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S7-200系列PLC和MT-500系列觸摸屏在工業(yè)生產(chǎn)線上的應(yīng)用舉例

在市場經(jīng)濟激烈競爭的今天，冰箱內(nèi)膽的制做上各有各的特點，針對我們的產(chǎn)品會給你帶來更多的方便，給你的生產(chǎn)效率大大的提高。

一、概述

    在冰箱生產(chǎn)線的設(shè)備中，單工位真空成型機系統(tǒng)使用非常普及，對每種不同的冰箱型號都要對工藝的參數(shù)和模具進行調(diào)整，隨著PLC的國產(chǎn)化和成本的不斷降低，PLC在工業(yè)生產(chǎn)線的節(jié)能及提高生產(chǎn)效率等主面起到日趨重要的作用。

    針對單工位真空成型機控制系統(tǒng)的工作環(huán)境和節(jié)能性、高效率性要求使用的PLC響應(yīng)速度快，操作方便。所以我們推出的西門子S7-200系列PLC和威綸通公司提供的MT-500系列觸摸屏組成的單工位真空成型機*可以完成以上的工業(yè)要求。

    西門子S7-200系列PLC以非常高的可靠性和低成本優(yōu)勢成為工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場控制器的 。它能適應(yīng)現(xiàn)場環(huán)境強電磁干擾及高溫度，高濕度的場合。

    本系統(tǒng)核心采用西門子CPU226為模塊，再加入O/I擴展模塊EM223，EM222，及模擬量輸入模塊EM231，輸出模塊EM232組成；能夠完成自動、手動和調(diào)整的三種工作狀態(tài)，給操作人員帶來了很大的方便。

    CPU226模塊有兩個RS485接口，點對點接口（PPI）多點接口（MPI）PROFIBUS在使用上非常方便，一個可以用于觸摸屏的控制，一個可以用于和其它公司模塊之間的通訊。

    人機介面采用觸摸屏方式簡單可靠，特別適用工業(yè)現(xiàn)場的復(fù)雜環(huán)境衛(wèi)使用。通訊采用西門子*的PPI協(xié)議使用RS485通訊線可靠通訊距離可以達到50米。

二、人機界面

1、主界面介紹，如圖1，開機進入系統(tǒng)主界面選擇需要的工作方式和對參數(shù)的調(diào)整等。如選擇自動工作模式，圖中的自動按鈕會切換到開的狀態(tài)，在機器處于*條件下，按此按鈕后板材放好按一下自動循環(huán)按鈕，系統(tǒng)回自動完成一件產(chǎn)品的生產(chǎn)工作。如選擇調(diào)整界面或是選擇手動界面系統(tǒng)就會進入相應(yīng)的控制面板進入相應(yīng)的模式，這兩種模式是針對對機器的維修維護和換模而使用的。

圖1 人機界面

2、當(dāng)系統(tǒng)進入自動運行控制面板后，可以通過位狀態(tài)指示燈了解單工位真空成型機的運行情況，循環(huán)起動多功能按鈕在不同的運行狀態(tài)下可以，完成循環(huán)起動-------->加熱結(jié)束-------->冷卻結(jié)束，三種功能。

3、自動工作循環(huán)動作順序：

上料-------->按循環(huán)起動按鈕-------->壓邊框快速下降-------->壓邊框慢速下降到位-------->上下加熱板快速前進-------->上下加熱板慢速前進到位-------->加熱板開始加熱-------->A：正常；設(shè)定加熱時間到-------->

B：異常；板料下垂-------->電保護開關(guān)-------->

C：人工按（加熱結(jié)束按鈕）按鈕-------->

上下加熱板快速后退————上下加熱板慢速后退到位—

D：模架延時上-------->設(shè)定時間到-------->模架快速上行-------->模架慢速上行到位-------->

E：1次吹泡-------->設(shè)定時間到-------->2次吹泡-------->設(shè)定時間到-------->

慢速抽真空-------->設(shè)定時間到-------->快速抽真空-------->設(shè)定時間到-------->（選擇輔壓框），輔壓框快速下降-------->輔壓框慢速下降-------->保壓-------->保壓時間到-------->延時冷卻-------->設(shè)定時間到-------->冷卻風(fēng)機開-------->設(shè)定時間到-------->風(fēng)機停-------->消真空-------->設(shè)定時間到-------->脫模吹氣-------->設(shè)定時間到-------->抽芯回，模架延時下-------->設(shè)定時間到-------->模架比例慢速下降到位-------->抽芯復(fù)位，同時壓邊框快速上升-------->壓邊框慢速上升-------->卸料，一個工作循環(huán)結(jié)束。同時在執(zhí)行動作時如發(fā)生意外可以按急停按鈕，動作立即停止；所有動作在觸摸屏界面上都有模擬顯示。

4、 參數(shù)調(diào)整：通過觸摸參數(shù)調(diào)整屏界面對生產(chǎn)工藝中的產(chǎn)品型號、動作時間設(shè)定、溫度設(shè)定、速度設(shè)定、加熱板加熱位置及加熱功率百分比。

5、進入產(chǎn)品選擇界面，根據(jù)需要選擇符合和產(chǎn)品工藝對應(yīng)產(chǎn)品后確認。

6、其它的參數(shù)調(diào)整進入對應(yīng)的調(diào)整介面，根據(jù)產(chǎn)品的工藝卡要求進行調(diào)整。

7、根據(jù)不同的產(chǎn)品和型號來調(diào)整上下加熱板的溫度：每種產(chǎn)品有產(chǎn)品節(jié)拍和產(chǎn)量記數(shù)，使用起來輕松自如。

三、換模與維護維修

1、換模時可以把模式轉(zhuǎn)換到調(diào)整位，進行必要的操作。

2、機器出現(xiàn)故障維修時，本系統(tǒng)配置了狀態(tài)信號顯示面板。

3、機器出現(xiàn)故障維修時，在調(diào)整手動狀態(tài)下還可以使用操作按鈕面板上的按鈕來控制。

4、本系統(tǒng)采用了編程的方式將系統(tǒng)出現(xiàn)的常見故障輸入到PLC中，會在人機界面上顯示當(dāng)前的故障，給維護人員帶來更大的方便。

四、注意事項：

1、實施接線時，務(wù)必關(guān)閉電源。

2、控制柜電源必須采用符合標(biāo)準(zhǔn)的三相五線制供電，所有設(shè)備體上之接地端子務(wù)必正確的接地，可提高產(chǎn)品的安全性。

3、交流電源不可連接于行程開關(guān)等信號端，否則可能造成嚴(yán)重的損壞，因此在通電前請再次確認接線是否正確。

4、為了防止干擾，觸摸屏與控制柜之間的連線請務(wù)必使用有被覆的屏蔽線，且不可與AC200V以上的回路并走向。

五、PLC程序的編制：

    西門子S7-200使用西門子的STEP 7-MicroWIN 進行方便快捷的編程，它可以在STL、梯形圖、FBD邏輯方框圖之間切換編程，豐富的指令集基本上可以滿足中小型設(shè)備的應(yīng)用。

部分梯形圖：

西門子S300系列PLC的模擬量模塊介紹

1. 模擬量輸入模塊SM331

（1）AI模板的類型

模擬量輸入(簡稱AI)模塊SM331目前有三種規(guī)格型號，即8AI×l2位模塊、2AI×l2位模塊和8AI×l6位模塊。

（2）AI模板的特點

SM331主要由A/D轉(zhuǎn)換部件、模擬切換開關(guān)、補償電路、恒流源、光電隔離部件、邏輯電路等組成。

2. 模擬量輸出模塊SM332

（1）AO模板的類型

模擬量輸出(簡稱模出(AO))模塊SM332目前有三種規(guī)格型號，即4AO×l2位模塊、2AO×12位模塊和4AO×l6位模塊。

（2）AO模板的特點

SM332與負載/執(zhí)行裝置的連接：SM332可以輸出電壓，也可以輸出電流。

3. 模擬量I/O模塊SM334

模擬量I/O模塊SM334有兩種規(guī)格，一種是有4模入/2模出的模擬量模塊，其輸入、輸出精度為8位，另一種也是有4模入/2模出的模擬量模塊，其輸入、輸出精度為12位。

SM334模塊輸入測量范圍為0～10 V或0～20 mA，輸出范圍為0～10 V或0～20 mA

西門子PLC的SM322數(shù)字量輸出模塊

（1）DO模板的功能

數(shù)字量輸出模塊SM322將S7-300內(nèi)部信號電平轉(zhuǎn)換成過程所要求的外部信號電平，可直接用于驅(qū)動電磁閥、接觸器、小型電動機、燈和電動機啟動器等。

（2）DO模板的類型

按負載回路使用的電源不同分為：

直流輸出模塊、交流輸出模塊和交直流兩用輸出模塊。

按輸出開關(guān)器件的種類不同分為：

晶體管輸出方式、晶閘管輸出方式和繼電器觸點輸出方式。

（3）DI模板的特點

晶體管輸出模塊只能帶直流負載，屬于直流輸出模塊；

晶閘管輸出方式屬于交流輸出模塊；

繼電器觸點輸出方式的模塊屬于交直流兩用輸出模塊。

異步電動機的制動方法有哪些的簡單介紹

異步電動機的制動方法有哪些?各自有何特點?速度繼電器用于哪種制動方法? 

  異步電動機的制動方法一般有兩類:機械制動和電氣制動。機械制動常用的方法有:電磁抱閘和電磁離合器制動。常用的制動方法有能耗制動、反接制動和回饋制動。

    反接制動的優(yōu)點是:制動力強，制動迅速。缺點是:制動準(zhǔn)確性差，制動過程中沖擊強烈，易損壞傳動零件，制動能量消耗大，不宜經(jīng)常制動。因此反接制動一般適用于制動要求迅速、系統(tǒng)慣性較大，不經(jīng)常啟動與制動的場合。

能耗制動的優(yōu)點是制動準(zhǔn)確、平穩(wěn)，且能量消耗較小。缺點是需附加直流電源裝置，設(shè)備費用較高，制動力較弱，在低速時制動力矩小。所以，能耗制動一般用于要求制動準(zhǔn)確、平穩(wěn)的場合。

回饋制動是一種比較經(jīng)濟的制動方法。制動時不需改變線路即可從電動運行狀態(tài)自動地轉(zhuǎn)入發(fā)電制動狀態(tài)，把機械能轉(zhuǎn)換成電能再回饋到電網(wǎng)，節(jié)能效果顯著。缺點是應(yīng)用范圍較窄，僅當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速時才能實現(xiàn)發(fā)電制動。

S7 PLC畫出梯形圖的步驟與規(guī)則

根據(jù)控制系統(tǒng)的動作要求，畫出梯形圖。

    梯形圖設(shè)計規(guī)則

（1）觸點應(yīng)畫在水平線上，并且根據(jù)自左至右、自上而下的原則和對輸出線圈的控制路徑來畫。

（2）不包含觸點的分支應(yīng)放在垂直方向，以便于識別觸點的組合和對輸出線圈的控制路徑。

（3）在有幾個串聯(lián)回路相并聯(lián)時，應(yīng)將觸頭多的那個串聯(lián)回路放在梯形圖的zui上面。在有幾個并聯(lián)回路相串聯(lián)時，應(yīng)將觸點zui多的并聯(lián)回路放在梯形圖的zui左面。這種安排，所編制的程序簡潔明了，語句較少。

（4）不能將觸點畫在線圈的右邊。

利用西門子提供的兩種網(wǎng)絡(luò)連接器可以把多個設(shè)備很容易的連到網(wǎng)絡(luò)中。兩種連接器都有兩組螺釘端子，可以連接網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出。一種連接器僅提供連接到CPU的接口，而另一種連接器增加了一個編程接口。兩種網(wǎng)絡(luò)連接器還有網(wǎng)絡(luò)偏置和終端偏置的選擇開關(guān)，該開關(guān)在ON位置時的內(nèi)部接線圖，在OFF位置時未接終端電阻。接在網(wǎng)絡(luò)端部的連接器上的開關(guān)應(yīng)放在ON位置。如下圖所示：

圖1網(wǎng)絡(luò)連接器

帶有編程器接口的連接器可以把SIMATIC編程器或操作員面板接到網(wǎng)絡(luò)中，而不用改動現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)連接。編程器接口的連接器把CPU來的信號傳到編程器接口。                          

     在其通訊模式中還有自由端口通訊、工業(yè)以太網(wǎng)通訊、調(diào)制解調(diào)器通訊、無線以太網(wǎng)通訊，
西門子CPU224主機6ES7214-1AD23-0B8

西門子S7-300系列PLC安裝及注意事項

1、西門子S7-300系列PLC安裝示意圖

2、S7-300系列PLC機架擴展

3、S7-300系列PLC的cpu通訊接口

4、S7-300系列PLC的I/O模塊

5、安裝注意事項

1)   不要將交流電源線接到輸入端子上，以免燒壞PLC；

2)   接地端子應(yīng)獨立接地，不與其它設(shè)備接地端串聯(lián)，接地線裁面不小于2mm2；

3)   輔助電源功率較小，只能帶動小功率的設(shè)備（光電傳感器等）；

4)   一般PLC均有一定數(shù)量的占有點數(shù)（即空地址接線端子），不要將線接上；

5)   輸出有繼電器型，晶體管型（高速輸出時宜選用），輸出可直接帶輕負載（LED指示燈等）；

6)   PLC輸出電路中沒有保護，因此應(yīng)在外部電路中串聯(lián)使用熔斷器等保護裝置，防止負載短路造成損壞PLC;

7)    輸入、輸出信號線盡量分開走線，不要與動力線在同一管路內(nèi)或捆扎在一起，以免出現(xiàn)干擾信號，產(chǎn)生誤動作；信號傳輸線采用屏蔽線，并且將屏蔽線接地；為保證信號可靠，輸入、輸出線一般控制在20米以內(nèi)；擴展電纜易受噪聲電干擾，應(yīng)遠離動力線、高壓設(shè)備等。

8)    輸入/斷開的時間要大于PLC掃描時間；

9)     PLC存在I/O響應(yīng)延遲問題，尤其在快速響應(yīng)設(shè)備中應(yīng)加以注意

在PLC控制系統(tǒng)中，電源占有極重要的地位。電網(wǎng)干擾串入PLC控制系統(tǒng)主要通過PLC系統(tǒng)的供電電源（如CPU 電源、I/O電源等）、變送器供電電源和與PLC系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進入的?，F(xiàn)在，對于PLC系統(tǒng)供電的電源，一般都采用隔離性能較好電源，而對于變送器供電的電源和PLC系統(tǒng)有直接電氣連接的儀表的供電電源，并沒受到足夠的重視，雖然采取了一定的隔離措施，但普遍還不夠，主要是使用的隔離變壓器分布參數(shù)大，抑制干擾能力差，經(jīng)電源耦合而串入共模干擾、差模干擾。所以，對于變送器和共用信號儀表供電應(yīng)選擇分布電容小、抑制帶大（如采用多次隔離和屏蔽及漏感技術(shù)）的配電器，以減少PLC系統(tǒng)的干擾。

此外，位保證電網(wǎng)饋點不中斷，可采用在線式不間斷供電電源（UPS）供電，提高供電的安全可靠性。并且UPS還具有較強的干擾隔離性能，是一種PLC控制系統(tǒng)的理想電源。

2、電纜選擇的敖設(shè)

為了減少動力電纜輻射電磁干擾，尤其是變頻裝置饋電電纜。筆者在某工程中，采用了銅帶鎧裝屏蔽電力電纜，從而降低了動力線生產(chǎn)的電磁干擾，該工程投產(chǎn)后取得了滿意的效果。

不同類型的信號分別由不同電纜傳輸，信號電纜應(yīng)按傳輸信號種類分層敖設(shè)，嚴(yán)禁用同一電纜的不同導(dǎo)線同時傳送動力電源和信號，避免信號線與動力電纜靠近平行敖設(shè)，以減少電磁干擾。

3、 硬件濾波及軟件抗如果措施

由于電磁干擾的復(fù)雜性，要根本消除迎接干擾影響是不可能的，因此在PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計和組態(tài)時，還應(yīng)在軟件方面進行抗干擾處理，進一步提高系統(tǒng)的可靠性。常用的一些措施：數(shù)字濾波和工頻整形采樣，可有效消除周期性干擾；定時校正參考點電位，并采用動態(tài)零點，可有效防止電位漂移；采用信息冗余技術(shù)，設(shè)計相應(yīng)的軟件標(biāo)志位；采用間接跳轉(zhuǎn)，設(shè)置軟件陷阱等提高軟件結(jié)構(gòu)可靠性。

信號在接入計算機前，在信號線與地間并接電容，以減少共模干擾；在信號兩極間加裝濾波器可減少差模干擾。

對干較低信噪比的模擬量信號．常因現(xiàn)場瞬時干擾而產(chǎn)生較大波動，若僅用瞬時采樣植進行控制計算會產(chǎn)生較大誤差，為此可采用數(shù)字濾波方法。

  現(xiàn)場模擬量信號經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換后變成離散的數(shù)字信號，然后將形成的數(shù)據(jù)按時間序列存入PLC內(nèi)存。再利用數(shù)字濾波程序?qū)ζ溥M行處理，濾去噪聲部分獲得單純信號， 可對輸入信號用m次采樣值的平均值來代替當(dāng)前值，但井不是通常的每采樣。次求一次平均值，而是每采樣一次就與zui近的m－l次歷史采樣值相加，此方法反應(yīng)速度快，具有很好的實時性，輸入信號經(jīng)過處理后用干信號顯示或回路調(diào)節(jié)，有效地抑制了噪聲干擾。

由干工業(yè)環(huán)境惡劣，干擾信號較多， I／ O信號傳送距離較長，常常會使傳送的信號有誤。為提高系統(tǒng)運行的可靠性，使PLC在信號出錯倩況下能及時發(fā)現(xiàn)錯誤，并能排除錯誤的影響繼續(xù)工作，在程序編制中可采用軟件容錯技術(shù)。

4、正確選擇接地點，完善接地系統(tǒng)

接地的目的通常有兩個，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。

系統(tǒng)接地方式有：浮地方式、直接接地方式和電容接地三種方式。對PLC控制系統(tǒng)而言，它屬高速低電平控制裝置，應(yīng)采用直接接地方式。由于信號電纜分布電容和輸入裝置濾波等的影響，裝置之間的信號交換頻率一般都低于1MHz，所以PLC控制系統(tǒng)接地線采用一點接地和串聯(lián)一點接地方式。集中布置的PLC系統(tǒng)適于并聯(lián)一點接地方式，各裝置的柜體中心接地點以單獨的接地線引向接地極。如果裝置間距較大，應(yīng)采用串聯(lián)一點接地方式。用一根大截面銅母線（或絕緣電纜）連接各裝置的柜體中心接地點，然后將接地母線直接連接接地極。接地線采用截面大于22 mm2的銅導(dǎo)線，總母線使用截面大于60mm2的銅排。接地極的接地電阻小于2Ω，接地極埋在距建筑物10 ~ 15m遠處(或與控制器間不大于50m)，而且PLC系統(tǒng)接地點必須與強電設(shè)備接地點相距10m以上。

信號源接地時，屏蔽層應(yīng)在信號側(cè)接地；不接地時，應(yīng)在PLC側(cè)接地；信號線中間有接頭時，屏蔽層應(yīng)牢固連接并進行絕緣處理，一定要避免多點接地；多個測點信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏電纜連接時，各屏蔽層應(yīng)相互連接好，并經(jīng)絕緣處理。選擇適當(dāng)?shù)慕拥靥巻吸c接點。

控制泵往復(fù)循環(huán)運行的S200 PLC梯形圖程序

下面的PLC梯形圖程序?qū)崿F(xiàn)泵每五分鐘工作一次，工作五分鐘后，再停五分鐘，循環(huán)往復(fù)運行。

圖1 泵往復(fù)循環(huán)工作的PLC梯形圖

        圖1是用S7-200編寫的梯形圖，圖中用一個按鈕做電機運行與停車開關(guān)（I 0.0）

動作原理：PLC通電運行的*個掃描周期，SM0.1=1，使M2.0=0電機不工作，按一下啟動按鈕I0.0，SR觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，M2.0=1，使電機上電運轉(zhuǎn)。同時使T100上電，延時5分鐘，T100吸合，其常閉點斷開，使電機停轉(zhuǎn)，T100的常開觸點閉合，使T101上電開始延時，延時5分鐘，T101吸合，其常閉觸點斷開，使T100斷電，T100斷電又使T101斷電，T101斷電其常閉點閉合，使電機又通電運行………………，如此這樣電機運行5分鐘停止5分鐘循環(huán)運行。如果此時按一下I0.0，會使SR觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，使M2.0=0，電機停止工作。

自動升降電梯的電機驅(qū)動系統(tǒng)的組成

可以根據(jù)生產(chǎn)線的實際情況，來設(shè)計上述各輸送帶和電梯升降機構(gòu)驅(qū)動電機的功率大小。本設(shè)計中采用電梯輸入口，電梯輸出口和吊籃電機都為0.75KW的三相交流鼠籠式電機，設(shè)計電梯升降機構(gòu)電機為1.5KW三相交流鼠籠式電機。各個電機功率可以根據(jù)實際的情況來設(shè)計，但在設(shè)計電梯入口，電梯出口和吊籃內(nèi)輸送帶電機時，要求將這三處的輸送帶驅(qū)動電機功率設(shè)計為一樣大小。這樣設(shè)計的目的在于，因為升降電梯在一二樓之間來回運動運送產(chǎn)品，但一二樓的入口傳送帶和出口傳送帶的工作狀態(tài)為二選一。即當(dāng)其中一個輸送帶的電機處于工作狀態(tài)下，另外一臺電機則處于停止的狀態(tài)。這樣就可以使用一臺變頻器來驅(qū)動多個樓層電梯入口或出口的輸送電機，以達到減少硬件設(shè)備的投入。吊籃內(nèi)輸送帶的驅(qū)動電機和變頻器的功率盡量選擇和電梯出入口輸送帶驅(qū)動電機同等功率，這樣做的目的在于減少變頻器和輸送帶驅(qū)動電機的型號差別，方便設(shè)計，同時也方便安裝、調(diào)試和以后的設(shè)備檢修與維護。電梯升降機構(gòu)的驅(qū)動電機和變頻器的功率容量根據(jù)產(chǎn)品的實際質(zhì)量、升降機構(gòu)的機械效率和安全系數(shù)來確定。所有升降電梯上使用的變頻器選用西門子MM420系列通用型變頻器。