西門子6SE6430-2UD42-5GB0         西門子6SE6430-2UD42-5GB0

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安裝在各工位的分布式I/O模塊ET200S和ET200eco通過現(xiàn)場檢測元件和傳感器將系統(tǒng)主要的監(jiān)控參數(shù)（主要是開關量）采集進來，ET200S和ET200eco將現(xiàn)場模擬量信號轉(zhuǎn)換為高精度的數(shù)據(jù)量，通過速度可達12M的Profibus-DP現(xiàn)場總線網(wǎng)絡將采集數(shù)據(jù)上傳到中央控制器，控制器根據(jù)具體工藝要求進行處理，再通過Profibus-DP網(wǎng)絡將控制輸出下傳給ET200S，實現(xiàn)各工位的控制流程。 PROFIBUS是 應用廣泛的過程現(xiàn)場總線系統(tǒng)。PROFIBUS有三種類型:FMS、DP和PA。PROFIBUS-FMS可用于通用自動化;PROFIBUS-DP用于制造業(yè)自動化;PROFIBUS-PA用于過程自動化。使用PROFIBUS過程現(xiàn)場總線技術(shù)可以使硬件、工程設計、安裝調(diào)試和維修費用節(jié)省40%以上。PROFIBUS-DP的技術(shù)性能使它可以應用于工業(yè)自動化的一切領域，包括冶金、化工、環(huán)保、輕工、制藥等領域。除了安裝簡單外，它有*的傳輸速率，可達12Mbits/s，通訊距離可達到1000米，如果加入中繼器可以將通訊距離延長到數(shù)十公里，具有多種網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)（總線型、星型、環(huán)型）可供選擇。在一個網(wǎng)段上多可連接Profibus-DP從站即ET200S或是ET200eco 32個。

整個控制系統(tǒng)根據(jù)工藝劃分由轉(zhuǎn)臺、舉升臺、舉升轉(zhuǎn)移臺、翻轉(zhuǎn)機五種工位組成。各部分可獨立完成各自的控制任務，并通過工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)和上位監(jiān)控系統(tǒng)的連接，由上位系統(tǒng)實現(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)絡通訊系統(tǒng)具有下列特點:

（1）計算機集成自動化過程控制系統(tǒng)，分布式、高可靠性、高穩(wěn)定性。

（2）從站作為相對獨立的系統(tǒng)分散控制各個工位的運行。

3.2 系統(tǒng)控制要點
（1）該系統(tǒng)網(wǎng)絡中一個主站CPU下兩條profibus網(wǎng)絡所帶的從站有44個之多，在利用STEP7 V5.5編程軟件進行硬件配置時，根據(jù)S7-300CPU中CPU31XC的地址分配的參數(shù)規(guī)范，對于數(shù)字量輸入輸出，其地址分配的參數(shù)范圍為0.0～127.7。因此在進行硬件配置時,西門子PLC 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處理。profibus Ⅱ線上的模塊的數(shù)字量I/O地址無論處個范圍中,都必須采用間接尋址方式。

（2）關于接觸器的硬件互鎖。對于轉(zhuǎn)臺工位，轉(zhuǎn)臺有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩種工作狀態(tài)，因此轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)電機需要有一個負荷開關和兩個接觸器一并來控制（而舉升電機一般只需要一個負荷開關和對應的一個接觸器即可進行控制），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。當程序在執(zhí)行過程中，若存在某些漏洞使得正轉(zhuǎn)接觸器和反轉(zhuǎn)接觸器的輸出點同時置1時，則會出現(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，主電源開關跳閘。為了避免這種事故的發(fā)生，首先保證程序中不能出現(xiàn)兩個接觸器同時置1的情況，其次即是采用接觸器上硬件互鎖，點Q1、點Q2是輸出控制點，Q1兩端本應接在正向接觸器的兩個輸入端子，同理， Q1兩端本應接在正向接觸器的兩個輸入端子，但是改接成如圖所示。接觸器上有自帶的一個常開點和一個常閉點，互鎖中只需用到常閉點，當輸出點Q1閉合時，正向接觸器上常閉點隨之斷開，則Q2輸出點兩端之間不可能形成回路，也就不會出現(xiàn)短路跳閘的事故。

該項目中涉及到的變量數(shù)目較多，根據(jù)現(xiàn)場情況隨時可能有更改，為了便于管理，采取S7程序界面和Wincc人機界面共用一套變量。這樣可以將建立變量的工作量減少一半，也將出錯概率減少一半。先安裝西門子STEP 7軟件，之后自定義安裝西門子Wincc軟件，將Wincc通訊組件安裝完整。然后在西門子STEP 7軟件中插入OS站，可點擊右鍵打開并編輯Wincc項目。在Wincc項目中需要引用變量的位置進行變量選擇，出現(xiàn)變量選擇對話框，即可在西門子STEP 7項目變量表中選擇需要的變量，從而保證人機界面和下位機所用變量的一致性。

3.3 系統(tǒng)控制功能
（1）手自動回路的切換在Wincc人機界面上可以很方便地知道每個工位的手自動狀態(tài)，但是手自動狀態(tài)的切換是在從站的控制箱面板上實現(xiàn)的。在自動狀態(tài)下，工位的操作全由下位控制，可實現(xiàn)全自動控制機械的操作流程。在手動狀態(tài)下，操作具有自保護功能，在某些機械操作動作下通過軟件互鎖可杜絕相應的危險動作的發(fā)生。

 （2）安全保護上位監(jiān)控系統(tǒng)設定了若干級操作密碼，管理員和操作員分別有自己的操作權(quán)限，且操作員在進行操作時有必要的警告提示框和信息提示框出現(xiàn)。

（3）查詢源程序代碼當上位機畫面顯示某個工位出現(xiàn)故障時，可從畫面直接點擊按鈕進入相應的下位機梯形圖程序界面，即可迅速查找出故障的根本原因，節(jié)省了維修時間。

（4）故障報警和報表打印當設備出現(xiàn)故障時，報警框中會出現(xiàn)提示，并伴隨有聲音報警。操作員可根據(jù)需要打印與生產(chǎn)相關的報表信息。

4 總結(jié)
西門子S7-300CPU通過兩條profibus-DP網(wǎng)絡連接若干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)動機裝配線投運，能夠保證生產(chǎn)線連續(xù)穩(wěn)定地生產(chǎn)，尤其在機械動作靈敏度上有較大提高，*了用戶的要求。

當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。輸入采樣在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。
用戶程序執(zhí)行
在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。
輸出刷新當掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，采用掃描用戶程序的運行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結(jié)果有所區(qū)別。當然，如果掃描周期所占用的時間對整個運行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。

根據(jù)功能流程圖設計出PLC梯形圖程序 根據(jù)圖16所示的功能流程圖，設計出梯形圖程序。 1使用起保停電路模式的編程 對應的狀態(tài)邏輯關系為： 對應的梯形圖程序如圖17所示。 2使用置位、復位指令的編程 對應的梯形圖程序如圖18所示。 3使用順序控制指令的編程 對應的功能流程圖如圖19所示。對應的梯形圖程序如圖20所示。

（3）并行分支及編程方法 并行分支也分兩種，圖21a為并行分支的開始，圖21b為并行分支的結(jié)束，也稱為合并。并行分支的開始是指當轉(zhuǎn)換條件實現(xiàn)后，同時使多個后續(xù)步激活。為了強調(diào)轉(zhuǎn)換的同步實現(xiàn)，水平連線用雙線表示。在圖21a中，當工步2處于激活狀態(tài)，若轉(zhuǎn)換條件e=1，則工步3、4、5同時起動，工步2必須在工步3、4、5都開啟后，才能關斷。并行分支的合并是指：當前級步6、7、8都為活動步，且轉(zhuǎn)換條件f成立時，開通步9，同時關斷步6、7、8。 PLC順序控制設計法中的步與動作概念舉例介紹 1. 步 順序控制設計法基本的思想是將系統(tǒng)的一個工作周期的劃分為若干個順序相連的階段，這些階段稱為步（Step）,可以用編程元件，（例如輔助繼電器M和順序控制繼電器S）來代表各步。步是根據(jù)輸出量的狀態(tài)變化來劃分的，在任何一步之內(nèi)，各輸出量的ON/OFF狀態(tài)不變，但是相鄰兩步輸出量總的狀態(tài)是不同的，步的這種劃分方法使代表各步的編程元件的狀態(tài)與各輸出量的狀態(tài)是之間有著極為簡單的邏輯關系。

送料小車開始停在左測限們開關X2處（見圖17），按下起動按鈕X0，X2變?yōu)镺N，打開貯料斗的閘門，開始裝料，同時用定時器T0定時，10s后關閉貯料斗的閘門，Y0變?yōu)镺N，開始右行，碰到限位開關X1后停下來卸料（Y3為ON），同時用定時器T1定時；5s后Y1變?yōu)镺N，開始左行，碰到限位開關X2后返回初始狀態(tài)，停止運行。 根據(jù)Y0～Y3的ON/OFF狀態(tài)的變化，顯然一個工作周期可以分為裝料，右行、卸料和左行這4步，另外還應設置等待起動的初始步，分別用M0～M4來代表這5步，圖17左上部是小車運動的空間示意圖，左下部是是有關編程元件的波形圖（時序圖），右邊是描述該系統(tǒng)的順序功能圖，圖中用矩形方框表示步，方框中可以用數(shù)字表示該步的編號，一般用代表該步的編程元件的元件的元件號作為步的編號，如M0等，這樣在根據(jù)順序功能圖設計梯形圖較為方便。 2． 初始步 與系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對應的步稱為初始步，初始狀態(tài)一般是系統(tǒng)等待起動命令的相對靜止的狀態(tài)。

初始步用雙線方框表示，每一個順序功能圖至少應該有一個初始步。 3． 活動步 當系統(tǒng)正處于某一步所在的階段時，該步處于活動狀態(tài)，稱該步為“活動步”。步處于活動狀態(tài)時，相應的動作被執(zhí)行：處于不活動狀態(tài)時，相應的非存儲型動作被停止執(zhí)行。 4． 與步對應的動作或命令 可以將一個控制系統(tǒng)劃分為被控系統(tǒng)和施控系統(tǒng)，例如在數(shù)控車床系統(tǒng)中，數(shù)控裝置是施控系統(tǒng)，而車床是被控系統(tǒng)。對于被控系統(tǒng)，在某一步中要完成某些“動作”（action）;對于施控系統(tǒng)，在某一步中則要向被控系統(tǒng)發(fā)出某些“命令”（command）。為了敘述方便， 下面將命令或動作統(tǒng)稱為動作，并用矩形框中的文字或符號表示，該矩形框應與相應的符號相連。 如果某一步有幾個動作，可以用圖18中的兩種畫法來表示，但是并不隱含這些動作之間的任何順序。說明命令的語句應清楚地表明該命令是存儲型的還是非存儲型的。例如某步的存儲型命令“打開1號閥并保持”，是指該步為活動步時打開，該步為不活動時繼續(xù)打開；非存儲型命令“打開1號閥”，是指該步為活動步時打開，為不活動步時關閉。 除了以上的基本結(jié)構(gòu)之外，使用動作的修飾詞（見表1）可以在一步中完成不同的動作。修飾詞允許在不增加邏輯的情況下控制動作。例如，可以使用修飾詞L來限制配料閥打開的時間。

表1 動作的修飾詞 N 非存儲型 當步變?yōu)椴换顒硬綍r動作終止 S 置位(存儲) 當步變?yōu)椴换顒硬綍r動作繼續(xù),直到動作被復位 R 復位 被修飾詞S,SD,SL,或DS起動的動作被終止 L 時間限制 步變?yōu)榛顒硬綍r動作被起動,直到步變?yōu)椴换顒硬交蛟O定時間到 D 時間延遲 步變?yōu)榛顒硬綍r延遲定時器被起動,如果延遲之后步仍然是活動的,動作被起動和繼續(xù),直到步變不活動步 P 脈沖 當步變?yōu)榛顒硬?動作被起動并且只執(zhí)行一次 SD 存儲與時間延遲 在時間延遲之后動作被起動,一直到動作被復位 DS 延遲與存儲 在延遲之后如果步仍然是活動的,動作被起動直到被復位 SL 存儲與時間限制 步變?yōu)榛顒硬綍r動作被起動,一直到設定的時間到或動作被復位 在圖17中，定時器T0的線圈應在M1為活動步時“通電”，M1為不活動步時斷電，從這個意義上來說，T0的線圈相當于步M1的一個動作，所以將T0作為步M1的動作來處理。步M1下面的轉(zhuǎn)換條件T0由在時時間到時閉合的T0的常開觸點提供。因此動作框中的T0對應的是T0的線圈，轉(zhuǎn)換條件T0對應的是T0的常開觸點。