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(guān)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(luò)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(luò)將控制輸出下傳給ET200S，實現(xiàn)各工位的控制流程。 PROFIBUS是 應(yīng)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(shè)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(yīng)用于工業(yè)自動化的一切領(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(luò)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(wù)，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(luò)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(luò)中一個主站CPU下兩條profibus網(wǎng)絡(luò)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(guān)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(guān)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(guān)和對應(yīng)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(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(yīng)接在正向接觸器的兩個輸入端子，同理， Q1兩端本應(yīng)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(yīng)的危險動作的發(fā)生。

 （2）安全保護上位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)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(yīng)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(shè)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(guān)的報表信息。

4 總結(jié)
西門子S7-300CPU通過兩條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(fù)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(yīng)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(yīng)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(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)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(shè)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(yīng)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(yīng)的外設(shè)。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(shè)計出PLC梯形圖程序 根據(jù)圖16所示的功能流程圖，設(shè)計出梯形圖程序。 1使用起保停電路模式的編程 對應(yīng)的狀態(tài)邏輯關(guān)系為： 對應(yīng)的梯形圖程序如圖17所示。 2使用置位、復(fù)位指令的編程 對應(yīng)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(yīng)的功能流程圖如圖19所示。對應(yīng)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(guān)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(guān)斷步6、7、8。 PLC順序控制設(shè)計法中的步與動作概念舉例介紹 1. 步 順序控制設(shè)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(guān)系。

送料小車開始停在左測限們開關(guān)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(guān)閉貯料斗的閘門，Y0變?yōu)镺N，開始右行，碰到限位開關(guān)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(guān)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(yīng)設(shè)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(guān)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(shè)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(yīng)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(yīng)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(yīng)的動作被執(zhí)行：處于不活動狀態(tài)時，相應(yīng)的非存儲型動作被停止執(zhí)行。 4． 與步對應(yīng)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(yīng)與相應(yīng)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(yīng)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(guān)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(fù)位 R 復(fù)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(shè)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(fù)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(fù)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(shè)定的時間到或動作被復(fù)位 在圖17中，定時器T0的線圈應(yīng)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(yīng)的是T0的線圈，轉(zhuǎn)換條件T0對應(yīng)的是T0的常開觸點。