西门子ET200模块代理商

发布时间:2018-04-26

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  定时器与计数器组合的延时PLC程序梯形图 利用定时器与计数器级联组合可以扩大延时时间,如图5-13所示。图中T4形成一个20s的自复位定时器,当X4接通后,T4线圈接通并开始延时,20s后T4常闭触点断开,T4定时器的线圈断开并复位,待下一次扫描时,T4常闭触点才闭合,T4定时器线圈又重新接通并开始延时。所以当X4接通后,T4每过20s其常开触点接通一次,为计数器输入一个脉冲信号,计数器C4计数一次,当C4计数100次时,其常开触点接通Y3线圈。可见从X4接通到Y3动作,延时时间为定时器定时值(20s)和计数器设定值(100)的乘积(2000s)。图中M8002为初始化脉冲,使C4复位。 图5-13 定时器与计数器组合的延时程序 PLC脉冲振荡计数长延时亮灯电路
本系统采用西门子PLC300CPU和CP342-5、CP343-1的接口模块相连构成系统的主站。CP342-5是用于连接S7-300和 profibus-DP的主/从站接口模块,CP 343-1是用于连接S7-300和工业以太网的接口模块。在该控制系统中,除了上述主站外,从站是由 22个ET200S和22个ET200ECO组成,分别分布在两条profibus网络上。CPU上自带的profibus-DP接口构成 profibusⅠ线,CP 342-5接口模块构成profibusⅡ线。

系统中ET200S从站上采用的IM151-1接口模块有两种: 基本型和标准型,基本型的接口模块所能挂接的电源管理模块和I/O模块个数范围为2~12个,标准型的接口模块其范围为2~63个。所以当从站I/O模块较多时,宜选用标准型的接口模块。接口模块上带有profibus地址设定拨码开关。

系统中ET200ECO从站中选用了8DI和16DI两种模板,模板结构紧凑,模板的供电采用7/8电源线,模板的通讯采用M12通讯接头。接线灵活而快速,方便拔插。其接口模块上带有2个旋转式编码开关用于profibus地址分配。

网络设备按照适应工业现场环境的程度,以及生产线的布局来考虑选用不同防护等级。控制箱中的模块采用防护等级为20的ET200S I/O模块,对应每个控制箱的还有一个防护等级为67的ET200eco模块,置于生产线滚轮下方,由于该模块需要接触到现场较为恶劣的生产环境,因此需要有防水防油防尘等功能。

3 目标控制系统
3.1 系统设计汽车发动机装配线是一个对发动机顺序装配的流水线工艺过程。由于工艺的繁琐性,工程的计算机控制系统考虑采用分散控制和集中管理的分布式控制模式,采用以西门子PLC为核心构成的计算机控制系统,各独立工位控制系统之间通过网络实现数据信息、资源共享。该装配线在整个生产过程中较为关键,由于每个工位之间是流水线生产,因此每个环节的控制都必须具备高可靠性和一定的灵敏度,才能保证生产的连续性和稳定性。从站中的每个ET200S站和其对应的ET200ECO站共同构成一个工位, ET200ECO主要是采集现场数据用。ET200S站的模块置于小型控制箱内, 对于工位的基本操作有两种方式,就地控制箱手动方式和就地自动方式。由于每个控制工位的操作进度不一致,操作工可以按照装配要求进行手自动切换。特殊情况下亦可通过手动操作进行工件位置的修正。

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IEC61131-3标准与PLC编程语言的关系 由于PLC强大的功能和优良的性能,以及应用成本的不断下降和使用的方便性,促使PLC的应用领域不断扩展,市场潜力巨大,于是,全世界许多公司纷纷推出自己的PLC产品。出于垄断或市场保护的目的,各家公司的PLC产品各有差别,互不兼容。当形形色色的PLC涌入市场时,国际电工委员会与有关PLC制造商多次协商,于1993年制定了IEC1131标准以引导PLC健康地发展。 IEC1131标准共分为5个部分:IEC1131-1为一般信息,即对通用逻辑编程作了一般性介绍并讨论了逻辑编程的基本概念、术语和定义;IEC1131-2为装配和测试需要,从机械和电气两部分介绍了逻辑编程对硬件设备的要求和测试需要;IEC1131-3为编程语言的标准,它吸取了多种编程语言的长处,并制定了5种标准语言;IEC1131-4为用户指导,提供了有关选择、安装、维护的信息资料和用户指导手册;IEC1131-5为通信规范,规定了逻辑控制设备与其他装置的通信联系规范。IEC1131标准后更名为IEC61131标准。 在IEC61131-3中,规定了控制逻辑编程中的语法、语义和显示,并对以往编程语言进行了部分修改后形成目前通用的5种语言。在这5种语言中,有3种是图形化语言,2种是文本化语言。图形化编程语言包括:梯形图(LD-Ladder Diagram)、功能块图(FBD - Function Block Diagram)、顺序功能图(SFC - Sequential Function Chart)。文本化编程语言包括:指令表(IL-Instruction List)和结构化文本 (ST-Strutured Text)。IEC61131-3的编程语言是IEC工作组对世界范围的PLC厂家的编程语言合理地吸收、借鉴的基础上形成的一套针对工业控制系统的国际编程语言标准,它不但适用于PLC系统,而且还适用于更广泛的工业控制领域;IEC61131-3 的编程工具提供对现场总线系统的支持,并对现场总线装置的软件设计产生了很大影响。IEC并不要求每种产品都运行这5种语言,可以只运行其中的一种或几种,但均必须符合标准。在实际组态时,可以在同一项目中运用多种编程语言,相互嵌套,以供用户选择简单的方式生成控制策略。 正是由于IEC61131-3标准的公布,许多PLC制造厂先后推出符合这一标准的PLC产品。美国罗克韦尔(Rockwell)公司许多PLC产品都带符合IEC61131-3标准中结构文本的软件选项。法国施耐德()公司的Modicon TSX Quantum PLC产品可采用符合IEC61131-3标准的Concept软件包,它在支持Modicon 984梯形图的同时,也遵循IEC61131-3标准的5种编程语言。德国西门子(Siemens)公司的SIMATIC S7-200、S7-300、S7-400、C7-620均采用SIMATIC软件包,其中梯形图和功能块图部分符合IEC61131-3标准。 PLC梯形图经验设计法简介 经验设计法用设计继电器电路图的方法来设计比较简单的开关量控制系统的梯形图,即在一些典型电路的基础上,根据被控对象对控制系统的具体要求,不断地修改和完善梯形图。有时需要多次反复地调试和修改梯形,增加一些触点或中间编程元件,后才能得到一个较为满意的结果。 这种方法设计没有普遍的规律可以遵循,具有很大的试探性和随意性,后的结果不是惟一的,设计所用的时间、设计的质量与设计者的经验有很大的关系,一般用于较简单的梯形图(如手动程序)的设计,一些电工手册中给出了大量常用的继电器控制电路,在用经验法设计梯形图时可以参考这些电路。 就是应用逻辑代数以逻辑组合的方法和形式设计程序。逻辑法的理论基础是逻辑函数,逻辑函数就是逻辑运算与、或、非的逻辑组合。因此,从本质上来说,PLC梯形图程序就是与、或、非的逻辑组合,也可以用逻辑函数表达式来表示。 (1) 基本方法:用逻辑法设计梯形图,必须在逻辑函数表达式与梯形图之间 建立一种一一对应关系,即梯形图中常开触点用原变量(元件)表示,常闭触点用反变量(元件上加一小横线)表示。触点(变量)和线圈(函数)只有两个取值“1”与“0”,1表示触点接通或线圈有电,0表示触点断开或线圈无电。触点串联用逻辑“与”表示,触点并联用逻辑“或”表示,其他复杂的触点组合可用组合逻辑表示,他们的对应关系如下表所示。 逻辑函数表达式 梯形图 逻辑函数表达式 梯形图 逻辑“与” M0=X1.X2 “与”运算式 M0=X1.X2---Xn 逻辑“或” M0=X1+X2 “或/与”运算式 逻辑“非” “与/或”运算式 M0=(X1.X2)+(X3.X4) (2) 设计步骤: 1) 通过分析控制要求,明确控制任务和控制内容; 2) 确定PLC的软元件(输入信号、输出信号、辅助继电器M和定时器T),画出PLC的外部接线图; 3) 将控制任务、要求转换为逻辑函数(线圈)和逻辑变量(触点),分析触点与线圈的逻辑关系,列出真值表; 4) 写出逻辑函数表达式; 5) 根据逻辑函数表达式画出梯形图; 6) 优化梯形图

 

安装在各工位的分布式I/O模块ET200S和ET200eco通过现场检测元件和传感器将系统主要的监控参数(主要是开关量)采集进来,ET200S和ET200eco将现场模拟量信号转换为高精度的数据量,通过高速度可达12M的Profibus-DP现场总线网络将采集数据上传到中央控制器,控制器根据具体工艺要求进行处理,再通过Profibus-DP网络将控制输出下传给ET200S,实现各工位的控制流程。 PROFIBUS是全球应用广泛的过程现场总线系统。PROFIBUS有三种类型:FMS、DP和PA。PROFIBUS-FMS可用于通用自动化;PROFIBUS-DP用于制造业自动化;PROFIBUS-PA用于过程自动化。使用PROFIBUS过程现场总线技术可以使硬件、工程设计、安装调试和维修费用节省40%以上。PROFIBUS-DP的技术性能使它可以应用于工业自动化的一切领域,包括冶金、化工、环保、轻工、制药等领域。除了安装简单外,它有极高的传输速率,可达12Mbits/s,通讯距离可达到1000米,如果加入中继器可以将通讯距离延长到数十公里,具有多种网络拓扑结构(总线型、星型、环型)可供选择。在一个网段上多可连接Profibus-DP从站即ET200S或是ET200eco 32个。

整个控制系统根据工艺划分由转台、举升台、举升转移台、翻转机五种工位组成。各部分可独立完成各自的控制任务,并通过工业以太网实现和上位监控系统的连接,由上位系统实现各部分的协调控制。

装配I线工程PLC控制系统和网络通讯系统具有下列特点:

(1)计算机集成自动化过程控制系统,分布式、高可靠性、高稳定性。

(2)从站作为相对独立的系统分散控制各个工位的运行。

3.2 系统控制要点
(1)该系统网络中一个主站CPU下两条profibus网络所带的从站有44个之多,在利用STEP7 V5.5编程软件进行硬件配置时,根据S7-300CPU中CPU31XC的地址分配的参数规范,对于数字量输入输出,其地址分配的参数范围为0.0~127.7。因此在进行硬件配置时,西门子PLC S7-300CPU自带的profibus-DP接口上的profibus I线上的模块数字量I/O地址一般规定在0.0~127.7的范围中,如有出则采用间接寻址的方式来处理。profibus Ⅱ线上的模块的数字量I/O地址无论处个范围中,都必须采用间接寻址方式。

(2)关于接触器的硬件互锁。对于转台工位,转台有正转和反转两种工作状态,因此转台的回转电机需要有一个负荷开关和两个接触器一并来控制(而举升电机一般只需要一个负荷开关和对应的一个接触器即可进行控制),接触器分正转接触器和反转接触器,输入端为380AV。正转接触器的三相电压A、B、C分别和反转接触器的C、B、A短接。当程序在执行过程中,若存在某些漏洞使得正转接触器和反转接触器的输出点同时置1时,则会出现正转接触器和反转接触器各自的A相和C相短接,造成接触器短路损坏,主电源开关跳闸。为了避免这种事故的发生,首先保证程序中不能出现两个接触器同时置1的情况,其次即是采用接触器上硬件互锁,点Q1、点Q2是输出控制点,Q1两端本应接在正向接触器的两个输入端子,同理, Q1两端本应接在正向接触器的两个输入端子,但是改接成如图所示。接触器上有自带的一个常开点和一个常闭点,互锁中只需用到常闭点,当输出点Q1闭合时,正向接触器上常闭点随之断开,则Q2输出点两端之间不可能形成回路,也就不会出现短路跳闸的事故。

该项目中涉及到的变量数目较多,根据现场情况随时可能有更改,为了便于管理,采取S7程序界面和Wincc人机界面共用一套变量。这样可以将建立变量的工作量减少一半,也将出错概率减少一半。先安装西门子STEP 7软件,之后自定义安装西门子Wincc软件,将Wincc通讯组件安装完整。然后在西门子STEP 7软件中插入OS站,可点击右键打开并编辑Wincc项目。在Wincc项目中需要引用变量的位置进行变量选择,出现变量选择对话框,即可在西门子STEP 7项目变量表中选择需要的变量,从而保证人机界面和下位机所用变量的一致性。

3.3 系统控制功能
(1)手自动回路的切换在Wincc人机界面上可以很方便地知道每个工位的手自动状态,但是手自动状态的切换是在从站的控制箱面板上实现的。在自动状态下,工位的操作全由下位控制,可实现全自动控制机械的操作流程。在手动状态下,操作具有自保护功能,在某些机械操作动作下通过软件互锁可杜绝相应的危险动作的发生。

 (2)安全保护上位监控系统设定了若干级操作密码,管理员和操作员分别有自己的操作权限,且操作员在进行操作时有必要的警告提示框和信息提示框出现。

(3)查询源程序代码当上位机画面显示某个工位出现故障时,可从画面直接点击按钮进入相应的下位机梯形图程序界面,即可迅速查找出故障的根本原因,节省了维修时间。

(4)故障报警和报表打印当设备出现故障时,报警框中会出现提示,并伴随有声音报警。操作员可根据需要打印与生产相关的报表信息。

4 结
西门子S7-300CPU通过两条profibus-DP网络连接若干ET200S和ET200ECO从站构成的集中分散式控制系统已经在该发动机装配线投运,能够保证生产线连续稳定地生产,尤其在机械动作灵敏度上有较大提高,完全满足了用户的要求。

当PLC投入运行后,其工作过程一般分为三个阶段,即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间,PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。输入采样在输入采样阶段,PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据,并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后,转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中,即使输入状态和数据发生变化,I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此,如果输入是脉冲信号,则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期,才能保证在任何情况下,该输入均能被读入。
用户程序执行
在用户程序执行阶段,PLC是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时,又是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路,并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算,然后根据逻辑运算的结果,刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态;或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态;或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即,在用户程序执行过程中,只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化,而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化,而且排在上面的梯形图,其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用;相反,排在下面的梯形图,其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。
输出刷新当扫描用户程序结束后,PLC就进入输出刷新阶段。在此期间,CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路,再经输出电路驱动相应的外设。这时,才是PLC的真正输出。同样的若干条梯形图,其排列次序不同,执行的结果也不同。另外,采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。当然,如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略,那么二者之间就没有什么区别了。

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梯形图程序设计的常用方法——转换法梯形图设计的应用举例 图5是两台电动机自动顺序联动控制的继电器电路图,将其转化为功能相同的PLC的外部接线图和梯形图。 图5两台电动机自动顺序联动控制的继电器电路图 1) 分析动作原理 按SB1,KM1得电并自锁,电动机M1转动同时时间继电器KT线圈得电,经5秒延时后KM2得电并自锁,电动机M2转动;按SB2,KM1、KM2失电,两台电动机停止。 2) 确定输入/输出信号。 根据上述分析,输入信号有SB1、SB2、FR1、FR2,输出信号有KM1、KM2,并且可设对应关系如下:SB1-X1,SB2-X2,FR1-X3,FR2-X4,KM1-Y1,KM2-Y2。 3) 画出PLC的外部接线图和对应的梯形图。 图6外部节线图 图7梯形图 图解法是靠画图进行 PLC 程序设计。常见的主要有梯形图法、逻辑流程图法、时序流程图法和步进顺控法。 a 梯形图法:梯形图法是用梯形图语言去编制 PLC 程序。这是一种模仿继电器控制系统的编程方法。其图形甚至元件名称都与继电器控制电路十分相近。这种方法很容易地就可以把原继电器控制电路移植成 PLC 的梯形图语言。这对于熟悉继电器控制的人来说,是方便的一种编程方法。 b 逻辑流程图法:逻辑流程图法是用逻辑框图表示 PLC 程序的执行过程,反应输入与输出的关系。逻辑流程图法是把系统的工艺流程,用逻辑框图表示出来形成系统的逻辑流程图。这种方法编制的 PLC 控制程序逻辑思路清晰、输入与输出的因果关系及联锁条件明确。逻辑流程图会使整个程序脉络清楚,便于分析控制程序,便于查找故障点,便于调试程序和维修程序。有时对一个复杂的程序,直接用语句表和用梯形图编程可能觉得难以下手,则可以先画出逻辑流程图,再为逻辑流程图的各个部分用语句表和梯形图编制 PLC 应用程序。 c 时序流程图法:时序流程图法使首先画出控制系统的时序图(即到某一个时间应该进行哪项控制的控制时序图),再根据时序关系画出对应的控制任务的程序框图,后把程序框图写成 PLC 程序。时序流程图法很适合于以时间为基准的控制系统的编程方法。 d 步进顺控法:步进顺控法是在顺控指令的配合下设计复杂的控制程序。一般比较复杂的程序,都可以分成若干个功能比较简单的程序段,一个程序段可以看成整个控制过程中的一步。从整个角度去看,一个复杂系统的控制过程是由这样若干个步组成的。系统控制的任务实际上可以认为在不同时刻或者在不同进程中去完成对各个步的控制。为此,不少 PLC 生产厂家在自己的 PLC 中增加了步进顺控指令。在画完各个步进的状态流程图之后,可以利用步进顺控指令方便地编写控制程序。 PLC输入和输出指令说明与举例 LD:逻辑取指令,从母线开始取常开触点。 LDI:逻辑取反指令,从母线开始取常闭触点。 OUT:线圈的驱动指令。 指令说明: 1.LD、LDI指令用于将触点接到母线上。 2.OUT指令是对输出继电器、辅助继电器、状态定时器、计数器的线圈驱动指令,对输入继电器不能使用。 3.OUT指令可作多次并联使用。 举例: (1) 梯形图 :如图 (2) 程序清单 LD X000 OUT Y000 END ? 在分析PLC控制系统的功能时,可以将它想象成一个继电器控制系统中的控制箱,其外部接线图描述了这个控制箱的外部接线,梯形图是这个控制箱的内部“线路图”,梯形图中的输入继电器和输出继电器是这个控制箱与外部世界联系的“接口继电器”,这样就可以用分析继电器电路图的方法来分析PLC控制系统。在分析时可以将梯形图中输入继电器的触点想象成对应的外部输入器件的触点或电路,将输出继电器的线圈想象成对应的外部负载的线圈。外部负载的线圈除了受梯形图的控制外,还可能受外部触点的控制。 图1是某摇臂钻床的继电器控制电路原理图。钻床的主轴电机用接触器KM1控制,摇臂的升降电机用KM2和KM3控制,立柱的松开和夹紧电机用KM4和KM5控制。图2和图4-16是实现具有相同功能的PLC的外部接线图和梯形图。 将继电器电路图转换为功能相同的PLC的外部接线图和梯形图的步骤如下: 了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况,根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理,这样才能做到在设计和调试控制系统时心中有数。 2 )确定PLC的输入信号和输出负载,画出PLC的外部接线图。 继电器电路图中的交流接触器和电磁阀等执行机构用PLC的输出继电器来控制,它们的线圈接在PLC的输出端。按钮、控制开关、限位开关、接近开关等用给PLC提供控制合作和反馈信号,它们的触点接在PLC的输入端。继电路图中的中间继电器和时间继电器的功能用PLC内部的辅助继电器和定时器来完成,它们与PLC的输入继电器和输出继电器无关。 画出PLC的外部接线图后,同时也确定了PLC的各输入信号和输出负载对应的输入继电器和输出继电器的元件号。例如图2中控制摇臂上升的按钮SB3接在PLC的X0输入端子上,该控制信号在梯形图中对应的输入继电器的元件号X0。在梯形图中,可以将X0的触点想象为SB3的触点。 3)确定与继电器电路图的中间继电器、时间继电路对应的梯形图中的辅助继电器(M)和定时器(T)的元件号。 第2步和第3步建立了继电器电路图中的元件和梯形图中的元件

 

S7-300 CPU 的六个性能等级

现有性能范围极宽的分级 CPU 系列,可用于组态控制器。
产品范围包括 7 种标准的 CPU、
7 种紧凑式 CPU、5 种故障防护型 CPU 以及 3 种工艺 CPU。
现有 CPU 的宽度仅 40mm
SIMATICS7-300 是我们全集成自动化设计的一部分,是销量大的控制器。

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应用范围

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