【正文】 值、定時(shí)器值或其它計(jì)算值傳送到主站 [15]?？梢詫?shí)現(xiàn)其與網(wǎng)絡(luò)上的主站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換， S7200PLC 控制器對(duì)設(shè)備上的信息進(jìn)行采集，并將其放到 V 存儲(chǔ)器內(nèi)，當(dāng)要把采集來的數(shù)據(jù)上傳給主站時(shí)，數(shù)據(jù)就會(huì)從S7200 PLC 的 V 存儲(chǔ)器復(fù)制到 EM277 中，以便同時(shí)傳送到主站， 進(jìn)而通過主站上的通信模塊將采集來的數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)系統(tǒng)?？梢詫?shí)現(xiàn) S7200 PLC 與 PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)上主站的物理連接。 EM277 PROFIBUS DP 模塊在前面的面板上有四個(gè)狀態(tài) LED，用來指示 DP 端口的運(yùn)行狀態(tài)： （ 1） S7200 PLC 上電后， DX MODE 燈一直熄滅直到 DP 通訊開始。在為新的從站地址按照順序進(jìn)行了開關(guān)改變以后，若要使改變生效，就必須對(duì) PLC 重新 上電 [11]。這樣，使用戶能與主站交換任何類型的數(shù)據(jù)?；魻杺鞲衅骺梢钥焖賯鬟f出脈沖信號(hào)，因此在倍捻機(jī)上安裝霍爾傳感器以后就可以很方便的利用脈沖信號(hào)來記錄一些數(shù)據(jù)，從而可以通過這來計(jì)算出需要的數(shù)據(jù) 并且可以隨時(shí)了解到機(jī)器的運(yùn)行狀況。 磁平衡式電流傳感器的具體工作過程為：當(dāng)主回路有一電流通過時(shí)，在導(dǎo)線上產(chǎn)生的磁場(chǎng)被聚磁環(huán)聚集并感應(yīng)到霍爾器件上，所產(chǎn)生的信號(hào)輸出用于驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的功率管并使其導(dǎo)通，從而獲得一個(gè)補(bǔ)償電流 Is。 （ 2） 開關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器， 斯密特觸發(fā)器 和輸出級(jí) 組成，它輸出數(shù)字量。如果想 SMB37 寫入 211111000，即 16F8，則對(duì) HSC0 的功能設(shè)置為：復(fù)位與啟動(dòng)輸入信號(hào)都是高電位有效， 4 倍計(jì)數(shù)頻率，計(jì)數(shù)方向?yàn)樵鲇?jì)數(shù)，允許更新雙字值和允許執(zhí)行 HSC 指令。在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，使用的是 HSC0 到 HSC3，并且都是使其工作在模式 0，這樣從表 22 中可以看到選用的四個(gè)輸入點(diǎn)分別是 、 、 、 [8]。高速計(jì)數(shù)器的工作模式與中斷事件有密切關(guān)系。在此選用的高速計(jì)數(shù)器是高數(shù)計(jì)數(shù)器 0 到高速計(jì)數(shù)器3[8]。 在工業(yè)生產(chǎn)中．?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，各類傳感器、變送器與其配合使用，可同時(shí)對(duì)溫度、壓力、液位、流量、重量、濕度等工程參數(shù)進(jìn)行測(cè)量、顯示、報(bào)警、控制、變送輸出等。這些特征包括：監(jiān)視 S7200 正在執(zhí)行的用戶程序狀態(tài)，為 S7200 指定運(yùn)行程序的掃描次數(shù)，強(qiáng)制變量值等?；?S7200 紡織設(shè)備數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 程序執(zhí)行后， S7200 將程序邏輯結(jié)果寫到輸出映像寄存器中。 S7200 系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：極高的可靠性 ； 極豐富的指令集 ； 易于掌握 ； 便捷的操作 ； 豐富的內(nèi)置集成功能 ； 實(shí)時(shí)特性 ； 強(qiáng)勁的通訊能力 ； 豐富的擴(kuò)展模塊 。 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計(jì) 這條工序 12 臺(tái) 設(shè)備 共用一個(gè)主站，主站 分出 2 個(gè)網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)傳遞電能消耗等數(shù)據(jù)，另一個(gè)傳遞 4 個(gè) S7200 從站 的數(shù)據(jù) ，一個(gè)從站控制 3 臺(tái) 設(shè)備 。 網(wǎng)絡(luò)配置的具體方案 倍捻工序中一共有 12 臺(tái) 設(shè)備 ， 3 臺(tái) 設(shè)備 為一組共用一個(gè) S7200PLC，每 臺(tái)設(shè)備配備高速計(jì)數(shù)器和霍爾傳感器， 高速計(jì)數(shù)器 采集 霍爾傳感器 的 脈沖信號(hào) 傳送到 S7200中，然后通過 EM277 模塊傳送到主站中 。 圖 21 是傳感器的 示意 圖。 基于 S7200 對(duì)紡織設(shè)備的數(shù)據(jù)采集方案 總體方案設(shè)計(jì) 本課題所用的倍捻機(jī)采用的是西門子公司的 S7200 CPU224 的 PLC 進(jìn)行控制的。加捻屬于紡紗的后期工藝。它的大力推廣將取得良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。包括軟硬件的設(shè)計(jì)、用戶程序的設(shè)計(jì)。 在這種大的背景下，新的制造理念層出不窮，如虛擬制造、敏捷制造、精益生產(chǎn)等，無論這些側(cè)重點(diǎn)在哪里，都在于盡可能的提高制造系統(tǒng)響應(yīng)市場(chǎng)和客戶的快速性 ，以謀得敏捷 [3]。器材、專件是影響裝備整體水平，影響紗、布質(zhì)量，影響新工藝，新技術(shù)推廣應(yīng)用的重要因素。 20xx年全國(guó) 7500萬棉紡紗錠中， 90年代先進(jìn)水平的設(shè)備已占 50 %。 本文采用的 現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)于紡織行業(yè) 信息化 的主要作用是通過高速 、穩(wěn)定、高集成性 的 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò) ，不斷的進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，做到 設(shè)備的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集 ，實(shí)現(xiàn) 車間工序的數(shù)據(jù)集成 。 但是對(duì)于一些工廠的部分舊設(shè)備，要想實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成就需要另外配置數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)進(jìn)行紡機(jī)設(shè)備的生產(chǎn)數(shù)據(jù) 的 獲取。 我國(guó)棉紡織企業(yè)技術(shù)改造已經(jīng)有了很大進(jìn)步，裝備水平有了很大提高。 國(guó)產(chǎn)精梳機(jī)工藝性能、速度水平已有很大提高，可以滿足一般產(chǎn)品質(zhì)量要求，但和國(guó)際知名品牌 還有一定差距。 紡織行業(yè)屬于典型的制造業(yè)之一，面對(duì)變幻莫測(cè)，動(dòng)態(tài)多變的全球市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，企業(yè)如何以最快的時(shí)間（ T）、最低的生產(chǎn)成本（ C）、最優(yōu)的產(chǎn)品（ Q）、最佳的生產(chǎn)環(huán)境（ E） 以及 最好的服務(wù)（ S）來贏得市場(chǎng)，是企業(yè)成功的關(guān)鍵，是現(xiàn)代企業(yè)的立足之 本 [2]。根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際應(yīng)用對(duì)象以及現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)，選用了 PROFIBUS DP總線控制技術(shù)作為數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)基本技術(shù)，提出了本項(xiàng)目的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案。運(yùn)用了總線技術(shù)對(duì)信息進(jìn)行采集，在控制室就可以監(jiān)控到每臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行情況，并由專業(yè)人員做出相對(duì)準(zhǔn)確的判斷；縮短了操作時(shí)間，并增強(qiáng)了控制的直觀性、科學(xué)性和準(zhǔn)確性；減輕了設(shè)備因不合理運(yùn)行帶來的過度機(jī)械磨損，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命；并且系統(tǒng)具有較為完善的故障判斷、報(bào)警功能，從而也降低了系統(tǒng)維護(hù)的設(shè)備成本與人工成本。紡紗是織布的前期工藝。倍捻機(jī) 主要具有以下特點(diǎn)：高品質(zhì)錠子在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下的持久穩(wěn)定性；二級(jí)傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)，使受力更合理，加捻范圍更廣；油浴式齒輪箱，特殊的導(dǎo)紗曲線，使卷繞成形良好；卷繞張力可以在超喂羅拉上任意調(diào)節(jié)，因此也適用于染色用松馳柔軟的卷繞 。 該倍捻工序有 12 臺(tái)倍捻機(jī)， 3 臺(tái)倍捻機(jī)共用一個(gè) S7200PLC， 每臺(tái)倍捻機(jī)配置有 兩個(gè) 霍爾傳感器， PLC上的 6個(gè)高速計(jì)數(shù)器分別用來計(jì)算這 6個(gè) 傳感器 的脈沖數(shù)量 ，用來 測(cè)定機(jī)車線速 和 錠子速度 。并且網(wǎng)絡(luò)中的中繼器和終端電阻均由就近的動(dòng)力電柜單獨(dú)提供供電回路，采用開關(guān)電源單獨(dú)供電。 8. 整個(gè) DP 網(wǎng)絡(luò)由主站通過 CP3431 連接到 工業(yè)以太網(wǎng) 上。因此 S7200 系列具有極高的性 價(jià) 比。 （ 2） 執(zhí)行程序： CPU 根據(jù)這些輸入信號(hào)控制相應(yīng)邏輯，當(dāng)程序執(zhí)行時(shí)刷新相關(guān)數(shù)據(jù)。 （ 5） STEP 7Micro/WIN 提供軟件工具幫助您調(diào)試和測(cè)試您的程序。 （ 2） 模擬理的采集，通過模擬量模塊， A/D（模擬量 /數(shù)字量）模塊，可以將外面的重量信號(hào)，溫度信號(hào)、壓力信號(hào)等引入， A/D模塊能接受的信號(hào)是 010V， 05V，基于 S7200 紡織設(shè)備數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 55V電壓信號(hào)及 020MA， 420MA電流信號(hào)，如果終端采集模塊得到的信號(hào)不是這些標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，還要通過變送器轉(zhuǎn)換一下，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)入 A/D模塊后，就會(huì)由 A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字，這些轉(zhuǎn) 換后的數(shù)字量，可由程序使用，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，處理，最后得到所需要的數(shù)據(jù)顯示出來。這些計(jì)數(shù)器中， HC3 和 HC5 只能作為單向計(jì)數(shù)器，其他計(jì)數(shù)器既可作為單向計(jì)數(shù)器，也可以作為雙向計(jì)數(shù)器使用。 每種高速計(jì)數(shù)器有多種工作模式，以完成不同的功能。例如 HSC0 在模式 0 下工作，只用 作時(shí)鐘輸入，不使用 和 ，則這兩個(gè)輸入端可作為他用。 第一，選擇高速計(jì)數(shù)器； 第二，設(shè)置控制字節(jié)，在選擇用 HSC0 的工作模 3 之后，對(duì)應(yīng)的控制字節(jié)為 SMB37。 霍爾傳感器分為線型霍爾傳感器和開關(guān)型霍爾傳感器兩種 ： （ 1） 線性型霍爾傳感器由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。 （ 2） 磁平衡式（閉環(huán)式） 磁平衡式電流傳感器也叫霍爾閉環(huán)電流傳感器，也稱補(bǔ)償式傳感器，即主回路被測(cè)電流 I 在聚磁環(huán)處所產(chǎn)生的磁場(chǎng)通過一個(gè)次級(jí)線圈，電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)償，從而使霍爾器件處于檢測(cè)零 磁 通 的工作狀態(tài)。 倍捻機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，很多數(shù)據(jù)都不方便記錄。 EM277 能讀寫S7200 PLC 中定義的變量數(shù)據(jù)塊。從站地址是使用 EM277 模塊上的旋轉(zhuǎn)開關(guān)設(shè)定的。在建立 S7200 PLC 用戶程序時(shí)，必須知道 V 存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的開始地址和緩沖區(qū)大小。 PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過其 DP 通信端口，連接到 EM277 PROFIBUS DP 模塊。 S7200 PLC通過 EM277 PROFIBUS DP擴(kuò)展從站模塊連接到 PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)上。與許多 DP 從站不同的是， EM277 模塊不僅僅是傳輸 I/O 數(shù)據(jù)。每次對(duì)從站的數(shù)據(jù)交換為寫輸出和讀輸入。 EM277 可用 DP 主站組態(tài)，以接收從主站來的輸出數(shù)據(jù)，并將輸入數(shù)據(jù)返回給主站。在這個(gè)例子中， DP 主站已定義了 4 個(gè)字輸出和 16 個(gè)字輸入的一種 I/O組態(tài)，以及 V 存儲(chǔ)器偏移為 3000。 表 41 輸出地址及對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù) 輸出地址 對(duì)應(yīng) 數(shù)據(jù) VW3000 VW3002 VD3004 VW3008 VW3010 VD3012 VW3016 VW3018 VD3020 VB3024 A 車錠速（ r/min） A 車條筒轉(zhuǎn)速（ r/min）（線速） A 車產(chǎn)量（ m） B 車錠速（ r/min） B 車條筒轉(zhuǎn)速（ r/min）（線速） B 車產(chǎn)量（ m） C 車錠速（ r/min） C 車條筒轉(zhuǎn)速（ r/min）（線速） C 車產(chǎn)量（ m） A、 B、 C 車運(yùn)行標(biāo)志 (2)主程序 用來程序的初始化，并且初始高速計(jì)數(shù)器的工作模式 。然后再次經(jīng)過 500ms 時(shí)再記錄一次產(chǎn)量，用這次產(chǎn)量減去前一次產(chǎn)量獲得產(chǎn)量差，就這樣每 500ms 累計(jì)一次產(chǎn)量差，達(dá)到一定數(shù)量后乘以比例 就達(dá)到了實(shí)際產(chǎn)量。 本系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)際工程中還需要做大量工作，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具體情況進(jìn)行布線和安裝，設(shè)備的在線調(diào)試，考慮現(xiàn) 場(chǎng)的干擾等問題，功能不足之處還需修改。紡織信息采集系統(tǒng)必將廣泛地使用總線技術(shù) 和網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，節(jié)省大量的人力物力，提高生產(chǎn)效率。 計(jì)算機(jī)作為信息技術(shù)的載體，在紡織行業(yè)中應(yīng)用的程度實(shí)際上就是企業(yè)信息化的程度。 基于 S7200 紡織設(shè)備數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 全文總結(jié) 本文是通過現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)倍捻工序多種信息的采集和上傳，從而方便工作人員利用各種參數(shù)來監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀況及實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的計(jì)算。 有數(shù)據(jù)輸出則表示機(jī)車處于開啟狀態(tài)；反之則處于停止?fàn)顟B(tài)。 如圖 42 所示。用戶也要定義 I/O 組態(tài)，它是寫入到 S7200 PLC 的輸出數(shù)據(jù)總量和從 S7200 PLC 返回的輸入數(shù)據(jù)總量。從站只能接收其主站的寫請(qǐng)求。 DP 主站建立網(wǎng)絡(luò)，然后初始化其 DP 從站。 EM277 經(jīng)過串行 I/O 總線連接到 S7200CPU。 EM277 模塊不斷地更新其從 S7200 PLC 來的輸入，以便向 DP 主站提供最新的輸入數(shù)據(jù)。此狀態(tài)一直保持到 S7200 PLC 斷電或數(shù)據(jù)交換重新開始。 EM277模塊不斷地更新其從 S7200 PLC 來的輸入，以便向 DP 主站提供最新的輸入數(shù)據(jù)。 輸入和輸出緩存區(qū)的地址可以配置在 S7200 PLC V 存儲(chǔ)器中的任何位置。 PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過其 DP通信端口，連接到 EM277 PROFIBUS DP 模塊 ，如圖 33 中 S7200 PLC 通過 EM277連接到總線上 [11]。被測(cè)電流的任何變化都會(huì)破壞這一平衡。它有兩種工作方式，即磁平衡式和直式。當(dāng)前值隨計(jì)數(shù)脈沖的輸入而不斷變化，當(dāng)前值可以由程序直接讀取 HCn 得到； 第五，設(shè)置中斷事件并全局開中斷，高速計(jì)數(shù)器利用中斷方式對(duì)高速事件進(jìn)行精確控制； 第六，執(zhí)行 HSC 指令，以上設(shè)置完成并用指令實(shí)現(xiàn)之后，即可用 HSC 指令對(duì)高速計(jì)數(shù)器編程進(jìn)行計(jì)數(shù)。 每個(gè)高速計(jì)數(shù)器都對(duì)應(yīng)一個(gè)控制字節(jié)。例如，如果 HSC0 在模式 4 下工作，就必須用 為時(shí)鐘輸入端， 為增減方向輸入端， 為外部復(fù)位輸入端。 所用高速計(jì)數(shù)器都支持當(dāng)前值等于預(yù)設(shè)值中斷。它結(jié)合了單片機(jī)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和微機(jī)對(duì)圖型處理、顯示的優(yōu)點(diǎn)。 S7200PLC 的數(shù)據(jù)采集 申行端口的本質(zhì)功能是作為 CPU和串行設(shè)備間的編碼轉(zhuǎn)換器。 S7200 的編程軟件為 STEP 7Micro/WIN，該 編 程軟件為用戶開發(fā)、編輯和監(jiān)控自己的應(yīng)用程序提供了良好的編程環(huán)境 ， 基本功能： （ 1） STEP 7Micro/WIN 是在 Windows 平臺(tái)上運(yùn)行的 SIMATIC S7200 PLC 編程軟件，簡(jiǎn)單、易學(xué)，能夠解決復(fù)雜的自動(dòng)化任務(wù)。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。