肇庆西门子PLC总代理商

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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，因此，需要可靠、功能齐全、响应速度快的控制系统。然而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Uni MAT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）
一：控制要求
1监视整个流水线的工作情况。
2进行各设备时间参数及计数参数设置。
3执行控制全局作用，负责各部分工艺工作的状态，处理使整个系统良好运行。

二：整个系统精度控制
1伺服电机jingque控制，通过对伺服发送脉冲数控制卷料商标压轴角度达到jingque的出标位置，实现高精度的贴标任务。

2步进电机的jingque控制，此系统使用三个步进电机：步进电机传送电池到裹标位置，为减少误差累计的fumian影响，使用发送高数脉冲数实现jingque定位；裹标利用步进转动角度和转矩控制裹标的质量；下料为自动装置且下料机构须同一位置进行且不影响产品情况下选用步进电机收料到一定数量后整体移出。步进电机是将电脉冲信号变换成角位移的一种机电式数模转换器。它受脉冲信号控制，角位移与输入脉冲个数构成严格的正比例关系，每输入一个脉冲，步进电机就转动一定的角度。它具有定位精度高、惯性小、无积累误差、启动性能好等
三：系统需求
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。

编号            双字，根据编号分配缓存区地址

压力信号 字，输入压力和二次硫化信号，8台硫化机共16位。

运行状态 双字，采用间接寻址，用&vbxxxx格式输入，硫化机实际运行状态，将当前输入状态保存，用于判断边缘。

时间设定 双字，采用间接寻址，用&vbxxxx格式输入，一二次硫化设定时间（字）

实际时间 双字，采用间接寻址，用&vbxxxx格式输入，一二次硫化实际时间（字）

硫化次数 双字，采用间接寻址，用&vbxxxx格式输入，一二次硫化次数（字节）

输出：

报警输出 字，每台硫化机2个位，分别代表一二次硫化时间故障

次数报警 字节，两次硫化次数不等时报警

完成输出 字节，硫化到时输出提示信号

一次脉冲 字，一次硫化卸压时输出5秒脉冲，用于归档

二次脉冲 字，二次硫化卸压时输出5秒脉冲，用于归档

次数脉冲 字节，当二次硫化信号消失时为二次硫化结束，输出3秒脉冲，用于归档

2.     由于采用了库程序，S7-224的编程比较简单。需要注意的是符号定义，对符号采用连续成块的定义。这样既便于了PC Access的变量读取，也方便WinCC的变量的添加和使用。

3.     库程序的编制难点在于对8台机组进行计时。信号输入，每台硫化机有2点输入（压力、二次硫化选择）共16位一个字，时间设定采用间接寻址方法输入地址，实际硫化时间也是采用间接寻址方法，输出端不能输入地址信号，是通过输入端送入。对每台设备的硫化时间的计时，由于库程序无法使用计时器，笔者采用字加1的办法实现计时，只要保证子程序每秒运行一次，则该数字就是实际时间，时间单位为秒。

硫化机库库程序简介：

程序运行，需要30个字节内存保存运行时的数据，实时时间计时保存，每台一个字，共16个字节。输出报警状态暂存2个字节，当前运行状态保存，每台2位，共16位2个字节。硫化次数保存，每台一个字节，共8个字节。2次硫化次数不一致时的次数报警暂存1个字节。共29个字节，保留1个字节。其存储器起始地址，由库程序调用时定义。

以1＃－8＃硫化机为例，计时处理，IW0是输入信号，VW2000是1＃一次硫化设定时间，VW2002是1＃二次硫化时间设定。VW2400是1＃一次实际硫化时间，VW2402是1＃二次实际时间。采用&vb2000和&vb2400输入库程序。在每次运行，先将压力信号移到LW29临时寄存器，L29.0是1＃机压力信号，L29.1是1＃机的二次硫化信号。只要有压力信号就对计时保存字加1，并根据L29.1状态分别将当前时间送到实际时间地址中（间接寻址输入程序）。当实际时间到达设定时间时，对提示位置1，一旦压力信号为0时，提示位复位，同时根据状态暂存位状态判断是否为0，是为0，运行比较程序段，比较时间值，小于设定值或大于一定值输出报警位，同时硫化次数加1。每循环一次，LW29右移2位，实际时间地址的间接寻址数加4。循环8次，可以对8台硫化机处理完。

由于库程序中要处理多种位信号和数字，在循环处理时，必需做到一一对应，程序结束时，将当前运行状态信号、时间报警状态，次数报警状态及归档脉冲信号保留至暂存内存相应地址中。在编制时，多次对试验后的结果进行调整，造成内容繁杂，有些内容可以简化，但是在程序中，用了大量的临时地址，一旦改动输入输出的数量和数据格式，会造成L地址的变动。鉴于现程序在实际应用中工作正常，为避免产生差错，也就保留一下多余程序段。具体参见附件程序。

四．  项目运行

系统于2006年5月投入工作，运行情况良好，用户感到使用方便。集中监控系统使得车间工艺员更便于管理，只需要在车间办公室就可对所有设备进行时间设定和监视。均比以前有了很大的提高。更直观，更可靠。保证了三角带的硫化时间，稳定产品质量。同时，通过历史数据的分析，可以优化品种的搭配，直接提高了产量，增加效益。

五．  应用体会

1．  对库程序的编制有了更深刻的了解，在编制8台硫化机的库程序时，先对一台进行编程，然后再循环运行。为了保证能一一对应，先将信号输入字，暂存临时地址，每次均以L0.0和L0.1作为当前信号输入处理，并在每次循环时右移2位。循环结束后并将其保存在缓存区中，以便下次调用时作比较用。

2．  计时处理：库程序不能采用定时器，就采用字加一来计时。定义库程序每秒运行一次，则字中的数字就是时间，单位是秒。为了对应，硫化时间的设定也是以秒为单位。通过字比较，可以判断硫化到时或出错。笔者采用定时中断，100mS中断一次，1秒为一个周期。子程序分时运行，保证每100mS只运行一个编号子程序，所有子程序每秒运行一次。在实际使用中，其时间误差为1秒。

3．  库程序中需判断信号输入的和结束，库程序无法采用边沿指令，笔者采用信号输入位与暂存信号位比较来确定。当信号输入位是1，暂存信号位是0，此时就是信号输入，运行程序段，并对暂存位置位。当信号输入位是0，暂存信号位是1，此时就是信号输入结束，运行结束程序段，并对暂存位复位。

4．  项目的硫化时间数据保存要求，对过程时间记录毫无意义，只需要每次硫化结束时保存结果数据。WinCC的故障记录和数据归档，采用触发归档，由程序给出一个脉冲信号进行触发。这样数据量少，查找方便。

5．  PC Access作为S7-200程控器的OPC服务器，对与200通讯有一个缺点。开始做试验时，用一台S7-200只进行数据移动运行，PC Access组态对PLC读写，在WinCC上观察从数据写入到数据读出，其响应速度很快。后将两台PLC的变量全部配置好，在公司进行模拟运行，发现运行速度很慢，数据输入到显示要等上近20秒！反复检查硬件和软件都没有问题，当时几乎想放弃使用PC Access改用别的OPC。直到后来订货的2台PLC到齐后，全部连上再次试其通讯速度又很快。分析后发现是通讯等待响应问题。原来在以前试验时，只接了一台PLC，PC Access在通讯时，对不存在的PLC通讯会反复进行，大量的时间浪费在这上面！建议PC Access应能设定通讯重试间隔时间，并对每次通讯重发次数进行限制。这样会给现场调试使用带来方便。

六．  结束语

     使用WinCC配PC Access，深感其使用方便，尤其是变量的导入，几乎不需花费时间，几分钟就全部完成。为底端PLC也能用上高端的组态软件提供了良好的应用条件，便于开发出更多的产品。