福建有西门子PLC模块销售

发布时间：2018-04-26

福建有西门子PLC模块销售

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詹雪芬  9 9：85011-1590
  两台砂轮机的电气控制原理图举例 1．砂轮机的电气控制 砂轮机通常用于修磨刀具。高速旋转的砂轮装在电动机的轴上，与电动机转子同速旋转。虽然它也只要电机单向旋转，但由于工作时粉尘太多，不宜采用开启式负荷开关，而封闭式负荷开关又不适宜频繁操作，所以砂轮机一般采用转换开关控制。图1-9时两台砂轮机的电路图。 控制原理与特点： (1) 转换开关SA1（或SA2）的旋转按钮置于Ⅰ（开），三相电源与电动机接通，砂轮电机起动运转，置于位置Ⅱ（关），砂轮电机停。因组合开关没有短路保护功能，所以电路中接入熔断器的闸刀开关或铁壳开关，也可以是断路器，用它来隔离电源，并起到短路保护作用。 (2) 由于砂轮与电机轴的连接是用螺帽固定的，所以砂轮罩壳上用箭头指示了砂轮的旋转方向，如果反向旋转，有可能因旋转惯性使螺帽松开而造成高速旋转的砂轮飞出的重大事故。在接砂轮电机的电源时，切记先试它的转向是否与箭头方向一致。 2．转换开关(组合开关)和转换开关 (1) 组合开关 转换开关又称组合开关，图1-10是HZ10系列组合开关外形与结构图。转换开关实质上是一种特殊刀开关，是操作手柄在与安装面平行的平面内左右转动的刀开关。只不过一般刀开关的操作手柄是在垂直安装面的平面内向上或向下转动，而组合开关的操作手柄则是平行于安装面的平面内向左或向右转动而已。多用在机床电气控制线路中，作为电源的引入开关，也可以用作不频繁地接通和断开电路、换接电源和负载以及控制5KW以下的小容量电动机的正反转和星三角起动等。 转换开关的图形符号和文字符号如图1-11 （2）转换开关 比组合开关有更多的操作位置和触点、能够接多个电路的一种手动控制电器。由于它的档位多、触点多，可控制多个电路，能适应复杂线路的要求，图1-12是LW12转换开关外形图，它是有多组相同结构的触点叠装而成，在触头盒的上方有操作机构。由于扭转弹簧的储能作用，操作呈现了瞬时动作的性质，故触头分断迅速，不受操作速度的影响。 转换开关在电气原理图中的画法，如图1-13所示。图中虚线表示操作位置，而不同操作位置的各对触点通断状态与触点下方或右侧对应，规定用于虚线相交位置上的涂黑圆点表示接通，没有涂黑圆点表示断开。另一种是用触点通断状态表来表示，表中以“+”（或“ ╳ ”）表示触点闭合，“—”（或无记号）表示分断。 组合开关的文字符号：SA
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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结构化文本（ST）在PLC编程中的应用 结构化文本（ST）是一种高级的文本语言，可以用来描述功能，功能块和程序的行为，还可以在顺序功能流程图中描述步、动作和转变的行为。结构化文本语言表面上与PASCAL语言很相似，但它是一个专门为工业控制应用开发的编程语言，具有很强的编程能力用于对变量赋值、回调功能和功能块、创建表达式、编写条件语句和迭代程序等。结构化文本非常适合应用在有复杂的算术计算的应用中。结构化文本程序格式自由，可以在关键词与标识符之间任何地方插入制表符、换行字符和注释。对于熟悉计算机高级语言开发的人员来说，结构化语言更是易学易用。此外，结构化文本语言还易读易理解，特别是用有实际意义的标识符、批注来注释时，更是这样。 LD取开点，LDI取闭点，out连线圈，end程序完 1)PLC实验接线图、及控制要求 2)画“梯形图”程序 3)(译为)“指令表”程序 是对图5-40功能表图采用STL指令编写的梯形图。对于并行序列的分支，当S0的STL触点和X0的常开触点均接通时，S31和S34被同时置位，系统程序将前级步S0变为不活动步；对于并行序列的合并，用S32、S35的STL触点和X2的常开触点组成的串联电路使S33置位。在图5-41中，S32和S35的STL触点出现了两次，如果不涉及并行序列的合并，同一状态器的STL触点只能在梯形图中使用一次，当梯形图中再次使用该状态器时，只能使用该状态器的一般的常开触点和LD指令。另外，FX系列PLC规定串联的STL触点的个数不能过8个，换句话说，一个并行序列中的序列数不能过8个。 图5-41 并行序列的梯形图 （2）使用通用指令的编程 如图5-42所示的功能表图包含了跳步、循环、选择序列和并行序列等基本环节。 图5-42 复杂的功能表图 如图5-43所示是对图5-42的功能表图采用通用指令编写的梯形图。步M301之前有一个选择序列的合并，有两个前级步M300和M313，M301的起动电路由两条串联支路并联而成。M313与M301之间的转换条件为，相应的起动电路的逻辑表达式为，该串联支路由M313、X13的常开触点和C0的常闭触点串联而成，另一条起动电路则由M300和X0的常开触点串联而成。步M301之后有一个并行序列的分支，当步M301是活动步，并且满足转换条件X1，步M302与步M306应同时变为活动步，这是用M301和Xl的常开触点组成的串联电路分别作为M302和M306的起动电路来实现的，与此同时，步M301应变为不活动步。步M302和M306是同时变为活动步的，因此只需要将M302的常闭触点与M301的线圈串联就行了。 图5-43 使用通用指令编写的梯形图 步M313之前有一个并行序列的合并，该转换实现的条件是所有的前级步(即步M305和M311)都是活动步和转换条件X12满足。由此可知，应将M305，M311和X12的常开触点串联，作为控制M313的起动电路。M313的后续步为步M314和M301，M313的停止电路由M314和M301的常闭触点串联而成。 编程时应该注意以下几个问题： 1）不允许出现双线圈现象。 2）当M314变为“1”状态后，C0被复位（见图5-43），其常闭触点闭合。下一次扫描开始时M313仍为“1”状态（因为在梯形图中M313的控制电路放在M314的上面），使M301的控制电路中上面的一条起动电路接通，M301的线圈被错误地接通，出现了M314和M301同时为“1”状态的异常情况。为了解决这一问题，将M314的常闭触点与M301的线圈串联。 3）如果在功能表图中仅有由两步组成的小闭环，如图5-44a所示，则相应的辅助继电器的线圈将不能“通电”。例如在M202和X2均为“1”状态时，M203的起动电路接通，但是这时与它串联的M202的常闭触点却是断开的，因此M203的线圈将不能“通电”。出现上述问题的根本原因是步M202既是步M203的前级步，又是它的后序步。如图5-44b所示在小闭环中增设一步就可以解决这一问题，这一步只起延时作用，延时时间可以取得很短，对系统的运行不会有什么影响。 图5-44 仅有两步的小闭环的处理 （3）使用以转换为中心的编程 与选择序列的编程基本相同，只是要注意并行序列分支与合并处的处理。 （4）使用仿STL指令的编程 如图5-45所示是对图5-42功能表图采用仿STL指令编写的梯形图。在编程时用接在左侧母线上与各步对应的辅助继电器的常开触点，分别驱动一个并联电路块。这个并联电路块的功能如下：驱动只在该步为“1”状态的负载的线圈；将该步所有的前级步对应的辅助继电器复位；指明该步之后的一个转换条件和相应的转换目标。以M301的常开触点开始的电路块为例，当M301为“1”状态时，仅在该步为“1”状态的负载Y0被驱动，前级步对应的辅助继电器M300和M313被复位。当该步之后的转换条件X1为“1”状态时，后续步对应的M302和M306被置位。 图5-45 采用仿STL指令编写的梯形图 如果某步之后有多个转换条件，可将它们分开处理，例如步M302之后有两个转换，其中转换条件T0对应的串联电路放在电路块内，接在左侧母线上的M302的另一个常开触点和转换条件X2的常开触点串联，作为M305置位的条件。某一负载如果在不同的步为“1”状态，它的线圈不能放在各对应步的电路块内，而应该用相应辅助继电器的常开触点的并联电路来驱动它。

 

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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影响现场输入给PLC信号及执行机构出错的主要原因 虽然工业控制机和可编程控制器本身都具有很高的可靠性，但如果输入给PLC的开关量信号出现错误，模拟量信号出现较大偏差，PLC输出口控制的执行机构没有按要求动作，这些都可能使控制过程出错，造成无法挽回的经济损失。 影响现场输入给PLC信号出错的主要原因有： 1)造成传输信号线短路或断路（由于机械拉扯，线路自身老化，特别是鼠害），当传输信号线出故障时，现场信号无法传送给PLC，造成控制出错； 2)机械触点抖动，现场触点虽然只闭合一次，PLC却认为闭合了多次，虽然硬件加了滤波电路，软件增加微分指令，但由于PLC扫描周期太短，仍可能在计数、累加、移位等指令中出错，出现错误控制结果； 3)现场变送器，机械开关自身出故障，如触点接触不良，变送器反映现场非电量偏差较大或不能正常工作等，这些故障同样会使控制系统不能正常工作。 影响执行机构出错的主要原因有： 1)控制负载的接触不能可靠动作，PLC发出了动作指令，但执行机构并没按要求动作； 2)控制变频器起动，由于变频器自身故障，变频器所带电机并没按要求工作； 3)各种电动阀、电磁阀该开的没能打开，该关的没能关到位，由于执行机构没能按PLC的控制要求动作，使系统无法正常工作，降低了系统可靠性。要提高整个控制系统的可靠性，必须提高输入信号的可靠性和执行机构动作的准确性，否则PLC应能及时发现问题，用声光等报警办法提示给操作人员，尽快排除故障，让系统安全、可靠、正确地工作。 PLC如何成为工业控制三大支柱 自1969年针对工业自动控制的特点和需要而开发的台PLC问世以来，迄今已近30多年了 ，它的发展虽然包含了前期控制技术的继承和演变，但又比同于顺序控制器和通用的微机控制装置。它不仅充分利用微机处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电气操作维护人员的技能和惯，摒弃了微机常用的计算机编程语言的表达形式，独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础地形象编程语言和模块化地软件结构，使用程序地编制清晰直观、方便易学，调试和查错都很容易。用户买到所需PLC后，只需按说明书或提示，座少量地安装接线和用户程序地编制工作，就可以灵活而方便地将PLC应用于生产实践。而且用户程序的编制、修改和调试不需要具有专门的计算机编程语言知识。这样就破除了“电脑”的神秘感，推动了计算机技术的普遍运用。可编程控制器PLC在现代工业自动化控制中是值得重视的控制技术。 PLC现已成为工业控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT），以其可靠性高、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能、以易与计算机接口、能对模拟量进行控制，具备高速计数与位控等性能模块等优异性能，日益取代由大量中间继电器、时间继电器、计数继电器等组成的传统继电—接触控制系统，在机械、化工、石油、冶金、电力、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业得到广泛应用。PLC应用深度和广度已经成为一个工业的重要标志。 功能： 1、逻辑控制 2、定时控制 3、计数控制 4、步进(顺序)控制 5、PID控制 6、数据控制：PLC具有数据处理能力。 7、通信和联网 8、其它：PLC还有许多特殊功能模块， 适用于各种特殊控制的要求,如：定位控制模块，CRT模块。 随着微电子技术的发展，20世纪70年代中期出现了微处理器和微型计算机，人们将微机技术应用到PLC中，更多的发挥计算机的功能，不仅用程序逻辑取代硬件连线，还增加了运算、数据传送和处理等功能，使其真正成为一种电子计算机工业控制设备，国外工业界在1980年正式命名其为可编程序控制器（Programmable Controller），简称PC，但是由于它和个人计算机（Personal Computer）的简称容易混淆，所以现在仍把可编程序控制器简称为PLC。 进入20世纪80年代以后，随着大规模和大规模集成电路等微电子技术的迅猛发展，以16位和32位微处理器构成的微机化PLC得到了惊人的发展，使PLC在概念、设计、性能价格比以及应用等方面都有了新的突破。不仅控制功能增强，体积减小，成本下降，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便，而且模拟量I/O和PID控制、远程I/O和通信网络、数据处理以及图像显示也有了长足发展，所有这些已经使PLC应用于连续生产的过程控制系统，使之成为自动化技术支柱。

 

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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