西门子模块|一级代理

设备介绍：
　　该模温机是协助一OEM客户开发的，用于配合注塑机运行。开始OEM客户采用传统的电器设备控制方式做了一台样机，根据系统要求，控制水泵、水阀及一些报警显示需要相应的一系列开关和指示灯，还需大量各种继电器，接线也非常麻烦。样机的调试及试用结果并不理想，于是决定采用PLC来实现设备的运行控制。很明显，在能达到系统控制要求的情况下，客户优先选择了价格便宜的西门子224CPU加上UniMAT的4TC模块和16DO模块来实现控制。
 
控制要求：
　　1.  根据路温度反馈或设定的时间控制热水或冷水的排送。
　　2.  控制流程分为手动控制和自动控制两种方式，两种控制方式不能进行，所有动作必须在水泵启动的情况下完成。
　　3.  通过触摸屏监视和控制设备的运行情况，有报警显示。
　　4.  要求能保存几组设定好的各时间、温度参数，并能读取直接用。 

 

　　地址分配表：

控制流程图： 

触摸屏主要界面：

　　采用西门子PLC作该设备的核心部分，不仅编程控制简单、布线简单，维护也很方便，在西门子CPU的基础上使用UniMAT的扩展模块，不但保证了控制的稳定，更节省了成本。

1 引言

       随着我国经济的发展，人们对电子设备的需求越来越大、对电子设备的质量要求也越来越高。针对自动化流水线的需求也越来越广泛，需要可靠、功能齐全、响应速度快的控制系统。PLC可靠性高、抗干扰能力强、性能稳定、容易扩展、便于维护和升级等优点都强于PC机。此自动化流水线选用西门子CPU（S7-200）及UniMAT扩展模块控制系统，下面具体介绍设计方案。

   2 系统概述

      电池包装流水线主要由电池性能检测、电池贴附商标及电池裹标三部分工艺及各设备机构的衔接传送控制部分。电池性能检测：此控制系统需要采集电池性能检测数据，处理后送入PLC，经PLC运算穗选电池良品；传动到贴附商标设备中，控制伺服电机对电池贴附功能，由角度扫描光纤测定电池贴附精度，穗选电池良品送入全自动裹标设备放料平台，经三个步进电机控制到裹标位置-裹标-下料。

  3 系统构成及功能

      PLC：CPU224（西门子）；UniMAT扩展模块：EM221（32点数字量输入）、EM221（16点数字量输入） EM222（32点数字量输出）  EM221（16点数字量输出）  EM253（运动控制模块）

 1数据采集卡，采集电池性能检测信息功能。

2数字量输入及输出。

 3高频脉冲输出。

4手动及自动运行两套系统，且对各个输入点进行监视，如发现异常立即停止此系统，发出报警功能。

4 系统控制过程

    此系统采取同步和异步控制程序，主要提高各工艺的利用率及生产效率。（部分动作控制流程图如下）

工艺流程图

电池性能检测控制流程图（部分控制流程）

   5应用效果分析

     经整个系统稳定后，全自动包装流水线在各监控中下无误差的稳定生产；西门子S7-200PLC和UniMAT扩展模块抗干扰性强、稳定及可靠性增强该系统运行和监控能力。今后全自动流水线将是大型企业发展趋势，其控制系统的全面性，功能的强大性也是PLC发展趋势。

　随着电力电子技术以及控制技术的发展，交流变频调速在工业电机拖动领域得到了广泛应用；可编程控制器plc作为替代继电器的新型控制装置，简单可靠，操作方便、通用灵活、体积小、使用寿命长且功能强大、容易使用、可靠性高，常常被用于现场数据采集和设备的控制；在此，本次设计就是基于S7-200PLC的USS通信方式的速度闭环定位控制。

　　将现在应用广泛的PLC和变频器综合起来通过USS协议网络控制实现速度闭环定位控制。PLC根据输入端的控制信号及脉冲信号，经过程序运算后由通讯端口控制变频器运行设定的行程；电机运行到减速值后开始减速；电机运行到设定值后停止运行并锁定。该系统必须具备以下三个主体部分：控制运算部分、执行和反馈部分。控制运算主要由PLC和变频器来完成；执行元件为变频器和电机；反馈部分主要为速度反馈。

　　S7-200 PLC通过USS协议网络控制Micro-Master MM420变频器，控制电动机的启动、制动停和定位控制，并能够通过PLC读取变频器参数、设置变频器参数。

　　1.系统设计的总体思路

　　系统主要由三个部分构成，即可编程逻辑控制器件PLC、变频器和电机。通过设置给定输入给PLC,再通过PLC控制变频器，再经由变频器来控制电机，随后将电机的转速反馈给PLC,经比较后输出给变频器从而实现无静差调速。构成闭环系统就要把速度信息反馈给输入。速度的测量可以通过光电编码器和PLC来实现。

　　速度采集：S7-200具有高速脉冲采集功能，采集频率可以达到30KHz,共有6个高速计数器（HSC0~HSC5）工作模式有12种。在固定时间间隔内采集脉冲差值，通过计算既可以获得电动机的当前转速。

　　例如：设采样周期为100ms即是每隔100ms采集脉冲一次，光电开关每转发出8个脉冲，那么就可以得到速度为：

　　其中Δm为采样周期内接受到的脉冲数。

　　转速n的单位为r /min.

　　闭环控制就是将速度信号反馈给PLC,再通过与给定量比较，输出给PID控制部分，从而调节速度使其能达到设定要求。具体如图1所示。

　　2.系统硬件接线与变频器的参数设置

　　西门子S7-200和MicroMaster变频器之间采用通讯协议USS,用户可通过程序调用的方式实现通信，编程的工作量小，是一种费用低使用方便的通讯方式。S7-200CPU的通信端口的规格是RS485,将S7-200的通信端口与驱动装置的RS485端口连接，在RS485网络上实现USS通信无疑是方便经济的。

　　系统硬件接线图如图2所示，将MM440的通信端子为P+（29）和N-（30）分别接至S7-200通信口的3号与8号针，以建立S7-200与MM420变频器的USS通信硬件连接。其中，I0.1为脉冲输入，I0.2为启动开关。

　　总线连成后，除在上位机进行编程外，还要在变频器上进行各参数设置，主要如表1:

　　3.软件设计

　　应用S7-200PLC和变频器通过USS协议网络控制实现速度闭环定位控制。要求PLC根据输入端的控制信号及脉冲信号，经过程序运算后由通讯端口控制变频器运行设定的行程；电机运行到减速值后开始减速；电机运行到设定值后停止运行并锁定。系统软件程序流程图设计如图3所示。

　　USS协议对硬件设备要求低，减少了设备之间布线的数量。无需重新布线就可以改变控制功能。可通过串行接口设置来修改变频器的参数。可连续对变频器的特性进行监测和控制。利用S7-200CPU组成USS通信的控制网络具有较高的性价比。西门子S7-200和MicroMaster变频器之间采用通讯协议USS,用户可通过程序调用的方式实现通信，编程的工作量小，是一种费用低使用方便的通讯方式。本系统USS协议通信部分程序梯形图如图4所示。

　　4.结语

　　本项目运行效果：PLC根据输入端的控制信号及脉冲信号，经过程序运算后由通讯端口控制变频器运行设定的行程；电机运行到减速值后开始减速；电机运行到设定值后停止运行并锁定，实现了速度的闭环定位自动控制。

　　实践证明：西门子变频器与PLC通过USS协议进行串行通讯，无须购置附件进行系统组态，直接对其组网监控，进行电机闭环调速，是一种低成本、高性能的好途径，这种设计方法具有较大的推广意义。