西门子TP2200操作面板

系统结构
1.1实现功能
(1) 实时显示焊接测试的拉压力-时间曲线。
(2) 可进行连动与寸动控制，进行静态测试，动态测试。
(3) 运动到次数或**过拉力值后，自动停止，弹出提示信息，保存文件。
(4) 触摸屏也具有显示参数及控制功能，可与计算机软件同步控制。
1.2系统设计
1.jpg
基本配置
控制系统采用Trio ME309卡，单轴Motec伺服控制，1路模拟输入。串口采集电机电流。上位机使用本公司通过VC开发的系统软件。机械部分为本公司设计的平台。
1.3设备图片
2 控制过程及试验过程
2.1 控制过程
焊接系统将移动距离、速度、加速度写入控制卡，控制卡通过计算输出一定数目和频率的脉冲传送到驱动器上，由驱动器控制电机移动，电机带动丝杠连接的平台移动。移动过程中，连接在平台上的物体拉伸产生拉压力，经拉力传感器传输到控制卡，软件或触摸屏读取数据并显示。软件显示时间与拉力曲线，并且通过串口读取电机电流计算拉压力曲线显示。
2.2 试验过程
样品一端焊接(或其他方式固定)在板上，板两端通过连接件和工装件连接。样品另一端通过夹具和球形轴承连接。
静态试验中：样品一端固定，另一端用一定的力（小于2500N）去**，使固定的一端断裂，控制器通过压力传感器反馈到样品断裂时候的扭矩，上位机软件可实时显示受力曲线，保存数据。
动态测试中：触摸屏或电脑可以设定并记录振动的次数，振动振幅可调，分±5mm, ±8mm, ±10mm, ±20mm, ±30mm，精度按1mm设定。频率1Hz，依照现场情况，调节频率档位。上位机软件根据监测的电流计算受力曲线并保存数据。
3 系统介绍
3.1 主要功能
(1) 实时显示焊接测试的拉压力-时间曲线。
(2) 实时检测机器故障，显示当前位置，震动次数等参数。
(3) 打开，保存曲线文件为txt格式。
(4) 可进行连动与寸动控制，进行静态测试，动态测试。
(5) 运动到次数或**过拉力值后，自动停止，弹出提示信息，保存文件。
(6) 触摸屏也具有显示参数及控制功能，可与计算机软件同步控制。
与油压式注塑机相比，具有以下优点：
⑴ 速度控制范围宽、力矩响应快
⑵ 控制精度高、重复性高
⑶ 节约能源
若X12、X10均处于高电平，同样执行SPD指令，车床Z轴相应的脉冲信号由PLC的X2端子输入，并在1个时基内记数为D3，随后执行CMP比较指令，当D3大于设定的比较常数值K=3时，同样输出M3高电平信号，从而Y1输出高电平。若D3小于设定的比较常数值K=3，则说明Z轴方向处于正常状态，程序结束，进入下一个检测周期。
Y1接通后进一步使继电器(带自锁功能)的线圈接通，从而切断X轴、y轴步进电机的脉冲控制信号。当脉冲信号输入被切断时，X轴、y轴步进电机自动进入锁相状态，约1 s后进入半流锁相。Y2用于报警输出。
程序设计的一些说明。
1)关于高速输入端子。对于选用的FXlN-24M来说，不同输入端子的输入频率上限是不同的：低的，如X4、X5只有7kE引。如对GSK928TA数控车来说，刀架快速移动的速度设置为3 000mm／min时，此时其对应的数控系统的输出频率为5 333 Hz，并不**过PLC的X4、X5端口的频率上限7 kHz。若数控系统的CPU指令发出的脉冲信号频率**过PLC的X4、X5端口的频率7k，其后果只会导致脉冲信号丢失漏记，不会影响到PLC对电机转速或*移动速度是否为“快速”的判断。
2)关于CMP指令中比较常数K值的设定问题。对于GSK928TA的Z轴，数控车Z轴的脉冲当量为0．01 mm，当快速进给的速度为1 000mm／mim时，即要求在1 min的时间内发出1×105个脉冲，即脉冲频率应为1 777．7 Hz
PLC的选型及IO口分配经过对掘进机器人控制系统的分析，决定选用三菱FX2N系列PLC，FX2N系列PLC是三菱FX系列PLC中性能，功能强的产品，可以适用于大多数单击控制或简单网络控制，它应用了高性能的CPU。
PLC系统中抗干扰设计，工业领域的自动化不断地在发展，晶闸管可控整流与变频调速设备的应用也十分地广泛，这样就造成了交流电网方面的污染，也产生了很多的干扰性问题，所以，抗干扰就成了控制系统在设计的过程中一定要重视的问题。
影响范围
受影响的产品及版本为：
?SIMATIC S7-400 (incl. F) CPU 硬件版本4.0及以下所有版本；
?SIMATIC S7-400 (incl. F) CPU硬件版本5.0：所有5.2版本以下的所有固件版本；
?SIMATIC S7-400H CPU硬件版本4.5及以下所有版本。
建议受影响的用户分别更新到硬件版本5.0、5.2和6.0。西门子表示，受影响的 SIMATIC S7-400 CPU 硬件版本已停产或已被淘汰。西门子建议客户升级到新版本或采用其提供的应对举措。
鉴于 DoS 漏洞会对工业环境造成严重的风险，建议组织机构尽快更新。
关于国内可编程逻辑控制器（PLC）市场
PLC 本质上是一种工业计算机，其硬件结构与微型计算机基本相同，由电源、 CPU、存储器、 I/O、功能模块、通信模块等构成。可编程控制器依据 I/O 点数可分为小、中、大型 PLC。
西门子、三菱和欧姆龙在中国的 PLC 市场占比较重，西门子占比*，约为40%。
罗克韦尔凭借其大型 PLC 领域的技术在占整体 PLC 市场约10%；
施耐德作为老牌 PLC 供应商，市场占有率约为 9%；
国内大型 PLC 市场份额**为罗克韦尔、施耐德、西门子，中型 PLC 市场份额**为西门子、三菱、欧姆龙。
根据市场需求，我国国产厂商主攻中小型 PLC。国内小型 PLC 主要用于 OEM 市场。
2016 年中国 PLC 市场规模达 73 亿元，预计 2020 年中国 PLC 市场规模有望接近 100 亿元。
由此可见，西门子 PLC 产品在中国的应用场景较多，建议用户关注相关漏洞，及时进行修复或采取其他措施
西门子模块详细研究了硅的压阻效应，从此开始用硅制造压力传感器。早期的硅压力传感器是半导体应变计式的。后来在 N型硅片上定域扩散P型杂质形成电阻条，并接成电桥，制成芯片。此芯片仍需粘贴在弹性元件上才能敏感压力的变化。采用这种芯片作为敏感元件的传感器称为扩散型压力传感器。这两种传感器都同样采用粘片结构，因而存在滞后和蠕变大、固有频率低、不适于动态测量以及难于小型化和集成化、精度不高等缺点。70年代以来制成了周边固定支撑的电阻和硅膜片的一体化硅杯式扩散型压力传感器。它不仅克服了粘片结构的固有缺陷，而且能将电阻条、补偿电路和信号调整电路集成在一块硅片上，甚至将微型处理器与传感器集成在一起，制成智能传感器。这种*传感器的优点是：
PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。
西门子（SIEMENS）公司的PLC产品包括LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等。 西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性高。S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等

宽屏7寸、10寸两种尺寸，支持横向和竖向安装
·         高分辨率：800×480（7寸），1024×600（10寸），64K色，LED背光
·         集成以太网口可与S7-200系列PLC以及LOGO! 进行通讯（多可连接4台）
·         隔离串口（RS422/485自适应切换），可连接西门子、三菱、施耐德、欧姆龙以及台达部分系列PLC
·         支持Modbus RTU协议
·         支持硬件实时时钟功能
·         集成USB 2.0 host接口，可连接鼠标、键盘、Hub以及USB存储器
·         支持数据和报警记录归档功能
·         强大的配方管理，趋势显示，报警功能
·         通过Pack & Go功能，轻松实现项目更新与维护
·         全新的WinCC Flexible SMART V3组态软件，简单直观，功能强大
高亮度显示器，尺寸范围 7" 至 22"
所有的设备系列均采用统一的前面板设计并有相同的前面板安装尺寸
坚固的前面板设置，防尘，防潮，耐化学腐蚀（正面防护等级 IP65）
SIMATIC IPC277:性能优化的面板式 PC – 免维护，结构紧凑，带 7" 及以上显示屏
可灵活地选择不同尺寸坚固耐用的宽屏前端（从 7 寸到 19 寸），实现可自由组态的显示区域
高亮显示屏分辨率高、视角广且背光可调率高达 *，同时优化了功率消耗
由于使用 CF/CFast 卡和固态硬盘作为大容量存储装置，可以在高达 50 °C 的环境温度条件下无风扇运行，因此是免维护的
采用非易失性存储器（选件），具有高的工业功能
即装即用型嵌入式程序，带有可视化软件和/或控制软件
SIMATIC IPC477D:功能强大的嵌入面板式 IPC – 免维护，配置多样
结构紧凑
性能高，结构紧凑，坚固可靠
使用 PCIe I/O 卡（可选）进行灵活扩展
不含旋转部件（无硬盘、风扇）
安全性高，采用操作系统
Windows Embedded Standard 7
即用型设备，可选择预装软件
HMI:创新的 HMI 软件 WinCC RT Advanced（包括日志记录和配方功能）
RTX:配备具实时能力的软件 PLC WinAC RTX
内置非易失性存储器（NV-RAM，可用于 WinAC RTX）
也可作为带 19" 显示屏的 PRO 型（全面的 IP65 防护等级）提供，提供多点触控型
SIMATIC IPC677D:面板式 PC – 具有高的性能、功能范围和扩展能力
6AV6 640-0BA11-0AX0 OP 73
6AV6 640-0CA11-0AX1 TP177 micro 触摸式 s7-200系列用
6AV6 640-0DA11-0AX0 K-TP 178 micro s7-200系列用
6AV6 641-0AA11-0AX0 OP 73  单色  3英寸
6AV6 641-0BA11-0AX1 OP 77A  单色 4.5英寸
6AV6 641-0CA01-0AX1 OP 77B  单色 4.5英寸
6AV6 642-0AA11-0AX1 TP 177A  单色 5.7英寸
6AV6 642-0BC01-1AX1 TP 177B DP 单色 5.7英寸
6AV6 642-0BA01-1AX1 TP 177B PN/DP 彩色 5.7英寸
6AV6 642-0DC01-1AX1 OP 177B DP 单色 5.7英寸
6AV6 642-0DA01-1AX1 OP 177B PN/DP 彩色 5.7英寸

SIMATIC 面板概述
一系列精细分级的 HMI 设备可用于执行本地操作员控制与监视： 从按键式面板和基本型面板到舒适型面板和移动式面板。 分布式组态的 HMI 设备（防护等级为 IP65/NEMA 4）可用于对耐用性要求高的应用。
按键式面板
按键型面板 (KP) 是常规硬接线操作员键盘的革新替代面板。 基于总线的输入面板经过预配置可随时安装，与常规接线相比大大节约了时间。
基本操作面板
*二代基本面板为小型机器和应用程序提供基本的 HMI 功能。该设备系列提供了带有高分辨率 4"、7"、9" 和 12" 宽屏显示屏的面板，以及可进行按键及触控组合式操作的面板。 可以选择各种型号来连接到 PROFINET/Ethernet 或 PROFIBUS DP/MPI。
代面板继续与*二代精简面板一起并行销售。
精智面板 (Comfort Panel)
舒适型面板提供了功能，适用于要求苛刻的应用。 它们提供高分辨率的宽屏显示器，尺寸从 4 寸到 22 寸，可以选择触摸屏操作 (TP) 或按键操作 (KP)。 在尺寸为 4 寸的屏幕上，还带有触摸屏和附加键 (KTP)。
舒适型面板配备 PROFINET/以太网以及 PROFIBUS DP/MPI 接口。
移动面板
便携式操作员面板便于操作控制和实际的事件图像，可直接访问和可视接触过程。 运行时可简单安全重新连接（移动式面板 177 和移动式面板 277）或无线自由（移动式面板 277 (F) IWLAN）因此可灵活适用于机器或系统。
每个要求都有的操作界面
并非每个 HMI 面板都是相同的。西门子就不同：每个 SIMATIC HMI 面板提供一个具有透明度的操作界面系统。所有 SIMATIC 操作界面都配有大量功能，并具有多种不同的性能类别，提供、以机器为导向的操作并监测您的系统。
如果程序中某些定时器或计数器的设定值过大，为了缩短调试时间，可以在调试时将它们减小，模拟调试结束后再写入它们的实际设定值。在设计和模拟调试程序的同时，可以设计、制作控制台或控制柜，PLC之外的其他硬件的安装、接线工作也可以同时进行
安稳度
当线电压或负载电流改变肘，直流电源的输出电压也会有所起伏。稳压程度由稳压电路的参数决定，参数是指滤波电容的容量和能量开释的速率。
假如给电源供电的一个相对恒定的电源，那么只需根本的负载稳压。安稳度的巨细一般界说为空载或满载时输出电压的百分比，或电压的改变值。。
西门子PLC的MPI网络通讯MPI叫多点接口通信，一般用于小范围、小点数现场级通讯，可实现西门子PLC的操作面板（TP/OP）和上位机之间的数据交换，例如西门子PLCs7-200/300/400，它的通讯速率19.2Kbit-12Mbit，多可连接32个接点，通讯距离50m以内。
MIDI MASTER系列变频器常见故障
对于MICRO MASTER系列变频器我们常见的故障就是通电无显示，该系列变频器的开关电源采用了一块UC2842芯片作为波形发生器，该芯片的损坏会导致开关电源无法工作，从而也无常显示，此外该芯片的工作电源不正常也会使得开关电源无常工作。
对于MICRO MASTER系列变频器我们较常见的故障主要有驱动电路的损坏，以及IGBT模块的损坏，MICRO MASTER的驱动电路是由一对管去驱动?GBT模块的，而这对管也是容易损坏的元器件，损坏原因常由于IGBT模块的损坏，而导致高压大电流富入驱动回路，导致驱动电路的元器件损坏。

西门子触摸屏Smart700IE高分辨率宽屏显示
1、800×480 dpi 宽屏显示设计和传统屏幕相比具有更大的可视面积，使单个画面中可以显示更多的信息，让操作员具有更舒适的视觉体验
2、高分辨率使得画面更清晰，画质更细腻
西门子触摸屏Smart700IE LED 背光，节能降耗
1、 LED 较之 CCFL，背光板厚度降低一半左右，使精彩系列面板更轻巧。同时，操作屏亮度更高，色彩更均匀，表现力更强，可视范围提高到 140°
2、LED 背光可以降低设备能耗，结合屏保功能
1、PPI 通讯协议确保精彩系列面板与西门子变频器建立高速无缝的连接，和S7-200西门子PLC组成的小型自动化解决方案
2、集成的 RS 422/485 通讯口使精彩系列面板的通讯更加灵活，可以和市场主流的小型 PLC 建立稳定可靠的通讯连接。（三菱 FX 系列；欧姆龙 CP1 系列）
3、当采用 PPI 通讯时，通信速率高达 187.5kb/s
西门子触摸屏Smart700IE高性能处理器、高速外部总线及 64M DDR 内存
1、的 ARM 处理器，主频达到 400MHz，使数据处理更快，画面显示更流畅
2、高速的外部总线充分发挥处理器的强大性能
3、增强的 64M DDR 内存使得画面的切换速度更快
西门子触摸屏Smart700IE德国品质轻松拥有
1、精彩系列面板的 ESD、RS 等关键指标比标准（IEC）提高 50%
2、精彩系列面板通过 CE 认证
西门子触摸屏Smart700IE*的生产失效故障模式分析
1、潜在的缺陷及故障分析模型贯穿产品从研发到生产的每个环节，保产品可靠性
2、成熟的生产流程及完善的质量控制体系确保产品质量
西门子触摸屏Smart700IE*的工业设计理念
1、特的边框倒角设计，让操作屏的外观更具流线型，给人以舒适感
2、优雅清新的绿色边框设计，给人以视觉上的开阔感，缓解操作员的视觉疲劳
3、使用符合 UL 标准的 PC + ABS 合金材料，耐高温、抗腐蚀，特别适用于工业现场的应用环境
西门子触摸屏Smart700IE可靠的电源设计
1、内置的 24V 电子自恢复反接保护，避免因误接线而导致的产品损坏
2、供电电源范围可达±20%
西门子触摸屏Smart700IE软件特点
作为精彩系列面板的组态软件，WinCC fl exible 简单直观、功能强大、应用灵活且智能，非常适合机械 设备或生产线中人机界面的应用。WinCC flexible 软件包括一系列执行各种组态任务的编辑器和工具。可使用多种便捷的功能来组态显示画面，例如缩放、旋转和对齐等功能。在 WinCC flexible 中，您可根据需要设置自己的工作环境。在组态工程时，组态任务对应的工作窗口会出现在显示器上，包括：
1、项目窗口：显示项目结构（项目树），进行项目管理
2、工具箱窗口：包含丰富的对象库
3、 对象窗口：显示已创建对象，并可以通过拖放操作复制到画面中
4、 工作区：编辑、组态画面和对象
5、属性窗口：编辑从工作区域中选取的对象属性
西门子触摸屏Smart700IE变量管理
拥有特的变量管理器，可以集中管理项目中的所有变量
1、查阅、检索变量更方便，可使用变量名称来标识 PLC 变量
2、通过拖放操作，批量创建名称、类型及地址满足一定关系的变量
3、快速修改多个变量的类型、地址或名称等属性
西门子触摸屏Smart700IE报警管理
报警管理器支持各种类型的报警：
1、可以自定义报警类别? 支持模拟量及数字量报警
2、可以自定义报警组，相同组的报警可以同时被确认
3、支持报警事件函数包含功能完善的报警显示控件，支持外观自定义
SIMATIC HMI 精智面板 - 标准设备
优异的人机界面功能，适用于要求苛刻的应用
宽屏 TFT 显示屏，对角尺寸为 4 英寸、7 英寸、9 英寸、12 英寸、15 英寸、19 英寸和 22 英寸（全部 1600 万色），与此前的设备相比显示面积增加高达 40%
集成功能，带有归档、脚本、PDF/Word/Excel 查看器、Internet Explorer、Media Player 和 Web 服务器
可通过 PROFIenergy、HMI 项目或控制器在 0 -  范围内调节显示屏亮度
现代工业设计，7" 及以上型号采用铸铝前端
所有触摸式设备都进行垂直安装
设备发生电源故障时，可确保数据安全和 SIMATIC HMI 存储卡的数据安全
创新服务于调试方案
画面刷新时间短
通过了多种认证（例如，ATEX 2/22 和船舶认证），适用于条件为恶劣的工业环境
所有型号都可用作 OPC UA 客户端或服务器
按键操作设备，每个功能键带 LED，全新文本输入机制，与手机键盘类似
所有按键都具有 200 万次使用寿命
使用 TIA Portal WinCC 工程软件进行组态工程框架
提供了 7" 和 15" 精智户外型。这些设备是针对恶劣环境中的户外应用设计的。具有显示质量（甚至在阳光下）、具有抗紫外线前端等。
优势
全集成自动化(TIA) 的集成组件：
提高生产率，小化工程费用，减少生存周期成本
当安装空间有也可用在垂直位置（所有触控设备）。
具备下列特点，可降低维修和调试成本：
组态效率高，项目下载快，因此组态和调试时间较短
可通过可选的 SIMATIC HMI 存储卡进行自动备份
背景照明寿命周期长
免维护设计
断电时可保证数据安全
由于具有输入/输出字段、图形、趋势曲线、柱状图、文本和位图等要素，可以简单、轻松地显示过程值
带有预组态屏幕对象的图形库
CPU 内用户程序中的通信数据长度不能**过 512 个字节。之后，即可在 HMI 设备上通过
Read/Write 变量对这些数据进行一致性访问。
如果需一致性传输的数据量**出了系统的数据大量，则需在应用程序中使用措
施确保数据的一致性。
确保数据一致性
通过指令访问公共数据：
如果在用户程序中通过一些通信指令访问公共数据（如 TSEND/TRCV），则可使用诸如
“DONE”等参数对该数据区进行访问。因此，在用户程序中使用指令进行数据传输，可确
保通信过程中数据区中数据的一致性。
说明
用户程序中采取的具体措施
要确保数据一致性，可将待传输数据复制到一个单的数据区（如，全局数据块）中。用
户程序继续传输源数据时，可通过通信指令将一致性地传输单数据区中存储的数据。
在复制过程中，系统将使用相应的不可中断型指令，如 UMOVE_BLK 或 UFILL_BLK。这
些指令可确保高达 16 KB 的数据一致性。
使用 PUT/GET 指令或通过 HMI 通信进行 Write/Read 操作：
使用 PUT/GET 指令进行 S7 通信或通过 HMI 通信进行 Write/Read 操作时，编程或组态
中需考虑一致性数据区的大小。将 S7-1500 用作服务器时，用户程序没有可用于数据传
输的指令。在用户程序运行过程中，可通过 PUT/GET 指令进行数据交换，对 S7-1500
进行更新。但在循环执行用户程序时，不支持对数据进行一致性传输。待传送数据区的长
度应小于 512 个字节
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