西門(mén)子6SL3210-5FE11-0UA0 

重慶禹控自動(dòng)化設(shè)備有限公司                            
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西門(mén)子6SL3210-5FE11-0UA0  

、趨勢(shì)），并且可以在人機(jī)界面上直接查看對(duì)應(yīng)的step7源程序。
    工程師站:用于系統(tǒng)的組態(tài)和維護(hù)。
    自動(dòng)化系統(tǒng):使用SIMATIC控制器完成回路調(diào)節(jié)和邏輯運(yùn)算。
    現(xiàn)場(chǎng)I/O站:使用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)直接采集現(xiàn)場(chǎng)儀表的信號(hào),控制現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
    現(xiàn)場(chǎng)總線ProfiBus:用于連接控制單元與操作員站以及管理網(wǎng)絡(luò)。
    本系統(tǒng)采用PLC300CPU和CP342-5、CP343-1的接口模塊相連構(gòu)成系統(tǒng)的主站。CP342-5是用于連接S7-300和 profibus-DP的主/從站接口模塊，CP 343-1是用于連接S7-300和工業(yè)以太網(wǎng)的接口模塊。在該控制系統(tǒng)中，除了上述主站外，從站是由 22個(gè)ET200S和22個(gè)ET200eco組成，分別分布在兩條profibus網(wǎng)絡(luò)上。CPU上自帶的profibus-DP接口構(gòu)成 profibusⅠ線，CP 342-5接口模塊構(gòu)成profibusⅡ線。
    系統(tǒng)配置功能圖如圖所示:
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    系統(tǒng)中ET200S從站上采用的IM151-1接口模塊有兩種: 基本型和標(biāo)準(zhǔn)型，基本型的接口模塊所能掛接的電源管理模塊和I/O模塊個(gè)數(shù)范圍為2～12個(gè)，標(biāo)準(zhǔn)型的接口模塊其范圍為2～63個(gè)。所以當(dāng)從站I/O模塊較多時(shí)，宜選用標(biāo)準(zhǔn)型的接口模塊。接口模塊上帶有profibus地址設(shè)定撥碼開(kāi)關(guān)。
    系統(tǒng)中ET200eco從站中選用了8DI和16DI兩種模板，模板結(jié)構(gòu)緊湊，模板的供電采用7/8‘電源線，模板的通訊采用M12通訊接頭。接線靈活而快速，方便拔插。其接口模塊上帶有2個(gè)旋轉(zhuǎn)式編碼開(kāi)關(guān)用于profibus地址分配。
    網(wǎng)絡(luò)設(shè)備按照適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的程度，以及生產(chǎn)線的布局來(lái)考慮選用不同防護(hù)等級(jí)?？刂葡渲械哪K采用防護(hù)等級(jí)為20的ET200S I/O模塊，對(duì)應(yīng)每個(gè)控制箱的還有一個(gè)防護(hù)等級(jí)為67的ET200eco模塊，置于生產(chǎn)線滾輪下方，由于該模塊需要接觸到現(xiàn)場(chǎng)較為惡劣的生產(chǎn)環(huán)境，因此需要有防水防油防塵等功能。
    3 目標(biāo)控制系統(tǒng)
    3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線是一個(gè)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)順序裝配的流水線工藝過(guò)程。由于工藝的繁瑣性，工程的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)考慮采用分散控制和集中管理的分布式控制模式，采用以PLC為核心構(gòu)成的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，各獨(dú)立工位控制系統(tǒng)之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息、資源共享。該裝配線在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中較為關(guān)鍵，由于每個(gè)工位之間是流水線生產(chǎn)，因此每個(gè)環(huán)節(jié)的控制都必須具備高可靠性和一定的靈敏度，才能保證生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。從站中的每個(gè)ET200S站和其對(duì)應(yīng)的 ET200eco站共同構(gòu)成一個(gè)工位,

ET200eco主要是采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)之用。ET200S站的模塊置于小型控制箱內(nèi), 對(duì)于工位的基本操作有兩種方式，就地控制箱手動(dòng)方式和就地自動(dòng)方式。由于每個(gè)控制工位的操作進(jìn)度不*，操作工可以按照裝配要求進(jìn)行手自動(dòng)切換。特殊情況下亦可通過(guò)手動(dòng)操作進(jìn)行工件位置的修正。
    安裝在各工位的分布式I/O模塊ET200S和ET200eco通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)元件和傳感器將系統(tǒng)主要的監(jiān)控參數(shù)（主要是開(kāi)關(guān)量）采集進(jìn)來(lái)，ET200S和ET200eco將現(xiàn)場(chǎng)模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為高精度的數(shù)據(jù)量，通過(guò)zui高速度可達(dá)12M的Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)將采集數(shù)據(jù)上傳到*控制器，控制器根據(jù)具體工藝要求進(jìn)行處理，再通過(guò)Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)將控制輸出下傳給ET200S，實(shí)現(xiàn)各工位的控制流程。 PROFIBUS是應(yīng)用zui廣泛的過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)。PROFIBUS有三種類(lèi)型:FMS、DP和PA。PROFIBUS-FMS可用于通用自動(dòng)化;PROFIBUS-DP用于制造業(yè)自動(dòng)化;PROFIBUS-PA用于過(guò)程自動(dòng)化。使用PROFIBUS過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)可以使硬件、工程設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試和維修費(fèi)用節(jié)省40%以上。PROFIBUS-DP的技術(shù)性能使它可以應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化的一切領(lǐng)域，包括冶金、化工、環(huán)保、輕工、制藥等領(lǐng)域。除了安裝簡(jiǎn)單外，它有*的傳輸速率，可達(dá)12Mbits/s，通訊距離可達(dá)到1000米，如果加入中繼器可以將通訊距離延長(zhǎng)到數(shù)十公里，具有多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（總線型、星型、環(huán)型）可供選擇。在一個(gè)網(wǎng)段上zui多可連接Profibus-DP從站即ET200S或是ET200eco 32個(gè)。
    整個(gè)控制系統(tǒng)根據(jù)工藝劃分由轉(zhuǎn)臺(tái)、舉升臺(tái)、舉升轉(zhuǎn)移臺(tái)、翻轉(zhuǎn)機(jī)五種工位組成。各部分可獨(dú)立完成各自的控制任務(wù)，并通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)和上位監(jiān)控系統(tǒng)的連接，由上位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各部分的協(xié)調(diào)控制。
    裝配I線工程PLC控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)具有下列特點(diǎn):
（1）計(jì)算機(jī)集成自動(dòng)化過(guò)程控制系統(tǒng)，分布式、高可靠性、高穩(wěn)定性。
（2）從站作為相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)分散控制各個(gè)工位的運(yùn)行。
    3.2 系統(tǒng)控制要點(diǎn)
   （1）該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)主站CPU下兩條profibus網(wǎng)絡(luò)所帶的從站有44個(gè)之多，在利用Simatic Manager編程軟件進(jìn)行硬件配置時(shí)，根據(jù)S7-300CPU中CPU31XC的地址分配的參數(shù)規(guī)范，對(duì)于數(shù)字量輸入輸出，其地址分配的參數(shù)范圍為0.0～127.7。因此在進(jìn)行硬件配置時(shí), S7～300CPU自帶的profibus-DP接口上的profibus I線上的模塊數(shù)字量I/O地址一般規(guī)定在0.0～127.7的范圍中,如有超出則采用間接尋址的方式來(lái)處理。profibus Ⅱ線上的模塊的數(shù)字量I/O地址無(wú)論處在哪個(gè)范圍中,都必須采用間接尋址方式。
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   （2）關(guān)于接觸器的硬件互鎖。對(duì)于轉(zhuǎn)臺(tái)工位，轉(zhuǎn)臺(tái)有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩種工作狀態(tài)，因此轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)電機(jī)需要有一個(gè)負(fù)荷開(kāi)關(guān)和兩個(gè)接觸器一并來(lái)控制（而舉升電機(jī)一般只需要一個(gè)負(fù)荷開(kāi)關(guān)和對(duì)應(yīng)的一個(gè)接觸器即可進(jìn)行控制），接觸器分正轉(zhuǎn)接觸器和反轉(zhuǎn)接觸器，輸入端為380AV。正轉(zhuǎn)接觸器的三相電壓A、B、 C分別和反轉(zhuǎn)接觸器的C、B、A短接。如圖2所示，當(dāng)程序在執(zhí)行過(guò)程中，若存在某些漏洞使得正轉(zhuǎn)接觸器和反轉(zhuǎn)接觸器的輸出點(diǎn)同時(shí)置1時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)正轉(zhuǎn)接觸器和反轉(zhuǎn)接觸器各自的A相和C相短接，造成接觸器短路損壞，主電源開(kāi)關(guān)跳閘。為了避免這種事故的發(fā)生，首先保證程序中不能出現(xiàn)兩個(gè)接觸器同時(shí)置1的情況，其次即是采用接觸器上硬件互鎖，如圖2所示，點(diǎn)Q1、點(diǎn)Q2是輸出控制點(diǎn)，Q1兩端本應(yīng)接在正向接觸器的兩個(gè)輸入端子，同理， Q1兩端本應(yīng)接在正向接觸器的兩個(gè)輸入端子，但是改接成如圖所示。接觸器上有自帶的一個(gè)常開(kāi)點(diǎn)和一個(gè)常閉點(diǎn)，互鎖中只需用到常閉點(diǎn)，當(dāng)輸出點(diǎn)Q1閉合時(shí)，正向接觸器上常閉點(diǎn)隨之?dāng)嚅_(kāi)，則Q2輸出點(diǎn)兩端之間不可能形成回路，也就不會(huì)出現(xiàn)短路跳閘的事故。
   （3）該項(xiàng)目中涉及到的變量數(shù)目較多，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況隨時(shí)可能有更改，為了便于管理，采取S7程序界面和Wincc人機(jī)界面共用一套變量。這樣可以將建立變量的工作量減少一半，也將出錯(cuò)概率減少一半。先安裝step7軟件，之后自定義安裝Wincc軟件，將Wincc通訊組件安裝完整。然后在 step7軟件中插入OS站，可點(diǎn)擊右鍵打開(kāi)并編輯Wincc項(xiàng)目。在Wincc項(xiàng)目中需要引用變量的位置進(jìn)行變量選擇，出現(xiàn)變量選擇對(duì)話框，即可在 step7項(xiàng)目變量表中選擇需要的變量，從而保證人機(jī)界面和下位機(jī)所用變量的*性。
    3.3 系統(tǒng)控制功能
   （1）手自動(dòng)回路的切換
    在Wincc人機(jī)界面上可以很方便地知道每個(gè)工位的手自動(dòng)狀態(tài)，但是手自動(dòng)狀態(tài)的切換是在從站的控制箱面板上實(shí)現(xiàn)的。在自動(dòng)狀態(tài)下，工位的操作全由下位控制，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制機(jī)械的操作流程。在手動(dòng)狀態(tài)下，操作具有自保護(hù)功能，在某些機(jī)械操作動(dòng)作下通過(guò)軟件互鎖可杜絕相應(yīng)的危險(xiǎn)動(dòng)作的發(fā)生。
   （2）安全保護(hù)
    上位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)定了若干級(jí)操作密碼，管理員和操作員分別有自己的操作權(quán)限，且操作員在進(jìn)行操作時(shí)有必要的警告提示框和信息提示框出現(xiàn)。
   （3）查詢?cè)闯绦虼a
    當(dāng)上位機(jī)畫(huà)面顯示某個(gè)工位出現(xiàn)故障時(shí)，可從畫(huà)面直接點(diǎn)擊按鈕進(jìn)入相應(yīng)的下位機(jī)梯形圖程序界面，即可迅速查找出故障的根本原因，節(jié)省了維修時(shí)間。
   （4）故障報(bào)警和報(bào)表打印
    當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，報(bào)警框中會(huì)出現(xiàn)提示，并伴隨有聲音報(bào)警。操作員可根據(jù)需要打印與生產(chǎn)相關(guān)的報(bào)表信息。
    4 結(jié)束語(yǔ)
    西門(mén)子S7300 CPU通過(guò)兩條profibus-DP網(wǎng)絡(luò)連接若干ET200S和ET200eco從站構(gòu)成的集中分散式控制系統(tǒng)已經(jīng)在該發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線成功投運(yùn)，能夠保證生產(chǎn)線連續(xù)穩(wěn)定地生產(chǎn)，尤其在機(jī)械動(dòng)作靈敏度上有較大提高，*了用戶的要求。工作小時(shí)累計(jì)是工程機(jī)械設(shè)備一個(gè)*的功能。一方面它是企業(yè)與客戶之間履行保修條款的重要的數(shù)字證據(jù)；另一方面也是用戶施工結(jié)算的有效工作數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的小時(shí)計(jì)大都是電磁機(jī)械式的，也有用液晶式的。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，plc（可編程序控制器）在工程機(jī)械設(shè)備上被廣泛應(yīng)用。三一重工股份有限公司在所有的產(chǎn)品中全部使用了siemens公司的S7-200PLC，使產(chǎn)品的可靠性、控制精度、智能化程度、擴(kuò)展性都有了很大的提高。S7-200功能強(qiáng)大、資源豐富，用它來(lái)實(shí)現(xiàn)工作小時(shí)累計(jì)是可行的,傳統(tǒng)的小時(shí)計(jì)可以省掉。
    硬件組成
    在現(xiàn)有的S7-200PLC電氣系統(tǒng)中，不需要增加任何資源。在外部計(jì)時(shí)條件滿足的情況下，CPU開(kāi)始計(jì)時(shí)，同時(shí)，計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)PPI電纜傳到人機(jī)界面顯示。
    軟件設(shè)計(jì)
    計(jì)時(shí)器。利用系統(tǒng)的特殊寄存器標(biāo)志位SM0.5作為計(jì)時(shí)脈沖，接通一次（或斷開(kāi)一次）為1秒，用計(jì)數(shù)器累計(jì)時(shí)間，滿60向前進(jìn)位。
 
    時(shí)間累計(jì)。實(shí)時(shí)的小時(shí)計(jì)是前一次的累計(jì)時(shí)間加本次的工作時(shí)間。H=h0+h1。
 
    時(shí)間存儲(chǔ)。用*存儲(chǔ)的方式存儲(chǔ)時(shí)間數(shù)據(jù)到EEPROM存儲(chǔ)器。
 
    存儲(chǔ)周期。存儲(chǔ)周期長(zhǎng)，EEPR
 
    OM存儲(chǔ)器使用的時(shí)間長(zhǎng)，但計(jì)時(shí)精度低；存儲(chǔ)周期短，計(jì)時(shí)精度高，但EEPROM存儲(chǔ)器使用的時(shí)間短。這是一個(gè)矛盾的統(tǒng)一，設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況確定合適的存儲(chǔ)周期，一般設(shè)計(jì)為3-5分鐘。進(jìn)行一次*存儲(chǔ)的操作，掃描時(shí)間會(huì)增加15-20ms。