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上海西皇電氣設備有限公司愿為您解答任何有關 SIEMENS 可編程控制器及變頻器的技術問題，并提供詳細的技術資料。公司還在某大型研究所內(nèi)設有設施一流的培訓中心，定期舉辦 S7 － 200/300 及變頻器、全數(shù)字直流調(diào)速裝置的技術培訓班，為您盡快掌握 SIEMENS 自動化產(chǎn)品的使用提供便利。
1：作為西門子的分銷商，我們的客戶涉及鋼鐵、石油、化工、水處理、電力、建筑和食品等行業(yè)。我公司一貫保持良好的信譽，對客戶總是熱忱的提供服務，并且定期對客戶進行回訪，及時了解需求信息，以便及時調(diào)整銷售策略。
2：由于在客戶之中有很多系統(tǒng)成套商和工程商，所以經(jīng)常有系統(tǒng)投標或整體成套的項目，客戶會對我們提出更高的要求，如系統(tǒng)配置、現(xiàn)場服務等，這就要求我們有更好的服務意識和技術水平，深入?yún)⑴c到實際的項目中，用我們的特長取得更好的業(yè)績。
3:作為一家工程商和成套商，在自動化領域里我們不僅占領相當部分的市場，并且在許多領域里作出了杰出的業(yè)績。具有獨立承包項目，完成交鑰匙工程的經(jīng)驗和能力。并且獨立開發(fā)了鐵路運輸微機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)和脫軌系統(tǒng)，在全國各地有一百多條線路成功的投入使用。
西門子SIMATIC S7-200系列PLC的特點、產(chǎn)品類型及編程軟件
1．S7-200系列PLC的特點：
是SIEMENS公司推出的一種小型PLC
（1）它結構緊湊
（2）擴展性良好
（3）指令功能強大
（4）價格低廉
成為當代各種小型控制工程的理想控制器。
2．S7-200PLC的產(chǎn)品：
（1）集成一定數(shù)字I/O點的CPU：CPU221、CPU 222、CPU 224、CPU 226、CPU 226XM
（2）擴展模塊：主要有
數(shù)字量擴展模塊：EM221、EM222、EM223
模擬量擴展模塊：EM231、EM 232、EM 235
通訊模塊：EM277、EM241等
其它模塊：特殊功能模塊
可以十分方便地組成不同規(guī)模的控制器。其控制規(guī)?？梢詮膸c到幾百點。S7-200PLC可以方便地組成PLC-PLC網(wǎng)絡和微機-PLC網(wǎng)絡，從而完成規(guī)模更大的工程。
3．S7-200的編程軟件：STEP7-Micro/WIN32。該編程軟件可以方便地在Windows環(huán)境下對PLC編程、調(diào)試、監(jiān)控。使得PLC的編程更加方便、快捷。可以說，S7-200可以完美地滿足各種小規(guī)模控制系統(tǒng)的要求。
S7-200PLC中斷指令介紹
中斷指令有4條，包括開、關中斷指令，中斷連接、分離指令。指令格式如表1所示。
開中斷（ENI）指令全局性允許所有中斷事件。關中斷（DISI）指令全局性禁止所有中斷事件，中斷事件的每次出現(xiàn)均被排隊等候，直至使用全局開中斷指令重新啟用中斷。
PLC轉換到RUN（運行）模式時，中斷開始時被禁用，可以通過執(zhí)行開中斷指令，允許所有中斷事件。執(zhí)行關中斷指令會禁止處理中斷，但是現(xiàn)用中斷事件將繼續(xù)排隊等候。
中斷連接指令（ATCH）指令將中斷事件（EVNT）與中斷程序號碼（INT）相連接，并啟用中斷事件。
分離中斷（DTCH）指令取消某中斷事件（EVNT）與所有中斷程序之間的連接，并禁用該中斷事件。
注意：一個中斷事件只能連接一個中斷程序，但多個中斷事件可以調(diào)用一個中斷程序。
表1 中斷指令格式
|
LAD |
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|
|
|
|
STL |
ENI |
DISI |
ATCH INT，EVNT |
DTCH EVNT |
|
操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型 |
無 |
無 |
INT：常量 0-127 EVNT：常量，CPU 224: 0-23; 27-33 INT/EVNT數(shù)據(jù)類型：字節(jié) |
EVNT：常量， CPU 224: 0-23; 27-33 數(shù)據(jù)類型：字節(jié) |
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siemens WinAC在自動化系統(tǒng)中的應用舉例
WinAC是SIEMENS最新推出的基于PC的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)兼具PC強大的計算功能數(shù)
據(jù)處理能力和PLC邏輯測控與運行可靠性特點本文介紹了WinAC在千層酥自動化生產(chǎn)線中的
成功應用及其獨具的特點
關鍵詞：千層酥 烘爐 基于PC自動化 分布式控制系統(tǒng) 過程控制系統(tǒng)
一、概述
千層酥生產(chǎn)線總長度約200米主要由如下單元組成
1、疊層起酥機
疊酥機是生產(chǎn)餅干的第一道重要工序可根據(jù)廠房的不同來選擇立式或臥式其包括七道軋輥三次軋制配備撒酥機要求自動化控制系統(tǒng)滿足如下要求：
傳動控制采用矢量型變頻器調(diào)速線速度同步工作穩(wěn)定性高。
軋輥間隙采用數(shù)字化閉環(huán)調(diào)整系統(tǒng)控制操作簡單方便快捷高效。
人機界面操控能與其它成型主機的相關部分實現(xiàn)聯(lián)動控制操作簡單方便。
疊層次數(shù)、寬度在范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)。
疊層寬度560-1000MM
疊層次數(shù)4-12層
壓片厚度0.1-10MM
2、送料機
送料機將攪拌好的韌性餅干胚料進行初步軋制后輸送到后一工序的雙軋軋面機電控系統(tǒng)要求能夠同步調(diào)速控制手動調(diào)節(jié)與自動運行控制。
3、雙軋軋面機
該設備是將疊酥機或送料機輸送來的面胚進行多次軋制使面胚由厚變薄電控系統(tǒng)要求；
軋輥采用變頻調(diào)速控制,速度同步性能穩(wěn)定；
精確控制面皮厚度采用智能數(shù)字表設定與顯示。
4、烘爐
有熱風循環(huán)烘爐遠紅外線烘爐導熱油爐等
餅干烘烤爐是餅干生產(chǎn)線的重要組成部份由電器控制系統(tǒng)熱風循環(huán)系統(tǒng)加熱系統(tǒng)排煙
系統(tǒng)爐網(wǎng)輸送裝置爐網(wǎng)自動檢測張緊裝置等組成要求自動化控制系統(tǒng)達到如下功能：
生產(chǎn)線工作狀態(tài)的實時監(jiān)測
溫度坐標升溫曲線等顯示
溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)在線修正
歷史工作狀態(tài)記錄保存
溫度控制精度高操作方便工作穩(wěn)定高效可靠
熱風循環(huán)系統(tǒng)采用自動控制熱風量，閉環(huán)控制，可選擇自然與強制性排煙等自動功能
燃氣爐欠壓、超壓、漏氣、超溫等多種安全保護功能
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5、成型機
成型機由多臺軋面機與傳動單元組成相互之間無機械傳動聯(lián)鎖無張力檢測單元要求整條生產(chǎn)線通過電器控制線速度同步運行控制難度較大對自動化系統(tǒng)的功能要求較高。
二、控制系統(tǒng)特點
綜上所述千層酥生產(chǎn)線控制系統(tǒng)是一個集運動控制與過程控制的綜合自動化控制系統(tǒng)歸納起來應有如下特點：
分布式：生產(chǎn)線總長度約200米，控制點多而且分散，因此選用分布式測控系統(tǒng)最為適宜，分布式測控系統(tǒng)具有布線量少，搞干擾能力強，擴展維護方便，運行安全可靠，故障風險降到最低的優(yōu)點。
總線網(wǎng)：全線采用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡控制，排除大量模擬信號的干擾因素，實現(xiàn)精確的速度協(xié)調(diào)控制與高精度溫度測控，檢測與控制協(xié)調(diào)一致。
大量配方存貯：一條生產(chǎn)線可生產(chǎn)上百種產(chǎn)品，因此有大量的配方存貯與調(diào)用，普通的PLC控制器由于受內(nèi)存的影響，很難做到大量配方的存貯與調(diào)用，因此基于PC自動化是本系統(tǒng)的首選方案。
集中管理：分布式控制，集中式管理是現(xiàn)代過程控制系統(tǒng)的特點，本系統(tǒng)配備完善的人機界面操作系統(tǒng)，全面的系統(tǒng)監(jiān)控與異常報警功能。
運動控制：速度同步也是本控制系統(tǒng)的關鍵，采用矢量型變頻器通，過網(wǎng)絡主令控制，達到全線速度的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。
三、基于PC 的自動化---WinAC
WinAC是SIEMENS公司最新推出的基于PC的自動化控制系統(tǒng)，WinAC具有PLC的功能但又不同于普通的PLC控制器，其具有強大的計算功能、數(shù)據(jù)處理能力和PLC無法比擬的計算速度，更兼顧了PLC的運行可靠性特點。其海量內(nèi)存貯器特別適合于大數(shù)據(jù)量計算、大量配方存貯與管理。其計算功能與PC機相同，可靠性與功能更可與PLC-S7-400系統(tǒng)比美，是千層酥成型機與烘爐機械設備控制系統(tǒng)最理想的選擇：
先進性
WinAC是基于標準的Windows操作平臺下的PLC控制器，梯形圖編程，因此有獨立而嚴格的時序。控制特別滿足對于高速、精確、復雜計算及嚴格時間要求的控制任務。
WinAC支持標準的Windows NT 下的OPC、Active X 和DCOM 技術?？刂坪屯ㄓ崈?nèi)核與標準的Windows NT任務的通訊由其內(nèi)置的代理服務器完成，因此相比普通的PLC控制器功能更強。
應用程序開發(fā)環(huán)境
SIEMENS統(tǒng)一的組態(tài)軟件STEP 7 是WinAC控制器的標準開發(fā)平臺，包括通信組態(tài)、編程、測試和啟動以及系統(tǒng)文件的編制，對于熟悉STEP7的工程師，不需占用額外的培訓時間。
AI-3270S/3270W 多功能組態(tài)型真彩人機界面觸摸屏以低功耗CPU 為核心，傳承宇電經(jīng)典的低功耗高可靠性設計理念，內(nèi)嵌功能強大且應用靈活高效的宇電HMI 組態(tài)軟件，不僅完美連接宇電豐富的AI系列儀表，還可以支持市面上主流品牌的智能儀表、PLC、變頻器等設備，可廣泛應用于各類工業(yè)、科研及民用現(xiàn)場。
功能特點
● 分辨率800×480 的寬屏顯示，畫面清晰，畫質(zhì)細膩，讓操作員具有舒適的視覺感受。
● 采用長壽命LED 背光，設備能耗小，觸摸屏的使用壽命長且屏幕亮度高，色彩均勻，表現(xiàn)力更強。
● 多種通訊模式，不僅配備2 個串口（RS232 和RS485）和2 個USB 口，AI-3270W還配置了10/100M 自適應以太網(wǎng)接口。
● 通過USB 接口，不僅可以把記錄的數(shù)據(jù)輕松存入U 盤，還可以使用鼠標對觸摸屏進行操作，甚至連接條形碼機等設備進行錄入。
● AI-3270W 利用以太網(wǎng)口接入網(wǎng)絡后，同一局域網(wǎng)內(nèi)的多臺電腦可以同時用瀏覽器進行連接，在電
腦端實現(xiàn)觸摸屏的顯示與操作。
● 配備宇電HMI 組態(tài)應用程序，組態(tài)開發(fā)環(huán)境是一個可視化、“傻瓜”式的集成開發(fā)環(huán)境，組態(tài)非常便捷。
● 系統(tǒng)自帶豐富的對象庫和圖形，也可以自定義圖形，且支持導入如 BMP 、JPG 、GIF 格式的圖片，可隨心所欲地繪制出各種工業(yè)界面；系統(tǒng)還有豐富的動畫連接方式，如閃爍、填充、移動等，使界面生動、直觀。
● 強大的數(shù)據(jù)處理功能，保存、查看各種數(shù)據(jù)，制作報表和各類趨勢圖。
● 多等級安全配置，可通過用戶管理和安全區(qū)的相互配合來共同保證組態(tài)工程運行的安全性。
技術指標
● 顯示尺寸：7 英寸
● 外形尺寸：203W×150H×40 D mm
● 開孔尺寸：192 W×139H mm
● 顯示顏色：TFT 真彩
● 顯示分辨率：800×480
● 背光：長壽命LED
● 觸摸屏：四線電阻式
● 防護等級：相當于IP65( 表面)
● 電源電壓：100~240VAC 或 24VDC
● 功率：5W 以下
● 重量：約0.7KG
● 冷卻方式：自然風冷
● 工作溫度：-10℃ ~ 60℃
● 工作濕度：≤90%
● 存儲溫度：-20℃~ 80℃
因為美觀、維護、成本和衛(wèi)生等原因，觸摸屏技術開始向消費市場以外的醫(yī)療、工業(yè)和汽車市場滲透。隨著觸摸屏的問世，出現(xiàn)了多項觸控技術，如電容、電阻、電感、表面聲波和紅外線觸控技術。每種設計技術都有各自的優(yōu)缺點。電容式觸摸屏基于印刷電路板上的電極設計，因觸控鍵、滑塊和滾*能而深受用戶喜愛，輕松的觸控功能為用戶體驗增色很多。表面聲波觸控技術基于聲波，存在于需要透明的顯示屏設計中，例如娛樂園和人流很大的室內(nèi)環(huán)境。紅外線觸控技術基于光線間斷方法，主要用于低分辨的超大屏幕。電感式觸摸屏技術主要用于塑料、鋁制或不銹鋼的面板，或者會暴露于液體的面板。其中，電阻式觸摸屏技術的成本競爭力最高，而且很容易集成到嵌入式設計內(nèi)。這項技術主要用于設計面板尺寸不超過19英寸的觸摸屏。對手指觸摸檢測和手寫筆檢測的支持擴大了電阻觸控技術在消費電子中的應用范圍(見圖1）。
圖 1:手指和手寫筆檢測功能讓電阻式觸摸屏更好用
本文將主要探討電阻觸摸屏技術的特點、設計過程中應注意的問題以及潛在的應用領域。
了解電子觸控傳感器的設計和控制器選型要求
因為電阻觸摸屏現(xiàn)在很容易買到，而且價格隨時間逐漸下降，所以此項技術的應用范圍越來越廣。為了選擇最佳的觸摸屏技術，應用設計人員必須深入考慮應用需求。電阻式觸摸屏技術只需一個簡易的印刷電路板設計，不像電容式和電感式觸摸屏技術，需要在印刷電路板上設計電極或線圈蝕刻。因為觸摸屏直接覆蓋在顯示屏上，所以可以節(jié)省機械開關或電容式觸控鍵電極所需的印刷電路板空間。建議不要把電阻式觸摸屏用于惡劣的環(huán)境中，例如經(jīng)常爆炸或灰塵過多的礦區(qū)或工地。電阻式觸摸屏上很少的破損都會影響觸控精確度和線性。
電阻式觸摸屏工作原理
1. 電阻式觸摸屏是表面覆蓋觸摸響應薄膜的透明玻璃板。
2. 電阻式觸摸屏面板有兩個電阻層(氧化銦錫)組成，中間是一層很薄的分隔層。
3. 電阻觸摸屏的兩個薄膜層組成一個電阻網(wǎng)絡，充當觸摸位置檢測功能的分壓電路。
4. 觸摸屏會在電阻網(wǎng)絡組成的分壓器上引起電壓變化，這個電壓用于確定觸摸屏幕的觸點位置。
5. 觸摸屏控制器(TSC)把捕捉的模擬電壓信號轉換成數(shù)字觸摸坐標信號。內(nèi)置模數(shù)轉換通道，充當測量模擬電壓的電壓計。
6. 在觸摸屏幕后，起到電壓計作用的觸摸控制器首先在X+點施加電壓梯度VDD，在X-點施加接地電壓GND。然后，檢測Y軸電阻上的模擬電壓，并把模擬電壓轉換成數(shù)值，用模數(shù)轉換器計算X坐標(圖2)。在這種情況下，Y-軸變成感應線。同樣地，在Y+和Y-點分施加電壓梯度，可以測量Y坐標。
7. 某些觸摸控制器還支持觸摸壓力測量，即Z軸測量。測量Z軸坐標時，電壓梯度施加在Y+軸和X-軸上。
圖 2:電阻式觸摸屏:X 坐標測量:
電阻觸感主要有兩種形式：軟件觸感解決方案和專用觸摸屏控制器芯片。
在軟件觸感解決方案中，微控制器須擔負所有的觸控檢測和坐標計算任務?；谖⒖刂破鞯能浖惴ú捎脙?nèi)部的微控制器進行觸摸位置電壓測量，執(zhí)行觸摸檢測功能和坐標處理功能。
在專用觸摸屏控制器內(nèi)，控制器向系統(tǒng)主機(微控制器)發(fā)起一個檢測觸摸事件的中斷請求，并輸出代表觸摸坐標的數(shù)字數(shù)據(jù)。然后主處理器(MCU)讀取數(shù)字數(shù)據(jù)，執(zhí)行客戶期待的操作命令。
基于MCU計算參數(shù)的設計方法要求主處理器的速度非常快，只有這樣才能管理頻繁的觸摸操作。對于快速觸摸檢測應用，這不是一個非?？煽康脑O計。因為沒有數(shù)據(jù)平均和觸摸檢測延時功能，這類設計的檢測精度比較低。具有數(shù)據(jù)采樣、測量值平均、觸摸檢測延時配置和數(shù)字觸摸坐標計算功能的專用觸摸屏控制器芯片才是真正的觸摸屏控制器。這些芯片易于集成到產(chǎn)品設計中，具有更高的性能。
電阻觸摸屏分類
按照觸摸屏上的感應線數(shù)量，電阻式觸摸屏可再分為三大類：4線、5線和8線。4線觸摸屏的條形電極安裝在兩個不同的電阻層(X+、X-在同一層，Y+、Y-另一個電阻層上)。5線觸摸屏只在底層上有圓形電極(X+、X-、Y+和Y-)。頂層用于在觸摸過程中測量電壓，電壓梯度只施加在底層上。
8線觸摸屏的工作原理與4線觸摸屏相似。只是給每一條線增加一個參考電壓線，所以最后的總線數(shù)達到8條。新增的4條線分別用于給原來的4條線提供參考電壓。8線觸摸屏采用比例測量模數(shù)轉換器的測量原理。
因為成本低廉，觸摸感應算法簡單，4線觸摸屏被廣泛用于低端消費電子產(chǎn)品。5線和8線觸摸屏主要用于昂貴的高端醫(yī)療設備和重要的工業(yè)控制器。
系統(tǒng)架構和設計
觸摸屏解決方案的主要組件包括觸摸屏面板、觸摸屏控制器(TSC)、顯示面板和主處理器，如圖3所示，主處理器可以是一個低端的微控制器。主處理器利用一線或兩線接口協(xié)議(I2C/SPI)管理觸摸屏控制器的初始化，以及讀取數(shù)字坐標數(shù)據(jù)。主處理器還負責把用戶觸摸轉換成所需的操作，如音量調(diào)節(jié)、圖片更換或書寫顯示。大多數(shù)消費電子產(chǎn)品都有顯示面板，同一顯示面板上可顯示人機互動圖標。
圖 3:電阻式觸感解決方案結構圖
設計一個帶觸感用戶界面的應用系統(tǒng)，設計復雜性取決于觸摸屏分辨率的要求。觸摸屏分辨率還取決于觸摸屏控器的模數(shù)轉換器分辨率。另一個重要因素是觸摸屏控制器的功耗，建議選用一個具有中斷功能和低功耗待機模式的控制器。當沒有觸摸操作時，控制器進入低功耗的待機狀態(tài)，以節(jié)省電能；當檢測到觸摸事件時，控制器將會喚醒，執(zhí)行觸摸電壓解碼功能。這個功能成為便攜設備的一個基本要求，因為便攜設備電池中的每庫侖電量都非常寶貴。
選用一個內(nèi)置緩存的觸摸屏控制器對于頻繁的觸摸檢測應用十分有益。例如，書寫是連續(xù)的觸摸操作，如果觸摸屏控制器包括一個FIFO緩存，那么可以在FIFO緩存裝滿后再進行數(shù)據(jù)處理，這可降低主處理器的處理開銷。當屏幕較大(>6英寸)時，觸摸屏導電板拾起的噪聲會影響觸摸屏的精度，在觸摸屏上(在X+/X-、Y+/Y-軸)增加電容器，可降低高頻噪聲。
一個電阻觸摸屏實例
為了弄明白電阻式觸感解決方案的原理，我們分析一個現(xiàn)成的低成本手寫板解決方案(圖 4)。在這個實例中，電阻觸摸屏控制器采用ST的先進STMPE811控制器，主處理器采用ST的STM32高密度32位微控制器。
圖 4:手寫板解決方案
該解決方案讓用戶在TFT-LCD面板上感受實時手寫的妙處。在一個4線電阻式觸摸屏上，手寫筆的X和Y坐標被映射到TFT-LCD面板內(nèi)的一個線繪上。在現(xiàn)有的手寫板設計中，2.4英寸觸摸屏安裝到2.4英寸(QVGA分辨率)TFT-LCD面板上。大多數(shù)手機和PDA都采用低分辨率的顯示屏。為確保觸摸檢測坐標精確映射到顯示屏上，應特別注意觸摸屏和顯示面板的分辨率。沿觸摸屏電阻軸(X/Y)的觸摸坐標變化是另一個重要考慮因素，這個問題與觸摸屏的品牌有關。在某些觸摸屏上，從觸摸屏控制器取得的坐標值沿觸摸屏的軸從上向下逐漸變小，反之亦然。
在本例中，觸摸屏控制器通過I2C協(xié)議接口連接32位微控制器。TFT-LCD面板通過微控制器的靈活接口(FSMC)與微控制器相連，通過微控制器配置觸摸屏控制器的各種參數(shù)，如模數(shù)轉換器采樣速度和平均值。除I2C協(xié)議接口外，觸摸屏控制器提供一個輸出中斷引腳，用于向主處理器發(fā)起觸感檢測中斷請求。該中斷引腳與微控制器的外部中斷端口引腳相連。本解決方案采用的觸摸屏控制器包括一個12位模數(shù)轉換器和一個可暫存128個觸摸數(shù)據(jù)集的FIFO緩存。當觸摸屏控制器檢測到觸摸事件時，微控制器就會從外部中斷端口引腳收到一個中斷請求，然后通過I2C協(xié)議讀取觸摸屏控制器FIFO緩存內(nèi)的數(shù)據(jù)。每個X軸和Y軸坐標數(shù)據(jù)都使用一個12位數(shù)值。從觸摸屏坐標到像素顯示屏坐標的軟件映射，計算基數(shù)是顯示器面板的分辨率和觸摸屏的分辨率。微控制器處理TFT-LCD像素顯示器的坐標，然后顯示相應的TFT-LCD像素。12位模數(shù)轉換器的分辨率完全夠用。因此，可以獲得非常精確的觸點，這可以讓連續(xù)的像素發(fā)光，為用戶提供實時的線繪感覺(圖5)。
圖 5:手寫板實現(xiàn)流程
因為觸摸屏控制器內(nèi)置FIFO緩存，管理微控制器處理開銷變得很容易。此外，還可在顯示面板的一側顯示彩色表格。文本的顏色可以選擇，只要點擊表格中的一種顏色，下一個線繪就會變成所選顏色。該方案還提供一個清除按鈕的圖標，當屏幕充滿內(nèi)容時，觸摸這個按鈕可清理屏幕。利用這種方式，設計人員可輕松實現(xiàn)一個畫筆功能。這個應用可能是孩子畫畫工具箱的基礎。
