西门子PLC模块6ES7222-1BF32-0XB0

PLC执行程序的过程分为哪三个阶段？

 PLC执行程序的过程分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段，PLC的扫描工作过程:

    （1）输入采样阶段。在这一阶段中，PLC以扫描方式读入所有输入端子上的输入信号，并将各输入状态存入对应的输入映像寄存器中。此时，输入映像寄存器被刷断。在程序执行阶段和输出刷新阶段中，输入映像存储器与外界隔离，其内容保持不变，直至下一个扫描周期的输入扫描阶段，才被重新读入的输入信号刷新。可见，PLC在执行程序和处理数据时，不直接使用现场当时的输入信号，而使用本次采样时输入到映像区中的数据。一般来说，输入信号的宽度要大于一个扫描周期，否则可能造成信号的丢失。

   （2）程序执行阶段。在执行用户程序过程中，PLC按照梯形图程序扫描原则，一般来说，PLC按从左至右、从上到下的步骤逐个执行程序。但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序跳转地址。程序执行过程中，当指令中涉及输入、输出状态时，PLC就从输入映像寄存器中“读入”对应输入端子状态，从输出映像寄存器“读入”对应元件（“软继电器”）的当前状态。然后进行相应的运算，运算再存入输出映像寄存器中。对输出映像寄存器来说，每一个元件（“软继电器”）的状态会随着程序执行过程而变化。

    （3）输出刷新阶段。程序执行阶段的运算被存入输出映像区，而不送到输出端口上。在输出刷新阶段，PLC将输出映像区中的输出变量送入输出锁存器，然后由锁存器通过输出模块产生本周期的控制输出。如果内部输出继电器的状态为“1”，则输出继电器触点闭合，经过输出端子驱动外部负载。全部输出设备的状态要保持一个扫描周期。

制器信号模块可以在系统运行中（热插拔）进行插入和删除操作，很容易进行系统扩展或模块更换。

概述通常情况下，要实现HMI设备与V20变频器的通讯，需要一个支持USS通讯或MODBUS通讯的PLC，比如S7-200系列PLC。其通讯电缆连接如图1所示。PLC的一个通讯端口与屏连接，可以采用PPI协议通讯。PLC的另一个通讯端口与V20的RS485通讯端口连接，采用MODBUS协议通讯，PLC上编写MODBUS主站程序，V20为从站。图1 屏通过PLC与V20变频器通讯如果只需要对V2O变频器做简单的运行控制和变量，那么上述配置中PLC的作用仅为数据中转。这种情况下，屏直接和V20变频器通讯，不仅能够实现监控功能，而且可以少用一个PLC，节省成本。采用西门子的ART LINE系列屏能够实现与V20变频器直接通讯的功能。通讯电缆连接如图2所示。ART LINE屏作为MODBUS主站，V20为从站。

图2 屏直接与V20变频器通讯2. 硬件设备及其安装         下面用一个实例来介绍Smart Line屏与一台V20变频器通过MODBUS通讯的实现。该例子中用到的主要硬件设备如表1所示，屏组态为WinCC Flexible 2008 SP4 China。表1 示例主要硬件设备bOU

硬件安装步骤如下： 1）将变频器、电机、屏固定在安装工位上。 2）连接变频器到电机的动力电缆和接地电缆。 3）连接供电电源到变频器的动力电缆和接地电缆。 4）连接变频器和屏的RS485通讯电缆。屏RS485的9针接口与 V20端子对应关系：3对应P+，8对应N-。 5）连接24V直流电源的交流进线电缆和到屏的直流供电电缆。3. V20变频器参数设置         V20变频器要采用MODBUS通讯，可以做如下设置：表2 Cn011对应参数设置

3）修改MODBUS通讯参数，其它参数为Cn011连接宏默认参数： P2014[0]=0 不监控报文间隔时间，否则可能会报F72故障 P2021[0]=3 MODBUS设备地址为3（与屏组态中设置的从站地址一致）4. 屏组态bOU         在WinCC Flexible 2008 SP4 China中组态Smart 1000 IE屏。详细步骤如下： 1）创建项目。         创建一个空项目，如图3所示。创建空项目选择屏设备为Smart 1000 IE，如图4所示。图4 选择Smart 1000 IE屏2）设置连接。         在连接画面中新建一个连接，相关参数设置如下： 通讯驱动程序：Modicon          连接设置如图5所示。图5 连接设置3）添加变量。         添加与变频器监控相关的10个变量，如表3所示。表3 变量列表
变量地址参照V20变频器操作手册，添加完成后的变量画面如图6所示。图6 添加变量速度设定值变量SetPoint是由-16384(-4000H)到+16384(+4000H)来表示-50Hz到+50Hz的转速，此处采用变量的线性转换属性，将-16384对应-1500，+16384对应+1500，如图7所示。再采用变量的值属性，将变量的输入值在-1600和+1600之间，如果**出该值的范围，则输入不起作用。如图8所示。图7 速度设定值变量线性转换图8 速度设定值变量值速度反馈值变量Feedback也是由-16384(-4000H)到+16384(+4000H)来表示-50Hz到+50Hz的转速，此处也采用变量的线性转换属性，将-16384对应-1500，+16384对应+1500，如图9所示。注意，图9和图7所示的线性转换是一致的图9 速度反馈值变量线性转换4）添加画面。         项目生成时已经有一个模板和一个画面，此例仅用到一个画面。修改画面的名字为V20_Monitor，如图10所示。图10 编辑之前的画面V20_5）编辑模板。         模板中的对象在选择使用模板的画面中会显示出来，此处把西门子的LOGO和退出Runtime的按钮放置在模板中，如图11所示。图11 编辑模板然后在按钮的事件属性中添加函数。在按钮STOP RT事件属性的单击事件下添加StopRuntime函数，如图12所示。图12 退出运行画面按钮事件设置6）编辑画面。         在V20_Monitor画面中放置IO域、文本域、按钮、棒图、圆形等对象。在文本域中输入相应的文本，设置字号、颜色等，将相关对象分类排列整齐，完成后的V20_Monitor画面如图13所示。图13编辑完成的画面V20_给10个IO域分别连接10个变量。其中控制字1和状态字1采用16进制显示，控制字1类型为输入/输出，状态字1类型为输出，如图14所示。图14 控制字1对应IO域常规设置转速设定、实际转速、输出电压、直流电压采用带符号整数显示，转速设定类型为输入/输出，其它三个变量类型为输出，如图15所示。图15 实际转速对应IO域常规设置输出、输出电流、输出转矩、输出功率采用带符号整数显示，并小数点2位，类型为输出，如图16所示。此处小数点2位的作用是将通讯接收到的值除以100并显示在屏上，这样做的理由是V20变频器在发送这些值时将实际值乘了100。图16 输出电流对应IO域常规设置除了用IO域来显示实际转速的数值外，还采用棒图这种图形化的形式来显示实际转速，编辑完成的棒图外观如图17所示。图17 编辑完成的棒图外观设置棒图的常规属性，其中连接变量为Feedback，大值设为2000，小值设为-2000，如图18所示。图18 棒图常规属性设置设置棒图的外观，如图19所示。图19 棒图外观属性设置设置棒图刻度，如图20所示。图20 棒图刻度属性设置运行指示灯用来指示变频器是否处于运行状态，连接变量为StsWord1的*2位，运行时显示绿色，非运行时显示白色。其外观动画设置如图21所示。图21 运行指示及其外观动画设置反转指示灯用来指示变频器是否处于反转状态，连接变量为StsWord1的*14位，反转时显示绿色，非反转时显示白色。其外观动画设置如图22所示 图22 反转指示及其外观动画设置故障指示灯用来指示变频器是否处于故障状态，连接变量为StsWord1的*3位，故障时显示红色，非故障时显示绿色。其外观动画设置如图23所示。图23 故障指示及其外观动画设置接着设置4个按钮的功能，此处在按钮的单击事件下添加不同的函数来实现不同的功能。 启动按钮：添加SetValue函数，变量为CtrlWord1，值为1150（16进制047E）。再添加SetBitInTag函数，变量仍为CtrlWord1，位为0，如图24所示。每次按下启动按钮，屏将先发送047E，再发送047F给V20变频器，实现启动功能。图24 启动按钮事件设置bOU图24 启动按钮事件设置bOU停止按钮：添加ResetBitInTag函数，变量为CtrlWord1，位为0，如图25所示。每次按下停止按钮，控制字1的*0位将被复位为0，屏将发送047E给V20变频器，实现OFF1停车功能。图25 停止按钮事件设置bOU图25 停止按钮事件设置bOU反向按钮：添加InvertBitInTag函数，变量为CtrlWord1，位为11，如图26所示。每次按下反向按钮，控制字1的*11位将做非运算，屏将相应的正转或反转指令发送给V20变频器，实现转向反向功能。图26 反向按钮事件设置故障确认按钮：添加SetBitInTag函数，变量为CtrlWord1，位为7。再添加ResetBitInTag函数，变量仍为CtrlWord1，位为7，如图27所示。每次按下故障确认按钮，屏将先发送1状态的故障确认位，再发送0状态的故障确认位给V20变频器，给故障确认位一个上升沿，实现故障确认功能。图27 故障确认按钮事件设置5. 运行效果         完成上述步骤之后，下载组态程序至屏中。实际运行效果证明：ART LINE屏与V20变频器通讯正常，屏可以通过四个按钮控制变频器运行、停止、反向以及故障确认；变频器相关变量和状态可以在屏上正确显示。变频器运行时屏显示画面如图28所示图28 变频器运行时屏显示画面编程功能离线编程：PLC和编程器公用一个CPU，编程器在编程时，CPU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。完成编程后，编程器切换到运行，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程可成本，但使用和调试不方便。在线编程：CPU和编程器有各自的CPU，主机CPU负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。这种成本较高，但调试和操作方便，在大中型PLC中常采用。五种化编程语言：顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能模块图（FBD）三种图形化语言和语句表（IL）、结构文本（ST）两种文本语言。选用的编程语言应遵守其（IEC6113123），同时，还应支持多种语言编程形式