S7-200系列PLC和MT-500系列觸摸屏在工業(yè)生產(chǎn)線上的應用舉例
在市場經(jīng)濟激烈競爭的今天,冰箱內(nèi)膽的制做上各有各的特點,針對我們的產(chǎn)品會給你帶來更多的方便,給你的生產(chǎn)效率大大的提高。
一、概述
在冰箱生產(chǎn)線的設備中,單工位真空成型機系統(tǒng)使用非常普及,對每種不同的冰箱型號都要對工藝的參數(shù)和模具進行調(diào)整,隨著PLC的國產(chǎn)化和成本的不斷降低,PLC在工業(yè)生產(chǎn)線的節(jié)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(tǒng)的工作環(huán)境和節(jié)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完全可以完成以上的工業(yè)要求。
西門子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(xiàn)場控制器的首選。它能適應現(xiàn)場環(huán)境強電磁干擾及高溫度,高濕度的場合。
本系統(tǒng)核心采用西門子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、手動和調(diào)整的三種工作狀態(tài),給操作人員帶來了很大的方便。
CPU226模塊有兩個RS485接口,點對點接口(PPI)多點接口(MPI)PROFIBUS在使用上非常方便,一個可以用于觸摸屏的控制,一個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單可靠,特別適用工業(yè)現(xiàn)場的復雜環(huán)境衛(wèi)使用。通訊采用西門子特有的PPI協(xié)議使用RS485通訊線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,開機進入系統(tǒng)主界面選擇需要的工作方式和對參數(shù)的調(diào)整等。如選擇自動工作模式,圖中的自動按鈕會切換到開的狀態(tài),在機器處于無故障條件下,按此按鈕后板材放好按一下自動循環(huán)按鈕,系統(tǒng)回自動完成一件產(chǎn)品的生產(chǎn)工作。如選擇調(diào)整界面或是選擇手動界面系統(tǒng)就會進入相應的控制面板進入相應的模式,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(tǒng)進入自動運行控制面板后,可以通過位狀態(tài)指示燈了解單工位真空成型機的運行情況,循環(huán)起動多功能按鈕在不同的運行狀態(tài)下可以,完成循環(huán)起動-------->加熱結(jié)束-------->冷卻結(jié)束,三種功能。
3、自動工作循環(huán)動作順序:
上料-------->按循環(huán)起動按鈕-------->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-------->上下加熱板慢速前進到位-------->加熱板開始加熱-------->A:正常;設定加熱時間到-------->
B:異常;板料下垂-------->電保護開關(guān)-------->
C:人工按(加熱結(jié)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:模架延時上-------->設定時間到-------->模架快速上行-------->模架慢速上行到位-------->
E:1次吹泡-------->設定時間到-------->2次吹泡-------->設定時間到-------->
慢速抽真空-------->設定時間到-------->快速抽真空-------->設定時間到-------->(選擇輔壓框),輔壓框快速下降-------->輔壓框慢速下降-------->保壓-------->保壓時間到-------->延時冷卻-------->設定時間到-------->冷卻風機開-------->設定時間到-------->風機停-------->消真空-------->設定時間到-------->脫模吹氣-------->設定時間到-------->抽芯回,模架延時下-------->設定時間到-------->模架比例慢速下降到位-------->抽芯復位,同時壓邊框快速上升-------->壓邊框慢速上升-------->卸料,一個工作循環(huán)結(jié)束。同時在執(zhí)行動作時如發(fā)生意外可以按急停按鈕,動作立即停止;所有動作在觸摸屏界面上都有模擬顯示。
4、 參數(shù)調(diào)整:通過觸摸參數(shù)調(diào)整屏界面對生產(chǎn)工藝中的產(chǎn)品型號、動作時間設定、溫度設定、速度設定、加熱板加熱位置及加熱功率百分比。
5、進入產(chǎn)品選擇界面,根據(jù)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(shù)調(diào)整進入對應的調(diào)整介面,根據(jù)產(chǎn)品的工藝卡要求進行調(diào)整。
7、根據(jù)不同的產(chǎn)品和型號來調(diào)整上下加熱板的溫度:每種產(chǎn)品有產(chǎn)品節(jié)拍和產(chǎn)量記數(shù),使用起來輕松自如。
三、換模與維護維修
1、換模時可以把模式轉(zhuǎn)換到調(diào)整位,進行必要的操作。
2、機器出現(xiàn)故障維修時,本系統(tǒng)配置了狀態(tài)信號顯示面板。
3、機器出現(xiàn)故障維修時,在調(diào)整手動狀態(tài)下還可以使用操作按鈕面板上的按鈕來控制。
4、本系統(tǒng)采用了編程的方式將系統(tǒng)出現(xiàn)的常見故障輸入到PLC中,會在人機界面上顯示當前的故障,給維護人員帶來更大的方便。
四、注意事項:
1、實施接線時,務必關(guān)閉電源。
2、控制柜電源必須采用符合標準的三相五線制供電,所有設備體上之接地端子務必正確的接地,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是否正確。
4、為了防止干擾,觸摸屏與控制柜之間的連線請務必使用有被覆的屏蔽線,且不可與AC200V以上的回路并排走向。
五、PLC程序的編制:
西門子S7-200使用西門子的STEP 7-MicroWIN 進行方便快捷的編程,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足中小型設備的應用。
部分梯形圖:
西門子的工業(yè)控制軟件的三種類型介紹:
西門子的工業(yè)軟件分為三個不同的種類:
(1)編程和工程工具 編程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于編程、組態(tài)、模擬和維護等控制所需的工具。STEP 7標準軟件包SIMATIC S7是用于S7-300/400,C7 PLC和SIMATIC WinAC基于PC控制產(chǎn)品的組態(tài)編程和維護的項目管理工具,STEP 7-Micro/WIN是在Windows平臺上運行的S7-200系列PLC的編程、在線仿真軟件。
(2)基于PC的控制軟件 基于PC的控制系統(tǒng)WinAC允許使用個人計算機作為可編程序控制器(PLC)運行用戶的程序,運行在安裝了Windows NT4.0操作系統(tǒng)的SIMATIC工控機或其它任何商用機。WinAC提供兩種PLC,一種是軟件PLC,在用戶計算機上作為視窗任務運行。另一種是插槽PLC(在用戶計算機上安裝一個PC卡),它具有硬件PLC的全部功能。WinAC與SIMATIC S7系列處理器完全兼容,其編程采用統(tǒng)一的SIMATIC編程工具(如STEP 7),編制的程序既可運行在WinAC上,也可運行在S7系列處理器上。
(3)人機界面軟件 人機界面軟件為用戶自動化項目提供人機界面(HMI)或SCADA系統(tǒng),支持大范圍的平臺。人機界面軟件有兩種,一種是應用于機器級的ProTool,另一種是應用于監(jiān)控級的WinCC。
ProTool適用于大部分HMI硬件的組態(tài),從操作員面板到標準PC都可以用集成在STEP 7中的ProTool有效地完成組態(tài)。ProTool/lite用于文本顯示的組態(tài),如:OP3,OP7,OP17,TD17等。ProTool/Pro用于組態(tài)標準PC和所有西門子HMI產(chǎn)品,ProTool/Pro不只是組態(tài)軟件,其運行版也用于Windows平臺的監(jiān)控系統(tǒng)。
WinCC是一個真正開放的,面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集的SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)軟件,可在任何標準PC上運行。WinCC操作簡單,系統(tǒng)可靠性高,與STEP 7功能集成,可直接進入PLC的硬件故障系統(tǒng),節(jié)省項目開發(fā)時間。它的設計適合于廣泛的應用,可以連接到已存在的自動化環(huán)境中,有大量的通信接口和全面的過程信息和數(shù)據(jù)處理能力,其最新的WinCC5.0支持在辦公室通過IE瀏覽器動態(tài)監(jiān)控生產(chǎn)過程.
一、人機界面無響應,按觸摸任何部位都無響應。
S7—200PLC系統(tǒng)主機(CPU)模塊的外形和模塊功能簡介
S7—200系統(tǒng)CPU 22*系列PLC主機(CPU模塊)的外形如圖1所示。S7—200CPU模塊包括一個中央處理單元、存儲器、電源以及數(shù)字I/O點,這些都被集成在一個緊湊、獨立的設備中。CPU負責執(zhí)行程序,以便對工業(yè)自動化控制任務或過程進行控制。輸人部分從現(xiàn)場設備中采集信號,輸出部分則輸出控制信號,控制工業(yè)過程中的設備。
圖1 CPU 22*系列PLC的CPU外形
從CPU模塊的功能來看,SIMATICS7—200系列小型可編程序控制器發(fā)展至今,經(jīng)歷了兩代:第一代產(chǎn)品的CPU模塊為CPU 21*,現(xiàn)已停產(chǎn)。第二代產(chǎn)品的CPU模塊為CPU 22*,是在21世紀初投放市場的。其速度快,具有極強的通訊能力。它具有四種不同結(jié)構(gòu)配置的CPU單元。
(1)CPU 221 CPU 221具有6輸入/4輸出,共計10個點的I/O,無擴展能力,有6 KB程序和數(shù)據(jù)存儲空間。還具有4個獨立的30 kHz高速計數(shù)器,2路獨立的20 kHz高速脈沖輸出端,1個RS—485通訊/編程口,具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由通訊方式。非常適合于小點數(shù)的控制系統(tǒng)。
(2)CPU 222 CPU 222除了具有CPU 221的功能外,其不同點在于:它有8輸人/6輸出,共計14點I/O??梢詭蓚€擴展模塊,最多擴展8路模擬量和64個I/O,因此是更廣泛的全功能控制器。
(3)CPU 224 它在CPU 222的基礎上使主機的輸入輸出點數(shù)增為24點,有14輸入/10輸出,可以帶7個擴展模塊,最大可擴展為168點數(shù)字量或者35點模擬量的輸入和輸出;存儲容量也進一步增加,有內(nèi)置時鐘,還增加了一些數(shù)學指令和高速計數(shù)器的數(shù)量,具有較強的控制能力。
(4)CPU 226 這種模塊在CPU 224的基礎上功能又進一步增強,有24輸入/16輸出,主機輸入和輸出點數(shù)增到40點,最大可擴展為248點數(shù)字量或35點模擬量;增加了通訊口的數(shù)量,通訊能力大大增強;它可用于點數(shù)較多、要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。
每一款主機模塊上都集成了24V直流電源,可以直接用于連接傳感器和執(zhí)行機構(gòu)。利用EEPROM存儲存儲程序和配置信息。用戶數(shù)據(jù)可通過主機的超級電容存儲若干天,電池模塊可選,可使數(shù)據(jù)的存儲時間延長到200天??梢杂闷胀ㄝ斎攵俗硬蹲奖?/span>CPU掃描周期更快的脈沖信號,利用中斷輸入,允許以極快的速度對信號的上升沿做出響應。速度為30 kHz的高速計數(shù)器可以編程,并具有復位輸入端,多個獨立的輸入端,可同時用作加減計數(shù),可以連接相應數(shù)量的相位差為90度的A/B相增量編碼器。2路最大可達20kHz的高頻脈沖輸出,可用以驅(qū)動步進電機和伺服電機以實現(xiàn)準確定位任務??梢杂媚K上的電位器來改變它對應的特殊寄存器中的數(shù)值,可以即時更改程序運行中的一些參數(shù),如定時/計數(shù)器的設定值、過程量的控制參數(shù)等。實時時鐘可用以對信息加注時間標記,記錄機器運行時間或?qū)^程進行時間控制。
現(xiàn)在西門子公司新推出了一種增強型的CPU 226XM,它在用戶程序存儲容量上擴大到8K字,其他指標和CPU 226相同。
S7-200PLC中斷優(yōu)先級和排對等候
優(yōu)先級是指多個中斷事件同時發(fā)出中斷請求時,CPU對中斷事件響應的優(yōu)先次序。S7-200規(guī)定的中斷優(yōu)先由高到低依次是:通信中斷、I/O中斷和定時中斷。每類中斷中不同的中斷事件又有不同的優(yōu)先權(quán),如表2所示。
一個程序中總共可有128個中斷。S7-200在各自的優(yōu)先級組內(nèi)按照先來先服務的原則為中斷提供服務。在任何時刻,只能執(zhí)行一個中斷程序。一旦一個中斷程序開始執(zhí)行,則一直執(zhí)行至完成。不能被另一個中斷程序打斷,即使是更高優(yōu)先級的中斷程序。中斷程序執(zhí)行中,新的中斷請求按優(yōu)先級排隊等候。中斷隊列能保存的中斷個數(shù)有限,若超出,則會產(chǎn)生溢出。中斷隊列的最多中斷個數(shù)和溢出標志位如表3所示。
表2中斷事件及優(yōu)先級
優(yōu)先級分組 |
組內(nèi)優(yōu)先級 |
中斷事件號 |
中斷事件說明 |
中斷事件類別 |
通信中斷 |
0 |
8 |
通信口0:接收字符 |
通信口0 |
0 |
9 |
通信口0:發(fā)送完成 |
||
0 |
23 |
通信口0:接收信息完成 |
||
1 |
24 |
通信口1:接收信息完成 |
通信口1 |
|
1 |
25 |
通信口1:接收字符 |
||
1 |
26 |
通信口1:發(fā)送完成 |
||
I/O中斷
|
0 |
19 |
PTO 0脈沖串輸出完成中斷 |
脈沖輸出 |
1 |
20 |
PTO 1脈沖串輸出完成中斷 |
||
2 |
0 |
I0.0上升沿中斷 |
外部輸入 |
|
3 |
2 |
I0.1上升沿中斷 |
||
4 |
4 |
I0.2上升沿中斷 |
||
5 |
6 |
I0.3上升沿中斷 |
||
6 |
1 |
10.0下降沿中斷 |
||
7 |
3 |
I0.1下降沿中斷 |
||
8 |
5 |
I0.2下降沿中斷 |
||
9 |
7 |
I0.3下降沿中斷 |
||
10 |
12 |
HSC0當前值=預置值中斷 |
高速計數(shù)器 |
|
11 |
27 |
HSC0計數(shù)方向改變中斷 |
||
12 |
28 |
HSC0外部復位中斷 |
||
13 |
13 |
HSC1當前值=預置值中斷 |
||
14 |
14 |
HSC1計數(shù)方向改變中斷 |
||
15 |
15 |
HSC1外部復位中斷 |
||
16 |
16 |
HSC2當前值=預置值中斷 |
||
17 |
17 |
HSC2計數(shù)方向改變中斷 |
||
18 |
18 |
HSC2外部復位中斷 |
||
19 |
32 |
HSC3當前值=預置值中斷 |
||
20 |
29 |
HSC4當前值=預置值中斷 |
||
21 |
30 |
HSC4計數(shù)方向改變 |
||
22 |
31 |
HSC4外部復位 |
||
23 |
33 |
HSC5當前值=預置值中斷 |
||
定時中斷 |
0 |
10 |
定時中斷0 |
定時 |
1 |
11 |
定時中斷1 |
||
2 |
21 |
定時器T32 CT=PT中斷 |
定時器 |
|
3 |
22 |
定時器T96 CT=PT中斷 |
表3 中斷隊列的最多中斷個數(shù)和溢出標志位
隊列 |
CPU 221 |
CPU 222 |
CPU 224 |
CPU 226和CPU 226XM |
溢出標志位 |
通訊中斷隊列 |
4 |
4 |
4 |
8 |
SM4.0 |
I/O中斷隊列 |
16 |
16 |
16 |
16 |
SM4.1 |
定時中斷隊列 |
8 |
8 |
8 |
8 |
SM4.2 |
西門子PLC的發(fā)展史 SIMATIC商標
S7-200是西德西門子公司的產(chǎn)品之一,其注冊商標為SIMATIC。
1.西門子公司的產(chǎn)品最早是1975年投放市場的SIMATIC S3,它實際上是帶有簡單操作接口的二進制控制器;
2.1979年,S3系統(tǒng)被SIMATIC S5所取代,該系統(tǒng)廣泛地使用了微處理器;
3.20世紀80年代初,S5系統(tǒng)進一步升級——U系列PLC,較常用機型:S5-90U、95U、100U、115U、135U、155U
4.1994年4月,S7系列誕生,它具有更國際化、更高性能等級、安裝空間更小、更良好的WINDOWS用戶界面等優(yōu)勢,其機型為:S7-200、300、400
5.1996年,在過程控制領域,西門子公司又提出PCS7(過程控制系統(tǒng)7)的概念,將其優(yōu)勢的WINCC(與WINDOWS兼容的操作界面)、PROFIBUS(工業(yè)現(xiàn)場總線)、COROS(監(jiān)控系統(tǒng))、SINEC(西門子工業(yè)網(wǎng)絡)及控調(diào)技術(shù)溶為一體
6.現(xiàn)在,西門子公司又提出TIA(Totally Integrated Automation)概念,即全集成自動化系統(tǒng),將PLC技術(shù)溶于全部自動化領域。
SM 1231 模擬量輸入信號模塊允許將控制器與過程中的模擬信號連接。
這為用戶提供了下列優(yōu)勢:
信號模塊具有與基本設備相同的設計特點。
模塊安裝在右側(cè) CPU 旁邊的導軌上,相互電氣、機械地連接,并且通過滑塊機構(gòu)連接到 CPU。
水平或垂直安裝在 DIN 導軌上或使用集成插片直接安裝在控制柜中。
LED 指示燈
根據(jù)所使用的 CPU 類型,一個 S7-1200 CPU 上可連接多達 8 個 SM 1278 模塊。