西门子6ES7518-4TP00-0AB0参数详细
1. LOGO!性能及特点
LOGO!是SIEMENS公司推出通用逻辑控制模块，是一种将编程器和主机一体化的超小型可编程序控制器。LOGO内部集成有：控制功能、操作和显示单元。有一个用于扩展模块的接口、一个用于程序模块和PC电缆的接口。预制有基本功能、软开关、二进制指示器、输入和输出。用户可通过控制器面板上的按钮直接编程、编辑、读取数据或输入数据;可与计算机联网，用厂家提供的专用软件编程。SIEMENS LOGO!的主要特点如下：
① 编程操作简单。LOGO!编程可在本机上直接操作。
② 编程语言简单。其编程是将需要实现的功能所对应的功能块连接起来即可。
③ 输出电流大。LOGO!输出端可以承受电流达10A（继电器输出，阻性负载）
④ 自带显示面板。可直接在自带面板上设置、更改和显示参数。
⑤ 具有通信功能。带AS-I总线功能的LOGO!可作为远程I/O使用。
⑥ 价格低廉。具有较低的价格和较高的性价比。
⑦ 面向大众、方便用户。LOGO!不需要专门的训练，只要懂得一些电气知识就行。
⑧体积“小”（体积约为72mm＊90mm＊53mm）。
2.LOGO!的结构及原理
LOGO!的面板结构如图1.所示：电源接线端用来连接电源（电压有直流24V、交流115V或交流230V），数字量输入端直接连接开关、按钮和传感器等，数字量输出端可用容量为8/10A的开关来控制负载，液晶显示面板可在LOGO!进入控制程序后，所有步骤及集成的基本功能（如：逻辑操作和设定值）和特殊功能（如;计时器、计数器和时钟等）均显示为功能方块图，在运行过程中可显示I/O口的开关状态及星期和时间，操作员小键盘可使用户用键盘上的6个操作键输入需要的控制程序，通过存储卡或计算机电缆接口，使控制程序和设定值永远存储在集成的EEROM中，可用LOGO!存储卡将存储的程序复制到下一个应用，也可用电缆把LOGO!连接到计算机上，利用LOGO!SOFT编程软件创建、仿真、存档和打印控制程序。使用步骤：用LOGO!完成一项控制应用只需下列步骤：（1）描述控制任务，即确定控制对象及其所执行的操作;（2）将LOGO!放在DIN标准导轨上，连接好输入端和输出端;（3）根据任务描述，选择所需要的功能块，按响应的按键把这些功能块组合在一起;（4）进行必要的测试和起动运行。
3. 采用LOGO!实现箱式电阻炉的温度控制
热处理是一种很重要的金属加工工艺方法，也是充分发挥金属材料性能潜力的重要手段。钢的热处理工艺特点是将钢加热到一定温度，经过一段时间的保温，然后以某种速度冷却下来。通过这样的工艺过程，能使钢的性能发生改变。我们在科研、实验中采用箱式电阻炉对小型钢件进行淬火、退火、正火。电阻炉温度控制采用DRZ–12型温度控制器。以往科研、实验中，实验人员要在现场不停观察、计时并手动停止系统工作。一旦实验人员离开了现场或疏忽了时间，没有准时断开电阻炉的电源，保温时间过长或过短，处理的试样将不符合要求。我们通过LOGO!实现温度自动定时控制及处理完成报警，提高了自动化控制程度，方便了实验人员的工作。
3.1系统硬件设计及工作原理
（1）系统硬件设计
本系统采用8个输入点和4个输出点的SIMENS LOGO!230RC和XCT–101温度指示调节仪作为控制核心，同WR-EU热电偶, 接触器，电流表，炉门关闭检测开关SQ，电源显示信号灯，工作完成信号灯及蜂鸣器等组成功能完善的温度控制系统，如图1所示。LOGO!的I1、I3分别连接温度 调节仪的高、低接点;I2连接蜂鸣器消声按钮SB1;I4连接炉门关闭检测开关SQ;I 5连接启动按钮SB2;I6连接停止按钮SB3;I7连接S蜂鸣器报警选择开关。LOGO!的4个输出点Q1、Q2、Q3、Q4分别连接、系统带电显示灯HL1、电炉加热开关KM1、工作完成信号灯HL2及蜂鸣器HZ。
图1 箱式电阻炉LOGO!控制线路
（2） 控制系统工作原理
合上总电源1QK，由于电炉温度低于设定值，故温度调节器的低接点与总接点接通，LOGO!输入I3接点信号，经内部逻辑组合使LOGO!的输出点 Q1输出信号，控制信号灯HL1带电，指示系统处于带电状态。按下控制系统启动按钮SB2，其常开接点闭合，LOGO!输入I5接点信号。通过与I3接点信号和其他输入点信号进行逻辑运算后使输出点Q2输出信号，控制接触器KM1线圈带电，KM1常开触点闭合使电热丝带电加热，电阻炉温度上升。当温度上升到设定值后，温度调节器的低接点和总接点断开且高接点和总接点接通，使LOGO!输入I1接点信号并停止输入I5接点信号，同时启动其内部的定时器定时（定时时间根据工件处理要求事先设定）;通过其内部的逻辑运算使LOGO !的输出点Q1停止输出信号，KM1失电其触点断开，电阻炉停止加热。当炉温低于给定值时，温度调节器的高接点与总接点断开且总接点与低接点接通，又从I5接点输入信号，使Q1接点输出信号控制KM1带电闭合，加热炉再次加热。如此反复，使电阻炉处于保温状态。当工件处理完成（保温定时时间到），LOGO!输出点Q1不再输出信号，完全停止加热;输出点Q3、Q4输出信号使信号灯HL2亮及蜂鸣器报警。提示工作人员工件处理已经完成。工作人员按下SB1按钮，则可实现蜂鸣器消声。S是蜂鸣器是否使用选择开关，若工作完成只要信号灯指示而不需要蜂鸣器报警，则使S开关打开。按下系统停止工作按钮SB3，HL1信号灯灭，显示LOGO!系统处理断电状态。
LOGO!功能块图
3.2控制系统软件设计
LOGO!的软件编程十分简便。LOGO!的编程元素称为“功能块“，这些功能块全部集成在LOGO!的内部存储器中，用户只要在面板上按下按键，将各种功能块组合起来构成功能块图，就形成了用户程序。LOGO!的程序中多可以使用56个模块，在输入和输出之间的串联功能多为7级。如图3所示为系统程序功能块图，采用4个特殊功能块—RS触发器，3个非功能块、1个或功能块、3个与功能块，1个时间定时功能块按控制要求连接形成功能块图程序。
4.结束语
SIEMENS通用逻辑模块LOGO!是一稳定可靠、经济实用的控制器。采用它实现箱式电阻炉的自动控制，简化了原继电接触器控制系统的硬件接线，提高了控制系统的可靠性，延长了其维护周期和使用寿命，增强了控制系统的控制功能，方便了工作人员的操作。
1 引言
切纸机械是印刷和包装行业常用的设备之一。切纸机完成的基本动作是把待裁切的材料送到指定位置，然后进行裁切。其控制的核心是一个单轴定位控制。我公司引进欧洲一家公司的两台切纸设备，其推进定位系统的实现是利用单片机控制的。控制过程是这样的，当接收编码器的脉冲信号达到设定值后，单片机系统输出信号，断开进给电机的接触器，同时电磁离合制动器的离合分离，刹车起作用以消除推进系统的惯性，从而实现**定位。由于设备的单片机控制系统老化，造成定位不准，切纸动作紊乱，不能正常生产。但此控制系统是早期产品，没有合适配件可替换，只能采取改造这一途径。目前国内进行切纸设备进给定位系统改造主要有两种方式，一是利用单片机结合变频器实现，一是利用单片机结合伺服系统实现，不过此两种改造方案成本都在两万元以上。并且单片机系统是由开发公司设计，技术保守，一旦出现故障只能交还原公司维修或更换，维修周期长且成本高，不利于改造后设备的维护和使用。我们结合自己设备的特点提出了新的改造方案，就是用PLC的高速计数器功能结合变频器的多段速功能实现定位控制，并利用HMI（人机界面HumanMachineInterface）进行裁切参数设定和完成一些手动动作。
2 改造的可行性分析
现在的大多PLC都具有高速计数器功能，不需增加特殊功能单元就可以处理频率高达几十或上百KHz的脉冲信号，而切纸机对进给系统的精度和响应速度要求不是很高。可以通过对切纸机进给系统相关参数的计算，合理的选用编码器，让脉冲频率即能在PLC处理的范围内又可以满足进给的精度要求。在进给过程中，让PLC对所接收的脉冲数与设定数值进行比较，根据比较结果驱动相应的输出点对变频器进行输出频率的控制，实现接近设定值时进给速度变慢，从而减小系统惯性，达到**定位的目的。另外当今变频器技术取得了长足的发展，使电机在低速时的转矩大幅度提升，从而也保证了进给定位时低速推进的可行性。
3 主要控制部件的选取
3.1 PLC的选取
设备需要的输入输出信号如下：
x0脉冲输入
x1脉冲输入
x2前限位
x3后限位 y3 前进!
x4前减速位 y4 后退
x5电机运转信号 y5 高速
x6刀上位 y6 中速
x7滑刀保护 y7 低速
x10压纸器上位 y10
x11光电保护 y11
x12小车后位 y12 进给离合
x13双手下刀按钮 y13 压板下
x14停止按钮 y14 刀离合
x15连杆保护 y15 电机禁启动
x16刀回复到位
针对这些必需的输入点数，选用了FX1s－30MR的PLC，因为选用了人机界面，其它一些手动动作，如前进、后退、换刀等都通过人机界面实现，不需占用PLC输入点，从而为选用低价位的FX1s系列PLC成为可能，因为FX1s系列PLC输入点多只有16点。另外此系列PLC的高速计数器具有处理频率高达60千赫的脉冲的能力，足可以满足切纸机对精度的要求。
3.2 编码器的选取
编码器的选取要符合两个方面，一是PLC接收的高脉冲频率，二是进给的精度。我们选用的是编码器分辨率是500P/R（每转每相输出500个脉冲）的。通过验正可以知道此分辨率可以满足上面两个条件。验证所需的参数：电机高转速是1500转/分（25转/秒）、进给丝杆的导程是10mm/转。验证如下：
本系统脉冲高频率＝25转/秒×500个/转×2（A/B两相）＝25KHz
理论进给分辨率＝10mm/500=0.02mm
同时由上面的数据知道进给系统每走1mm编码器发出50（此数据很重要，在PLC程序的数据处理中要用到）个脉冲信号。由于此工程中对编码器的A/B相脉冲进行了分别计数，使用了两个高速计数器，且在程序中应用了高速定位指令，则此PLC可处理的高脉冲频率为30千赫，因此满足了个条件;我们的切纸机的载切精度要求是0.2mm，可知理论精度完全满足此要求。
3.3 变频器和HMI的选取
这两个部件我们都选用了三菱公司的产品，分别是FR-E540-0.75K-CH和F920GOT-BBD-K-C。
4 F920GOT-BBD-K-C的特点:
F920GOT是带按键型的HMI，它的使用和编程非常简单方便。它具有以下特点：1）可以方便的实现和PLC的数据交换；2）通过本身自带的6个功能按键开关，可以控制PLC内部的软继电器，从而可以减少PLC输入点的使用;3）具有两个通讯口，一个RS232C（用于和个人电脑通讯）和一个RS422（用于和PLC通讯），利用电脑和F920GOT相连后不仅可以对HMI进行程序的读取和上传，还可以直接对PLC的程序进行上传下载、调整和监控。
5 PLC和HMI程序的编写
此工程中程序的难点主要在于数据的处理上。在切纸机工作过程中除手动让进给定位机构前进后退外，还要实现等分裁切功能和指定具体位置定位功能，并且HMI上还要即时显示定位机构的当前位置。我们为了简化程序中的计算，采用了两个高速计数器C235和C236。C236通过计算前进后退的脉冲数，再进行换算后用于显示进给机构的当前位置；C235用于进行**定位。定位过程是这样的，每次进给机构需要定位工作时，通过计算把需要的脉冲数送到C235，不论进给机构前进还是后退C235进行减计数，同时对C235中的数值进行比较，根据比较结果驱动相应的输出点对变频器进行输出频率的控制，实现接近设定值时进给速度变慢，从而达到**定位。因为任何系统都有惯性和时间上的迟滞，所以变频器停止输出的时间并不是C235中的计数值减小到0时，而是让C235和一个数据寄存器D130比较，当C235中的值减小到D130中的设定值时PLC控制变频器停止输出。D130的值可通过人机界面进行修改和设定，在调试时通过修改这个值，以达到定位准确的目的。显示定位机构当前位置的程序见下图1，
图1显示定位机构当前位置程序段
实现定位控制的程序段见下图2。
图2定位程序段
还有一个问题是参数设定时的小数点位问题，实际工作中在设定位置时要**到0.1mm。这个问题在一些单片机系统中常会遇到，常见的处理办法是加大一个数量级，就是设定数据时，在人机界面上用1代替0.1mm，10代替1mm。不过我们在处理此问题时通过HMI中对数据的设置和PLC的程序编写达到了所见即所得的效果。HMI中主要是对数值的格式要设定好。HMI中的设置画面见下图。
图3HMI中数据设置画面
比如我要等分裁切10.5mm的纸，就可以在HMI上设定为10.5，而不是像我公司其它设备上要设为105，但PLC的寄存器D128的内容是105而不是10.5，这样在计算需要的脉冲数时就要用下面一条命令：
MULD128K5D10（此命令中尽管编程时D11不出现但实际上寄存器D11被占用，不能再应用于其它地方，否则会出现问题。）
而不是用：
MULD128K50D10
编程中其它应注意的问题。一是双线圈问题。本工程中利用条件跳转和步进指令避免了双线圈问题。二是误信号问题。编码器是一种比较精密的光电产品，受振动时不可避免的会出现误信号，而切纸机在执行裁切动作时会造成很大振动，如果忽视这个现象，定位精度和执行机构当前位置的显示都会不准确。本工程中处理方法参见上面例子程序图1，只有Y3、Y4接通，即只有进给机构前进和后退时才让C236进行计数，这样就屏蔽了裁切时震动造成的误信号。
6 变频器的参数设置
此工程中需设定的变频器的主要参数见下。
参数 号名 称设定值
0 转矩提升 8%（低速时电机转矩不足时可提高此数字）
43 速设定（高速） 30Hz
53 速设定（中速） 10Hz
63 速设定（低速） 2Hz
7 加速时间 0.5s
8 减速时间 0.5s
24 多段速设定（4速）50Hz
79 操作模式 2（只执行外部操作）
在调试过程中为了达到定位速度和精度的完美结合，应对三段速设定值，加减速时间和HMI中D130、D200和D202的数值进行相应调整。