西门子6ES7212-1AB23-0XB8技术介绍
1 引言
在电容器等分立式电子元器件生产过程中，套管烫印切断机是实现元器件外壳套管连续自动传送、热烫印商标、切断的设备。由于本公司在国内同行业中起步较早，国内无法找到这种专用设备。考虑进口设备价值太高，而且不一定能适合本司要求，公司与南通大学联合开发了这套套管自动烫印和切断设备。它能够适应各种规格批次，具有定长控制准确、生产效率高等特点。
2 工艺参数及调节范围及控制精度要求
2.1 工艺参数
(1) 套管折径宽度:30~170mm;
(2) 套管厚度:0.1~0.5mm;
(3) 烫金纸宽度:60±1mm。
2.2 调节范围及控制精度要求
(1) 进给长度:1~500mm连续可调，误差范围±0.5%;
(2) 进给速度:40~450mm/s连续可调;
(3) 烫金头温度:10℃~300℃连续可调;
(4) 烫金时间:0.00~2.00s连续可调;
(5) 进给长度:1~300mm连续可调，误差范围±2%;
(6) 进给速度:120~300mm/s连续可调。
3 系统硬件构成
系统主控制采用FX1N PLC，它是三菱公司推出的超小型可编程序控制器。它具有紧凑的机身设计，电源、CPU、存储器、输出输入组成一个单元的可编程序控制器，同时在AC电源DC输入型中内置传感器用的DC24V供应电源。具有一定的扩展单元，可使用FX0N系列和FX2N系列的扩展模块和扩展单元，输入输出扩展设备大可扩展至128点。强大的指令功能，支持输入输出高速处理，如高速计数、脉冲输出功能。可进行各种链接，便于与人机介面链接以及较高的性价比。无疑能够满足我们控制的需要。
烫金加热温控采用FX2N-2LC温控扩展模块，省去老式温控器，无须模拟量模块就可轻松将温度值传至人机介面，达到温度的jingque控制。
套管定长输送由三菱公司的MR-J2S-40A交流伺服放大器与HC-KFS43伺服电机构成。
烫金纸定长输送系统采用日本东方电机出品的UPK569AJW步进机构。
三菱公司的F940GOT-SWD-C触摸屏构成人机的交换窗口。F940GOT-SWD-C为5.7英寸8彩色人机介面，具有许多特点:与外界链接方便，通过自带RS-422接口、RS-232C接口实现编程与PLC通信;阔视角的液晶显示，具有LCD背光照明功能，即使无光照也能看清显示内容;内置FX-10P功能使PLC顺序程序的调试及保养变得方便，在F940GOT轻松完成PLC程序的读出、写入、插入、删除、监控;通过菜单设定可以显示日文、英文、韩文、及中文汉字，提供丰富的图形编辑功能;通过定义触摸键替代普通控制按钮作为控制键;为保护PLC程序，可以设定密码，禁止读出与写入。
4 工作原理与控制方案
整机工作原理示意图如图1所示。套管定长传送过程实现:PLC的Y1发出伺服脉冲，通过MR-J2S-40A交流伺服放大器驱动HC-KFS43伺服电机，再经过减速机带动主动辊1，带动套管定长传送。套管长度、传送速度、产品数量的检查、设定全部在人机介面完成。并且可以预设目标数量，到达自动停机。对于套管有无、位置偏移的检测全部有传感器接受，传至PLC与人机介面，完成准确报警内容。
图1 整机工作原理示意图
烫金纸定长传送过程实现:PLC的Y0发出步进脉冲，UPK569AJW步进机构带动主动辊2实现定长传送。烫金纸长度、传送速度设定全部在人机介面完成。
烫金过程实现:气缸带动烫金头作往复运动，烫金延时时间可调节。
5 程序设计
5.1 PLC的I/O分配
PLC的I/O分配参见附表:
附表 I/O地址分配表
5.2 人机界面设计
人机界面选用触摸屏技术。触摸屏显示共有14个显示画面，画面显示层次以及相应画面进入、退出的触摸键名称如下所示:
(1) 烫金纸点动
按下此键，则进入“手动操作[烫金纸点动]”画面，同时接通步进电机(烫金纸拖动电机)系统部分的电源。然后即可对烫金纸进行参数设定、进给控制和状态监测;
(2) 套管带点动
按下此键，则进入“手动操作[套管带点动]”画面，同时接通伺服电机(套管带拖动电机)系统部分的电源。然后即可对套管带进行参数设定、进给控制和状态监测;
(3) 加热管控制
按下此键，则进入“手动操作[加热管控制]”画面，同时接通加热管系统部分的电源。然后即可对加热管进行进给参数设定、温度控制和监测;
(4) 气缸控制
按下此键，则进入“手动操作[气缸控制]”画面，即可单独对烫金头气缸和切刀气缸进行上/下控制和检测;
(5) 传感检测
按下此键，则进入“手动操作[传感检测]”画面，即可监测各种传感器信号，这些信号包括:烫金纸有无、套管带有无、套管带上偏、套管带下偏、气缸压力、伺服急停、光幕保护;
(6) 三色灯检测
按下此键，则进入“手动操作[三色灯检测]”画面，即可对三色灯进行检测;
(7) 单动裁切
设置套管带的进给长度、速度;单动裁切套管;监测单动裁切过程中的各种运行状态;
(8) 自动裁切
设置套管带的进给长度、速度;自动连续裁切套管;监测自动裁切过程中的各种运行状态;
(9) 单动烫金裁切
设置烫金纸、套管带的进给长度、速度;加热管(烫金头)的烫金温度、烫金时间;单动烫金和裁切，监测单动烫金裁切过程中的各种运行状态;
(10) 自动烫金裁切
设置烫金纸、套管带的进给长度、速度;加热管(烫金头)的烫金温度、烫金时间;自动连续地烫金和裁切，监测自动烫金裁切过程中的各种运行状态。
5.3 控制程序设计
PLC软件采用FXGP-WIN-C编写。长度控制部分程序参见图2。
图2 长度控制部分程序梯形图
6 结束语
经过近3年的使用证明采用PLC控制的套管烫印切断机，不仅大大的降低了人员劳动强度，减少中间环节，而且tigao了产品成品率。采用人机介面，不必太多控制按钮便可实现手动、自动等多种功能，增进了人员与设备的信息交流，数据的修改、故障报警的识别变得易如反掌。
1 引言
近年来，随着计算机技术的迅速发展，对科研实验效果的要求也越来越高。在冶金行业中金属塑性热加工过程的研究中，要求能够jingque的测量实验数据，同时又能对即将使用在生产线上的各种传感器、执行器进行测控，以便对其性能进行评估，为终安装在生产线上能可靠运行提供保障。但被测量的信号或被控制对象所处的位置是不同的，如测量一个钢块在被加热过程中，不同位置的点的温度变化时，要在加热炉附近进行。而测控一个伺服阀的性能要在液压站附近进行，为此我们开发了一套可以对多种信号进行测量，也可以对某些对象进行闭环控制的测控车。
具体地说，此测量车可以测量压力、扭矩、liuliang、速度、位移、电压、电流以及钢板温度等信号。可以对伺服阀、液压马达、加热炉、水幕(或集管)冷却水的liuliang等进行闭环控制。
2 系统的硬件构成
整个测控车控制系统包括两部分，即测量控制部分和数据处理及分析部分。测量和控制部分采用西门子公司S7-300系列PLC，选择CPU-315-2DP作为控制器，与ET200组成PROFIBUS-DP网，以便于对分散的对象进行控制时减少接线。选用6ES7 331-7KF02多功能模拟量输入模块做信号采集，因为此模块可以采集热电偶信号，电压信号和电流信号。模拟量输出模块选择12位精度的6ES7 322-5HD01。
数据处理及分析部分采用为工业控制计算机，通过美国NI公司提供的PC-1500PFB PROFIBUS通讯卡，实现上位机与控制器之间的数据交换。软件采用该公司的图形化软件LabVIEW7.0。硬件配置见图1所示。
图1 控制系统硬件配置
3 系统的功能原理
该测量车机械结构紧凑、移动灵活、接线方便。另外ET200M部分为一个单独的控制箱，它与CPU之间只有一条数据线，因此可以放在与测量车有一段距离、靠近被控制点附近。
该测量车可以对被测量进行短时或长时间的测量，并将数据通过PROFIBUS总线保存在上位机中，之后对数据进行绘制各种曲线、拟合、回归等处理，还可以打印报表等。可以快速地记录闭环控制过程中的Setpoint值、Process Variable值、偏差值和PID输出值，以便对被控对象的性能，控制效果等进行分析和评估。
该控制系统的硬件控制器为S7-300系列的CPU315-2DP，具有速度快、可构成DP网的特点。模拟量输入模块采用331-7KF02，该模块通过改变其侧面的4个小方块的安装方向，来改变所测量信号的种类，即电压、电流、热电偶信号。每一个小方块控制两通道，共8个通道。另外在STEP7的HardWare Config中，在331-7KF02的属性里也要选定与小方块指示相同的信号类型。在硬件接线方面，要将331-7KF02模块的前连接器的第10、11脚短接，并连接到每个通道的负端。这样才能正确地测量到信号。模拟量输出信号选用322-5HD01，其输出可以选择电压或电liuliang方式。
计数器选用FM350-2，具有8个通道。开关量输入模块为321-1BL00-0AA0，即32点，24VDC。开关量输出模块为两种:一种是322-1BL00-0AA0，32点，24VDC;另一种是322-1HF01-0AA0，为8点继电器输出，可以直接控制电流较大的负载。
4 系统软件
测量和控制部分的软件为西门子公司的STEP7 5.2，该软件编程直观快捷，函数功能齐全，调试方便。软件结构是根据不同的任务分为若干个子程序，通过上位机传送的不同参数，或控制面板上的转换开关来启动相应的程序，如图2所示。如在温度测量的程序中，分为测量热电偶的温度mV信号和测量来自红外线测温仪的4～20mA电流信号，不同类型的信号，其标度变换将调用不同标定子程序。在控制部分中liuliang控制和位移控制也是不同的子程序。
图2 系统软件任务分配
上位机的软件为LabVIEW7.0，通过PC-1500PFB PROFIBUS通讯卡于PLC交换数据。该软件具有运行速度快，数据分析和数据处理的函数齐全，编程速度快，界面友好等特点。在人机界面中，对各种类型的测量和控制的试验进行编码，当操作者选择了相应的实验后，通过通讯将该实验编码及相关的参数一起发送到PLC中的特定DB块中，PLC程序得到实验编码后进行初始化，然后等待操作者按下启动按钮，程序才能真正地运行。在测量和控制中采集到的数据以数组的形式存放在不同的数据块中。上位机在传送完实验参数后，将运行数据接收子程序，将PLC中DB块内的实验过程数据获得并存储在上位机中，同时在上位机可以实时显示这些数据。
该测控系统中包含了许多子程序，现将其中的2个为例说明编程思想。
4.1 增加、停止、减少子程序
增加、停止、减少子程序如下:
AN #minus_signal
JC dec
L #reference
L #step
+I
L #max
>I
JC out1
TAK
out1: T #reference
BEU
dec: AN #plus_signal
BEC
L #reference
L #step
-I
L #min
<I
JC out2
TAK
out2: T #reference
BEU
该子程序是利用开关量，以脉冲计数的方式产生数据。具体方法是利用2位自返回开关(左为减少，右为增加)，在每个调用周期中增加或减少一个数的方法产生数据，可以作为一个控制量的设定值。在调用该子程序时，将产生的数据限制在一个范围内，就能方便的使用了，这样使用开关量就能完成模拟量的设定。
4.2 数据采集标定公共子程序
在此程序中，只需要输入测量值、该信号的工程量大值和小值，即可将数据转换为相应的工程量值。编程的公式为:
Y_Real=(Y2-Y1)/(X2-X1)×(X_Real-X1)+Y1 (1)
其中，Y1、Y2分别为工程量的小值和大值。
数据采集标定子程序如下:
L #X_Real
L #X1
<=R
JC Min
L #X_Real
L #X2
>=R
JC Max
L #X2
L #X1
-R
T #T_Real01
L #Y2
L #Y1
-R
L #T_Real01
/R
T #T_Real02 //计算的斜率值
L #X_Real
L #X1
-R
L #T_Real02
*R
L #Y1
+R
T #Y_Real
SET
SAVE
BEU
Min: L #Y1
T #Y_Real
SAVE
BEU
Max: L #Y2
T #Y_Real
SET
SAVE
BE
4.3 软件的调试
在软件的调试过程中，要对有关组织块的功能进行详细的阅读，以便合理地运用到自己的程序中，增强程序的容错能力。如当系统中模块或 I/O出现故障，CPU将会调用 OB85，并不会使整个程序停止。当出现DP网错误时，CPU将调用OB82。在这些组织块中并不需要编程序，只要将其放在程序中。
另外SIEMENS公司提供的Step7模拟器对于离线调试程序具有很大的帮助。
5 结束语
该实验车采用了稳定可靠、抗干扰性强的PLC系统和数据采集及数据处理具有优势的软件LabVIEW，充分利用了二者的优点。该测量车的移动灵活，测控jingque，人机界面友好直观，数据处理方便迅速，可以应用到各个测控领域，具有良好的推广价值
1 引言
物流控制系统集现代物流技术、仓储技术、自动化技术于一体，是CIMS中的重要环节，在国外已经得到较广泛的应用，该技术也正在逐渐地应用于我国许多行业中。在美国、德国和日本，逐渐成为机械制造业中大的分枝之一。整个系统的主要设备有:全自动堆垛机、四自由度机械手、立体仓库、辊道输送机。
2 硬件组成
本系统共采用3台辊道输送机，其传动采用交流变频调速系统(分别由西门子420系列交流变频器控制)。每条辊道的前后皆装有光电传感器，其作用是确认控制对象(以小实心物块代替)的所在位置。当有物体通过时，传感器所连接的继电器瞬间收到脉冲信号，从而确认其位置。皮带设计为既可正转也可逆转，速度也分为高速及低速两档，在辊道中间我们还接入了各种传感器作为自动识别信息元件，如条码读入器、铁/非铁识别传感器、颜色识别传感器等。在物体传送过程中，物体的质地直接在铁/非铁识别传感器上显示，颜色识别也是直接显示，而读入的条码将输入至计算机或PLC中，作为物体区别于其他物体的代码存入物流信息系统。在此设计中，采用VB编写一段程序以实现条码信息与PC相连接。其中变频器是整个辊道控制中重要的环节。
2.1 变频器的控制方式及参数设定
变频器MICROMASTER420 是用于控制三相交流电动机速度的变频器，具有很高的运行可靠性和功能的多样性，其脉冲宽度调制的开关频率是可选的，因而降低了电动机运行的噪声，全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护护特性。
性能特性:
l 磁通电流控制FCC改善了动态响应和电动机的控制特性
l 快速电流限制FCL功能实现正常状态下的无跳闸运行
l 内置的直流注入制动
l 复合制动功能改善了制动特性 l 多点V/f 特性
l 加速/减速斜坡特性具有可编程的平滑功能
l 具有比例积分PI控制功能的闭环控制
其安装图如图1所示。
图1 系统连线图
(1) 用基本操作板BOP进行调试
利用基本操作面板BOP(如图2所示)可以改变变频器的各个参数，BOP具有7段显示的五位数字，可以显示参数的序号和数值报警和故障信息以及设定值和实际值参数的信息，不能用BOP存储。
图2 操作面板BOP外形
表1表示由BOP操作时的工厂缺省设置值。
表1 BOP操作时的工厂缺省设置值|
参数 说明 缺省值
P0100 运行方式欧洲/北美 50 Hz kW 60Hz hp
P0307 功率(电动机额定值) kW Hp
P0310 电动机的额定频率 50 Hz (60Hz)
P0311 电动机的额定速度 1395(1680)rpm [决定于变量]
P1082 大电动机频率 50 Hz(60Hz)
控制方式(P1300)
MICROMASTER420变频器的所有控制方式都是基于V/f控制特性下面各种不同的控制关系适用于各种不同的应用对象:
l 线性V/f 控制 P1300=0，可用于可变转矩和恒定转矩的负载例如带式运输机和正排量泵类。
l 带磁通电流控制FCC的线性V/f控制P1300=1，这一控制方式可用于tigao电动机的效率和改善其动态响应特性。
l 抛物线平方V/f控制P1300=2，这一方式可用于可变转矩负载例如风机和水泵。
l 多点V/f控制P1300=3
(2) PLC控制系统
除了用面板控制外，也可以采用用PLC直接编程进行对辊道启停、正反转、及皮带转速的控制。用PLC控制辊道的接线图如图3所示。
图3 PLC与辊道的接线图
作者采用OMRON公司生产的C200HE型PLC，在这项设计中采用一个ID212直流输入单元模块，一个OD212晶体管输出单元模块和两个D/A模拟量输出模块。模拟输入信号源采用输入电压:0至10V，分别通过D/A模块的输出端接到变频器的3、4端子上控制辊道输送带的转速。具体软件编程见以下部分。
(3) 光电传感器
光电传感器是外部触发开关或者说是经过夹袭经过辐射来感应的开关，具体的说，光电传感器受激后由一透光元件变成不透光元件。它不但性能优越,而且非常容易安装,设定/调整, 操作和维护。它包括微小的电子元件，在简单的高质量监控应用场合, 能够通过它的模拟输出很快地刷新数据提交给PLC处理。当有物体通过时，利用光的反射性质产生信号通过控制柜送到PLC的输入模块，通过上位机编程来控制货物的运行。
3 软件部分
3.1 货物进出的控制流程
首先介绍一下要完成的进出货物控制的流程:当辊道1上的进货侧光电开关有信号的时候，自动开启辊道电源，选择自动手动开关，启动辊道1运行(选择正/反转，选择高/低速)。货物经过条码扫描传感器(选择辊道2时经过金属/非金属识别传感器和颜色识别器)时，将条码值(或金属/非金属识别信号，颜色识别信号)读入PLC，通过DP网络分别送到机械手控制﹑堆垛机控制PLC中，机械手和堆垛机根据条码信号(或金属/非金属识别信号，颜色识别信号)运行，完成货物的入库识别(或金属/非金属识别信号，颜色识别信号)定位操作。
下面以一个辊道为例介绍一下软件编程，表2是辊道1输送机部分高速运转情况下的I/O(输入/输出)表，其它辊道以及低速运转的控制与之相同。
用cx-programmer软件对此流程进程编程，程序如图4所示。
图4 辊道1输送机梯形图
4 结束语
本文以武汉大学物流控制系统实验装置为例，简要介绍了基于PLC控制网络的一种自动化立体仓库物流管理辊道部分的控制系统设计，整个物流系统现已投入使用，它对于网络信息时代企事业计算机集成制造过程以及网络销售领域等物流自动化系统的开发设计具有重要的参考价值。
