西门子1FL6024-2AF21-1LA1

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门子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、工业以太网，使通讯和编程变得简单，选择性也比较多，并可借助工具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。针对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5vdc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它设备，dp接口用来直接连接到分布式i/o。

plc结构控制点数不符合需要时，可再接扩展单元。整体式结构的特点是非常紧凑、体积小、、安装方便。组合式组合式结构的可编程序控制器是把PLC系统的各个组成部分按功能分成若干个模块，如CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块等等。其中各模块功能比较单一，模块的种类却日趋丰富。比如，一些可编程序控制器，除了－些基本的I/O模块外，还有一些特殊功能模块，像温度检测模块、位置检测模块、PID控制模块、通讯模块等等。组合式结构的PLC特点是CPU、输入、输出均为独立的模块。模块尺寸统一、安装整齐、I/O点选型自由、安装调试、扩展、维修方便。

plc组合叠装式叠装式结构集整体式结构的紧凑、体积小、安装方便和组合式结构的I/O点搭配灵话、安装整齐的优点于一身。它也是由各个单元的组合构成。其特点是CPU自成独立的基本单元（由CPU和一定的I/O点组成），其它I/O模块为扩展单元。在安装时不用基板，仅用电缆进行单元间的联接，各个单元可以一个个地叠装。使系统达到配置灵活、体积小巧。
详细介绍1．SIMATIC S7-200 PLC S7-200 
PLC是**小型化的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。S7-200 
PLC的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的控制功能。 S7-200PLC可提供4个不同的基本型号与8种CPU可供选择使用。2．SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。各种单独
当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
输入采样在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
用户程序执行在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。
输出刷新当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。同样的若干条梯形图，其排列次序不同，执行的结果也不同。另外，采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。当然，如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略，那么二者之间就没有什么区别了

该线总长20 0 m，控制元件比较分散，现场所有的传感器、电磁阀、电机、电源线都通过各类电缆连接到电器控制室，电气系统是采用德国西门子公司S5 系列PLC 和6RA22 系列直流调速器来控制的，由于S5 和6RA2 2 的配件早已不生产，配件已无法购买，所以到了该升级换代的时候了。

整个控制系统要求达到以下功能：

1、速度同步：在上坡段、冷却段、吹干段、下坡段到卷取段及4 个卷取都配置了速度调节辊，通过速度调节辊调节各段的速度，完成速度的同步控制。

2、配方输入功能：根据不同的配方要求，自动选择适合的运行参数。

3、胎面定长裁断功能。

4、胎侧卷取速度自动控制。

二、控制系统硬件设计

新设计的双复合挤出生产线电气控制系统由1 个PLC 主站、3 个PLC 从站、2 个远程I /O、3 4 台西门子直流驱动器和1 台工控机组成。控制系统如图2 所示。


1、人机界面系统

在生产线的运行过程中需要变换大量的配方、更改工艺参数以及实时监控系统的运行状态，有2 种方案可以选择：一是触摸屏用MP I 电缆与P L C 通过串行通讯进行数据交换，二是通过工控机配以P R O F I B U S - D P 接口卡，通过PROF I BUS 现场控制总线，与PLC 进行数据交换。考虑到现场量大，有上千种配方工艺，所以选用了研华工控机，配以C P 5 6 1 1PROFIBUS-DP 接口卡，来采集和发送各种数据信息。

工控机作为人机界面， 用来进行配方输入，实时显示各工段的工艺参数、各运行电机的运行速度、运行电流、电压，报警信息。生产状态历史曲线查询，故障报警记录，故障分析及简明维修指南，以及各种数据报表的产生及打印，并为工厂以太网提供接口。

2、 PLC 主站系统

P L C 作为整个控制系统的核心部分，处理本系统中的各种工艺参数和逻辑控制，各速度调节辊、光电开关和主令电器等信号，通过网络发出现场设备的状态要求，经过P L C 处理并将控制指令传递给各执行元件（如驱动器、电磁阀等），同时将各驱动器的运行状态、运行参数， 各电磁阀的工作状态采集回来。

由于PLC 的重要性及现场有2 000 多个数字量I /O 点及200 多个模拟量I /O 点以及34 台模拟量直流驱动器，我们选用了西门子S 7 - 4 0 0 的PLC，CPU 采用414-2DP，具有256K 工作内存以及2 5 6K 程序内存，并考虑到掉电不至于丢失程序，配以2M 存储卡，既减轻了C PU 的工作内存， 又解决了不丢失程序的问题。

3、从站系统

从站设备分为以下2 类。

1) 直流驱动器

选用了西门子的6 R A 7 0 系列的直流驱动器，共34 台，采用CBP 2 板同PLC 通讯，它具有以下特点： ① 单台装置输出额定电枢电流15~2 200 A，额定励磁电流3~85 A，装置并联后输出额定电枢电流可达12 000 A；②输入电压分为5 个等级：400V/460V/575V/690V/830V；③强大的通讯能力。有SIMOLNK 高速直接的装置-装置通讯，还可支持PROFI BUS 、CAN-BUS 、De vi c eNe t、USS 协议等；④所有工艺板、通讯板及OP1S 操作面板都可与新一代的SIMOVERTMASTERDRIVES 矢量控制交流调速产品通用。
2) 分布式I/O 模块

选用ET 200 M，共3 个远程I /O 站，它具有以下特点：① ET 20 0M 是模板化I /O 站保护等级为IP 20；②采用S7-300 PLC 的信号模板和功能模板可进行扩展； ③ 由于模板的种类众多，ET 20 0 M 尤其适用于复杂的自动化任务；④可将远程的I /O 数据采集到PLC 进行控制；⑤ ET200 M 是PROFIBUSDP 现场总线的从站，较大传输速率为12 Mbi t/ s；⑥ ET 200 M 也可采用有源总线模板进行配置，这样在运行过程中即使带电也可更换S7-3 00 I /O 模板，其他模块仍可运行。

三、控制系统软件设计

1、人机界面

工控机软件采用西门子公司的WINCC组态软件，共设计了实时报警画面、历史报警画面、挤出画面、压延画面、冷却画面、卷取画面、裁画面、配方选择画面、配方编辑画面、D P 诊断画面、数据显示画面、挡丝菜单画面、服务菜单画面，通过组态画面可以方便的进行状态查询， 故障维护。

2、PLC 软件

本系统所有电机的速度是以接取电机的速度为准，根据生产需要，设定各段的运行速度，P L C 根据各段不同的速比计算出各台驱动器的初始速度，通过PROF I BUS 现场控制总线传给每一台驱动器。

由于胎面胎侧收缩的原因，使得每一段的线速度均有变化，加上其他原因，就可能使胎面胎侧拉伸或松弛，因此我们采用了以下典型的控制理论。

在上坡段及以后的各段，当速度调节辊的信号（0~10 V）大于5 V 时，后段电机减速，当速度调节辊的信号（0~10 V）小于5 V 时，后段电机加速。在P LC 中我们采用P ID 算法来保持前后运输带的同步。

在胎侧卷取部分，采用卷径计算的方法，配合速度调节辊的信号来实现卷取的功能。

在胎面裁断部分，采用高速计数模块采集胎面实际传送的长度，通过PLC 的运算，进行定长裁断。