6ES7321-1BH02-0AA0接线图形

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如程序所示，我们将实测的机频定义为临时机频（tempFj）而真正参与运算的机频被定义为实际机频（ActFj），二者的差值与频差上限（FilterFj_Diff）相比较之后，如在频差范围以内说明后面的波形是实际的机频信号，反之则说明遇到了干扰信号，这个波形应被过滤。 

4.2 步进电机的驱动和控制 

步进电机是数字元件，它可以且定位，用它来控制调速器的执行机构是一个非常好的选择。此外步进电机可与丝杠位移传感器构成一个闭环系统，这样可以对因频繁工作而丢步的步进电机进行零位校正。 

4.3运算程序 

毫无疑问，数值运算是PCC调速器软件的部分。一个好的算法不但能够提高运算的速度和精度而且还能节省CPU资源。PCC操作系统在提供灵活多样的编程语言的同时也提供了强大的浮点运算功能。简单的逻辑处理仍然可以采用梯形图的方式，但语言的应用则改变了以往PLC编写运算程序相对比较困难的局面，以前需要许多句梯形图语句才能完成的复杂计算过程如今只需定义变量后输入公式即可。此外，一般普通的PLC只能进行整型变量运算，而PCC则可以进行浮点型变量运算，这使得运算精度得到大大提高。 

以下是一段计算程序例子： 

。。。。。。 
Fe=(Fc-F_x)/50.0 
d_Yp=Kp*(Fe-Fe_1x) 
d_Yi=Ki*Ts*(Fe-bp*(Y_pid-Pc_1x)) 
d_Yd=(Kd*(Fe-2*Fe_1x+Fe_2x))/(T0+Ts)+((T0*d_Ydtem)/(T0+Ts)) 
Y_pid=(Y_tem+d_Yp+d_Yi)+d_Yd+Pc_1x-Pc_2x 
。。。。。。 

5 结束语 

成都拜尔电力设备有限公司开发的基于可编程计算机控制器PCC技术的新型水轮机调速器采用奥地利贝加莱（B&R）公司的2003系列模块作为控制部件，具有性高、响应速度快、运算功能强大、人机界面友好和调节品质高等优点，其各项静态、动态指标全部满足并且部分GB /T9652-1997中的相关技术要求，经过实际长期应用，表现出良好的稳定性，是行业技术的发展方向。 西门子基于PC 机的自动化控制产品，分为Soft PLC 及Slot PL 两种类型。Soft PLC 又分为基本型及实时型两种，它们是 bbbbbbs NT 或2000 操作系统下的一个运行软件，而Slot PLC 则是插在PC 机内的板卡式PLC，又分为Slot 412 和 Slot 416两种。
IL70: 西门子嵌入式触摸面板工业PC 机。
WinCC: 西门子工业组态软件。
ET200: 西门子S7 系统中远程I/0，或称之为分布式I/0。
PROFBUS: 现场总线。
OPC: 用于过程控制的对象链接和嵌入。
本文论述的这条纺织生产线是青岛宏大纺织机械有限责任公司新近研制开发的产品。该公司是中国纺机行业的企业，梳棉机，落筒机，清梳联等是其主要产品。近年来，随着纺织行业的发展，该公司不断开发具备，能与国外产品相的新产品。而该生产线正是青岛宏大纺织机械有限责任公司这一、二年来的项目，目前正处于优化调试阶段，将于今年底面市，因此本文在论及该生产线时，略去了各设备的名称及其主要工艺，主要描述西门子产品在该项目上所体现的特点，以及作者使用中的体会。
其中A 为主要设备，该设备停止运行则整个生产线停止生产。而B、C、D、E 等设备则可以根据纺织厂不同的产品工艺要求立地运行或停止，而且 B、C、D 设备可以1台运行，也可以2台相同设备同时运行。E 设备则可以有多数量同时运行。在电气控制上要求将生产线的生产状况实时反映到车间级及厂级管理层，并将生产数据存档。同时要求整个生产线上所有设备的运行状态传送到一个操作员站及一个工程师站上实时显示，所有设备的工艺参数设置由操作员站完成。另外，由于生产线上各设备分散距离较远，考虑到设备手动调试时的可操作性，要求设备的手动调试就近连接操作面板，一旦手动调试停止，即拆除连接的操作面板。

在选择控制系统时，初有两种设计方案：
A 设备选用S7-400 系列PLC，CPU 为CPU412-2DP；C 设备，D 设备选用S7-300系列PLC，CPU 分别为 CPU314，CPU315-2DP；B 设备和E 设备选用S7-200 系列PLC，CPU 为CPU224 并带EM277 PROFIBUS 扩展板，将B 设备和E 设备分别作为D 设备的智能PROFIBUS 从站。A 设备上的S7-400 系统中配置一块CP443-1 工业以太网通讯卡，与工程师站联接，并与车间级及厂级管理层联网。A、C、D 设备及操作员站TP37 用MPI联网，各设备互相之间的逻辑互锁及数据交换通过 MPI 网络实现。C 设备，D 设备将生产状况及运行状态传送给A 设备，由A 设备通过以太网传送给工程师站及管理层网络。同时，B 设备，E 设备通过PROFIBUS 网络将信息传送给D 设备，通过D 设备传送给A 设备，并向上一级传送。系统中配置的TP37 触摸屏作为操作员站，为各设备设置参数，并显示部分运行数据。对于A、C、D 设备的手动调试利用一个TP170B 通过MPI 网络就近联接各PLC 来完成。
整个控制系统由PROFIBUS 网络组成。A 设备选用S7-400 系列PLC，CPU 为CPU412-2DP，作PROFIBUS 主站，其自身的I/0 由ET200M 组成；C 设备，D 设备，选用ET200M 远程I/0 方式作A 设备的PROFIBUS 从站；B 设备和 E 设备选用S7-200系列PLC，并配EM277，直接作为A 设备的智能从站。A 设备与工程师站的联接及与管理层联网方式同方案一，操作员站同样选用TP37。A、C、D 设备的手动调试利用一个TP170B 就近联接完成。
对于种设计方案，各设备的控制系统立性较强，可单运行或停止，调试方便，但问题也是显而易见的：
1. 数据传送问题

因为B、C、D、E 各设备的信息都通过A 设备传送到工程师站及管理层网络，因此B、C、D、E 设备的数据传送到工程师站的实时性较差。TP37 作为操作员站，同时要与A、C、D 三种设备通讯，同样需要较长的数据新周期。
2. 通讯能力问题
因为C，D 设备选用的是S7-300 系列PLC 中的CPU314，CPU315-2DP，它们的S7 固定连接数量受到限制，如C 设备，它同时与一个A 设备，两个D 设备，一个TP37 及一个TP170B 连接，这个连接数过了它的S7 固定连接数量。虽然可以通过A设备再与 D 设备连接，或建立动态连接等方法来解决问题，但显然不方便。而且A、C、D 设备之间的逻辑连锁控制，如通过上述两种方法解决，实时性很差，在工艺上也是不允许的。
3. 互换性较差
用这种方案时，A 设备，两台C 设备，两台D 设备，都有不同的MPI 。生产厂在提供设备给纺织厂时，对相同设备的CPU 下载不同的配置，相同设备之间无法互换，给设备安装及销售管理增加麻烦。
二种方案则解决了种方案所遇到的技术问题。因为C、D 设备是A 设备的分布式I/0 站，所有生产信息及运行状态都在 CPU412-2DP 中，这些设备的信息同时传送到工程师站及管理层网络上。TP37 也只和一个CPU 通讯，数据新快，也不存在各设备之间通讯能力的问题。同时，C、D 设备在PROFIBUS 网上的从站地址可以直接在接口模板IM153 上设置，因此，C 设备之间或D 设备之间可以互换，设备安装维修方便。虽然在这种方案中，C、D 设备依赖A 设备的运行才能运行，但因为本来生产工艺上，当A 设备停止时，C、D 设备就不能运行，因此，C、D 设备的立运行没有必要，如果仅为设备调试方便，相对而言意义不大。
但是，二种设计方案也有不是之处。A、B、C、D、E 各设备的信息都通过一块CP443-1 以太网卡传送到工程师站及管理层网络，存在一个数据通讯的瓶颈问题，数据交换的实时性及速度都受到限制。另外，鉴于TP37 的能力，操作员站只能用于参数设置及少量数据显示用，而无法完成数据统计、存档、报表生成等进一步的数据处理功能，并且图形的动态显示效果也不理想。而西门子Wi 产品的特点正好解决了这些问题。Wi 不仅仅是一个可编程序控制器，它将自动化控制和人机界面集成在一个PC 平台上，在进行自动化控制的同时，完成大量的数据通讯，数据处理及可视化处理。基于上述原因，对二种设计方案进行了改进。，考虑到生产线运行的性及稳定性，用Wi 产品中的插槽型PLC Slot 412 代替原来的 S7-400PLC 的CPU412-2DP，配合使用电源扩展板，并外接24 伏直流电源，使控制系统可立于PC 机的操作系统，保证系统运行的高性。其次选用西门子嵌入式触摸面板工业PC 机IL70 作为PC 平台，其集成的TCP/IP 以太网口直接与工程师站及管理层联网，另外在 IL70 上运行WinCC 人机界面软件，使操作员站能完成强大的功能。Wi Slot 412 作为系统的控制器是整个控制系统的 PROFIBUS-DP 主站，完成设备A、C、D 的控制任务。C、D 设备使用ET200M 作为远程分布式I/0 站，直接连接到 Slot 412 集成的DP 口上。B，E 设备使用CPU224，并配置EM277 PROFIBUS 扩展板作为Slot 412 的智能从站，将数据信息传送给Slot 412。电源扩展板上的外接24 伏直流电源及后备电池保证在PC 机断电情况下，Slot 412 仍能正常工作。
IL70 作为Wi Slot 412 的运行平台，同时也作为操作员站，并通过集成的TCP/IP网口与工程师站及管理层联网。 IL70 上运行的WinCC 人机界面软件通过OPC 客户机方式从Wi 的OPC 服务器端存取控制引擎中的数据。由Wi、 WinCC 在一个PC平台上，因此这种数据交换方式速度快，数据量大，实时性好。
WinCC 作为人机操作接口，完成整个控制系统的参数设置及实时数据显示，实现用户提出的复杂的动画显示功能，并对生产数据及各设备运行状态进行存档，生成报表，提供报警信息以及设备的维护信息。
工程师站是一台普通的PC 机，通过以太网与操作员站联接。工程师站上也运行一套WinCC 软件，通过DCOM 配置，同样以OPC 方式从 Wi 存取数据，并且某些权限比操作员站上的高。由于在操作员站上使用了WinCC 工业组态软件，使管理层从该生产线生产信息非常方便。 WinCC 具备多种方式进行网上数据交换，如可以运用WinCC 的客户机/服务器方式，或WinCC 的Web 浏览器功能等等，为将来用户厂的联网生产管理提供多种选择。
一台移动式的TP170B 操作面板，通过C 或D 设备上的ET200M 接口模板IM153 上的PROFIBUS 3通接头直接联接到系统的PROFIBUS 网上，对网上的任何一台C 设备或D 设备进行手动操作，使调试人员能在设备边上直接进行手动调试。TP170B 上集成了生产线上所有A、C、D 各设备的手动调试画面，因此一台TP170B 可完成所有设备的手动调试工作。
对于系统控制软件，B、E 设备的控制程序由自身的CPU224 完成。A、C、D 设备控制程序由Wi Slot 412 完成。其中 A 设备中有两路高速计数要求，由两块FM350-1 高速计数模板完成。每个D 设备中有两路压力PID 调节，系统中一共有4 路PID 调节，鉴于 Slot 412 的高速指令执行速度，用S7 软件PID 功能块就可以满足要求。
系统控制软件中的一个重要部分是完成用户的多种工艺选择要求。如图1所示，纺织厂根据自己产品的工艺要求可以随意组建生产线。如可以只购买A、 B、C、D 各1 套设备及若干E 设备组成1条生产线；或购买A、B 及C 设备各1 套，D 设备2 套及若干E 设备组成1条生产线；或购买1 套 A 设备，B、C、D 设备各2 套，在运行时可自由选择是否开1 套C 设备，或同时开2 套C 设备等等。而生产线的生产厂家为保证产品管理的统一性，要求只用一套控制软件来完成生产线各种可能的配置的控制任务。也就是对他们的所有纺织厂用户只提供一套控制软件，由用户自己在操作员站上设置生产线的实际配备。这就出现了一个问题，即控制软件包括生产线大可能配置所有设备的控制任务以及组态配置，但当某个设备在生产线上实际不存在时，又保证整个PROFIBUS 网络运行不出现故障。西门子STEP7 软件提供了一种方法可以通过用户程序，使PROFIBUS 从站自由地从网上断开而不影响主站的运行。，在控制程序中，编制组织块OB84、OB86、OB87、OB122，这些组织块在系统出现网络故障，或I/0 寻址故障时，由 CPU 直接调用。如果控制程序没有包括这些组织块，当系统网络中有从站断开，CPU 会直接进入停止运行状态。因此，在Slot 412的控制程序中装入了OB84、OB86、OB87、OB122。其次，STEP7 提供了一个系统标准块SFC12，利用SFC12，控制程序可以读取DP从站的状态，禁止DP 从站或DP 从站。当CPU 启动时，如果是冷启动或暖启动，系统配置中的所有DP 从站被自动。热启动时，DP 从站保持原有状态，即如果原来是状态则保持，原来是禁止状态则保持禁止。如前所述，生产线的控制程序及配置是的，也就是配置是按照生产线可能的大配置做的，如果实际的设备配置与控制软件中不同，下载后CPU 会出现故障。因此，在生产线按装完成次正常通电时，初始化程序将所有Slot 412 的 PROFIBUS 从站通过调用SFC 12 禁止掉，等Slot 412 正常运行后，由操作员在操作员站上通过WinCC 人机界面软件做出实际需要的配置。控制程序确认这些配置后，再将存在的或选用的设备一一，以后当CPU 重新启动时就会保持这种配置状态，而再做或禁止工作。通过以上两个处理，控制系统能在任何不同的配置下正常工作。
目前，该项目调试正接近尾声，所有控制软件已基本调试完成，并达到了预期的目标。通过这个项目可以发现，随着PC 机及网络技术在工业现场的快速发展，基于PC 的自动化产品解决了传统PLC 不足之处，它的大容量实时数据处理，大容量的系统资源，方便的网络联接，强大的可视化功能，快速的指令处理等能力，会使该类产品在工业自动化领域中得到越来越多的应用。

全自动高速穿梭式丝网印，是针对汽车玻璃而打造的一款集连续自动上片、储片、定位、穿梭传输、自动印刷、出料、烘干、储片、二次定位、二次套印、烘干、自动下片为一体的、率的新型玻璃印刷机。适合于大批量、、多色套印的家私、家电、产业等规则玻璃。特别适合轿车前后档、三角窗、侧窗和平板玻璃的大批量生产。

    多色印刷系统，采用立多次定位。传输采用伺服系统控制，穿梭传动实现快捷传输。

    选择配置自动上片系统，自动储片系统，自动下片系统，UV或IR干燥系统。

    一、工艺介绍

    1.手动预定位

    定位气缸上升，人工完成放片，左右定位启动，完成预定位，上升气缸左右定位气缸复位，启动输送至于储片机。

    2.储片机

    玻璃进入储片机，不需储片时，此机作为输送段，储片启动时有两个感应器(大玻璃与小玻璃)大玻璃时，小玻璃感应器不工作，反之大玻璃感应器不工作。储片架每次上升距离为40mm，玻璃输送时储片架不能上升，下降。输送台有玻璃片储片架不能下降，储片架下降完成启动输送至精定位。

    3.预定位

    玻璃片进入精定位，感应器感应到玻璃，输送停止。定位托架上升（气缸驱动）此二项动作同时进行，托架上升机头下降完成，伺服电机启动。开始精定位，精定位完成，穿梭输送上升（气缸驱动）上升完成，启动真空泵，完成吸附玻璃，伺服电机复位，定位托架下降，精定位机头上升，穿梭输送启动送至印刷机。

    4.印刷主机

    玻璃进入印刷机，穿梭输送停止，真空吸附关闭，穿梭架下降重新复位到预定位，与此同时台板吸风启动，印刷机头下降，刮气缸下降，印刷启动，离网启动，离网距离可自行设定，印刷完成，防滴墨气缸启动，离网复位，机头上升，刮上升，回油气缸下降启动回油，印刷完成的同时，吸风停止，穿梭架上升，真空泵启动，穿梭架输送开始送至出料擦墨。

    5.擦洗网版

    擦洗网版时，松开锁紧气缸，抽出网版，推入网版时感应开关感应到网版，启动锁紧气缸完成网框。

    6.出料擦墨

    玻璃进入出料擦墨机，不需擦墨时此机作为传送带，擦墨启动时，机头锁紧气缸松开，机头输送启动，卷纸启动，输送卷纸完成，吸风启动，（气缸）机头下降，刮气缸下降，下降完毕，启动印刷完成擦墨，吸风停止，机头上升，机头输送启动。输送完成，机头锁紧气缸启动，完成机头复位。

    7.灯箱检测机

    玻璃进入灯箱检测机，不需要检测时此机作为输送段，需时，斜转架上的气缸升起，斜转架启动，当转动至30°时，灯箱开启，转动灯箱，玻璃时不影响玻璃输送，检测完成，灯箱启动复位，斜转架下降，斜转架下降时输送台上不能有玻璃片。

    二、控制系统构成

    整个机器多达7处需要的定位控制，有两个轴（印刷轴和离网轴）需要作凸同步控制，而且根据印刷的玻璃大小，凸要求很方便的通过人机界面改变凸轮形状。SIMATICCPU315T-2DP集成逻辑控制和运动控制功能，它做运动控制多可以控制8个轴、16个凸，有两个通讯口，其中一个是ProfibusDP（DRIVE）口，速度可达12Mbits/sec，通讯是采用ISOCHRONEMODE（等时同步）模式。ISOCHRONEMODE是PROFIBUSDP通讯的新技术，它可以使PROFIBUSDP的总线周期保持恒定，从而可以大大提高通讯的稳定性，提高传动控制系统的稳定性和精度。IM174和ET200均连在此口下，以满足运动控制工艺的要求。另外一个通讯口是标准的MPI/DP口，速度可达12Mbits/sec。用于连接到上位机PC、HMI和其他标准的DP从站。用户可以通过该通讯口，连接标准的ET200进行S7-300PLC功能的扩展。

    在以往我们都会选择FM353或者FM354做，而做凸就要使用FM357-2，但是这种方案成本较高且编程很繁杂，使用、调试的工作难度也很大。如果选用SIMATICT-CPU通过IM174模块控制三方伺服，只需要一个CPU315T-2DP和2块IM174就够了，还有一个通道可以用来作测量摖墨纸输送长度。这个方案及满足力系统所需要的运动控制功能，又大大的降低了成本并且大大的简化了编程和调试工作，缩短了系统开发周期。

    三、控制系统完成的功能

    可见该系统需要一个可以在HMI就可以改变形状的凸，在SIMATICT-CPU凸和生成功能正好可以非常地解决这个技术难题。

    四、项目的实施与运行

    该系统从设计到调试，一共花了一个多月的时间，实现了客户要求的所有功能，整机印刷速度达到12片／分钟。

    五、应用体会

    1.之前我使用过西门子的SIMOTIOND425运动控制器，这次选用的西门子SIMATICT-CPU运动控制器。这两个控制器的运动控制功能都是一样的，因为它们都是采用西门子SIMOTIONKernel软件内核，但在使用上却有很大的区别。

    2.SIMOTION采用专门的编程语言MCC、SCL、等，需要很长一段时间去适应和学习。SIMATICT-CPU是一个标准的S7-300CPU，简单地通过集成在STEP7环境下的工艺软件包（S7Technology）来配置和编程，是工程师所熟悉的S7-300PLC的编程语言环境，例如：梯形图LAD，STL，FBD，S7-SCL，CFC，SFC，S7-GRAPH。

    工程师初次应用时，不用经过技术培训，上手使用就非常迅捷。

    3.SIMATICT-CPU可以很方便的同上位机通讯，跟以往用S7-300PLC一样，非常轻松就可以把位于SIMOTIONKernel内核的各个伺服轴数据显示上来。当逻辑控制需要轴的数据时，可以直接从轴的数据块DB中找到，非常方便。在SIMATICT-CPU中轴的配置和SIMOTION是一样的，运动控制的程序编写/>4.因为SIMATICT-CPU是一个标准的S7-300PLC逻辑控制器，所以在拥有了运动控制功能的同时，依然保留了强大的PLC逻辑控制功能，SIMATICNET通讯功能，而且非常实现。而采用SIMOTIOND作为控制器时，编写逻辑控制程序时非常复杂难以实现。例如，做一个定时功能，在PLC中仅仅调用一个指令就可以实现了。但是，在SIMOTION中做一个定时功能，需要调用一个复杂的功能块。当想用SIMOTION来编写一些标准块时，是难以实现。

    5.当定位要求不是很、动态响应很迅捷的时候，使用SIMATICT-CPU通过控制变频器，就可以完成定位功能。这样，是大大降低了OEM厂家的设备开发成本