西门子6ES7232-0HD22-0XA0工作原理 概述： JSD210K-N是用在小型圆柱形零件成批的大量生产中的一种半自动车床，该车床有自动定长进料、车削速度可调、自动按照预先设定的工序进行车削加工、零件计数等功能，完全去掉了老型号车床中的机械凸轮机构，减少了车床运行时的机械噪声，延长了车床的使用寿命，使车床的使用和维护都变得非常方便。 硬件构成： 该车床要求有自动定长进料、自动断料、可装夹三把车削刀具（三把刀按照预先设定的工序依次使用）、自动进刀等功能。 1、伺服驱动：主轴5.5KW,进料0.75KW,进刀0.5KW,走刀0.5KW共四套伺服系统,伺服系统选用安川的伺服放大器和伺服电机,转速高为3000r/min,自带2000线的编码器和速比为50:1的二级减速机(主轴为自制减速机,分为四个速比,由PLC控制气缸动作进行档位切换,速比为2.5:1、10:1、60:1和300:1) 2、系统中有四个编码器信号需要采集，同时还有四路脉冲调制信号输出，故在系统中选用了2只S7-226CN的PLC，2只PLC通过PPI方式组成一个网络。一块存储卡,用于保存配方。 3、显示屏选用K-TP178micro触摸屏，通过PPI网络与S7-200CN的PLC进行数据交换。 系统结构示意图 软件构成： 系统分两种操作模式:一种为分步操作,另一种为同步操作. 分步操作原理: 在K-TP178micro触摸屏上设定主轴转速,为保证主轴有足够的扭矩,程序会选择主轴齿轮箱采用合适的档位(两个数字量输出点驱动两只气缸动作),以保证电机能在1800r/min_2500 r/min之间运行.驱动器通过电机的编码器反馈构成闭环控制,以提高运行精度.速度给定由PLC输出端口的PTO脉冲调制来驱动,同时编码器信号由PLC的高速记数端口采集,用于实际速度的显示和在同步模式中的速度计算. 运行时,主轴会按照一个恒定的转速运行,可在K-TP178micro中设定刀具运行的进刀速度,进给量,及刀具的进刀次数. 同步操作原理: 运行模型 软件构成: 1、把凸轮旋转一周360度分成24等份，平均每等份15度。运行时，利用CPU226CN的配方功能，把凸轮的运行速度和圈数用编码器脉冲数的形式存入配方中，同时输入对应的系数，选择主轴齿轮箱的速比。 2、把从轴（走刀和进刀）对应于主轴相对位置的旋转量用编码器脉冲数的形式也存入配方中，同时输入对应的系数，齿轮箱速比为50：1。 3、开机后，程序先把主轴、走刀和进刀，三个运行配方调入V存储区，乘上他们各自的系数和速比后进行对比，结果分别送入三个驱动器速度给定的脉冲调制PTO区。 4、一次走刀和进刀周期结束后，进入第二个循环周期，再次按三个运行配方中的第2条配方，把对应数值送入V存储区，重复步骤3的内容。在程序中共可设定60条配方条目。 5、运行完所有的配方条目，把零件从棒料上切断，同是程序计数，进料驱动器运行，进入下一个零件的加工周期。如无料或数量达到，停机。 配方构成 主程序构成 结束语： 新型号的S7-200CN PLC,指示执行速度更快,内存更大,增加了配方的功能,完全能够胜任车床对PLC的要求,也因为采用了S7-200CN的PLC,使车床加工零件的品种更多,更换程序更容易,也使对车床开发变得更加简单,更新速度更快.实际使用中,可以达到0.005mm精度,基本满足产品精度的要求.在水泥生产的工艺流程里，为稳定水泥的质量，经球磨机粉磨后的水泥必须经过水泥库储存后才能出厂，而出磨水泥入库，水泥厂一般都采用仓泵输送方式来进行气力输送。用西门子LOGO控制器开发的仓泵输送自动控制系统，可以自动控制水泥输送，同时计量水泥输送的仓数，概算出水泥的产量，为车间生产考核提供可靠依据。 1 水泥仓泵输送系统结构和原理 水泥仓泵输送系统主要由泵体、进料阀、排气阀、送风阀、出料阀、音叉料位开关及电接点压力表组成。 仓泵输送系统开始工作时，泵体内没有物料，这时关闭送风阀和出料阀，打开排气阀和进料阀，水泥由仓泵上方水泥仓进入泵体，空气则由排气阀排出。当水泥料位达到预置位置时，关闭进料阀和排气阀，打开送风阀，吹入压缩空气，稍延时后，泵体内水泥开始沸腾并达到流化状态，泵内气压也达到预设值，此时打开出料阀，利用压缩空气的压力将水泥通过管道送入水泥库。随着水泥的流出，泵内气压逐渐下降，待低于预设值后，表明泵体内水泥已吹空，关闭送风阀和出料阀，打开排气阀和进料阀，开始下一仓的输送，同时仓数计数器计一个数。 2 西门子LOGO控制器介绍 LOGO是西门子公司开发研制的通用逻辑模块，具有丰富的逻辑控制功能，在工业现场和民用设施里都有很好的实用价值。新推出的LOGO控制器集成有下列特性： 1 控制功能丰富：基本功能：诸如逻辑“与”、“或”、“非”、“与非”、“或非”、“异或”等；特殊功能：诸如通／断延时、RS触发器、脉冲继电器、时钟、加减计数器、随机发生器等。另外，还具有模拟量处理功能。 2 操作和显示功能： LOGO控制器上带有液晶显示器和六个按键，可以用来编程、修改参数以及监视运行状态，这一特性优于同点数的小型可编程控制器。 3 电源：LOGO有很宽的电压等级，大体可分为小于24V级和大于24V级，前者有12VDC、24VDC及24VAC，而后者则为115V～240VAC／DC，完全适用于一般工业现场。 4 模块化结构： 每种型号的LOGO控制器本身有8路输入和4路输出，另外还带有扩展口，可以连接专用模块来强大其功能，其专用扩展模块有4入4出开关量模块、2入模拟量模块以及AS－I总线系统模块。 5 多种输入输出通道：输入有多种电压等级的开关量输入、高速脉冲输入和0－10V或0－20mA模拟量输入，输出有可达10A的继电器输出和晶体管输出，可以满足一般控制需求。 6 程序复制和加密功能：利用LOGO的程序模块可以方便的实现这二个功能，黄色模块用于复制和移植应用程序，红色模块用于保护程序。 3 仓泵输送自动控制系统的设计与实现 在本系统里，LOGO处理的输入信号有音叉料位开关信号、泵内气压上下限信号、送风压力上下限信号、来风压力下限信号共6个点，处理的控制输出有送风阀、出料阀、进料阀、排气阀、计数器、指示灯共6个点。故选用一只主机LOGO230RC和一只扩展模块LOGODm8 230R组合起来完成控制任务，这种组合共可处理12个输入点8个输出点。 在系统接线时，音叉料位开关输入一路并接一只指示灯，有料位开关信号输入时点亮，用来指示仓泵内水泥已装满，同时作为手动控制信号。控制系统中手动工作方式完全脱离电气控制，用考克来控制四个阀门通断进行水泥输送，此时计数器不计数。 输出指示灯用来指示系统工作状态，正常吹送物料时点亮，若来风压力低于预设值，该指示灯则起到报警作用，闪烁来提醒操作人员注意，此时不宜吹送物料，应增加来风压力。 另外，为节约成本，泵内气压、吹风压力和来风压力三个信号均采用电接点压力表来检测，取其上下限开关量输入来进行控制。一、 概述 近年来广播电视发射技术有了飞跃的发展，发射机朝着高效率、全固态化、智能化方向发展，新型发射机的控制系统多以单片机为核心构成，具有高度的智能化和可靠性。随着自动化技术的高速发展，PLC的可靠性也是很高的，使得对发射机的操作做到无人值守已可以实现。 本文以我曾做的某电视台发射机房实时监控系统为例，介绍西门子PLC在广电系统中的应用。系统采用1台西门子S7-300作为主站，5台S7-200作为从站，主站通过稳定的工业现场总线（PROFIBUS-DP）将从站采集的所有PLC的数据传送给上位机画面，从而给工作人员的管理带来了方便。 二、 系统硬件 该控制系统共需开关量输入93点，开关量输出35点，模拟量输入62点。为尽可能减少电磁干扰，根据发射机分布情况，系统共分一个主站和五个从站。选用西门子S7-300系列CPU315-2DP作为主工作站，S7-200系列CPU224加开关量输入输出模块EM223和模拟量输入模块EM231以及Profibus-DP模块EM277组成从工作站，并为每一个从站配置了一个TD200文本操作显示面板用于本地实时显示发射机工作参数。在发射台监控室设置了两台装有西门子WinCC组态软件的研华工控机。整个系统通过工业现场总线（PROFIBUS-DP）联接而成。系统网络结构见“系统原理图”。 6台PLC工作站完成底层的控制动作，包括：开关信号的采集，模拟信号的采集，以及由PLC给发射机发出控制信号。选用一台S7-300是为了实现上位机冗余、底层PLC CPU时钟校正、自动开关发射机数据存储和所有采集的数据的快速集中处理。 2台上位机通过工业以太网（TIP/IP），完成互相冗余；同时，通过总线将6台PLC的数据全部采集上来，在画面上显示。冗余的上位机增强了整个系统的可靠性。 由于发射台有着强磁场干扰和发射机的模拟量信号不在PLC标准范围之内，在工作站PLC与发射机之间使用了信号调理电路联接；信号调理电路的作用是将发射机的模拟量信号转化为标准的4-20mA模拟信号作为PLC的输入，并且从电磁兼容的角度考虑，也保证了采集信号的准确。 三、 系统软件 整个软件系统分为PLC工作站应用软件和上位机人机界面组态软件两大部分。本系统中采用西门子公司的STEP7和MicroWin_3.2编程软件进行了PLC工作站的应用软件编程，同时还采用了西门子公司的WinCC组态软件进行了上位机人机界面的组态编程。 四、 系统功能 本系统主要实现了下述功能： 1. 自动监测发射机系统运行状态，实时监测、记录各参数量值（包括模拟量和开关量值）；对异常情况和参数越限进行记录报警；自动记录各机器开关机的时间及累计运行时间。 2. 按各频率每周播出时间表，定时（或随时）开机、关机、倒机； 3. 报警功能：有故障，即时显示报警。本地采用语音声、光报警方式，并可根据故障程度自动开启备用发射机； 4. 根据不同用户的权限实时控制发射机各种操作。 5. 自动生成报表功能：可根据用户的要求，生成各类报表（如日报表、季报表、故障记录、维修记录、检修记录、指标记录、交接班记录等）。报表可根据需要进行定时或随机打印； 6. 键盘功能 1) 可通过小键盘对前端机进行人工干预或修改某些参数； 2) 可修改开关机时间、当前时间、倒机时间； 3) 可通过键盘操作实现开机、关机、倒机等操作； 4) 为了避免频繁倒机，可屏蔽某一部发射机的使用。 7. 遥控操作主要是对发射机的工作参数进行设置或直接控制发射机，主要的命令有：开机（包括高开、低开）、关机（包括高关、低关）、倒机、复位等。值班员通过这些功能，控制设备的工作状态。 为了保证系统的安全有效运行，系统提供口令管理机制来限定值班员的操作权限和操作范围。值班员的权限由系统管理员设定。 系统运行过程中的操作情况都被自动记录，包括值班员的编号、时间、命令等。系统可以对记录进行查询、检索，以便了解值班员对系统的操作 8. 数据查询 1) 历史曲线：查询设备的模拟量，每五分钟取一点数据，画出昨天和的两条曲线。 2) 事件查询列出设备发生故障或越限这两种事件，并显示故障代码及含义，发生故障设备的数据、状态。 9. 数据存储： 1) 一类是五分钟数据，它只包含模拟量，因为数据量较大，只需保存三个月，五分钟数据以曲线的方式显示； 2) 一类是例行数据（整点数据），包括模拟量、开关量，整点数据是各类报表的依据。 3) 另一类是故障数据，包含故障前后十秒内的所有数据。 4) 所有历史数据亦可存入光盘长期保存。 10. 数据库的通用性和安全性 1) 历史数据存放在主服务器数据库中，在从服务器中建立该数据库的镜像备份，两者通过定时校验，发现问题及时自动恢复。 2) 对数据库的查阅、修改、删除设置不同级别的权限，以防数据库中的信息被破坏。 11. MIS系统（管理信息系统）是监控系统中的一部分，是一个小型的数据库，主要是对机房内的器材、图纸资料、技术档案进行统一的、规范的、科学的管理。MIS系统具备一般数据库所具有的各种功能，包括对器材、图纸资料、指标记录、维修记录、交接班记录进行显示、查询、检索、统计、打印报表等功能。 12. 远程访问采用网络操作系统、内置Web Server软件，利用Web 信息发布技术，通过局办公网，为上级领导和相关职能部门提供有关的信息。 为了保证系统的安全，减少系统入侵或人为破坏的可能性，应设置实时数据网关，使监控网能共享办公网资源，办公网不能直接访问监控网，只能按权限取得约定的实时信息。 五、 结束语 西门子公司的S7-200系列和S7-300系列PLC具有强大的指令，丰富的CPU类型和扩展模块，尤其是CPU模块内部集成了实时时钟，使其适合于广播发射机的自动控制应用。西门子公司提供的编程软件包和WinCC组态软件，功能强大，使系统开发变的更容易S7-300与S7-200通过EM277进行PROFIBUS DP通讯，需要在STEP7中进行S7-300站组态，在S7-200系统中不需要对通讯进行组态和编程，只需要将要进行通讯的数据整理存放在V 存储区与S7-300的组态EM277从站时的硬件I/O地址相对应就可以了。 插入一个S7-300的站： 选中STEP7的硬件组态窗口中的菜单 Option Install new GSD，导入SIEM089D.GSD文件，安装EM277从站配置文件，如下图： 在SIMATIC文件夹中有EM277的GSD文件： 导入GSD文件后，在右侧的设备选择列表中找到EM277从站，PROFIBUS DPAdditional Field DevicesPLCSIMATICEM277,并且根据您的通讯字节数，选择一种通讯方式，本例中选择了8字节入/8字节出的方式，如下图： 根据EM277上的拨位开关设定以上EM277从站的站地址，如下图： 组态完系统的硬件配置后，将硬件信息下载到S7-300的PLC当中： S7-300的硬件下载完成后，将EM277的拨位开关拨到与以上硬件组态的设定值一致，在S7-200中编写程序将进行交换的数据存放在VB0－VB15，对应S7-300的P和PIB0-PIB7，打开STEP7中的变量表和STEP7 MicroWin32的状态表进行监控，它们的数据交换结果如下图： 注意：VB0－VB7是S7－300写到S7－200的数据，VB8－VB15是S7－300从S7－200读取的值。EM277上拨位开关的位置一定要和S7－300中组态的地址值一致。
