| 詳細(xì)參數(shù) | |||
|---|---|---|---|
| 品牌 | 西門(mén)子 | 型號(hào) | 西門(mén)子PLC模塊 |
| 結(jié)構(gòu)形式 | 模塊式 | 安裝方式 | 控制室安裝 |
| LD指令處理器 | 硬PLC | 功能 | 編程控制器 |
| 產(chǎn)品認(rèn)證 | CE | 加工定制 | 否 |
| 產(chǎn)地 | 德國(guó) | ||
西門(mén)子PLC模塊總代理(中國(guó)授權(quán)代理商) 西門(mén)子模塊代理商 西門(mén)子PLC模塊中國(guó)總代理 西門(mén)子PLC模塊授權(quán)代理商 西門(mén)子PLC代理商
上海贊國(guó)自動(dòng)化科技有限公司
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公司主要從事工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品的集成,銷(xiāo)售各維修。致力于為您提供在工業(yè)、化工、水泥、電力、環(huán)保等領(lǐng)域的電氣及自動(dòng)化技術(shù)的完整解決方案，包括自動(dòng)化產(chǎn)品及系統(tǒng)、工程項(xiàng)目執(zhí)行及管理、主要過(guò)程控制領(lǐng)域技術(shù)支持，以及專業(yè)的售后服務(wù)、培訓(xùn)等。
代理銷(xiāo)售以下系列產(chǎn)品：
SIEMENS 可編程控制器
1、 SIMATIC S7 系列PLC：S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400、ET-200
2、 邏輯控制模塊 LOGO！230RC、230RCO、230RCL、24RC、24RCL等
3、 SITOP直流電源 24V DC 1.3A、2.5A、3A、5A、10A、20A、40A可并聯(lián).
4、HMI 觸摸屏TD200 TD400C K-TP OP177 TP177,MP277 MP377,
SIEMENS 交、直流傳動(dòng)裝置
1、 交流變頻器 MICROMASTER系列：MM420、MM430、MM440、G110、G120.
MIDASTER系列：MDV
2、全數(shù)字直流調(diào)速裝置 6RA23、6RA24、6RA28、6RA70、6SE70系列
SIEMENS 數(shù)控 伺服
SINUMERIK:801、802S 、802D、802D SL、810D、840D、611U、S120
系統(tǒng)及伺報(bào)電機(jī)，力矩電機(jī)，直線電機(jī)，伺服驅(qū)動(dòng)等備件銷(xiāo)售。
| 通用特性 | 規(guī) 范 |
| 類(lèi)型 | 屏蔽雙絞線 |
| 導(dǎo)體截面積 | 24 AWG（0.22 mm2）或更粗 |
| 電纜電容 | < 60 pF/m |
| 阻抗 | 100Ω ~ 120 Ω |
PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中段的最大電纜長(zhǎng)度(PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)的最大長(zhǎng)度有賴于波特率和所用電纜的類(lèi)型)
| 傳輸速率 | 網(wǎng)絡(luò)段的最大電纜長(zhǎng)度 |
| 9.6k 波特 ~ 19.2 k 波特 | 1,200 米（3,936英尺） |
| 187.5k波特 | 1,000米（3,280英尺） |
西門(mén)子S7-300 PLC在KDF2纖維濾棒成型機(jī)組中的應(yīng)用
KDF2纖維濾棒成型機(jī)組是煙廠生產(chǎn)卷煙濾棒的設(shè)備。經(jīng)過(guò)十幾年的應(yīng)用，原有機(jī)組逐漸顯示出技術(shù)上的局限性：機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜；電控系統(tǒng)相對(duì)落后；生產(chǎn)環(huán)境比較差，噪音響；維修難度高，能源利用率低等。因此，原有機(jī)組越來(lái)越不適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)要求。
為此，筆者參照國(guó)際上先進(jìn)的高速濾棒成型設(shè)備的設(shè)計(jì)原理，結(jié)合國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求和機(jī)組的特點(diǎn)，運(yùn)用伺服傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)良特性及PLC在工業(yè)控制中的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)了此套控制系統(tǒng)。
1 系統(tǒng)概述
纖維濾棒成型機(jī)組控制和傳動(dòng)系統(tǒng)采用了Lenze公司的伺服系統(tǒng)、Digital公司的觸摸式控制屏和西門(mén)子公司的PLC，分別通過(guò)MPI和DP通訊控制。
纖維濾棒成型機(jī)通過(guò)二次開(kāi)松、增塑劑添加、卷制成形、刀盤(pán)切斷和排列裝盤(pán)的過(guò)程生產(chǎn)濾棒。
2 控制策略
(1) 對(duì)增塑劑添加的控制策略
起初延用原系統(tǒng)的欠阻尼響應(yīng)曲線的控制方式。但是，在實(shí)際調(diào)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)該控制方式存在一定的缺陷，具體表現(xiàn)為：每天次上電開(kāi)機(jī)時(shí)，增塑劑存儲(chǔ)器中增塑劑積累時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成一段時(shí)間內(nèi)濾棒增塑劑含量過(guò)低。根據(jù)售后服務(wù)部門(mén)的反饋，某些煙廠為保證濾棒質(zhì)量往往會(huì)剔除盒濾棒。這樣會(huì)有較大的浪費(fèi)。
產(chǎn)生這種情況是因?yàn)闊煆S每天工作結(jié)束時(shí)或者CPU重啟時(shí)機(jī)組都會(huì)停機(jī)，并排空存儲(chǔ)器中的增塑劑。由于欠阻尼響應(yīng)到達(dá)設(shè)定值時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成開(kāi)始階段濾棒增塑劑含量過(guò)低。日常生產(chǎn)班次中，每次停機(jī)不排空增塑劑，而是在存儲(chǔ)器中保有一定儲(chǔ)存量。
根據(jù)自動(dòng)控制原理，車(chē)速斜坡響應(yīng)可以分為過(guò)阻尼響應(yīng)、臨界阻尼響應(yīng)和欠阻尼響應(yīng)。理論上說(shuō)，臨界阻尼響應(yīng)是理想的控制方式，這種響應(yīng)方式既實(shí)現(xiàn)了控制的快速性又實(shí)現(xiàn)了控制的穩(wěn)定性；過(guò)阻尼響應(yīng)是為了穩(wěn)定性犧牲快速性；欠阻尼響應(yīng)則是為了快速性犧牲穩(wěn)定性。然而，臨界阻尼由于條件過(guò)于苛刻，在實(shí)際控制中是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
根據(jù)剩余的兩種響應(yīng)曲線的特性，筆者認(rèn)為CPU啟動(dòng)時(shí)好使用欠阻尼響應(yīng)曲線，其理由是：CPU啟動(dòng)狀態(tài)下，對(duì)增塑劑積累時(shí)間的要求優(yōu)先于增塑劑含量的穩(wěn)定性；而其他狀態(tài)下使用過(guò)阻尼響應(yīng)曲線，此時(shí)對(duì)含量的穩(wěn)定要求優(yōu)先于積累的快速性。
因此，利用S7-300啟動(dòng)時(shí)的組織塊OB100在CPU啟動(dòng)中只執(zhí)行一次的特性，對(duì)增塑劑伺服電機(jī)的控制方式依據(jù)機(jī)組不同的啟動(dòng)狀態(tài)采取了不同響應(yīng)曲線下的控制方法。具體來(lái)說(shuō)，在CPU啟動(dòng)時(shí)（此時(shí)增塑劑存儲(chǔ)量必定為零），通過(guò)啟動(dòng)組織塊OB100中送出高速運(yùn)轉(zhuǎn)命令至增塑劑伺服電機(jī)，使控制曲線成為欠阻尼響應(yīng)狀態(tài)以實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)器中增塑劑的快速積累。而在非CPU啟動(dòng)狀態(tài)，控制增塑劑伺服電機(jī)的FC功能塊將送出普通速度命令，使控制曲線成為比較接近臨界阻尼的過(guò)阻尼響應(yīng)狀態(tài)。
新的設(shè)計(jì)完全避免了CPU重啟時(shí)帶來(lái)的增塑劑積累過(guò)慢的問(wèn)題、減少了廢品數(shù)量，因此這樣的設(shè)計(jì)不會(huì)影響正常生產(chǎn)狀況時(shí)增塑劑含量的穩(wěn)定性。
(2) 對(duì)濾棒剔除支數(shù)的計(jì)算策略
在纖維濾棒成型機(jī)的生產(chǎn)中，為保證濾棒質(zhì)量，每當(dāng)速度低于一定的設(shè)定值時(shí)，機(jī)組就會(huì)剔除此時(shí)的濾棒。此時(shí)機(jī)組的速度是不斷變化的，按通常方式無(wú)法計(jì)算出具體的剔除支數(shù)。這對(duì)統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)效率帶來(lái)了相當(dāng)?shù)睦щy。
筆者可以得到動(dòng)態(tài)的車(chē)速反饋，但這條反饋曲線是不斷波動(dòng)和變化的非線性曲線。對(duì)于非線性曲線，數(shù)學(xué)上只能夠采用面積積分求解的計(jì)算方法。對(duì)于此項(xiàng)目就是要求給出一定時(shí)間內(nèi)主電機(jī)的圓周行程，即機(jī)組一段時(shí)間內(nèi)所生產(chǎn)的濾棒長(zhǎng)度。
從這一角度出發(fā)，筆者考慮采用了對(duì)車(chē)速進(jìn)行模擬積分的計(jì)算方法，即從積分的基本定義出發(fā)，求出剔除時(shí)間內(nèi)的濾棒生產(chǎn)長(zhǎng)度L=Σ(Δv*Δt)，再除以單個(gè)濾棒長(zhǎng)度得剔除支數(shù)的計(jì)算方法。
按照積分的定義要求，積分求解是在一定條件下才能夠成立。這個(gè)條件就是Δt要足夠的小即Δt→0。在實(shí)際過(guò)程中，近似認(rèn)為Δt=20ms時(shí)可以滿足條件。此時(shí)，計(jì)算得出的濾棒支數(shù)與實(shí)際濾棒支數(shù)的誤差在±3支以內(nèi)。在精度上，以高生產(chǎn)速度3300支/分鐘計(jì)（此時(shí)濾棒長(zhǎng)度為120mm），±3支的精度是完全可以滿足精度要求。所以筆者認(rèn)為只要將Δt控制在20ms時(shí)就可以滿足積分求解的條件。
原系統(tǒng)的PLC掃描一周的時(shí)間高達(dá)幾十毫秒，顯然不滿足要求。而此項(xiàng)目采用的S7-315-2DP，其單指令掃描周期為10μs級(jí)、整個(gè)掃描周期被縮短為7~8ms，這樣就滿足了積分計(jì)算的要求。
(3) 對(duì)拼接紙圈的控制策略
改造之前，纖維濾棒成型機(jī)執(zhí)行的是降低運(yùn)行速度再進(jìn)行紙圈拼接。這種降速接紙方式對(duì)實(shí)際生產(chǎn)是不利的：每次降速都會(huì)造成車(chē)速的大幅度變化，影響了濾棒的質(zhì)量。為消除這種影響，筆者采用了不降速拼接的方法。
不降速拼接和降速拼接并沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別：兩者采用的接紙動(dòng)作一樣，兩者只是在機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣控制元件上有區(qū)別。接紙速度的提高勢(shì)必使紙圈的靜摩擦力同等上升。如果轉(zhuǎn)速斜坡率過(guò)高會(huì)產(chǎn)生很大的靜摩擦力，該力會(huì)撕裂紙圈。如果轉(zhuǎn)速斜坡率過(guò)低，拼接時(shí)的紙圈浪費(fèi)將增加。
為避免煩瑣，該項(xiàng)目放棄變頻器對(duì)接紙電機(jī)轉(zhuǎn)速的分段控制。為求出靜摩擦力和紙圈長(zhǎng)度兩者之間的優(yōu)控制，筆者對(duì)接紙電機(jī)上升時(shí)間采取優(yōu)篩選法。通過(guò)優(yōu)篩選法得到的電機(jī)上升時(shí)間大約為3.4s?？紤]到生產(chǎn)情況及電磁閥等器件的時(shí)滯效應(yīng)，將這一時(shí)間進(jìn)一步放寬為3.5s。
3 程序設(shè)計(jì)
程序設(shè)計(jì)采用了結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，將所需實(shí)現(xiàn)的各主要功能編制成為S7-300中的用戶功能塊（FC塊），在主程序循環(huán)模塊（組織塊OB1）中調(diào)用這些已經(jīng)編制好的子程序。
程序設(shè)計(jì)分成硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩方面。在硬件方面針對(duì)系統(tǒng)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，在軟件方面則按需要編制了速度計(jì)算模塊、報(bào)警和故障模塊、伺服電機(jī)執(zhí)行模塊、增塑劑執(zhí)行模塊、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)計(jì)算模塊等FC塊和預(yù)設(shè)、保持系統(tǒng)及生產(chǎn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊DB塊。
(1) 硬件設(shè)計(jì)與組態(tài)
本系統(tǒng)在S7-300的硬件方面采用了1塊PS307 5A電源模塊，1塊CPU-315-2DP，4塊24V/0V SM321數(shù)字量輸入模塊，3塊24V/0.5A SM322數(shù)字量輸出模塊，1塊FM352-2高速計(jì)數(shù)模塊，2塊SM331模擬量輸入模塊，1塊SM332模擬量輸出模塊以及用于DP總線通訊的IM153-1通訊模塊1塊。
S7-300外圍設(shè)備為5個(gè)伺服電機(jī)的DP通訊端。
對(duì)上述硬件按要求進(jìn)行組態(tài)，分別占據(jù)Profibus-DP通訊端的2、3~7和9號(hào)站，具體硬件組態(tài)如圖3所示。
(2) 軟件設(shè)計(jì)
由于編制的用戶功能模塊很多，限于篇幅，在這里不能一一作出介紹。以下介紹幾個(gè)比較重要的用戶功能模塊。
① 數(shù)據(jù)塊組（Group of Data-Blocks）
數(shù)據(jù)塊組由一系列數(shù)據(jù)塊組成。這些數(shù)據(jù)塊除了一部分是S7-300程序中FB（功能塊的一種）所要求的之外，其他的數(shù)據(jù)塊都是用戶自定義的。這是因?yàn)樯a(chǎn)中機(jī)組的一些系統(tǒng)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)必須被預(yù)設(shè)或保存。由于S7-300內(nèi)部保持型M區(qū)的保存數(shù)量相對(duì)不足，例如：CPU315-2DP中整個(gè)可使用的M區(qū)的容量?jī)H1024Bytes。同時(shí)，程序運(yùn)行中所大量使用中間參數(shù)也需要不可重復(fù)的地址空間，所以將大部分的數(shù)據(jù)（特別是在觸摸屏上顯示的參數(shù)）編制成保持型DB塊。
② 速度計(jì)算模塊(FC for Speed)
雖然機(jī)組的高生產(chǎn)能力為400m/min，但是在許多煙廠并不需要一直運(yùn)行在高速度下。該項(xiàng)目提供可從觸摸屏上選擇5檔不同的車(chē)速系統(tǒng)，本模塊就是將無(wú)序設(shè)定的參數(shù)按由大到小的方式降序排列，并在觸摸屏上以這種次序顯示出來(lái)。在程序內(nèi)部，本模塊會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)提供給伺服電機(jī)執(zhí)行模塊 ③ 伺服電機(jī)執(zhí)行模塊(FC for Servo-Motor)
在得到速度計(jì)算模塊和一些其他模塊（如開(kāi)松輥參數(shù)模塊等）的數(shù)據(jù)后，伺服電機(jī)執(zhí)行模塊會(huì)向?qū)?yīng)的伺服控制塊發(fā)出指令和接收伺服電機(jī)狀態(tài)參數(shù)。指令包括伺服控制字、車(chē)速命令、快停命令、上升時(shí)間和下降時(shí)間等，狀態(tài)參數(shù)包括電機(jī)當(dāng)前運(yùn)行速度等。這些指令和參數(shù)通過(guò)過(guò)程通道和參數(shù)通道兩種方式控制“一主三從”共計(jì)4個(gè)伺服電機(jī)。
④ 增塑劑執(zhí)行模塊(FC for Glyceride-Motor)
控制增塑劑的伺服電機(jī)是相對(duì)獨(dú)立于其他伺服電機(jī)，控制結(jié)構(gòu)類(lèi)似于主電機(jī)。增塑劑執(zhí)行模塊通過(guò)內(nèi)部計(jì)算得到增塑劑伺服電機(jī)的運(yùn)行速度。同時(shí)，由于存在增塑劑軟件補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題，所以高速和低速運(yùn)行的參數(shù)為不同的兩組參數(shù)，程序按設(shè)置發(fā)送。這是這個(gè)模塊區(qū)別于伺服電機(jī)執(zhí)行模塊的地方。
⑤ 生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)計(jì)算模塊(FC for Statistics)
由于要在生產(chǎn)中向工作人員提供實(shí)時(shí)的生產(chǎn)狀況，所以編制了這個(gè)功能塊，這樣就可以通過(guò)多次反復(fù)調(diào)用FC205來(lái)得到各班次的生產(chǎn)狀況。這樣節(jié)約了編程的時(shí)間和工作量，也同時(shí)減少了程序編寫(xiě)出錯(cuò)的隱患。
4 結(jié)語(yǔ)
該控制系統(tǒng)全面提高了纖維濾棒成型機(jī)組的總體性能，控制功能得到完善和提升。將舊的交流變頻控制系統(tǒng)升級(jí)為由S7-300控制下交流伺服系統(tǒng)，使KDF2型纖維濾棒成型機(jī)具有新的競(jìng)爭(zhēng)力。
考慮到今后煙廠信息集成化和網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)采集的需要，這里使用的S7-300已經(jīng)預(yù)留了數(shù)據(jù)采集端口，在程序中也進(jìn)行了相應(yīng)的處理。這無(wú)疑又增強(qiáng)了機(jī)組的生命力。
文中用西門(mén)子S7-400HPLC完成聯(lián)鎖功能，構(gòu)成PROFIBUS-DP/MPI分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這樣整個(gè)聯(lián)鎖系統(tǒng)安全可靠。通過(guò)介紹DP/MPI網(wǎng)的概念和實(shí)現(xiàn)，結(jié)合唐山鋼鐵公司焦化站聯(lián)鎖實(shí)例，著重闡明用PLC實(shí)現(xiàn)DP/MPI網(wǎng)絡(luò)，以解決該聯(lián)鎖系統(tǒng)中分布式輸入輸出等。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、安裝，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行良好，安全可靠地實(shí)現(xiàn)和完成車(chē)站信號(hào)聯(lián)鎖系統(tǒng)的聯(lián)鎖功能，應(yīng)用前景很好。
引言
車(chē)站聯(lián)鎖系統(tǒng)是鐵路信號(hào)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，它的主要任務(wù)是控制車(chē)站中的信號(hào)機(jī)和道岔，并且對(duì)信號(hào)燈狀態(tài)進(jìn)行處理和對(duì)進(jìn)路進(jìn)行選擇等。隨著鐵路信號(hào)系統(tǒng)的信息化發(fā)展，微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)必然取代舊式的電氣聯(lián)鎖系統(tǒng)。
就國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀來(lái)看，大多采用上、下位機(jī)的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)站信號(hào)的控制；有些微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中，下位機(jī)主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、命令發(fā)送、數(shù)據(jù)輸出等，而把主要的聯(lián)鎖功能置于上位機(jī)，這樣一來(lái)，上位機(jī)負(fù)擔(dān)太重，一旦上位機(jī)產(chǎn)生故障，不能保證系統(tǒng)的安全性、可靠性。如果能夠?qū)⒙?lián)鎖功能塊置于下位機(jī)，而且下位機(jī)安全性、可靠性比較高，那么整個(gè)系統(tǒng)
的安全性、可靠性就能夠得到有效保證。
在以前的微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中，用工業(yè)控制機(jī)作為下位機(jī)，實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖功能，但不能保證系統(tǒng)冗余，這樣就不能保證整個(gè)系統(tǒng)的安全性、可靠性。因此，就要不斷更新和研究，尋求更完善的、更可靠的硬件、軟件環(huán)境，以提高系統(tǒng)性能和安全系數(shù)。用西門(mén)子PLC完成聯(lián)鎖功能，構(gòu)成PROFIBUS-DP/MPI分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這樣整個(gè)聯(lián)鎖系統(tǒng)安全可靠。
PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是隨全數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展而產(chǎn)生的，是由德國(guó)組織開(kāi)發(fā)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)——PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)(DIN19254)。
PROFIBUS是近年來(lái)國(guó)際上為流行的現(xiàn)場(chǎng)總線，也是目前數(shù)據(jù)傳輸率快的一種現(xiàn)場(chǎng)總線(傳輸率可達(dá)12M波特)，因此在很多領(lǐng)域內(nèi)廣泛應(yīng)用。它是不依賴于生產(chǎn)廠家的、開(kāi)放式的現(xiàn)場(chǎng)總線，各種各樣的自動(dòng)化設(shè)備均可通過(guò)同樣的接換信息。
PROFIBUS-DP(DistributedI/OS-分布系統(tǒng))是一種經(jīng)過(guò)優(yōu)化的模塊，有比較高的數(shù)據(jù)傳輸率，適用于系統(tǒng)和外部設(shè)備之間的通信，遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)尤為適合。它允許高速度周期性的小批量數(shù)據(jù)通信，適用于對(duì)時(shí)間要求比較高的自動(dòng)化場(chǎng)合。
筆者將以S7-400HPLC為例，結(jié)合其在鐵路信號(hào)中的應(yīng)用，探討實(shí)現(xiàn)PROFIBUS-DP/MPI網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)原理和方法。
PROFIBUS-DP/MPI網(wǎng)的性質(zhì)和特點(diǎn)
PROFIBUS-DP適用于現(xiàn)場(chǎng)層的高速數(shù)據(jù)傳送。主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息。除周期性用戶數(shù)據(jù)傳輸外，PROFIBUS-DP還提供智能化現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所需的非周期性通信以進(jìn)行組態(tài)、診斷和報(bào)警處理等。
DP網(wǎng)的協(xié)議結(jié)構(gòu)
PROFIBUS定義了各種數(shù)據(jù)設(shè)備連接的串行現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)和功能特性，這些數(shù)據(jù)設(shè)備可以從底層(如傳感器、執(zhí)行器層)到中間層(如車(chē)間層)廣泛分布。
PROFIBUS連接的系統(tǒng)由主站和從站組成。主站一般要復(fù)雜些；從站為簡(jiǎn)單的外圍設(shè)備，典型的從站為傳感器、執(zhí)行器及變送器，它們沒(méi)有總線控制權(quán)，僅對(duì)接收到的信息給予回答，或者主站發(fā)出請(qǐng)求時(shí)回送給主站相應(yīng)信息。因此，從站只需要協(xié)議的一小部分，實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常方便。
PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)ISO7498國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，以開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(Open System Interconnection，OSI)作為參考模型，該模型共有7層，PROFIBUS-DP定義了其中的、二層和用戶接口。第3到7層未加描述。
圖1為ISO/OSI參考模型與PROFIBUS體系結(jié)構(gòu)比較。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能，并詳細(xì)說(shuō)明了各種不同PROFIBUS-DP設(shè)備的設(shè)備行為。物理層采用EIARS-485雙絞線或光纖，連接器采用RS-485標(biāo)準(zhǔn)的9針D型插座。數(shù)據(jù)鏈路層提供了介質(zhì)存取控制功能、數(shù)據(jù)的完整性檢查以及傳輸執(zhí)行的協(xié)議，在PROFIBUS中稱第2層為現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路(FDL)(包括介質(zhì)訪問(wèn)存取控制(MAC)子層、現(xiàn)場(chǎng)總線鏈路控制(FLC)子層、現(xiàn)場(chǎng)總線管理(FMA1/2)子層)，采用混合介質(zhì)存取協(xié)議，對(duì)應(yīng)于DIN(E)19245，支持單主或多主系統(tǒng)，主或從設(shè)備，大站數(shù)為126。它包括主站之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧钆骗h(huán)方式和從站之間的主-從方式。PROFIBUS第7層包括底層接口(LLI)、現(xiàn)場(chǎng)總線信息規(guī)范(FMS)和現(xiàn)場(chǎng)總線管理(FMA7)。
圖1 ISO/OSI參考模型與PROFIBUS體系結(jié)構(gòu)比較
圖2為PROFIBUS-DP數(shù)據(jù)傳輸示意圖，即主站發(fā)送請(qǐng)求，訪問(wèn)DP從站，其中包括幀格式；從站收到請(qǐng)求信息后，立即響應(yīng)主站，并回送響應(yīng)幀。
圖2 PROFIBUS-DP用戶數(shù)據(jù)傳輸
下圖是博途的STEP7 V12幫助中的指令概覽?？梢钥闯觯琒7-1200和S7-1500的指令是兼容的，S7-1200的指令是S7-1500的指令的子集?？梢哉J(rèn)為S7-1200是精簡(jiǎn)版的S7-1500。如果暫時(shí)沒(méi)有條件使用S7-1500，可以先使用S7-1200，為今后使用S7-1500打下基礎(chǔ)。
1．可用的編程語(yǔ)言
S7-1500和S7-1200都能使用梯形圖（LAD）、功能塊圖（FBD）和結(jié)構(gòu)化控制語(yǔ)言（SCL）語(yǔ)言。為了和S7-300/400兼容，S7-1500還可以使用STL語(yǔ)言。
2．指令的比較
1）S7-1500的基本指令比S7-1200多9條指令。
2）擴(kuò)展指令中只有S7-1500有PROFIenergy（使用 PROFINET 進(jìn)行能源管理）指令。此外S7-1500比S7-1200多11條指令。
3）“技術(shù)”類(lèi)指令S7-1500比S7-1200多5條高速計(jì)數(shù)器指令。
4）“通信”類(lèi)指令S7-1200比S7-1500多3條發(fā)送電子郵件的指令。
S7-1200的間接尋址需要通過(guò)數(shù)據(jù)塊中的數(shù)組來(lái)實(shí)現(xiàn)。指令FieldRead通過(guò)索引（又稱為下標(biāo)）變量從數(shù)組中讀取數(shù)值，指令FieldWrite 通過(guò)索引變量向數(shù)組中寫(xiě)數(shù)值，使用這兩條指令可以實(shí)現(xiàn)間接尋址。
索引變量是間接尋址中的地址指針，它的值是要讀寫(xiě)的數(shù)組元素的索引值。地址指針就像收音機(jī)調(diào)臺(tái)的指針，改變指針的位置，指針指向不同電臺(tái)。改變地址指針中的索引值，指針“指向”數(shù)組不同的元素。間接尋址的優(yōu)點(diǎn)是可以在程序處理期間，通過(guò)改變指針的值動(dòng)態(tài)地修改指令中的地址。
首先生成一個(gè)名為“數(shù)據(jù)塊1”的全局?jǐn)?shù)據(jù)塊DB2，在數(shù)據(jù)塊中生成名為“數(shù)組1”的數(shù)組Array[1..10] of Int，其元素的數(shù)據(jù)類(lèi)型為Int。
這兩條指令沒(méi)有列入指令列表和指令列表，編程時(shí)將收藏夾中的空邏輯框插入程序，點(diǎn)擊其中紅色的“??”，打開(kāi)下拉式列表框，可以看到列表框底部的指令FieldWrite或FieldRead。點(diǎn)擊生成的指令框中的“???”，用列表設(shè)置要寫(xiě)入或讀取的數(shù)據(jù)類(lèi)型為Int（見(jiàn)下圖）。兩條指令的參數(shù)MEMBER的實(shí)參必須是數(shù)組的個(gè)元素“數(shù)據(jù)塊1”.數(shù)組1[1]。
指令的輸入?yún)?shù)索引值“INDEX”是要讀寫(xiě)的數(shù)組中的元素的下標(biāo)，數(shù)據(jù)類(lèi)型為DINT（雙整數(shù)）。參數(shù)“VALUE”是要寫(xiě)入數(shù)組元素的值或要讀取的數(shù)組元素的值。
下圖中的FieldWrite指令將常數(shù)25寫(xiě)入數(shù)組1中的元素“數(shù)組1[3]”。FieldRead指令讀取數(shù)組元素“數(shù)組1[3]”的值，將它保存到MW20。改變INDEX的值，可以讀寫(xiě)別的數(shù)組元素的值。
SIMATIC S7-1500控制器提供了更高性能，位指令的處理時(shí)間低至1ns，浮點(diǎn)運(yùn)算的指令處理時(shí)間低至10ns(取決于CPU類(lèi)型，這在次上市發(fā)布的產(chǎn)品中是不可能的)。背板總線的速度是S7-400PLC的40倍;由于代碼生成得到優(yōu)化，CPU的響應(yīng)速度與現(xiàn)有控制器的CPU相比更快。
每個(gè)CPU都配有一個(gè)PROFINET IO (2端口換機(jī))標(biāo)準(zhǔn)接口。CPU 1516-3PN/DP另外還具有一個(gè)集成PROFINET基本接口，例如，可用于網(wǎng)絡(luò)隔離。
除集成接口外，每個(gè)SIMATIC S7-1500控制器還可通過(guò)通信模塊或通信處理器進(jìn)行擴(kuò)展。這樣就提供了很多其它連接方法，例如，通過(guò)PROFIBUS進(jìn)行連接，通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行連接，或通過(guò)采用專用協(xié)議USS或Modbus RTU的串行接口進(jìn)行連接。
集成技術(shù)
SIMATIC S7-1500可以不使用任何附加模塊而在PLC中集成運(yùn)動(dòng)控制功能。通過(guò)PLCopen，該控制器提供了標(biāo)準(zhǔn)化的塊，可用來(lái)連接模擬驅(qū)動(dòng)器和PROFIdrive驅(qū)動(dòng)器。運(yùn)動(dòng)控制功能支持轉(zhuǎn)速軸和定位軸以及外部編碼器。
為了有效調(diào)試和快速優(yōu)化驅(qū)動(dòng)器和閉環(huán)控制器，SIMATIC S7-1500還針對(duì)所有CPU變量提供了廣泛的跟蹤功能，既可用于實(shí)時(shí)診斷，又可用于不定時(shí)故障檢測(cè)。
除驅(qū)動(dòng)器功能外，S7-1500還提供了豐富的閉環(huán)控制功能，例如，可通過(guò)便于組態(tài)的塊來(lái)自動(dòng)優(yōu)化控制參數(shù)以獲得控制質(zhì)量。
此外，還可利用工藝模塊來(lái)執(zhí)行高速計(jì)數(shù)、位置捕獲等功能，或針對(duì)24V直至200kHz的信號(hào)執(zhí)行測(cè)量。
集成了安全功能
與STEP7結(jié)合使用時(shí)，每個(gè)CPU都會(huì)提供基于密碼的知識(shí)保護(hù)，可防止未經(jīng)授權(quán)而讀出并更改程序塊的內(nèi)容。
復(fù)制保護(hù)加強(qiáng)了安全防護(hù)，防止未經(jīng)授權(quán)而復(fù)制程序塊。可以將具體程序塊鏈接至存儲(chǔ)卡的序列號(hào)，以便只有在將組態(tài)的存儲(chǔ)卡插到CPU中之后，才會(huì)執(zhí)行該程序塊。
并且，控制器具有四個(gè)不同的安全訪問(wèn)級(jí)別，以便向不同用戶組分配不同的訪問(wèn)權(quán)限。
由于操作保護(hù)得到改進(jìn)，因此，控制器可以檢測(cè)到數(shù)據(jù)更改或未經(jīng)授權(quán)的組態(tài)數(shù)據(jù)傳輸。
以太網(wǎng)通信處理器(CP 1543-1)通過(guò)防火墻為用戶提供了附加訪問(wèn)保護(hù)，并可建立安全連接(V12SP1及更高版本)。
設(shè)計(jì)與操作
所有SIMATIC S7-1500 CPU都配有一個(gè)顯示屏。通過(guò)該顯示屏，用戶可以讀取所連接的任何模塊的訂貨號(hào)、固件版本和序列號(hào)等信息;另外，無(wú)需使用編程設(shè)備，即可在本地調(diào)整CPU的IP地址以及其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。
錯(cuò)誤消息以普通文本形式顯示在顯示屏上，從而有助于縮短停機(jī)時(shí)間。
所有模塊采用統(tǒng)一的前連接器，集成式電壓跳線可形成靈活的電壓組，簡(jiǎn)化了庫(kù)存。
由于S7-1500安裝導(dǎo)軌中集成了標(biāo)準(zhǔn)安裝導(dǎo)軌，可方便地安裝自動(dòng)熔斷器、繼電器等附加組件。
在集中配置中，可通過(guò)信號(hào)模塊對(duì)SIMATIC S7-1500控制器進(jìn)行擴(kuò)展。這樣，通過(guò)節(jié)省空間的擴(kuò)展，就可以靈活適應(yīng)每種應(yīng)用。在將此款控制器推向市場(chǎng)時(shí)，市場(chǎng)上已有各種不同的模擬量和數(shù)字量模塊。
使用用于數(shù)字量信號(hào)模塊的系統(tǒng)電纜套件，可以快速、清晰地連接現(xiàn)場(chǎng)傳感器和執(zhí)行器(完全模塊化連接，包括前連接器模塊、連接線和連接模塊以及在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)進(jìn)行簡(jiǎn)便接線(靈活連接，包括帶有預(yù)組裝的單線芯的前連接器。
另外，還為S7-1500提供了用于為模塊提供24V電壓的電源模塊以及為內(nèi)部模塊電路供電的系統(tǒng)電源。
通過(guò)用于ET 200MP I/O系統(tǒng)的IM 155-5 PROFINET接口模塊，可以使用多達(dá)30個(gè)信號(hào)、通信和工藝模塊。這樣，S7-1500的組件和系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)也適用于分布式配置。無(wú)論模塊是在S7-1500控制器旁的一個(gè)集中配置中運(yùn)行，還是在通過(guò)ET 200MP實(shí)現(xiàn)的分布式配置中運(yùn)行，在操作和系統(tǒng)功能方面，用戶都看不到任何差別。在這兩種系統(tǒng)中采用的高性能背板總線都可縮短總線循環(huán)時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間，即使對(duì)于大型站配置以及很高的數(shù)量結(jié)構(gòu)，也是如此。
集成系統(tǒng)診斷功能
集成系統(tǒng)診斷功能已針對(duì)S7-1500系列的CPU預(yù)先激活;系統(tǒng)診斷信息以普通文本形式統(tǒng)一顯示在顯示屏、TIAPortal、HMI和Web服務(wù)器上，甚至可顯示來(lái)自變頻器的消息;現(xiàn)在，在CPU停止運(yùn)行期間也將提供這種診斷。若配置了新的硬件組件，則自動(dòng)對(duì)診斷信息進(jìn)行更新。
SIMATIC STEP 7 Professional V12工程組態(tài)軟件
新的SIMATIC S7-1500控制器系列只能在Totally Integrated Automation Portal中使用STEP 7 ProfessionalV12及更高版本進(jìn)行組態(tài)。SIMATIC STEP 7 Professional V12是用于對(duì)SIMATIC S7-1500進(jìn)行直觀處理的工程組態(tài)系統(tǒng)，除了對(duì)S7-1500進(jìn)行組態(tài)外，還可對(duì)S7-300/400和S7-1200控制器進(jìn)行組態(tài)。
兼容性
SIMATIC STEP 7 Professional V12中集成的移植工具提供了以下支持：
從S7-300/S7-400切換到S7-1500控制器并自動(dòng)轉(zhuǎn)換程序代碼。將會(huì)記錄無(wú)法自動(dòng)轉(zhuǎn)換的程序代碼部分并可以手動(dòng)進(jìn)行修改。STEP7V11項(xiàng)目可繼續(xù)在兼容模式下用于STEP 7 V12。并且，可通過(guò)粘貼/復(fù)制功能將S7-1200程序轉(zhuǎn)換到S7-1500。
SIMATIC 存儲(chǔ)卡(用來(lái)運(yùn)行CPU)
SIMATIC S7-1500 CPU采用了一個(gè)SIMATIC存儲(chǔ)卡。該存儲(chǔ)卡用作插入式裝載存儲(chǔ)器，或用于執(zhí)行固件更新。
此SIMATIC存儲(chǔ)卡也可用于存儲(chǔ)STEP 7項(xiàng)目，包括注釋和符號(hào)、其它文檔或csv文件(用于配方和歸檔)。使用系統(tǒng)函數(shù)(SFC)和用戶程序，可以創(chuàng)建數(shù)據(jù)塊，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在SIMATIC存儲(chǔ)卡上。
S7-1500 MODBUS 的通訊總結(jié)
1.先組態(tài)硬件,如下所示:
然后打開(kāi)OB1,進(jìn)行編程,如下所示:
先調(diào)用初始化的塊 MODBUS COMMON LOAD
管腳說(shuō)明:
REQ: 指令起始于上升沿（0 到 1）。
PORT: 安裝并組態(tài)完 CM 后，便可在設(shè)備組態(tài)的“硬件 ID”(Hardware ID) 屬性中找到 CM 端口值。 符號(hào)端口名稱在 PLC 變量表的“系統(tǒng)常數(shù)”(System constants) 選項(xiàng)卡中指定。就是前面提到的硬件標(biāo)識(shí)符
BAUD: 選擇數(shù)據(jù)傳輸速率：
1 = 300, 2 = 600, 3 = 1200, 4 = 2400, 5 = 4800, 6 = 9600, 7 = 19200, 8 = 38400, 9 = 57600, 10 = 76800, 11 = 115200 bit/s。所有其它值無(wú)效。
PARITY: 選擇奇偶校驗(yàn)：
?
0 – 無(wú)
? 1 – 奇校驗(yàn)
? 2 – 偶校驗(yàn)
RESP_TO: 響應(yīng)超時(shí)：
5 ms 到 65535 ms - Modbus_Master 等待從站響應(yīng)的時(shí)間（以毫秒為單位）。 如果從站在此時(shí)間段內(nèi)未響應(yīng)，Modbus_Master 將重復(fù)請(qǐng)求，或者在指定數(shù)量的重試請(qǐng)求后取消請(qǐng)求并提示錯(cuò)誤（請(qǐng)參見(jiàn)下文，RETRIES 參數(shù)）。
MB_DB:用MODBUS MASTER的背景數(shù)據(jù)塊里面的一部分,如下所示: 對(duì) Modbus_Master 或 Modbus_Slave 指令的背景數(shù)據(jù)塊的引用。 必須以
Modbus_Master 或 Modbus_Slave 指令的 MB_DB 參數(shù)替換 MB_DB 參數(shù)（靜態(tài)，因此在指令中不可見(jiàn)）。
然后調(diào)用MODBUS MASTER 的功能塊,如下所示:
管腳說(shuō)明如下所示:
REQ;是脈沖信號(hào),給一次脈沖,收發(fā)一次
MB_ADDR:是從站地址
MODE:讀寫(xiě)模式,0是讀,1是寫(xiě)
DATA_ADDR:對(duì)應(yīng)功能碼
LEN:數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
DATA_PRA:接收或發(fā)送的存儲(chǔ)區(qū)域
上述是模式和功能碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系
除上述做法,還需要設(shè)置一個(gè)地方:
打開(kāi)MODBUS COMMON LOAD的背景數(shù)據(jù)塊,如下所示:
將MODE 設(shè)置成4
上述是主站的總結(jié)
接下來(lái)說(shuō)一下從站的設(shè)置:
前面參數(shù)和主站是一樣的,就是調(diào)用MODBUS SLAVE需要說(shuō)明一下:
MB_ADDR: MODBUS 的從站地址
MB_HOLD_REG:這對(duì)應(yīng)的是40001的功能碼
例如00001的功能碼對(duì)應(yīng)的是 Q0.0
10001 ------I0.0
30001-------IW0
其余和主站設(shè)置一樣.
發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線PLC控制系統(tǒng)，主要針對(duì)包括轉(zhuǎn)臺(tái)、舉升臺(tái)、舉升轉(zhuǎn)移臺(tái)、翻轉(zhuǎn)機(jī)五種工位的控制。在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過(guò)程中，由于被裝配零件的多樣性，需要在裝配線的每個(gè)工段適當(dāng)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的方位以方便裝配零件。裝配線上共計(jì)20余個(gè)工位，包括7個(gè)普通轉(zhuǎn)臺(tái)、2個(gè)維修轉(zhuǎn)臺(tái)、4個(gè)無(wú)滾輪舉升臺(tái)、7個(gè)單向滾輪舉升臺(tái)以及2個(gè)翻轉(zhuǎn)機(jī)。
整個(gè)被控對(duì)象包括22個(gè)工位,每個(gè)工位上包含必需的轉(zhuǎn)移電機(jī)或舉升電機(jī),此外還有32個(gè)生產(chǎn)線傳輸電機(jī)。每個(gè)工位均由一個(gè)ET200S和一個(gè)ET200eco從站組成,用于該工位的I/O點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和發(fā)送以及分散控制。
2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能
系統(tǒng)包括操作員站、工程師站、自動(dòng)化系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)I/O站等幾個(gè)部分。
系統(tǒng)各部分功能:
操作員站:提供全漢化人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的監(jiān)控操作功能（操作、顯示、報(bào)表、報(bào)警、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:
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)度不一致，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)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)上傳到中央控制器，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是全球應(yīng)用廣泛的過(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，它有極高的傳輸速率，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。
（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)所用變量的一致性。
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，完全滿足了用戶的要求。
德國(guó)西門(mén)子公司圖冊(cè)
西門(mén)子是一家大型國(guó)際公司，其業(yè)務(wù)遍及全球190多個(gè)國(guó)家，在全世界擁有大約600家工廠、研發(fā)中心和銷(xiāo)售辦事處。公司的業(yè)務(wù)主要集中于6大領(lǐng)域：信息和通訊、自動(dòng)化和控制、電力、交通、醫(yī)療系統(tǒng)和照明。西門(mén)子的全球業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)分別由13個(gè)業(yè)務(wù)集團(tuán)負(fù)責(zé)，其中包括西門(mén)子財(cái)務(wù)服務(wù)有限公司和西門(mén)子房地資產(chǎn)管理集團(tuán)。此外，西門(mén)子還擁有兩家合資企業(yè)——博世－西門(mén)子家用電器集團(tuán)和富士通西門(mén)子計(jì)算機(jī)（控股）公司。
西門(mén)子在電氣工程和電子領(lǐng)域擁有完善的業(yè)務(wù)組合。西門(mén)子的業(yè)務(wù)活動(dòng)受到各種地區(qū)和行業(yè)因素的影響。除了國(guó)際性業(yè)務(wù)（如發(fā)電、輸配電、醫(yī)療系統(tǒng)和交通技術(shù)集團(tuán)，這些業(yè)務(wù)一般擁有較長(zhǎng)的業(yè)務(wù)周期）之外，其他領(lǐng)域的業(yè)務(wù)（如通信集團(tuán)和歐司朗的消費(fèi)品業(yè)務(wù)和自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)的資本品業(yè)務(wù)）易受短期商情趨勢(shì)和當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)狀況的影響。良好的業(yè)務(wù)組合幫助西門(mén)子從容應(yīng)對(duì)2005財(cái)年艱難商業(yè)環(huán)境帶來(lái)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。此外，我們的業(yè)務(wù)領(lǐng)域還能充分體現(xiàn)未來(lái)發(fā)展的大趨勢(shì)。目前，西門(mén)子正在研發(fā)新的解決方案，以迎接未來(lái)來(lái)自衛(wèi)生、能源、水處理、通信、交通、安防、物流和自動(dòng)化領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。
作為一家全球性公司，西門(mén)子充分發(fā)揮其多種業(yè)務(wù)組合的協(xié)力優(yōu)勢(shì)，以公司總體戰(zhàn)略為指針，架構(gòu)明確，職責(zé)分明，積極為當(dāng)?shù)貏?chuàng)造價(jià)值。公司的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)在于其創(chuàng)新能力、客戶為本、全球性業(yè)務(wù)以及財(cái)務(wù)實(shí)力。
西門(mén)子的業(yè)務(wù)活動(dòng)主要集中在全球電氣市場(chǎng)，該市場(chǎng)2005年的市場(chǎng)總量達(dá)26,900億歐元。隨著目前世界經(jīng)濟(jì)的降溫，預(yù)計(jì)2006年全球電氣、電子市場(chǎng)的增幅將略有下降。但以其近7.5%的增速，該市場(chǎng)仍將保持其長(zhǎng)期增長(zhǎng)勢(shì)頭。
SIEMENS 西門(mén)子專賣(mài) 圖冊(cè)
對(duì)于一家電氣工程和電子領(lǐng)域的公司而言，創(chuàng)新是其首要工作。2005年，為了保持技術(shù)的，公司在研發(fā)領(lǐng)域投資52億歐元。2004財(cái)年，西門(mén)子的研發(fā)人員共實(shí)現(xiàn)了約8,800項(xiàng)發(fā)明，比上一年度增長(zhǎng)了7%，其中三分之二申請(qǐng)了專利。在專利領(lǐng)域，西門(mén)子在德國(guó)高居榜首，在歐洲名列第二，在美國(guó)則躋身十強(qiáng)行列。在西門(mén)子近47,000名研發(fā)人員中，大多數(shù)從事軟件項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，這使得西門(mén)子成為世界上大的軟件研發(fā)機(jī)構(gòu)之一。西門(mén)子還致力于不斷增加其服務(wù)、解決方案和系統(tǒng)的種類(lèi)，以進(jìn)一步完善其產(chǎn)品組合。
西門(mén)子透明、負(fù)責(zé)的管理和監(jiān)控體系是公司實(shí)現(xiàn)持續(xù)性增長(zhǎng)的保證，同時(shí)也是西門(mén)子及其業(yè)務(wù)政策贏得和保持信譽(yù)的必不可少的條件。西門(mén)子一直非常重視尊重和保護(hù)股東的權(quán)利，總是及時(shí)、毫無(wú)隱瞞地向他們提供公司的信息，以確保公司管理委員會(huì)和監(jiān)事會(huì)之間的密切合作，并且西門(mén)子還始終堅(jiān)持遵守國(guó)際和各國(guó)的法規(guī)法則。作為一個(gè)的企業(yè)公民，還致力于幫助提高業(yè)務(wù)所在國(guó)的人民的生活水平，支持年輕一代的教育和培訓(xùn)，緩和社會(huì)問(wèn)題和弘揚(yáng)當(dāng)?shù)氐乃囆g(shù)文化。
西門(mén)子擁有900,000多名股東，是世界上大的上市公司之一。公司超過(guò)55%的股本募集于德國(guó)境外。從2001年3月開(kāi)始，西門(mén)子股票在紐約證券交易所（NYSE）掛牌交易。
西門(mén)子中國(guó)總裁兼首席執(zhí)行官郝睿強(qiáng)圖冊(cè)
西門(mén)子是世界上大的電氣和電子公司之一，也是中國(guó)知名、受愛(ài)戴和尊敬的企業(yè)公民之一。這并不奇怪，因?yàn)槲鏖T(mén)子與中國(guó)的合作歷史可以追溯到1872年。公司的中國(guó)業(yè)務(wù)正迅速發(fā)展成為西門(mén)子全球業(yè)務(wù)的基石。西門(mén)子的全部業(yè)務(wù)集團(tuán)都已進(jìn)入中國(guó)，并活躍在中國(guó)的自動(dòng)化與控制、電力、交通、醫(yī)療、信息與通訊、照明以及家用電器等各個(gè)行業(yè)中。
西門(mén)子是中國(guó)經(jīng)濟(jì)不可分割的一部分，也是積極幫助中國(guó)完成主要基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化忠實(shí)而可靠的合作伙伴。西門(mén)子能夠?yàn)橹袊?guó)提供經(jīng)濟(jì)、高效和環(huán)保的能源，快速、安全、舒適的公交系統(tǒng)，可靠、高速、成本低廉的通訊系統(tǒng)，快速、精確和有效的診斷與設(shè)備，以及能夠幫助各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域提高生產(chǎn)力、效益和競(jìng)爭(zhēng)力的自動(dòng)化解決方案等。目前中國(guó)正在使用的一些的技術(shù)都出自西門(mén)子。
截至2006財(cái)年（即2006年9月30日），西門(mén)子在華的長(zhǎng)期投資總額已突破150億，2006財(cái)年銷(xiāo)售額達(dá)到504億元。西門(mén)子至今已在中國(guó)建立了70多家運(yùn)營(yíng)企業(yè)和60個(gè)地方辦事處。這種區(qū)域組織結(jié)構(gòu)讓公司更好地把握市場(chǎng)脈搏，了解本地信息，更加有效的滿足客戶需求。西門(mén)子的員工超過(guò)43,000人，是在華擁有員工數(shù)多的外商投資企業(yè)之一。
到2006財(cái)年末，西門(mén)子中國(guó)提前實(shí)現(xiàn)了其于2004年5月做出的承諾——追加中期投資100億元。為保持持續(xù)增長(zhǎng)，西門(mén)子將再次向中國(guó)市場(chǎng)追加中期投資100億，并通過(guò)增強(qiáng)本地化生產(chǎn)、研發(fā)、設(shè)計(jì)、采購(gòu)以及管理培訓(xùn)和領(lǐng)導(dǎo)力開(kāi)發(fā)推進(jìn)其本土化進(jìn)程。2006年底，西門(mén)子宣布了“2010加速度”戰(zhàn)略，力爭(zhēng)到2010年實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售額翻番的目標(biāo)。
西門(mén)子數(shù)控系統(tǒng)圖冊(cè)
目前在世界上擁有包括西門(mén)子、博世等15個(gè)品牌，在全球27個(gè)地區(qū)擁有39家工廠，成為歐洲排名、世界第四大家用電器制造商。隨著世界范圍內(nèi)的家電市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,這家以全球化經(jīng)營(yíng)為導(dǎo)向,生產(chǎn)家用電器的公司開(kāi)始把目光轉(zhuǎn)向日益成熟的中國(guó)市場(chǎng)。1994年,集團(tuán)為回應(yīng)中國(guó)家用電器新市場(chǎng)的出現(xiàn),做出一個(gè)雄心勃勃的投資計(jì)劃。這個(gè)戰(zhàn)略的重點(diǎn)是在東南亞特別是中國(guó)建立起一個(gè)與西歐、北美、日本等傳統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模相當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)。
到90年代中后期,隨著居民收入的增加,特別是在城市地區(qū),越來(lái)越多的人有能力購(gòu)買(mǎi)品質(zhì)性能上乘的洗衣機(jī)和冰箱,而那些對(duì)家電更新?lián)Q代的用戶更是青睞高質(zhì)量和新技術(shù)的產(chǎn)品。而此時(shí)，經(jīng)過(guò)前10年輪淘汰,中國(guó)家電行業(yè)也已形成了幾家大集團(tuán)割據(jù)的局面。正是在這種情況下,西門(mén)子家電集團(tuán)以全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)為先鋒,拉開(kāi)了進(jìn)軍中國(guó)家電市場(chǎng)的序幕。
市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的發(fā)展,已極大地改變了國(guó)內(nèi)制造廠商開(kāi)拓市場(chǎng)與銷(xiāo)售產(chǎn)品的方式,形成了激烈的競(jìng)爭(zhēng)格局。當(dāng)西門(mén)子家電的款與歐洲同步的滾筒洗衣機(jī)通過(guò)自己的銷(xiāo)售網(wǎng)絡(luò)到達(dá)全國(guó)各大商場(chǎng)柜臺(tái)時(shí),如何在競(jìng)爭(zhēng)達(dá)到白熱化的市場(chǎng)中,讓較為保守的中國(guó)消費(fèi)者接受西門(mén)子滾筒洗衣機(jī)這一來(lái)自歐洲的新鮮事物的課題,就擺在西門(mén)子家電的市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)人員面前。在當(dāng)時(shí),眾多的家電廠商將市場(chǎng)推廣的手段都集中在媒體上,電視、報(bào)紙廣告的口號(hào)一浪高過(guò)一浪。西門(mén)子家電的營(yíng)銷(xiāo)人員通過(guò)對(duì)市場(chǎng)調(diào)查和消費(fèi)者分析發(fā)現(xiàn),當(dāng)前的國(guó)內(nèi)消費(fèi)品市場(chǎng)，大家電屬于低關(guān)心度產(chǎn)品。當(dāng)人們不需要添置它時(shí)，很少會(huì)關(guān)心家電類(lèi)廣告或相關(guān)信息，不會(huì)在意現(xiàn)在洗衣機(jī)流行什么牌子。只有當(dāng)他需要購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)洗衣機(jī)時(shí)，才會(huì)留意搜集相關(guān)的產(chǎn)品信息。而在將要發(fā)生購(gòu)買(mǎi)行為的過(guò)程中，消費(fèi)者獲取產(chǎn)品信息以及做出購(gòu)買(mǎi)決定關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是在售點(diǎn)。于是一系列用于售點(diǎn)吸引消費(fèi)者的促銷(xiāo)策略開(kāi)始在全國(guó)各大城市推廣開(kāi)來(lái)。
對(duì)于一個(gè)剛進(jìn)入市場(chǎng)的家電產(chǎn)品而言，在其產(chǎn)品種類(lèi)比較少價(jià)格又較高的情況下，如何讓消費(fèi)者去嘗試接受它就顯得極為重要。為此西門(mén)子家電的營(yíng)銷(xiāo)售貨員對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行了細(xì)分，將先投入市場(chǎng)的款西門(mén)子洗衣機(jī)定位為性能優(yōu)越外形豪華的產(chǎn)品，打開(kāi)市場(chǎng)首先要從那些家庭收較高，追求高尚生活方式的消費(fèi)群入手。
