西门子模块6ES7517-3TP00-0AB0性能参数

在系统网络上我们采用以太网容余光纤环网以满足系统高速通讯的要求，控制系统设计采用五套西门子S7300控制系统用来负责五个站点的控制，每套S7300控制系统通过NL-MPI和就地光电交换机接入环网；变电站的仪表数据采集通过NT40-EN网关将其ModbusRTU协议转换为ModbusTCP协议，然后通过光电交换机接入环网。上位计算机操作员站运行iFIX监控软件，通过OPC-NL-S7服务器来读写所有S7300控制系统的实时数据，工程师站可以通过STEP7对所有S7300站点CPU进行编程和监控，变电站的仪表数据通过ModbusTCP OPC服务器来读取。

整个控制系统结构图如下：

本工程在设计中充分利用了netTAP和netbbbb网关的优点，在实际调试中避免了西门子以太网通讯方案繁琐的硬件组态，也大大降低了控制系统成本，同时为以后系统的维护带来了方便。

1.概述

西门子Siwarex模块是直接集成在S7-200和S7-300 PLC中具有称重功能的扩展模块。随着自动化水平的不断**，PLC自动控制技术在定量包装生产中应用越来越多，在粮食、化肥、饲料和轻工等行业中都有广泛应用。相对于传统的称重仪表控制，集成了Siwarex称重模块的S7-200或300PLC 能够将称重和控制功能的结合在一起，实现了高速和高精度的称重包装应用。

Siwarex MS模块具有称重的全部功能，包括自动调零和标定等功能，同时具有称重传感器的温度和激励电压补偿功能。可以将重量数据直接送入S7 PLC 的CPU中。

2. 称重包装机的工作原理

2.1 包装机的组成

称重式自动定量包装机由供料部分、称重控制部分与卸料部分组成。供料部分分为储料斗和重力供料装置。储料斗用于存储需要灌装的物料，重力供料装置主要是向称量料斗中提供物料。称重部分即称量斗，它通过和称重传感器相连，测量物料重量。卸料部分用来完成标准重量物料的卸料装袋过程（如图1）。

2.2 称重控制系统配置

根据称重式自动定量包装机的操作和控制要求，控制系统使用SIMATICS7-200 系列PLC，并扩展两只Siwarex MS模块，组成一个双称重斗包装机系统。称重式包装机系统料门的动作由S7200 PLC控制，称重传感器的信号通过MS称重模块转换成重量值。

另配有一只文本显示屏，用于对整个包装机系统包括称重斗进行过程监控显示、标定以及参数设定等功能。设定灌装目标重量、大给料量、小给料量，同时实时监控称量重量，并且查看灌装数据。并同时作为斗秤的操作显示界面，实现调零，标定和各种秤数据的设置和显示。

同时可以利用

2.3 工作原理和流程

称重式自动定量包装机的工作原理流程图（如图2） 所示。当储料斗中物料足够，在重力的作用下进入重力供料装置，打开料门进入大给料状态。当到达给定大给料重量时，减少给料门开度，进入小给料状态。当到达给定小给料重量时，关闭给料门，经过一定的空中落料，称量斗稳定，并且卡袋机构卡紧时，卸料门打开，物料进入放料斗，再落入袋内，完成一个包装循环。

图2 称重控制流程图

SIEMENS PLC在中国的产品，根据规模和性能的大小，主要有 S7-200 S7-300 和S7-400三种，下面就简单介绍一下该三种产品的一些特性。

S7-200

针对低性能要求的摸块化小控制系统，它多可有7个模块的扩展能力，在模块中集成背板总线，它的网络联接有RS-485通讯接口和PROFIBUS两种，可通过编程器PG访问所有模块，带有电源、CPU和I/O的一体化单元设备。

其中的扩展模块（EM）有以下几种：数字量输入模块（DI）——24VDC 和 120/230VAC；数字量输出（DO）——24VDC 和 继电器；模拟量输入模块（AI）——电压、电流、电阻和热电偶；模拟量输出模块——电压和电流。   还有一个比较特殊的模块-通讯处理器（CP）——该块的功能是可以把S7-200作为主站连接到AS-接口（传感器和执行器接口），通过AS-接口的从站可以控制多达248个设备，这样就可以显著的扩展S7-200的输入和输出点数。

CPU设计   

有3种手动选择操作模式：STOP——停机模式，不执行程序；TERM——运行程序，可以通过编程器进行读/写访问；RUN——运行程序，通过编程器仅能进行读操作。

状态指示器（LED）：SF——系统错误或（和）CPU内部错误；RUN——运行模式，绿灯；STOP——停机模式，黄灯；DP——分布式I/O（仅对CPU-215）。

存储器卡——用来在没电的情况下不需要电池就可以保存用户程序。PPI口用来连接编程设备、文本显示器或其他CPU。

S7-300

相比较S7-200，S7-300针对的是中小系统，他的模块可以扩展多达32个模块，背板总线也在模块内集成，它的网络连接已比较成熟和流行，有MPI（多点接口）、PROFIBUS和工业以太网，使通讯和编程变的简单和多选性，并可以借助于HWConfig工具可以进行组态和设置参数。

S7-300的模块稍微多一点，除了信号模块（SM）和200的EM模块同类型之外，它还有接口模块（IM）——用来进行多层组态，把总线从一层传到另一层；占位模块（DM）——为没有设置参数的信号模块保留一个插槽或为以后安装的接口模块保留一个插槽；功能模块（FM）——执行特殊功能，如计数、定位、闭环控制相当于对CPU功能的一个扩展或补充；通讯处理器（CP）——提供点对点连接、PROFIBUS和工业以太网。

CPU设计

模式选择器有：MRES=模块复位功能；STOP=停止模式，程序不执行；RUN=程序执行，编程器只读操作；RUN-P=程序执行，编程器可读写操作。

状态指示器：SF，BATF=电池故障；DC5V=内部5 V DC电压指示；FRCE=表示至少有一个输入或输出被强制；RUN=当CPU启动时闪烁，在运行模式下常亮；STOP=在停止模式下常亮，有存储器复位请求时慢速闪烁，正在执行复位时快速闪烁。

MPI接口用来连接到编程设备或其他设备，DP接口用来直接连接到分布式I/O。

S7-400

同300的区别主要是规模和性能上更强大，启动类型有冷启动（CRST）和热启动（WRST）之分，其他基本一样。哦，它还有一个外部的电池电源接口，当在线更换电池时可以向RAM提供后备电源。

编程设备

编程设备主要有PG720 PG740 PG760——可以理解成装有编程软件的手提电脑；也可以直接用安装有STEP7（SIEMENS的编程软件）的PC来完成。而实现通讯（要编程首先要和PLC的CPU通讯上）的要求主要在于接口：1.可以在PC上装CP5611卡——上面有MPI口，可用电缆直接连接。2.加个PC适配器，把MPI口转换成RS-232口后接到PC上。3.PLC加CP343卡，使它具有以太网口

、控制系统完成的功能

1. 整个控制系统可以分为人机界面显示部分和PLC控制部分。其中PLC控制系统可以分为以下几个部分：压铸机动作顺序控制、压射曲线显示、PWM输出控制和机械手控制。压铸机的动作控制如开模合模，是根据不同的位置送出不同的压力和**，通常合模分4级，开模分3级。考虑到液压动作的平滑，本系统加了软件斜率，在每个动作的开始、切换和结束时都要通过斜率平滑过渡，使动作很流畅而且声音很小。在机器的使用过程中模具的调整很麻烦，自动调模功能自动完成的繁琐的调节过程，简化操作;压射过程对机器的成型非常重要，需要采集大量的位置、压力和位置数据，压射动作分3步：慢压射、快压射和增压射，由3个独立的步进电机调节油泵的开口控制压射的速度;PWM输出是控制3个独立的步进电机，分别对应慢压射、快压射和增压射的速度。控制上由PLC调用系统功能块SFB49来实现;本机器配备了3个机械手：喷雾机械手、给汤机械手和取件机械手，他们是可选的。根据压铸机的动作循环，在相应的位置进行动作。

　　　脉宽调制功能是系统集成功能，仅需在硬件配置中作简单设定后，即可在PLC程序中调用SFB49，使用非常方便。

CALL SFB 49 , "DI_PULSE_1"
// 慢压射
LADDR :="DI_PULSE_1".LADDR
// Count Address:768
CHANNEL :=0
SW_EN :="DI_PULSE_1".SW_EN
MAN_DO :="DI_PULSE_1".MAN_DO
SET_DO :="DI_PULSE_1".SET_DO
OUTP_VAL:="DI_PULSE_1".OUTP_VAL
JOB_REQ :="DI_PULSE_1".JOB_REQ
JOB_ID :="DI_PULSE_1".JOB_ID
JOB_VAL :="DI_PULSE_1".JOB_VAL
STS_EN :="DI_PULSE_1".STS_EN
STS_STRT:="DI_PULSE_1".STS_STRT
STS_DO :="DI_PULSE_1".STS_DO
JOB_DONE:="DI_PULSE_1".JOB_DONE
JOB_ERR :="DI_PULSE_1".JOB_ERR
JOB_STAT:="DI_PULSE_1".JOB_STAT

2. 在压射过程中如何高速采样位置、压力和速度数据是项目的难点。在硬件上，我们选用SM335模块，它的模拟量输入处理速度约为每通道200us，精度为14位，并产生硬件中断OB40。系统中设定了2ms的硬件中断，在压射过程中采集位置、压力和速度数据;在PLC程序方面，我们使用了变址寻址的编程技巧，压缩程序空间，**运行效率，使系统可以在2ms的中断周期内完成运算;在HMI方面，配置了TREND曲线，在压射过程结束后可以马上更新曲线。

3. Siwarex MS模块

技术参数

● 称重测力精度：0.05％

● 分辨率：65535

● 称重采样频率：50Hz

● 具有数字滤波功能: 0.05-5Hz可调

● 称重传感器激励电压：6VDC

● 称重传感器阻值：40Ω～4010 Ω

● 仪表距离称重传感器的大距离：500m

性能特点：

● 直接集成在S7-200 PLC系统

● 可实现中文操作显示界面；

● 自动调零和量程标定功能；

● 模块化设计，便于安装和维护；

● 直接更换称重模块，秤无需重新标定；

● 具有Ex防爆认证；

4. 称重控制系统主要配置（双秤）