西门子数控系统6FC5260-0FX60-4AA2

(1)CPU 221 CPU 221具有6输入／4输出，共计10个点的I／O，无扩展能力，有6 KB程序和数据存储空间。还具有4个独立的30 kHz高速计数器，2路独立的20 kHz高速脉冲输出端，1个RS—485通讯／编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由通讯方式。非常适合于小点数的控制系统。 

S7-200在CPU单元上设有硬件电路（芯片等）处理高速数字量I/O，如高速计数器（输入）、高速脉冲输出。这些硬件电路在用户程序的控制下工作，可以达到很高的频率；但点数受到硬件资源的限制。

S7-200 CPU按照以下机制循环工作：

读取输入点的状态到输入映像区

执行用户程序，进行逻辑运算，得到输出信号的新状态

将输出信号写入到输出映像区

只要CPU处于运行状态，上述步骤就周而复始地执行。在第二步中，CPU也执行通讯、自检等工作。

上述三个步骤是S7-200 CPU的软件处理过程，可以认为就是程序扫描时间。

实际上，S7-200对数字量的处理速度受到以下几个因素的限制：

输入硬件延时（从输入信号状态改变的那一刻开始，到CPU刷新输入映像区时能够识别其改变的时间）

CPU的内部处理时间，包括：

读取输入点的状态到输入映像区

西门子PLC的网络是适合不同的控制需要制定的，也为各个网络层次之间提供了互连模块或装置，利用它们可以设计出满足各种应用需求的控制管理网络。西门子S7系列PLC网络采用3级总线复合型结构，zui底一级为远程I/O链路，负责与现场设备通信，在远程I/O链路中配置周期I/O通信机制。中间一级为Profibus现场总线或主从式多点链路。前者是一种新型现场总线，可承担现场、控制、监控三级的通信，采用令牌方式与主从轮询相结合的存取控制方式；后者为一种主从式总线，采月主从轮询式通信。zui高一层为工业以太网，它负责传送生产管理信息。在工业以太网通信协议的下层中配置以802.3为核心的以太网协议，在上层向用户提供TF接口，实现AP协议与MMS协议。 

位逻辑指令的运算结果用两个二进制数字1和0来表示。可以对布尔操作数（BOOL）的信号状态扫描并完成逻辑操作。逻辑操作结果称为RLO(result of logic operation)。

语句表STL表示的基本位逻辑指令

l        A    And               逻辑“与”

l        AN  And Not            逻辑“与非”

l        O    Or                逻辑“或”

l        ON  Or Not             逻辑“或非”

l        X    Exclusive Or        逻辑“异或”

l        XN  Exclusive Or Not     逻辑“异或非”

l        =   Assign              赋值指令

l        NOT   Negate RLO      RLO取反

l        SET    Set RLO (=1)     RLO=1

l        CLR    Clear RLO (=0)   RLO=0

l        SAVE   Save RLO in BR Register  将RLO的状态保存到BR。

边沿信号识别指令。

位逻辑指令的运算规则：“先与后或”。

可以用括号将需先运算的部分括起来，运算规则为：

“先括号内，后括号外”。

    梯形图LAD表示的基本位逻辑指令

l        ---| |---   Normally Open Contact (Address)  常开触点

l        ---|/|---   Normally Closed Contact (Address) 常闭触点

l        ---(SAVE)  Save RLO into BR Memory  

将RLO的状态保存到BR

l        XOR    Bit Exclusive OR      逻辑“异或”

l        ---(   )  Output Coil           输出线圈

l        ---( # )--- Midline Output         中间标志输出

l        ---|NOT|---Invert Power Flow     RLO取反

功能图FBD表示的位逻辑指令

    将在后面的指令详解中给出

目的：

1．  掌握交通信号的工作原理

2．  进一步熟悉西门子S7-300PLC编程软件的使用方法和程序输入、下载和调试方法；

3．  掌握S7-300PLC定时器的使用方法

二、设备：

1．PLC实验板（西门子S7-300）

2．  开关按钮1个

3．  指示灯6个（也可直接使用S7-300PLC输出模块输出指示灯）      

4．  PC机和STEP 7编程调试软件

三、内容：使用S7PLC实现交通信号灯的控制

交通信号灯模型如图1所示。控制要求如下：自动开关合上之后，东西绿灯亮8秒灭，黄灯亮3秒之后灭，红灯亮10秒后闪2秒然后绿灯亮......循环，对应东西绿黄灯亮时，南北红灯亮9秒后闪2秒，接着绿灯亮9秒后闪秒灭，黄灯亮3秒，红灯又亮....循环。当断开自动开关时，交通信号灯立刻停止工作。

根据控制要求画出交通信号灯的时序图如图2所示：

PLC的工作方式

     PLC有两种工作方式，即运行和停止工作方式。在不同的工作方式下，PLC进行调试的操作方法不同。可以通过执行菜单栏【PLC】→【运行】或【停止】的选项来选择工作方式，也可以在PLC的工作方式开关处操作来选择。PLC只有处在运行工作方式下，才可以启动程序的状态监控。

    4）、程序运行与调试

    程序的调试及运行监控是程序开发的重要环节，很少有程序一经编制就是完整的，只有经过调试运行甚至现场运行后才能发现程序中不合理的地方，从而进行修改。STEP7—Micro/WIN4.0编程软件提供了一系列工具，可使用户直接在软件环境下调试并监视用户程序的执行。

    (1) 程序的运行

单击工具栏的按钮，或执行菜单【PLC】→【运行】选项，在对话框中确定进入运行模式，这时黄色STOP（停止）状态指示灯灭，绿色RUN（运行）灯点亮

1、= 输出指令是将继电器、定时器、计数器等的线圈与梯形图右边的母线直接连接，线圈的右边不允许有触点，在编程中，触点以重复使用，且类型和数量不受限制。

4、置位与复位指令S、R

S为置位指令，使动作保持；R为复位指令，使操作保持复位。从*的位置开始的N个点的寄存器都被置位或复位,N=1～255如果被*复位的是定时器位或计数器位,将清除定时器或计数器的当前值。

5、跳变触点EU,ED

正跳变触点检测到一次正跳变(触点的入信号由0到1)时,或负跳变触点检测到一次负跳变(触点的入信号由1到0)时,触点接通到一个扫描周期.正/负跳变的符号为EU和ED,他们没有操作数,触点符号中间的”P”和”N”分别表示正跳变和负跳变

6、空操作指令NOP

NOP指令是一条无动作、无目标元件的一个序步指令。空操作指令使该步序为空操作。用NOP指令可替代已写入指令，可以改变电路。在程序中加入NOP指令，在改动或追加程序时可以减少步序号的改变。

定系统运行方式与控制方式。PLC可构成各种各样的控制系统，如单机控制系统、集中控制系统等。在进行应用系统设计时，要确定系统的构成形式。

    2．选择用户输入设备(按钮、操作开关、限位开关、传感器等)、输出设备(继电器、接触器、信号灯等执行元件)以及由输出设备驱动的控制对象(电动机、电磁阀等)。这些设备属于一般的电气元件，其选择的方法属于其他课程的内容。

    3．PLC的选择。PLC是控制系统的核心部件，正确选择PLC对于保证整个控制系统的技术经济指标起着重要的作用。选择PLC应包括机型选择、容量选择、I／O模块选择、电源模块选择等。

    4．分配I／0点，绘制I／0连接图，必要时还须设计控制台(柜)。

    5．设计控制程序。控制程序是整个系统工作的软件，是保证系统正常、安全、可靠的关键。因此控制系统的程序应经过反复调试、修改，直到满足要求为止。

    6．编制控制系统的技术文件，包括说明书、电气原理图及电气元件明细表、I／0连接图、I／O地址分配表、控制软件。一、电机分批自启动技术在石油化工等连续生产企业中有着广泛的用途。以PLC为核心控制单元的电机分批自启动系统具有以下功能及特点：
1、能够实时地监控电机的运行状态；

2、记忆电网波动前电机的运行状态，只有在电网波动前处于运行状态而且在电网波动时停机的电机才具备电机自启动条件；


3、准确及时地捕获电网电压信息。

4、分批自启动的电机按照工艺流程需要，在PLC中预先设置，同时为避免多台电机在自启动中对电网的影响、电机分批自启动中采用分批延时处理方式；

5、具有多路输入和多路输出功能，实现多台电机自启动集中控制；

6、具备远程通信接口，实现与上位机或DCS系统的通信，在上位机或DCS系统中方便地对该系统进行监控和维护。

1外围电路
外围电路主要包括以下几个部分：

1、母线电压采样监测。它通过1个电流型电压变送器将0—380V交流母线电压转换为4*20mA直流信号。

2、电机运行状态信号监控。电机运行状态信号通过电机控制回路中的1个干接点输入到PLC的输入模块。所有信号的输入都经过光藕隔离，以提高抗干扰能力。

3、电机驱动单元。电机启动信号由PLC发出，输出单元不直接驱动电机，而是通过1个220V、10A AC的中间继电器带动电机操作回路。这样一方面提高了驱动能力，另一方面使得电气操作回路和PLC控制回路分隔，提高了系统的安全可靠性。

2.2核心单元
根据系统的要求，其核心PLC主要有以下几部分：

电机分批自启动系统软件主要任务为：

1、完成系统初始化；

2、正常状态下的数据监测；
3、电网电压出现波动后，即电网电压降至70%，所有电机都会因为电气保护装置而强制退出运行，在此之前，程序已经做出判断并锁存电机状态信号；

4、当电力系统恢复正常（3s内，母线电压恢复至95%）时，程序依据故障前保存的电机状态信号、对具备白启动条件的电机。按照顺序分批发出启动信号，使其恢复运行；

5、无论在正常状态下或是在电机自启动过程中，PLC均实时监侧母线电压；

6、通信接口程序。包括系统监测数据和故障信息，PLC将采集的母线电压信息、电机启动状态信息传输到上位机或DCS系统，便于维护人员实时了解设备运行状况。

烘炉
　　有热风循环烘炉远红外线烘炉导热油炉等
　　饼干烘烤炉是饼干生产线的重要组成部份由电器控制系统热风循环系统加热系统排烟
系统炉网输送装置炉网自动检测张紧装置等组成要求自动化控制系统达到如下功能：
　　生产线工作状态的实时监测
　　温度坐标升温曲线等显示
　　温度调节系统参数在线修正　
　　历史工作状态记录保存
　　温度控制精度高操作方便工作稳定高效可靠
　　热风循环系统采用自动控制热风量，闭环控制，可选择自然与强制性排烟等自动功能
　　燃气炉欠压、**压、漏气、**温等多种安全保护功能

5、成型机
　　成型机由多台轧面机与传动单元组成相互之间无机械传动联锁无张力检测单元要求整条生产线通过电器控制线速度同步运行控制难度较大对自动化系统的功能要求较高。

二、控制系统特点
　　综上所述千层酥生产线控制系统是一个集运动控制与过程控制的综合自动化控制系统归纳起来应有如下特点：
　　分布式：生产线总长度约200米，控制点多而且分散，因此选用分布式测控系统zui为适宜，分布式测控系统具有布线量少，搞干扰能力强，扩展维护方便，运行安全可靠，故障风险降到zui低的优点。
　　总线网：全线采用现场总线网络控制，排除大量模拟信号的干扰因素，实现精确的速度协调控制与高精度温度测控，检测与控制协调*。基于PC 的自动化---WinAC
　　WinAC是SIEMENS公司推出的基于PC的自动化控制系统，WinAC具有PLC的功能但又不同于普通的PLC控制器，其具有强大的计算功能、数据处理能力和PLC无法比拟的计算速度，更兼顾了PLC的运行可靠性特点。其海量内存贮器特别适合于大数据量计算、大量配方存贮与管理。其计算功能与PC机相同，可靠性与功能更可与PLC-S7-400系统比美，是千层酥成型机与烘炉机械设备控制系统zui理想的选择：