唐山西门子PLC代理商CPU供应商

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在汽车的传动系统中，若采用机械式手动变速器，一般都配有同步器，其主要功能是：使接合套与待接合齿圈两者之间能同步，阻止在同步之前齿轮进行啮合，防止产生接合齿圈之间的冲击，缩短换档时间，完成换档操作，并延长齿轮寿命。

同步器的性能指标直接影响变速器的效能表现，从而影响车辆的操控性，所以要在安装前对其技术性能和寿命进行一系列相关测试。

研究基于PLC的变速器同步器测试系统，可以对同步器换挡过程中的关键参数进行实时准确的测试记录，通过对比分析处理，从而对被试同步器的性能与寿命作出客观准确的评价。

因为PLC具有体积小、功能强、性高等特点，所以采用PLC作为整个测试系统的控制，通过驱动电机模拟换挡过程，并且控制二个轴的转速;同时配以计算机，设定测试条件，用以高速采集测试系统中多路传感器信号，并对采集数据进行后期分析处理，并发出相应指令。

1 测试系统组成

汽车同步器测试系统的主要部件有：结构台体、变频电机、伺服电机、惯性飞轮、被试同步器、换挡机械手、循环润滑系统、机械手控制箱、控制柜、各种检测传感器、PLC、计算机等，测试台的机械结构

注：1.交流伺服电机(0.85kW);2.减速机;3.离合器;4.交流变频电机(3 kW);5.机械手液压泵站;6.皮带轮;7.位移传感器;8.液压缸;9.润滑油喷油口;10.编码器(低速);11.组合式惯性飞轮;12.离合器;13.转速传感器(高速);14.润滑油回油口;15.两分力传感器;16.齿轮锥;17.同步器;18.拨叉;19.工作仓。

测试台能对一定型号的同步器进行3类主要测试：连续测试、惯性测试和挤压测试，连续测试与惯性测试测量同步器动摩擦系数和损性能，挤压测试用于测量同步器的静摩擦系数，测试是在室温至120℃的润滑油环境中进行的，通过对测试台测量数据的分析与计算，观测并记录同步的摩擦性能与损性能，从而对同步器的性能作出评价。

2 测试系统设计

整个测试系统的是测控部分，要求实时监控系统的运行状况，以确保系统运行的;同时在测试过程中，要求实时采集位移、转速、同步扭矩、轴向力、润滑油油温和流速等一系列信号数据，通过处理采集到的信号数据及由此绘出的特性曲线，分析评价被测变速器同步器的相关性能。

测控系统由PLC、计算机、各种传感器、信号测试调理卡、驱动与控制电机等组成。测试系统由计算机和PIC共同控制，计算机作为上位机具有良好的人机交互功能，负责对整个测控系统进行监控，向PLC发送指令及数据，实现对现场设备的控制，并通过数据分析软件对到的测试数据进行进一步的处理，从而测试同步器的性能指标。

因为PLC具有操作方便、性高等优点，能很好地满足测试系统控制的要求，所以采用PLC来采集现场信号和输出控制信号;负责直接控制与监控现场设备，包括换挡机械手的运动控制、电机速度的调节、变速器油温控制等;传感器负责采集现场的信号，经信号测试调理卡转换成模拟量传送给PLC和计算机。

需要指出的是：当测试开始之前，对变速器各个挡位位置进行预先设定，将各个挡位对应的选挡位置传感器和挂挡位置传感器数据存储于PLC的存储区，同时将机械手的控制参数如各个挡位的挂挡力、挂挡速度、挡位位置补偿存储于PLC的存储区，在测试过程中，通过对这些数据的快速查询而准确快速的模拟换挡过程。

3 系统实现

测控系统采用计算机与PLC综合控制。

作为上位机，计算机中的对应控制程序基于bbbbbbs2000/XP平台系统进行开发，采用人性化用户界面，能实现试验台的自动化控制和试验数据的存储及分析处理，其主要实现的功能有：

1)查阅、删除、分析、打印历史测试数据或曲线图;

2)实时显示测试中的设备状态及可能出现的错误故障，按照出错等级(警告、错误、严重错误、致命错误)自动做出应对;

3)可以预先设定试验程序，包括轴向力、加载时间、卸载时间、转速差、润滑油温度等参数，并能对同步器参数和试验工况进行编辑、保存、下载、打印;

4)连续自动记录测试过程中的相关等数据，实时图形显示所有的测量和计算数据，并生成相应变化曲线分析图;

作为下位机，PLC负责对现场设备进行控制与监控，PLC中的控制程序采用德国倍福公司的TwinCAT PLC编程软件编写，

PLC中的控制程序实现的功能主要有：

1)采集数据 因为测试环境中通常存在强烈的电磁干扰，如不采取相应的抗干扰措施，其会以传导和辐射的形式进入测控系统，严重影响测试结果，所以要从硬件和软件上加以相应处理，硬件上要采取相应的电磁屏蔽，在测试信号调制卡设置多重滤波电路，利用PLC的I/O模块带有电气隔离功能进行光电隔离;软件上采用相应算法进行滤波处理，进一步减低干扰影响。

2)保护 当不当操作或测试同步器零件总成发生过早损害或其他故障(电机过载、速、温等)时，使试验台能够快速自动停止，对变频器具有过流、过载、过压、欠压、过热、短路和冷却风扇异常保护，对电动机具有过载和速保护，对系统具有速、扭和温保护，所有报警信号通过主控制计算机显示故障原因或故障代码;紧急停车是的硬件功能，可以手动执行或系统自动执行;紧急停车时加载机构处于中间位，电机通过制动单元紧急停车、机械手摘到空挡，报警器发出报警。

3)控制换挡 PLC根据计算机发送的控制命令，提取其存储区内相应的数据，执行相应换挡动作;同时计算机通过读取相应传感器信号监视换挡动作完成情况，若选挡未能到位或换挡时，会即刻强制空挡，起到保险作用;当选挡及时准确到位时，则发出下一步指令。

4 结论

同步器测试系统是包含信号采集处理、电子电路、机械结构等学科于一体的自动控制机电一体化设备，能够完成典型的长时间、高重复性测试项目，运行稳定，对于提高同步器测试自动化水平具有重要的实用。

1引言 

 随着国家节能减排政策的提出和工业自动化水平的提高，以及越来越多的厂家要求尽量降低设备的损耗，进而适当减少设备维护费用，如何合理的使用、维护设备已成为关键，而单纯的采用人工方式记录设备故障、设备使用时间，以及人工切换设备已经不能满足上述要求。本文以某煤矿空气压缩机远程监控系统项目为例，采用西门子s7-300系列plc作为数据采集和控制单元，上位机用西门子wincc进行画面及参数显示，从plc到中控室工控机采用ethernet协议进行通讯，现场使用触摸屏显示控制画面及参数，操作人员可在中控室或者现场触摸屏上发出控制命令。

2原理分析 

 该项目利用空气压缩机给煤矿井下提供气体压力，推动气动设备的运行，要求管道内的压力维持在一定的范围内，不好过压或者欠压，以免造成能源的浪费或者现场设备无法使用。由plc采集空气压缩机的参数，比如温度、压力、运行时间、故障等，上传到中控室上位机和现场触摸屏，并接受操作员发出的控制命令，再将相应的命令传给空压机，以实现控制功能，并做出相应的报警指示。

3系统设计及实现

 该系统主要由空气压缩机、plc、i/o模块、现场触摸屏、上位机人机界面、网络通讯等部分组成，

3.1空气压缩机

 采用上海申行健有限公司的螺杆式空压机,它具有结构简单、体积小、没有易损件、工作、寿命长、维修简单等优点。由于其针对维护专门的设计，使得停机时间和维修费用大大减少。并且此空压机上装有智能控制系统，控制菜单简便易用，并配有支持网络通信的485接口，供外部控制系统与其通信，采集空压机的温度、管道压力、故障信息等，还可以接受外部控制系统的控制命令，设置相应参数以及启停空压机。

3.2i/o模块

 本系统中需要控制空压机电源的接通与关断等，故需用到数字量输入模块，数字量输出模块，由于本系统采用西门子s7 300系列plc，所以也需订购相应的300系列的di，do模块，型号分别有di模块sm321（订货号为6es7 321-1bh02-0aa0，di16ⅹdc24v），do模块sm322（订货号为6es7 322-1bh01-0aa0，do16ⅹdc24v/0.5a）。另外控制柜上安装有转换开关，可以选择在本地或者远程控制该电源的接通与否，该转换开关作为输入信号，接入plc的di模块。

3.3plc单元与网络通讯单元

 本文利用中小型的西门子s7-300系列plc即可完成空压机参数的实时扫描和运算，并传送信息到中控室上位机以及现场触摸屏，另外结合操作人员在上位机和触摸屏发出的控制命令，对空压机的启停等进行控制。s7-300系列plc采用模块化设计，具有模块扩展和功能配置简单等特点，可以根据不同的需要灵活组合和扩展。此处选用315-2dp型号的cpu，此cpu集成有mpi和dp通信接口，有很强的通讯功能。

 从现场plc到中控室工控机距离很远，此处采用ethernet协议进行网络通信，所以还订购了以太网通讯模块（cp 343-1），其具有rj-45接口，通过光纤链路模块经过光纤连接到中控室所在的以太网，将plc到的信息上传到上位机，并将上位机发出的控制命令传送到plc。

 通过plc cpu上的profibus dp接口，连接到profibus转modbus协议转换模块（pb-b-mm），再连接到两台空气压缩机以及控制柜上多功能电力监测仪表的modbus接口，来读取空气压缩机的运行参数和多功能电表的电流电压功率等电力状态数据，以及向空压机发送启停命令等。

 触摸屏采用纵横科技的tpc070td触摸屏，它两个com口，其中一个是rs232口，另一个即可当做rs232，又可以用作 rs485来通讯。同时还带有两个usb口，一个10m/100m自适应rj 45以太网接口。此纵横科技的触摸屏是一套以嵌入式低功耗cpu为的嵌入式人机界面，采用7英寸高亮度tft液晶显示屏，四线电阻式触摸屏，同时还预装微软嵌入式实时多任务操作系统wince和捆绑hmibuilder嵌入版组态软件无线点。

 从plc到触摸屏的通讯采用mpi网络，使用西门子的pc adapter连接电缆，连接cpu的mpi端口和触摸屏的rs232口（笔者认为此处也可以选用以太网通讯方式，通过300系列的以太网模块连接触摸屏的rj 45接口，但实际使用情况未采用，可行性有待试验确定）。

3.4人机界面（hmi）

 人机界面在工控机上采用西门子wincc组态软件，用来显示空气压缩机的所有参数信息，故障报警信号，以及主电源三相电流的大小，电压的大小，还有控制回路上的交流接触器的吸合状态等等。必要时操作人员还可以从上位机发出控制空压机启停，主回路接触器吸合断开的命令，让操作人员可以在中控室直接手动控制现场设备。在上位机服务器上，记录着各种报警信息及故障发生时的详细信息等，可按时间进行查询，并根据需要进行打印输出。

 触摸屏的画面组态由生产厂家自己开发的hmibuilder软件来编辑形成，在其画面上也有基本相同的参数信息，报警信号，以及温度曲线等，也可以从触摸屏上发出相应的控制命令。触摸屏部分画面如图2所示。

 wincc提供在工业上用于图形显示、信息处理、归档和报表的基本功能模块，还提供用户文档、过程控制软件包和开放开发工具等可选软件包。其强大的驱动程序接口、快速图形新和归档功能具有很高的可能性，结构化的数据存储方式保证无论是组态生产的数据和运行过程的数据都可准确无误的读取。

4程序设计

 plc编程软件使用西门子的编程软件step7，它是基于bbbbbbs 2000/xp或者bbbbbbs server 2003的为s7-300/400 plc配置和编程的标准软件包。通过step 7用户可以进行系统配置和程序的编写、调试、在线诊断plc 硬件配置状态、控制plc的运行状态和i/o通道的状态等。

 根据厂家要求，plc需要完成对空压机的本地和远程控制，并且默认情况下是本地控制，只有在本地触摸屏上点击远程控制按钮后，设备的控制权才转交给远程上位机来完成。现场有两台相同的空压机，为合理利用设备，避免因长时间使用同一台空压机造成机器的损耗，要求程序进行定时切换工作，即每隔12小时自动切换两台空压机的主从关系。同时为保证管道内达到要求的空气压力，需要实时采集压力参数，当压力值一定水平时，同时开启两台压风机，当压力值一定水平时，关闭辅助的空压机。当有故障报警时，自动关闭空气压缩机，并在触摸屏及上位机显示报警信息。

5结束语

 此控制系统的设计成功，提高了工厂内设备运行的自动化程度，降低了设备的维护费用。此系统目前的缺点是控制任务由基本立的两套plc系统来完成，造成了资源的浪费。主要是由于空气压缩机厂家自带的plc没有额外的处理功能，不能处理与上位机以及其他设备通信控制的能力，另外此套系统成本也挺高。

  太阳能是一种资源丰富，可以再生的清洁能源，合理、充分利用太阳能是人类与自然和谐发展的重要举措。但太阳能存在着密度低、间歇性、光照方向和强度随时间不断变化的问题，如果能始终保持太阳板和光照的垂直，使其大化地接收太阳能，则能充分利用丰富的太阳能资源。因此，设计开发能自动追踪太阳光照的电磁机械系统，是非常有的研究课题。太阳能追踪系统能增加太阳集能器或光伏模块接收的太阳能，能提高日用功率和年输出功率，比固定式系统成本高，且复杂。然而，太阳能追踪系统能增加年输出功率而有效地降。
    光伏发电控制系统是利用太阳能进行能量转换的一种装置，具有特的优势和的开发利用潜力。目前，太阳能光伏发电正逐渐应用于各行各业，比如航天、通讯、交通以及居民生活等领域。为此，光伏、光热或其他相关相继出现，光伏发电实训系统应运而生，太阳能跟踪控制系统是光伏发电实训系统的重要组成部分，论文着重阐述了太阳能的跟踪、模拟控制等内容。

1 全太阳能跟踪控制系统组成及硬件选型
1．1 全太阳能跟踪控制系统的硬件组成
    根据控制要求，该控制系统设计包括PLC一套，4块太阳能电池板组件，3盏200 W投身灯(模拟太阳光)、4个跟踪传感器、1套运动执行机构(X和Y方向运动机构、直流电动机和支架)。。整个系统以西门子S7—200可编程控制器为控制，当有太阳光时，太阳能电池板上的跟踪传感器采集模拟太阳光照度信息及位置信息，然后将所的信息送达控制器，从而控制X和Y方向运动机构，使太阳能电池板始终正对着模拟太阳光源，以提高太阳能电池的发电效率。另外，系统中设置了IPC上位机，配置了友好界面，该界面运用POWER计算机软件开发，以便及时掌握系统及相关角度等信息。

1．2 控制系统主要设备选型
    PLC是太阳能追踪系统的部件，该控制系统的PLC选用两门子公司的S7—200系列，S7—200具有紧凑的结构、灵活的配置和强大的指令集，用户程序包括位逻辑、计数器、定时器、复杂的数学运算以及与其它智能模块通讯等指令内容，从而使S7—200能够监视输入状态，改变输出状态以达到控制的目的。另外，选用S7—200主要考虑其不但能用于立太阳能设备的跟踪系统控制，比如满足边疆偏远地区牧民夜
晚用电的需求，而且特别对串并联的大型光伏太阳能阵列的跟踪系统控制，能发挥PLC现场总线控制的优势，进行集中控制。
    S7—200 CPU226的特点有：
    1)数字输入／输出口24／16；
    2)可扩展7个模块，248路数字I／O，35路模拟I／O；
    3)有PID控制器；
    4)2个RS-485通信／编程模块；
    5)16K用户程序在线编程。

2 控制系统的软件开发
    为了体现程序的可读性，实用性，该系统的软件设计主要以西门子STEP 7-Micro／WIN为开发环境，采用模块化结构设计思路，对系统中的I／O按照一定的逻辑关系进行设计。

为了便于远程监控，系统开发了基于POWER9000的监控界面，如图4、图5所示，该界面是运行人员监视和控制运行的主要手段，运行人员与计算机监控系统的交互作用将通过控制台使用CRT、标准键盘，鼠标或跟踪球等来实现。主要完成状态，运行参数及实时时钟刷新，报警与操作信息报告显示，通过菜单操作实现各种遥控遥调功能。
    同时，系统充分利用软件提供VQC程序模块完成系统电压无功自动调节参数设置，单纯的限值修改、系统维护员的权限的设置、电压和无功值异常范围的封锁、闭锁分接头、容抗器设备条件的设置，从而完成系统的远动信息闭锁。由于VQC程序所有的信息全部从监控系统取，因此测试不必在装置上加电流或电压测试，遥测遥信在监控系统上人工置数即可，保护信息可以用系统提供的调试工具模拟。但测试前需做以下3点准备：
    1)确保数据库关于电容和电抗器、分接头的遥控参数配置没有错。检查方法：在画面上的进行这些设备的人工控制操作，状态反应应该正确。
    2)缺省情况下，每个容抗器、分接头都不参与VQC调节，需要在画面上对每个VQC调节设备设置“VQC自动控制”操作。
    3)人工置遥信、遥测，有事故信号请先确认，确保VQC没有闭锁。

3 结束语
    经过多次跟踪控制模拟，运行表明，系统能够很好的完成光伏发电控制系统的太阳光的采集，保证光伏发电系统的能量来源，同时充分说明了S7—200系列模块功能的强大，和配置的灵活性好，在小型工业控制方面有着广阔的应用天地。

1.引言

微控内圆切割机是我公司半导体行业的主要产品，每年的销售量大约为50~60台，而且每年销售量呈

递增趋势，但以前我厂制造的内圆切割机主要采用单片机进行控制，由于线路板为手工焊制，出错率相当大，维修率也非常高，客户反映设备问题很多，为此我们对机器的电器部分进行了改造。采用PLC控制，文本显示器进行参数的设定和显示。通过生产销售，用户反映很好，提高了设备的性。

2.PLC的结构设计

PLC全称为可编程序控制器，其运行，故障率低。已成为主要的工业控制产品，其功能强大，内部有定时器、计数器等辅助寄存器。其可通过外部信号的给定，来触发输出端的继电器等信号。来完成对整机的控制。PLC主要有继电器型和晶体管型两种。

内圆切割机，采用的是三菱FX1s-30MT-001晶体管型PLC，这种PLC为16点输入，14点输出，晶体管型，其供电电压为交流220V，其内部自带直流24V电源，可供输入部分感应开关用，为其供电。输出的Y0口设定为固定的步进电机脉冲输出口，Y1口设定为固定的步进电机方向输出口。将此两信号输入到步进电机驱动器，控制步进电机的进给。同时配有RS232口，可同文本显示器进行数据交换。并通过文本显示器设定和显示PLC内的数据参数。

我公司生产的内圆切割机，从控制方面主要采集的信号和主要控制的输入点包括：1.手动/自动方式选择，手动方式主要为切割过程前对所用，内圆切割工艺中，手动对方式是的；自动方式主要为对过程完成后，进行自动切割过程。到达设定片数后，机器自动停车。2.运行/停止主要是对自动切割过程发出信号和停止信号。3.主轴/冷却主要是为了开启主轴电机和冷却电机。4.点动向左、向右、向前、向后主要是手动对过程中调整机器用，这些按钮只在手动方式下才起作用。5.前限位、后限位、左限位、右限位，电机退回位主要是开关信号，提供限位置保护。6.回位是对报警信号的确认。主要控制的输出点包括：1.步进脉冲、步进方向、脱机信号等。2.主轴电机、冷却电机、主轴制动。3.控制进快退横向电机左右行走继电器。4.报、按钮指示灯等信号。

3.PLC程序对内圆切割机的控制设计

3.1对切割过程中片数统计的控制程序

内圆切割机的切割工艺中要求，切割不能统计到切割片数中，因此要避开，其切割片数到设定的数值后，报警机器停车。其程序控制如下：

LPD    m9        //*自动运行开启后*//     AND   X013          //*自动运行在右限位*//

OUT  m10       //*设标志*//       OUT    m10          //*设标志*//

DMOV  D520  D522    //*传送未切片数值*//  LD      m10        //*取开始切标志*//

LD      m10      //*取开始切标志*//  AND    X013        //*右限位到后*//

LD      m11      //*设切过一标志，开始准备计数*//

ANDP   X013             //*右限位上升沿时*//

DSUB   D522  K1  D522      //*剩余未切片数减1计数*//

3.2对切割过程中走设置片厚的控制程序

内圆切割机的切割工艺中要求，片厚的要求很高，平行度、一致度要求很高，为后道工序研磨工艺做

准备，这就要求走片厚时度很高，采用三相反应式步进电机，其，运行平稳。采用细分数，电机的低频震荡。提高了电机的输出转矩，同时提高了电机的分辨率。

其步进距离计算过程如下：设置片厚为D516（PLC数字单元）单位为mm，三相步进电机的步距角为0.75°/1.5°，设定细分数为10，其细分后步距角为0.75°÷10=0.075°，则步进电机一转所需要的脉冲数为360°÷0.075°=4800脉冲，进给采用步进电机带滚珠丝杠传动。步进电机转一圈，丝杠对应转一圈，丝杠螺距为4mm，那么1mm对应的步进电机脉冲数为4800÷4=1200，片厚D518为两位带小数值，所以D516对用步进电机的脉冲数为D516*K12。即为控制步进电机输出所需脉冲数。

其步进速度计算过程如下：设置速度为D520（PLC数字单元）单位为mm/min，D520÷K60换算为单位mm/s送入D522。步进电机1mm对应的脉冲数为1200，对应D520速度下一秒钟对应的脉冲数为D522*K1200。那么脉冲周期T=1/d522*K1200。则脉冲频率F=1/T=D522*K1200。即为控制步进电机的输出频率。

以上两个计算过程控制程序如下：

DMOV    D516  D518                  //*传送片厚设定值*//

DMUL    D518  K12  D518             //*将片厚值转换成所需脉冲数*//

DDIV     D520  K60  D522             //*传送速度设定值*//

DMUL    D522  K1200  D522           //*将速度值转换成所需脉冲频率*//

PLSR     D522  D518  K100  Y000     //*按速度走片厚设定值，脉冲频率为D522KHz，脉冲数为D518，加减速时间为100ms，输出口为Y000*//注意脉冲频率值不能过100KHZ。

3.3对机器点动时前后行走时的控制程序

点动过程是内圆切割机切割工艺中的必需过程，其通过频率的设定，可改变纵向丝杠的行走速度提高

效率。通过点动操作调整好前后的相行程，并调整好左右切割过程中切割透的行程。

LD      m8                       //*在手动方式下*//

DMOV   K0  D0                  //*设定脉冲数0，即步进电机输出脉冲数不受控制，无穷大*//

DMOV   D530    D532            //*手动时的脉冲频率*//

PLSR    D532   D0   K100  Y000  //*手动时走动，频率为D532值，脉冲数为0，即对脉冲数没有限制。加减速时间为100 ms，输出口为Y000*//

4.文本显示器的结构设计

文本显示器选取台达公司的TP04G-AS2系列产品，该产品为多四行文本显示，带操作键，且为LCD

显示，使用寿命长，而且。其通过的RS232数据线同PLC进行。该文本显示器主要显示内圆切片机切割过程中参数主要表现在以下几个方面：

切割片厚值的设定、切割片数值的设定、切割速度值的设定、刹车时间值的设定、切割总片数值的显

示、剩余未切片数的显示。

这些需要设定、显示的参数通过专门的软件进行设计，软件组织好后，下载到TP04G-AS2中，进入运行模式后将PLC和文本显示器通过的数据线连接后即可进行运行状态。可以进行参数设定和显示。

5.结束语

我们通过现场的调试，证明PLC和文本显示器在内圆切割机中运用是可行的，它改变了以往我公司前

期内圆切割机一些弊病，提高了该设备的性和市场占有率，为我公司的设备提供了一个很好的平台，该机型的应用在行业内属于水平，同时成本也没有相应的增加。