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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(xiàn)上的應用舉例

在市場(chǎng)經(jīng)濟激烈競爭的今天，冰箱內膽的制做上各有各的特點(diǎn)，針對我們的產(chǎn)品會(huì )給你帶來(lái)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(xiàn)的設備中，單工位真空成型機系統使用非常普及，對每種不同的冰箱型號都要對工藝的參數和模具進(jìn)行調整，隨著(zhù)PLC的國產(chǎn)化和成本的不斷降低，PLC在工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)的節能及提高生產(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的工作環(huán)境和節能性、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(mén)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(mén)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)現場(chǎng)控制器的 。它能適應現場(chǎng)環(huán)境強電磁干擾及高溫度，高濕度的場(chǎng)合。

    本系統核心采用西門(mén)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(dòng)、手動(dòng)和調整的三種工作狀態(tài)，給操作人員帶來(lái)了很大的方便。

    CPU226模塊有兩個(gè)RS485接口，點(diǎn)對點(diǎn)接口（PPI）多點(diǎn)接口（MPI）PROFIBUS在使用上非常方便，一個(gè)可以用于觸摸屏的控制，一個(gè)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(jiǎn)單可靠，特別適用工業(yè)現場(chǎng)的復雜環(huán)境衛使用。通訊采用西門(mén)子*的PPI協(xié)議使用RS485通訊線(xiàn)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(kāi)機進(jìn)入系統主界面選擇需要的工作方式和對參數的調整等。如選擇自動(dòng)工作模式，圖中的自動(dòng)按鈕會(huì )切換到開(kāi)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(dòng)循環(huán)按鈕，系統回自動(dòng)完成一件產(chǎn)品的生產(chǎn)工作。如選擇調整界面或是選擇手動(dòng)界面系統就會(huì )進(jìn)入相應的控制面板進(jìn)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、當系統進(jìn)入自動(dòng)運行控制面板后，可以通過(guò)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(dòng)多功能按鈕在不同的運行狀態(tài)下可以，完成循環(huán)起動(dòng)-------->加熱結束-------->冷卻結束，三種功能。

3、自動(dòng)工作循環(huán)動(dòng)作順序：

上料-------->按循環(huán)起動(dòng)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(jìn)-------->上下加熱板慢速前進(jìn)到位-------->加熱板開(kāi)始加熱-------->A：正常；設定加熱時(shí)間到-------->

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

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(shí)上-------->設定時(shí)間到-------->模架快速上行-------->模架慢速上行到位-------->

E：1次吹泡-------->設定時(shí)間到-------->2次吹泡-------->設定時(shí)間到-------->

慢速抽真空-------->設定時(shí)間到-------->快速抽真空-------->設定時(shí)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(shí)間到-------->延時(shí)冷卻-------->設定時(shí)間到-------->冷卻風(fēng)機開(kāi)-------->設定時(shí)間到-------->風(fēng)機停-------->消真空-------->設定時(shí)間到-------->脫模吹氣-------->設定時(shí)間到-------->抽芯回，模架延時(shí)下-------->設定時(shí)間到-------->模架比例慢速下降到位-------->抽芯復位，同時(shí)壓邊框快速上升-------->壓邊框慢速上升-------->卸料，一個(gè)工作循環(huán)結束。同時(shí)在執行動(dòng)作時(shí)如發(fā)生意外可以按急停按鈕，動(dòng)作立即停止；所有動(dòng)作在觸摸屏界面上都有模擬顯示。

4、 參數調整：通過(guò)觸摸參數調整屏界面對生產(chǎn)工藝中的產(chǎn)品型號、動(dòng)作時(shí)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(jìn)入產(chǎn)品選擇界面，根據需要選擇符合和產(chǎn)品工藝對應產(chǎn)品后確認。

6、其它的參數調整進(jìn)入對應的調整介面，根據產(chǎn)品的工藝卡要求進(jìn)行調整。

7、根據不同的產(chǎn)品和型號來(lái)調整上下加熱板的溫度：每種產(chǎn)品有產(chǎn)品節拍和產(chǎn)量記數，使用起來(lái)輕松自如。

三、換模與維護維修

1、換模時(shí)可以把模式轉換到調整位，進(jìn)行必要的操作。

2、機器出現故障維修時(shí)，本系統配置了狀態(tài)信號顯示面板。

3、機器出現故障維修時(shí)，在調整手動(dòng)狀態(tài)下還可以使用操作按鈕面板上的按鈕來(lái)控制。

4、本系統采用了編程的方式將系統出現的常見(jiàn)故障輸入到PLC中，會(huì )在人機界面上顯示當前的故障，給維護人員帶來(lái)更大的方便。

四、注意事項：

1、實(shí)施接線(xiàn)時(shí)，務(wù)必關(guān)閉電源。

2、控制柜電源必須采用符合標準的三相五線(xiàn)制供電，所有設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(kāi)關(guān)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(xiàn)是否正確。

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

五、PLC程序的編制：

    西門(mén)子S7-200使用西門(mén)子的STEP 7-MicroWIN 進(jìn)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(mǎn)足中小型設備的應用。

部分梯形圖：

西門(mén)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(lèi)型

模擬量輸入(簡(jiǎn)稱(chēng)AI)模塊SM331目前有三種規格型號，即8AI×l2位模塊、2AI×l2位模塊和8AI×l6位模塊。

（2）AI模板的特點(diǎn)

SM331主要由A/D轉換部件、模擬切換開(kāi)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(lèi)型

模擬量輸出(簡(jiǎn)稱(chēng)模出(AO))模塊SM332目前有三種規格型號，即4AO×l2位模塊、2AO×12位模塊和4AO×l6位模塊。

（2）AO模板的特點(diǎn)

SM332與負載/執行裝置的連接：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(mén)子PLC的SM322數字量輸出模塊

（1）DO模板的功能

數字量輸出模塊SM322將S7-300內部信號電平轉換成過(guò)程所要求的外部信號電平，可直接用于驅動(dòng)電磁閥、接觸器、小型電動(dòng)機、燈和電動(dòng)機啟動(dòng)器等。

（2）DO模板的類(lèi)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(kāi)關(guān)器件的種類(lèi)不同分為：

晶體管輸出方式、晶閘管輸出方式和繼電器觸點(diǎn)輸出方式。

（3）DI模板的特點(diǎn)

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(diǎn)輸出方式的模塊屬于交直流兩用輸出模塊。

異步電動(dòng)機的制動(dòng)方法有哪些的簡(jiǎn)單介紹

異步電動(dòng)機的制動(dòng)方法有哪些?各自有何特點(diǎn)?速度繼電器用于哪種制動(dòng)方法? 

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

    反接制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是:制動(dòng)力強，制動(dòng)迅速。缺點(diǎn)是:制動(dòng)準確性差，制動(dòng)過(guò)程中沖擊強烈，易損壞傳動(dòng)零件，制動(dòng)能量消耗大，不宜經(jīng)常制動(dòng)。因此反接制動(dòng)一般適用于制動(dòng)要求迅速、系統慣性較大，不經(jīng)常啟動(dòng)與制動(dòng)的場(chǎng)合。

能耗制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是制動(dòng)準確、平穩，且能量消耗較小。缺點(diǎn)是需附加直流電源裝置，設備費用較高，制動(dòng)力較弱，在低速時(shí)制動(dòng)力矩小。所以，能耗制動(dòng)一般用于要求制動(dòng)準確、平穩的場(chǎng)合。

回饋制動(dòng)是一種比較經(jīng)濟的制動(dòng)方法。制動(dòng)時(shí)不需改變線(xiàn)路即可從電動(dòng)運行狀態(tài)自動(dòng)地轉入發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，把機械能轉換成電能再回饋到電網(wǎng)，節能效果顯著(zhù)。缺點(diǎn)是應用范圍較窄，僅當電動(dòng)機轉速大于同步轉速時(shí)才能實(shí)現發(fā)電制動(dòng)。

S7 PLC畫(huà)出梯形圖的步驟與規則

根據控制系統的動(dòng)作要求，畫(huà)出梯形圖。

    梯形圖設計規則

（1）觸點(diǎn)應畫(huà)在水平線(xiàn)上，并且根據自左至右、自上而下的原則和對輸出線(xiàn)圈的控制路徑來(lái)畫(huà)。

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

（3）在有幾個(gè)串聯(lián)回路相并聯(lián)時(shí)，應將觸頭多的那個(gè)串聯(lián)回路放在梯形圖的zui上面。在有幾個(gè)并聯(lián)回路相串聯(lián)時(shí)，應將觸點(diǎn)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(jiǎn)潔明了，語(yǔ)句較少。

（4）不能將觸點(diǎn)畫(huà)在線(xiàn)圈的右邊。

利用西門(mén)子提供的兩種網(wǎng)絡(luò )連接器可以把多個(gè)設備很容易的連到網(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(gè)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(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)在ON位置時(shí)的內部接線(xiàn)圖，在OFF位置時(shí)未接終端電阻。接在網(wǎng)絡(luò )端部的連接器上的開(kāi)關(guān)應放在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(dòng)現有的網(wǎng)絡(luò )連接。編程器接口的連接器把CPU來(lái)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、調制解調器通訊、無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)通訊，
西門(mén)子CPU224主機6ES7214-1AD23-0B8

西門(mén)子S7-300系列PLC安裝及注意事項

1、西門(mén)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(xiàn)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(xiàn)裁面不小于2mm2；

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

4)   一般PLC均有一定數量的占有點(diǎn)數（即空地址接線(xiàn)端子），不要將線(xiàn)接上；

5)   輸出有繼電器型，晶體管型（高速輸出時(shí)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(méi)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(xiàn)盡量分開(kāi)走線(xiàn)，不要與動(dòng)力線(xiàn)在同一管路內或捆扎在一起，以免出現干擾信號，產(chǎn)生誤動(dòng)作；信號傳輸線(xiàn)采用屏蔽線(xiàn)，并且將屏蔽線(xiàn)接地；為保證信號可靠，輸入、輸出線(xiàn)一般控制在20米以?xún)?；擴展電纜易受噪聲電干擾，應遠離動(dòng)力線(xiàn)、高壓設備等。

8)    輸入/斷開(kāi)的時(shí)間要大于PLC掃描時(shí)間；

9)     PLC存在I/O響應延遲問(wèn)題，尤其在快速響應設備中應加以注意

在PLC控制系統中，電源占有極重要的地位。電網(wǎng)干擾串入PLC控制系統主要通過(guò)PLC系統的供電電源（如CPU 電源、I/O電源等）、變送器供電電源和與PLC系統具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進(jìn)入的?，F在，對于PLC系統供電的電源，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系統有直接電氣連接的儀表的供電電源，并沒(méi)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系統的干擾。

此外，位保證電網(wǎng)饋點(diǎn)不中斷，可采用在線(xiàn)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控制系統的理想電源。

2、電纜選擇的敖設

為了減少動(dòng)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(dòng)力線(xiàn)生產(chǎn)的電磁干擾，該工程投產(chǎn)后取得了滿(mǎn)意的效果。

不同類(lèi)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(lèi)分層敖設，嚴禁用同一電纜的不同導線(xiàn)同時(shí)傳送動(dòng)力電源和信號，避免信號線(xiàn)與動(dòng)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控制系統的軟件設計和組態(tài)時(shí)，還應在軟件方面進(jìn)行抗干擾處理，進(jìn)一步提高系統的可靠性。常用的一些措施：數字濾波和工頻整形采樣，可有效消除周期性干擾；定時(shí)校正參考點(diǎn)電位，并采用動(dòng)態(tài)零點(diǎn)，可有效防止電位漂移；采用信息冗余技術(shù)，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(xiàn)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．常因現場(chǎng)瞬時(shí)干擾而產(chǎn)生較大波動(dòng)，若僅用瞬時(shí)采樣植進(jìn)行控制計算會(huì )產(chǎn)生較大誤差，為此可采用數字濾波方法。

  現場(chǎng)模擬量信號經(jīng)A／D轉換后變成離散的數字信號，然后將形成的數據按時(shí)間序列存入PLC內存。再利用數字濾波程序對其進(jìn)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(lái)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(shí)時(shí)性，輸入信號經(jīng)過(guò)處理后用干信號顯示或回路調節，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(cháng)，常常會(huì )使傳送的信號有誤。為提高系統運行的可靠性，使PLC在信號出錯倩況下能及時(shí)發(fā)現錯誤，并能排除錯誤的影響繼續工作，在程序編制中可采用軟件容錯技術(shù)。

4、正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統

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

系統接地方式有：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控制系統接地線(xiàn)采用一點(diǎn)接地和串聯(lián)一點(diǎn)接地方式。集中布置的PLC系統適于并聯(lián)一點(diǎn)接地方式，各裝置的柜體中心接地點(diǎn)以單獨的接地線(xiàn)引向接地極。如果裝置間距較大，應采用串聯(lián)一點(diǎn)接地方式。用一根大截面銅母線(xiàn)（或絕緣電纜）連接各裝置的柜體中心接地點(diǎn)，然后將接地母線(xiàn)直接連接接地極。接地線(xiàn)采用截面大于22 mm2的銅導線(xiàn)，總母線(xiàn)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系統接地點(diǎn)必須與強電設備接地點(diǎn)相距10m以上。

信號源接地時(shí)，屏蔽層應在信號側接地；不接地時(shí)，應在PLC側接地；信號線(xiàn)中間有接頭時(shí)，屏蔽層應牢固連接并進(jìn)行絕緣處理，一定要避免多點(diǎn)接地；多個(gè)測點(diǎn)信號的屏蔽雙絞線(xiàn)與多芯對絞總屏電纜連接時(shí)，各屏蔽層應相互連接好，并經(jīng)絕緣處理。選擇適當的接地處單點(diǎn)接點(diǎn)。

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(shí)現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(xiě)的梯形圖，圖中用一個(gè)按鈕做電機運行與停車(chē)開(kāi)關(guān)（I 0.0）

動(dòng)作原理：PLC通電運行的*個(gè)掃描周期，SM0.1=1，使M2.0=0電機不工作，按一下啟動(dòng)按鈕I0.0，SR觸發(fā)器翻轉，M2.0=1，使電機上電運轉。同時(shí)使T100上電，延時(shí)5分鐘，T100吸合，其常閉點(diǎn)斷開(kāi)，使電機停轉，T100的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，使T101上電開(kāi)始延時(shí)，延時(shí)5分鐘，T101吸合，其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使T100斷電，T100斷電又使T101斷電，T101斷電其常閉點(diǎn)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(shí)按一下I0.0，會(huì )使SR觸發(fā)器翻轉，使M2.0=0，電機停止工作。

自動(dòng)升降電梯的電機驅動(dòng)系統的組成

可以根據生產(chǎn)線(xiàn)的實(shí)際情況，來(lái)設計上述各輸送帶和電梯升降機構驅動(dòng)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(gè)電機功率可以根據實(shí)際的情況來(lái)設計，但在設計電梯入口，電梯出口和吊籃內輸送帶電機時(shí)，要求將這三處的輸送帶驅動(dòng)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(lái)回運動(dòng)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。即當其中一個(gè)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(lái)驅動(dòng)多個(gè)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(dòng)電機和變頻器的功率盡量選擇和電梯出入口輸送帶驅動(dòng)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(dòng)電機的型號差別，方便設計，同時(shí)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(dòng)電機和變頻器的功率容量根據產(chǎn)品的實(shí)際質(zhì)量、升降機構的機械效率和安全系數來(lái)確定。所有升降電梯上使用的變頻器選用西門(mén)子MM420系列通用型變頻器。