【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 加熱管、縱封加熱管、空氣壓縮機(jī)和聲光報(bào)警等。 基于PLC的包裝機(jī)生產(chǎn)工藝概述通過(guò)分析控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)分為縱封運(yùn)動(dòng)、供料系統(tǒng)、橫封運(yùn)動(dòng)和封切運(yùn)動(dòng)等?？v封運(yùn)動(dòng)和橫封運(yùn)動(dòng)中要牽涉溫度的控制。橫封結(jié)束后要運(yùn)用切刀的動(dòng)作將包裝好的成品和膜切斷。在高速運(yùn)動(dòng)中，傳統(tǒng)方式中各部分的動(dòng)作精確度不夠，而采用PLC控制的電機(jī)完成此項(xiàng)工作是比較容易的。它既靈活方便，又精確可靠。所以我們選擇PLC控制的方案是：在控制系統(tǒng)確定后，利用傳感器收集的信號(hào)通過(guò)PLC去控制其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)。根據(jù)膜上的色標(biāo)來(lái)確定橫封的位置。PLC除完成以上對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制外，還要同時(shí)檢測(cè)其他過(guò)載信號(hào)，同時(shí)聲光報(bào)警，提醒工作人員檢修。以此減少控制系統(tǒng)因?yàn)楣收隙a(chǎn)生不必要的浪費(fèi)。此全自動(dòng)包裝機(jī)控制系統(tǒng)中最主要的就是PLC。其次系統(tǒng)中需要采用有膜信號(hào)、動(dòng)盤(pán)到位、日期標(biāo)號(hào)等信號(hào)，所以要采用光電傳感器去檢查以上信號(hào)。要判別橫封和縱封的最低溫度和最高溫度，所以要采用溫度傳感器去檢測(cè)。要檢測(cè)色標(biāo)的位置，所以要采用顏色傳感器。要使傳感器工作，要用一個(gè)24V的電源模塊給電路中的電磁閥和A/D模塊供電。防止電路中各電機(jī)等過(guò)載，所以要用到熱繼電器。由于橫封和縱封的存在，所以還要有加熱管。其他還要電機(jī)、交流接觸器和電磁閥等。 系統(tǒng)運(yùn)行方式系統(tǒng)運(yùn)行方式分為手動(dòng)和自動(dòng)。1．手動(dòng)：按下啟動(dòng)按鈕，手動(dòng)開(kāi)關(guān)閉合，程序才能夠運(yùn)行，完成相應(yīng)的動(dòng)作。2．自動(dòng)：按下啟動(dòng)按鈕，程序完成一個(gè)周期的動(dòng)作后又接著從第一步開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)循環(huán)。在自動(dòng)方式下，中途若按下復(fù)位按鈕，則系統(tǒng)要繼續(xù)運(yùn)行到第一步開(kāi)始位置才停止。根據(jù)包裝機(jī)的實(shí)際運(yùn)行情況，本設(shè)計(jì)采用自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)運(yùn)行兩種方式，還必須考慮停止運(yùn)行方式的設(shè)計(jì)，可編程控制器的停運(yùn)方式有正常停運(yùn)，暫時(shí)停運(yùn)和緊急停運(yùn)三種。根據(jù)控制系統(tǒng)要求，又要包裝機(jī)運(yùn)行期間采用循環(huán)工作方式，只有在工作結(jié)束或接收到操作人員的停止運(yùn)行指令或設(shè)備出現(xiàn)故障或異常情況時(shí)才停止，因此本系統(tǒng)采用硬件切斷電源，使系統(tǒng)立即停車(chē)。 系統(tǒng)控制總框圖系統(tǒng)硬件配置機(jī)構(gòu)框圖如圖22所示，包括中央處理單元及I/O擴(kuò)展單元、檢測(cè)元件（光電開(kāi)關(guān)和接近開(kāi)關(guān)等）、控制元件（交流接觸器和電磁閥）以及執(zhí)行元件（電動(dòng)機(jī)）等幾部分。操作人員給出操作指令并指示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，機(jī)器啟停、功能切換、工況檢測(cè)、運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警等，檢測(cè)元件檢測(cè)料位位置、投料結(jié)束信號(hào)，以及各部分的動(dòng)作完成情況；PLC自動(dòng)循環(huán)掃描各個(gè)輸入輸出點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài)，并根據(jù)梯形圖程序所確定的邏輯關(guān)系跟新輸出點(diǎn)的狀態(tài)，通過(guò)通斷交流接觸器和電磁閥來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的啟停，從而完成從卷膜輸送到物料排出全過(guò)程的自動(dòng)控制。中央處理單元CPU檢測(cè)元件控制元件執(zhí)行元件輸 入 輸 出（I/O）單 元圖22 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖第3章 STEP7編程軟件 SIMATIC S7300基本構(gòu)成西門(mén)子PLC采用超大規(guī)模集成電路和先進(jìn)的生產(chǎn)工藝進(jìn)行生產(chǎn)。其產(chǎn)品與傳統(tǒng)的邏輯電路相比具有編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)，功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高，維修工作量小，維修方便，體積小，能耗低?？煽啃愿?，抗干擾能力強(qiáng)，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)安裝調(diào)試量少等特點(diǎn)，硬件配套齊全，用戶(hù)使用方便。圖31 S7300 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1．CPU模塊CPU模塊主要由微處理器和存儲(chǔ)器組成，它的主要任務(wù)是不斷采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶(hù)程序，刷新系統(tǒng)的輸出，存儲(chǔ)器用來(lái)儲(chǔ)存用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)。2．電源模塊電源模塊用于將交流220V轉(zhuǎn)變成直流24V。給背板總線(xiàn)提供5V的直流，通過(guò)背板提供網(wǎng)線(xiàn)5V直流電。3．?dāng)?shù)字量和模擬量輸入輸出模塊輸入模塊用來(lái)采集輸入信號(hào)。分為數(shù)字量和模擬量輸入，分別采集開(kāi)關(guān)、按鈕、壓力繼電器、電位器、測(cè)速發(fā)電機(jī)、各種變送器等的輸入。數(shù)字量輸出模塊用來(lái)控制接觸器、閥體、報(bào)警裝置等，而模擬量輸出模塊用來(lái)控制變頻器、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥等。4．接口模塊接口模塊主要用來(lái)擴(kuò)大PLC的容量，也給擴(kuò)展模塊提供電源。5．通信模塊通信模塊用于PLC之間，PLC與遠(yuǎn)程I／0之間，PLC與計(jì)算機(jī)和智能設(shè)備之間的通信，可以將PLC接人MPI，PROFIBUS。AS—I和工業(yè)以太網(wǎng)。6．編程設(shè)備西門(mén)子PLC采用安裝了編程軟件STEP7的計(jì)算機(jī)作為編程設(shè)備，在顯示器屏幕上編輯文本程序和圖形程序，也可從CPU將程序上載到編程設(shè)備或下載程序到CPU，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可對(duì)PLC實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離編程。 SIMATIC S7300基本功能1．開(kāi)關(guān)量邏輯控制。開(kāi)關(guān)量邏輯控制可取代傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制電路，實(shí)現(xiàn)數(shù)字量控制、順序控制；既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)的自動(dòng)控制，其應(yīng)用領(lǐng)域已遍布各行各業(yè)。2．閉環(huán)過(guò)程控制。閉環(huán)過(guò)程控制是指對(duì)存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量(即模擬量)。PLC采用模擬置I，O模塊，實(shí)現(xiàn)MD和D／A轉(zhuǎn)換(A：模擬量，D：數(shù)字量)，CPU通過(guò)各種各樣的控制算法程序來(lái)處理模擬量，對(duì)模擬量完成閉環(huán)PID(比例、積分、微分)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié)方法。3．運(yùn)動(dòng)控制。PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的控制。一般使用專(zhuān)用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。4．?dāng)?shù)據(jù)處理。PLC具有矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能。可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。5．通信聯(lián)網(wǎng)。西門(mén)子PLC通信包含PLC間的通信，PLC與其他智能設(shè)備(變頻器、計(jì)算機(jī)、數(shù)控裝置)間的通信。隨著工廠(chǎng)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展?，F(xiàn)代PLC也可以通過(guò)Intemet實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和維修，也可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)傳輸。 STEP7軟件概述STEP7是目前世界上使用最為廣泛的自動(dòng)化軟件之一，STEP7編程軟件用于SIMATIC SMC7和基于PC的WinCC，是用于編程、監(jiān)控和參數(shù)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)工具。STEP7具有以下功能：硬件配置和參數(shù)設(shè)置、通信組態(tài)、編程、測(cè)試、啟動(dòng)和維護(hù)、文件建檔、運(yùn)行和故障診斷功能等。STEP7用SIMATIC管理器對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行集中管理，它可以方便地瀏覽SIMATIC SMC7和WinCC的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)STEP7各種功能所需的SIMATIC軟件工具都集成在STEP7中。秉承為中國(guó)企業(yè)降低工程成本、助力技術(shù)創(chuàng)新的宗旨，西門(mén)子研發(fā)技術(shù)團(tuán)隊(duì)將SIMATIC技術(shù)與中國(guó)用戶(hù)使用習(xí)慣完美融合，歷經(jīng)兩年多不懈完善，精心打造全新工程利器。 STEP7的硬件接口PC/MPI適配器用于連接安裝了STEP7的計(jì)算機(jī)RS232C接口和PLC的MPI接口。，～。除了PC適配器，還需要一根標(biāo)準(zhǔn)的RS232C通信電纜。計(jì)算機(jī)的通信卡CP5611（PCI卡）、CP5511或CP5512（PCMCIA卡），可以將計(jì)算機(jī)連接到MPI或PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與PLC的通信。計(jì)算機(jī)的工業(yè)以太網(wǎng)通信卡CP1512（PCMCIA卡）或CP1612（PCI卡），通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與PLC的通信。配置計(jì)算機(jī)硬件接口步驟如下：1．在計(jì)算機(jī)上安裝好STEP7后，在管理器中執(zhí)行菜單命令“Option” “Setting the PG/PC Interface”，打開(kāi)“Setting PG/PC Interface ”對(duì)話(huà)框。2．在中間的選擇框中，選擇實(shí)際使用的硬件接口。點(diǎn)擊【Select…】按鈕，打開(kāi)“Install/Remove Interfaces”對(duì)話(huà)框，可以安裝選擇框中沒(méi)有列出的硬件接口的驅(qū)動(dòng)程序。3．點(diǎn)擊【Properties…】按鈕，可以設(shè)置計(jì)算機(jī)與PLC通信的參數(shù)。 STEP7的授權(quán)使用STEP7編程軟件時(shí)需要產(chǎn)品的特別授權(quán)，STEP7與可選的軟件包需要不同的授權(quán)。STEP7的授權(quán)存放在一張只讀的授權(quán)軟盤(pán)中。STEP7的光盤(pán)上的程序AuthorsW用于顯示、安裝和取出授權(quán)。每安裝一個(gè)授權(quán)，授權(quán)磁盤(pán)上的授權(quán)計(jì)數(shù)器減1，當(dāng)計(jì)數(shù)值為0時(shí)，不能用這張磁盤(pán)再安裝授權(quán)。使用AuthorsW程序可以把授權(quán)傳回授權(quán)磁盤(pán)，以后可以用這張磁盤(pán)再次安裝授權(quán)，也可以在硬盤(pán)的不同分區(qū)之間移動(dòng)授權(quán)。沒(méi)有授權(quán)也可以使用STEP7，以便熟悉用戶(hù)接口和功能，但是在使用時(shí)每隔一段時(shí)間將會(huì)搜索授權(quán)，提醒使用者安裝授權(quán)，只有安裝了授權(quán)才能有效地使STEP7工作。如果因?yàn)橛脖P(pán)出現(xiàn)故障而丟失授權(quán)，可以使用授權(quán)盤(pán)上的緊急授權(quán)，它允許STEP7繼續(xù)運(yùn)行一段有限的時(shí)間。在此期間應(yīng)與當(dāng)?shù)匚鏖T(mén)子代表處聯(lián)系，以獲得丟失授權(quán)的替換授權(quán)。 STEP7的硬件組態(tài)在PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初期，首先應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)的性質(zhì)和點(diǎn)數(shù)，以及對(duì)控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)的硬件配置。例如CPU模塊與電源模塊的型號(hào)，輸入/輸出模塊（即信號(hào)模塊SM）、功能模塊（FM）和通信處理模塊（CP），各種模塊的型號(hào)和每種型號(hào)的數(shù)量等。S7300的SM、FM和CP的數(shù)量總和超過(guò)8塊時(shí)，除了中央機(jī)架外還需要配置擴(kuò)展機(jī)架和接口模塊（IM）。確定了系統(tǒng)的硬件組成后，需要在STEP7中完成硬件配置工作。硬件組態(tài)的任務(wù)就是在STEP7中生成一個(gè)與實(shí)際的硬件系統(tǒng)完全相同的系統(tǒng)，例如要生成網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)站的機(jī)架和模塊，以及設(shè)置各硬件組成部分的參數(shù)，即給參數(shù)賦值。硬件組態(tài)確定了PLC輸入/輸出變量的地址，為設(shè)計(jì)用戶(hù)程序打下了基礎(chǔ)。組態(tài)時(shí)設(shè)置的CPU參數(shù)保存在系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊SDB中，其他模塊的參數(shù)保存在CPU中。在PLC啟動(dòng)時(shí)CPU自動(dòng)地向其他模塊傳送設(shè)置的參數(shù)，因此在更換CPU之外的模塊后不需要重新對(duì)它賦值。PLC在啟動(dòng)時(shí)，將STEP7中生成的硬件組態(tài)與實(shí)際的硬件配置進(jìn)行比較，如果二者不符，將立即產(chǎn)生錯(cuò)誤報(bào)告。模塊在出廠(chǎng)時(shí)帶有預(yù)置的參數(shù)，或稱(chēng)為默認(rèn)的參數(shù)，一般可以采用這些預(yù)置的參數(shù)。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，需要對(duì)以太網(wǎng)、PROFIBUSDP和MPI等網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和通信參數(shù)進(jìn)行組態(tài)，將分布式I/O連接到主站。 STEP7中的塊在S7用戶(hù)程序內(nèi)可使用多種類(lèi)型的塊如表31所示。表31 STEP7中塊的類(lèi)型塊功能簡(jiǎn)介參見(jiàn)組織塊(OB)OB確定用戶(hù)程序的結(jié)構(gòu)。組織塊和程序結(jié)構(gòu)系統(tǒng)功能塊(SFB)和系統(tǒng)功能(SFC)SFB和SFC集成在S7 CPU中，可以用來(lái)訪(fǎng)問(wèn)一些重要的系統(tǒng)功能。系統(tǒng)功能塊 (SFB) 和系統(tǒng)功能(SFC)功能塊(FB)FB是帶有用戶(hù)可自行編程的“存儲(chǔ)器”的塊。功能塊 (FB)功能(FC)FC包含頻繁使用功能的例行程序。功能(FC)實(shí)例數(shù)據(jù)塊(實(shí)例DB)調(diào)用FB/SFB時(shí)，實(shí)例DB與塊關(guān)聯(lián)。它們?cè)诰幾g期間自動(dòng)創(chuàng)建。實(shí)例數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊 (DB)DB是用于存儲(chǔ)用戶(hù)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)區(qū)。除分配給功能塊的數(shù)據(jù)外，共享數(shù)據(jù)塊也可由任何一個(gè)塊來(lái)定義和使用。共享數(shù)據(jù)塊 (DB)OB、FB、SFB、FC和SFC包含程序段，因此也稱(chēng)為邏輯塊。每種塊類(lèi)型許可的塊數(shù)目和塊長(zhǎng)度由CPU決定。STEP7中常用BLOCK主要有幾種：OB組織塊、FC功能塊、FB功能塊、DB數(shù)據(jù)塊。OB：功能塊，相當(dāng)于主程序，常用的有OB1和OB100；FC、FB：功能塊，相當(dāng)于子程序；在編完子程序后，必須在主程序中調(diào)用子程序。OB100是PLC上電后先執(zhí)行，只執(zhí)行一次；O