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

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

一、概述

    在冰箱生產線的設備中，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)和模具進行調整，隨著PLC的國產化和成本的不斷降低，PLC在工業(yè)生產線的節(jié)能及提高生產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)生產現(xiàn)場控制器的 。它能適應現(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)回自動完成一件產品的生產工作。如選擇調整界面或是選擇手動界面系統(tǒng)就會進入相應的控制面板進入相應的模式，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-------->加熱結束-------->冷卻結束，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；設定加熱時間到-------->

B：異常；板料下垂-------->電保護開關-------->

C：人工按（加熱結束按鈕）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-------->設定時間到-------->模架快速上行-------->模架慢速上行到位-------->

E：1次吹泡-------->設定時間到-------->2次吹泡-------->設定時間到-------->

慢速抽真空-------->設定時間到-------->快速抽真空-------->設定時間到-------->（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-------->設定時間到-------->冷卻風機開-------->設定時間到-------->風機停-------->消真空-------->設定時間到-------->脫模吹氣-------->設定時間到-------->抽芯回，模架延時下-------->設定時間到-------->模架比例慢速下降到位-------->抽芯復位，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)調整：通過觸摸參數(shù)調整屏界面對生產工藝中的產品型號、動作時間設定、溫度設定、速度設定、加熱板加熱位置及加熱功率百分比。

5、進入產品選擇界面，根據(jù)需要選擇符合和產品工藝對應產品后確認。

6、其它的參數(shù)調整進入對應的調整介面，根據(jù)產品的工藝卡要求進行調整。

7、根據(jù)不同的產品和型號來調整上下加熱板的溫度：每種產品有產品節(jié)拍和產量記數(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換到調整位，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，務必關閉電源。

2、控制柜電源必須采用符合標準的三相五線制供電，所有設備體上之接地端子務必正確的接地，可提高產品的安全性。

3、交流電源不可連接于行程開關等信號端，否則可能造成嚴重的損壞，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備的應用。

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轉換部件、模擬切換開關、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內部信號電平轉換成過程所要求的外部信號電平，可直接用于驅動電磁閥、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，不經常啟動與制動的場合。

能耗制動的優(yōu)點是制動準確、平穩(wěn)，且能量消耗較小。缺點是需附加直流電源裝置，設備費用較高，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確、平穩(wěn)的場合。

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

    梯形圖設計規(guī)則

（1）觸點應畫在水平線上，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絡連接器可以把多個設備很容易的連到網絡中。兩種連接器都有兩組螺釘端子，可以連接網絡的輸入和輸出。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。兩種網絡連接器還有網絡偏置和終端偏置的選擇開關，該開關在ON位置時的內部接線圖，在OFF位置時未接終端電阻。接在網絡端部的連接器上的開關應放在ON位置。如下圖所示：

圖1網絡連接器

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絡中，而不用改動現(xiàn)有的網絡連接。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)以太網通訊、調制解調器通訊、無線以太網通訊，
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)   接地端子應獨立接地，不與其它設備接地端串聯(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或捆扎在一起，以免出現(xiàn)干擾信號，產生誤動作；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；擴展電纜易受噪聲電干擾，應遠離動力線、高壓設備等。

8)    輸入/斷開的時間要大于PLC掃描時間；

9)     PLC存在I/O響應延遲問題，尤其在快速響應設備中應加以注意

在PLC控制系統(tǒng)中，電源占有極重要的地位。電網干擾串入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）的配電器，以減少PLC系統(tǒng)的干擾。

此外，位保證電網饋點不中斷，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

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的電磁干擾，該工程投產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，信號電纜應按傳輸信號種類分層敖設，嚴禁用同一電纜的不同導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，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)的軟件設計和組態(tài)時，還應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，設計相應的軟件標志位；采用間接跳轉，設置軟件陷阱等提高軟件結構可靠性。

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)場瞬時干擾而產生較大波動，若僅用瞬時采樣植進行控制計算會產生較大誤差，為此可采用數(shù)字濾波方法。

  現(xiàn)場模擬量信號經A／D轉換后變成離散的數(shù)字信號，然后將形成的數(shù)據(jù)按時間序列存入PLC內存。再利用數(shù)字濾波程序對其進行處理，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，此方法反應速度快，具有很好的實時性，輸入信號經過處理后用干信號顯示或回路調節(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。

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備接地點相距10m以上。

信號源接地時，屏蔽層應在信號側接地；不接地時，應在PLC側接地；信號線中間有接頭時，屏蔽層應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，各屏蔽層應相互連接好，并經絕緣處理。選擇適當?shù)慕拥靥巻吸c接點。

控制泵往復循環(huán)運行的S200 PLC梯形圖程序

下面的PLC梯形圖程序實現(xiàn)泵每五分鐘工作一次，工作五分鐘后，再停五分鐘，循環(huán)往復運行。

圖1 泵往復循環(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（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，M2.0=1，使電機上電運轉。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，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，使M2.0=0，電機停止工作。

自動升降電梯的電機驅動系統(tǒng)的組成

可以根據(jù)生產線的實際情況，來設計上述各輸送帶和電梯升降機構驅動電機的功率大小。本設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，設計電梯升降機構電機為1.5KW三相交流鼠籠式電機。各個電機功率可以根據(jù)實際的情況來設計，但在設計電梯入口，電梯出口和吊籃內輸送帶電機時，要求將這三處的輸送帶驅動電機功率設計為一樣大小。這樣設計的目的在于，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，以達到減少硬件設備的投入。吊籃內輸送帶的驅動電機和變頻器的功率盡量選擇和電梯出入口輸送帶驅動電機同等功率，這樣做的目的在于減少變頻器和輸送帶驅動電機的型號差別，方便設計，同時也方便安裝、調試和以后的設備檢修與維護。電梯升降機構的驅動電機和變頻器的功率容量根據(jù)產品的實際質量、升降機構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。