所示。

通过上述方法采集的模拟量数据没有数量限制，每个FCS911采集16路模拟量信号，10个模块就可以采集160点模拟量信号，可以是电压、电流、热电阻温度、热电偶温度，在大量模拟量数据采集系统中非常实用。

1 引言
近年来，随着我国自动化技术的提高，工厂自动化也上了一个新台阶。PLC作为一个新兴的工业控制器，以其体积小,功能齐全，价格低廉，可靠性高等方面具有独特的优点，在各个领域获得了广泛应用。
作为国内*大的印刷机生产厂家---北人集团公司，为了使产品性能稳定，易于维护，我们采用了以PLC为主控器的控制方案。由于双色印刷机要求易于操作，精度高，故其输入，输出点较多，因此采用了双机通讯。上位机采用三菱FX2N-80MR+32EX+4D/A，主要负责主传动的控制，各机组离合压的控制，以及气泵，气阀的控制等。下位机采用三菱 FX2N-64MR+4A/D,主要负责水辊电机的控制，主传动的调速输出，调版电机数据采集等。同时选用了一台三菱5.7寸触摸屏，主要负责水辊电机速度显示，调版显示，以及整机故障显示等。本系统运行可靠，维护方便，操作简便直观，大大提高了胶印机的档次，受到用户好评。
2 系统结构
本系统结构图如下：

其中，上位机与下位机采用了RS485通讯，通讯方便，可靠。对多色机而言，安全因素很重要。在设计中，每个机组既要考虑到安全控制，其中包括本位机组的急停，安全按钮；还要考虑方便操作，包括每个机组均应有正点，反点按钮。因此，一方面输入点增加很多；另一方面，走线也很不方便。采用双机通讯，可以很好地解决此问题，各机组的走线可以按照就近原则，进入离它较近的控制柜内，既节省了走线，也方便了控制。
由于印刷机是一个精度较高的机械，印刷品的好坏一方面在于机械加工以及安装的精度，另一方面，也取决于水路，墨路的平衡以及合压的准确性。双色机的每一色组，都有水路和墨路装置。为了便于水辊速度的调节，每根水辊都用一个变频器控制，同时，主电机速度也需要变频器调节。因此，为了实现多路速度调节，我们采用了三菱4D/A数模转换器，它将PLC方给出的数字量，根据相应的算法，转换成0~10V直流电压输出，很好地实现了多路速度调节要求。
在印刷过程中，调版是一个比较繁琐的过程。尤其对多色机来说，各组版对正的精度会对印品产生很大的影响。如果套印不准，印刷品就会出现字面重叠或影像不清。一般来说，印版轴向调节范围为-2mm~+2mm　,周向调节范围为-1mm~+1mm。如果使用手动调版，会浪费很多时间，而且精度不高。为了实现自动打版，我们在版辊上安装了电位器，通过电位器将模拟量传送给4A/D，经过PLC处理，可将版辊的转动精度很好地控制在打版范围内。
触摸屏作为一种新型的人机界面，从一出现就受到关注，它的简单易用，强大的功能及优异的稳定性使它非常适合用于工业环境。用户可以自由地组合文字，按钮，图形，数字等来处理或监控管理随时可能变化的信息。随着机械设备的飞速发展，以往的操作界面需由熟练的操作员才能操作，无法提高效率。但使用人机界面，能明确指示并告知操作员机器设备目前的状况，使操作变得简单生动。使用触摸屏，还可以使机器配线标准化，简单化，同时也能减少PLC控制所需的I/O点数，降低生产成本，也相对提高整套设备的附加价值。三菱触摸屏和三菱PLC有很好的通用性，能在线监视并修改程序，不必很麻烦的重复插拔接口。
3 软件设计

3．1 给纸设计
印刷机整体的电气设计还是比较复杂的，对时间的要求也很严格。在机器的很多地方装有接近开关，用来检测不同的时间点。在印刷过程中，走纸的好坏是影响机器质量的一个重要环节。所谓纸走的好坏，指的是无歪张，双张等现象，如果有歪张，双张现象，在高速情况下，就会将走坏的纸，卷入机器内，从而破坏胶皮，给用户带来很大损失。此过程流程如下：

在实验中，我们发现，按照上述流程编制的程序，在低速没有问题，但速度增高至7000r/h后，就会出现歪张锁不住现象。究其原因，主要是因为光头反应时间和磁铁动作时间滞后造成。程序在执行过程中，采用循环扫描方式，为了让电磁铁输出提前，在设计中，我采用了中断和三菱编程指令的输入输出刷新指令，使电磁铁输出立即执行，提前了电磁铁动作时间，即使在12000r/h的速度下，也能很好的锁住有故障的纸张，解决了给纸的一大难题。

3．2离合压设计
离压，合压在印刷中具有很重要的作用。离合压的准确性，对印品质量的好坏有着直接的影响。合压过早，会弄脏压印辊筒，给操作带来很多不便；离压过早，会使*后一张纸印不上完整的图案，造成纸张浪费。
在设计中，离压，合压的程序流程如图所示：

印刷时，版辊筒与胶皮辊筒先合压，胶皮辊筒与压印辊筒后合压。在我们的机器中，合压全部采用了气动装置，每个气缸都有一个动作时间。由于印刷速度是多段速，在3000~12000r/h之间，根据用户需要可选择不同的速度。但是，气缸动作时间是一定的，齿轮转过角度是一定的，因此，机器速度不同时，合压时间也不同。为了解决此问题，我们根据理论计算值，找出对于不同机器速度时，机器的延时时间。采用比较指令，当机器段速与理论值相等时，延时相应的时间，使压印辊筒与胶皮辊筒准确合压。经过多次试验，离压，合压都没有问题。
3．3 人机界面设计
在人机界面中，设计了7幅画面，包括整体图形，故障显示，机器速度和计数显示，水辊速度显示，调版监控等。故障显示使用指示器，给出位元件即可实现闪动效果，让操作者很方便的知道故障部位，整体感很好。在水辊速度显示中，设计了一个柱状图，可以显示水量增加大小，只需按下柱状图，就可增加水量，同时也可方便监控。如图所示：

4． 结束语
印刷机的一套电气设计属于系统设计，包括硬件，软件设计，涵盖范围较广。这里，我只简单介绍了其中比较重要的几部分，其它细节还有很多，这里不再一一列举。使用三菱的一套控制系统，感觉可靠，方便，在机器批量生产过程中，没有发现大问题。其PLC功能齐全，可靠耐用，指令简洁，与其他产品相比，感觉三菱整体软件系统界面都比较友好，给用户编程，维修都带来极大方便。其触摸屏与PLC有很好的通用性，可通过触摸屏]监视并修改程序，这是其它产品所不能匹及的。三菱的工控元件给设计人员和用户都带来了很多方便。