淺論封口機(jī)的設(shè)計

1、 編號 濰坊學(xué)院本 科 畢 業(yè) 論 文 課題名稱: 淺論封口機(jī)的設(shè)計 學(xué)生姓名: 李 羚 學(xué) 號: * 專 業(yè): 自動化 班 級: 2013級 班 指導(dǎo)教師: *教授 2015年 11 月目 錄摘要1引言21.西門子S7-20021.1 西門子S7-200簡介21.2 STEP7MicroWIN32 編程軟件21.3 EM231模擬量輸入模塊 31.4 S7-200任務(wù)32.西門子S7-30042.1 西門子S7-300簡介42.2 STEP 7編程軟件42.3 電源模塊52.4 S7-300任務(wù)53. WinCC63.1 WinCC簡介 63.2 WinCC創(chuàng)建項目 63.3 WinCC與P

2、LC的連接 73.4 WinCC的應(yīng)用 74.通信 84.1 MPI通信技術(shù) 84.2 PROFIBUS通信技術(shù)94.3 工業(yè)以太網(wǎng)通信技術(shù)104.4 通信應(yīng)用115. 項目125.1 設(shè)計任務(wù)125.2 項目分析13參考文獻(xiàn)15致謝16濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）摘要：通過將充填有包裝物的容器進(jìn)行封口，在產(chǎn)品裝入包裝容器后，為了使產(chǎn)品得以密封保存，保持產(chǎn)品質(zhì)量，避免產(chǎn)品流失，需要對包裝容器進(jìn)行封口，設(shè)計了封口機(jī)。用戶可以通過WinCC查詢轉(zhuǎn)速、溫度、加工記錄、數(shù)量等信息；其中的參數(shù)通過WinCC直接調(diào)試。方便了封口機(jī)的工藝參數(shù)選取與管理。在以前的技術(shù)上，采用了PLC控制，熱電偶檢測，提高了封

3、口的質(zhì)量與效率。封口機(jī)是指在包裝容器盛裝產(chǎn)品后，對容器進(jìn)行封口的機(jī)械。關(guān)鍵詞：封口機(jī)；通信；WinCC；PLC應(yīng)用ABSTRACT:By filling a packaging container for sealing the product into the packaging containers, in order o make the product to be sealed to maintain product quality and avoid product loss, the need for sealing packaging containers designed se

4、aling machine. Users can query by WinCC speed, temperature, processing records, quantity and other information; one of the parameters directly through the WinCC debugging. Process to facilitate the sealing machine parameter selection and management. In previous technologies, the use of the PLC contr

5、ol, thermocouple detection, improve the quality and efficiency of sealing. Sealing machine is dressed in the packaging container products, mechanical seal on the container.KEYWORDS: Sealing machine; communication; WinCC; PLC applications 引 言工業(yè)自動化技術(shù)的發(fā)展從簡單的電動單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)、DCS、PLC、IPC，一直發(fā)展到現(xiàn)在的FCS。從單機(jī)控制

6、系統(tǒng)到工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。隨著社會自動化程度的不斷提高，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟，傳統(tǒng)的以單元生產(chǎn)設(shè)備為核心的自動化孤島時代已經(jīng)過去，多層次網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的自動 化網(wǎng)絡(luò)化時代正在到來。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)是應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。具體的說是在一個企業(yè)范圍內(nèi)將信號檢測、數(shù)據(jù)傳輸、處理、存儲、計算、控制等設(shè)備或系統(tǒng)連接在一起，以實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部的資源共享、信息管理、過程控制、經(jīng)營決策，并能夠訪問企業(yè)外部資源和提供限制性外部訪問，使得企業(yè)的生產(chǎn)、管理和經(jīng)營能夠高效率地協(xié)調(diào)動作，從而實現(xiàn)企業(yè)集成管理和控制的一種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。封口機(jī)的設(shè)計為了適應(yīng)在包裝容器盛裝產(chǎn)品后，對容器進(jìn)行封口加工自動化，采用了PLC控制，WinCC監(jiān)控，PI

7、D控制溫度。1.西門子S7-2001.1 西門子S7-200簡介1、工業(yè)控制領(lǐng)域里常見的幾種控制方法：傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制、單片機(jī)控制、可編程控制器（PLC）控制、計算機(jī)控制（PC）、計算機(jī)-單片機(jī)控制以及計算機(jī)-可編程控制器控制等。2、PLC是通過程序?qū)崿F(xiàn)其控制功能，即通過“軟接線”實現(xiàn)，因而當(dāng)需要改變控制功能時，只需改變“軟接線”，大大減少了勞動強(qiáng)度，提高了工作效率。3、PLC控制的編程采用繼電器式控制電路的梯形圖編程，對于一般的人員也很容易學(xué)會使用編程。PLC由于是專門為工業(yè)現(xiàn)場使用而設(shè)計的，故對工業(yè)現(xiàn)場的適應(yīng)能力很強(qiáng)，PLC具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，功能強(qiáng)大，體積小、重量輕，易于

8、實現(xiàn)機(jī)電一體化。1.2 STEP7MicroWIN32 編程軟件1、編程軟件與S7-200的連接（1）、PC/PPI通信（2）、在PC中安裝MPI卡RS485通信 2、STEP7MicroWIN32 編程軟件是基于Windows 的應(yīng)用程序，有西門子公司專門為S7-200系列可編程控制器設(shè)計開發(fā)。它功能強(qiáng)大，主要為用戶開發(fā)控制程序使用，同時也可實時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。3、軟件的基本功能是協(xié)助用戶完成應(yīng)用軟件的開發(fā)任務(wù)，利用該軟件可設(shè)置PLC的工作方式和參數(shù)，上載和下載用戶程序，進(jìn)行程序的運(yùn)行監(jiān)控，還具有簡單語法的檢查、對用戶程序的文檔管理和加密等功能，并提供在線幫助。1.3 EM231模擬

9、量輸入模塊1、在工業(yè)控制系統(tǒng)中，溫度、壓力、流量、液位、成分、轉(zhuǎn)速等物理量經(jīng)傳感器或變送器轉(zhuǎn)換為直流電壓、直流電流、毫伏電壓、電阻等模擬量信號，這些信號需要經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字量信號后才能被PLC所處理。而執(zhí)行器、變頻器要求PLC輸出模擬信號，從而實現(xiàn)對介質(zhì)流量、電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，模擬量I/O模塊的主要任務(wù)就是實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)化（模擬量輸入）和D/A轉(zhuǎn)化（模擬量輸出）。2、S7-200PLC有三種模擬量擴(kuò)展模塊：EM231模擬量輸入模塊、EM232模擬量輸出模塊、EM235模擬量輸入/輸出模塊。1.4 S7-200任務(wù)1、在控制系統(tǒng)中，最主要的一個功能就是要將現(xiàn)場的信號采集進(jìn)來，這項工作由S7-20

10、0PLC來完成，其中包括現(xiàn)場的傳感器信號(熱電偶信號、光電開關(guān)信號)、故障報警信號和控制按鈕信號。以上的各種信號中，故障報警信號、控制按鈕信號和光電開關(guān)信號直接連接到S7-200PLC的數(shù)字量信號輸入端就可以了，由于熱電偶輸出的信號不是標(biāo)準(zhǔn)的模擬量接口信號，無法通過模擬量輸入模塊直接采集，只能利用熱電偶模塊EM231來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。2、在加熱器溫度控制系統(tǒng)中，用熱電偶實現(xiàn)被測參數(shù)溫度檢測，熱電偶輸出的毫伏電壓送給PLC熱電偶擴(kuò)展模塊，將毫伏電壓轉(zhuǎn)換成電壓信號后經(jīng)信號濾波、電平轉(zhuǎn)換等預(yù)處理后，由A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換成與加熱器溫度成比例的數(shù)字量，將EM231采集到的信號送到S7-200PLC的數(shù)據(jù)

11、交換區(qū)，通過MPI或PROFIBUS工業(yè)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)送到S7-300PLC進(jìn)行PID運(yùn)算。2.西門子S7-3002.1 西門子S7-300簡介1、S7-300是模塊化的中小型PLC，適用于中等性能的控制要求。由多種模塊部件組成，包括導(dǎo)軌（Rack）、電源模塊（PS）、CPU模塊、接口模塊（IM）、輸入輸出模塊（SM）、功能模塊（FM）、通訊模塊（CP）等。用戶可以根據(jù)系統(tǒng)的具體情況選擇合適的模塊組合在一起，從而可使控制系統(tǒng)設(shè)計更加靈活，滿足不同的應(yīng)用需求。2、組成:各種模塊按照一定的順序用總線連接器連接起來，固定在安裝導(dǎo)軌上。每個機(jī)架不能超過8個信號模塊（SM、CP、FM），所需處理信號量大或沒

12、有足夠的插槽，就需要擴(kuò)展機(jī)架。CPU總是位于0號機(jī)架（也稱中央機(jī)架CR）上，最多可增加3個擴(kuò)展機(jī)架（ER）。需要接口模塊，其作用是將S7-300背板總線從一個機(jī)架連接到下一個機(jī)架。3、兩層機(jī)架之間的電纜長度：采用IM 365 的兩層之間最大長度：1m；采用IM360/361的多層組態(tài)之間最大長度10m。2.2 STEP 7編程軟件1、STEP 7 主要有以下功能： 組態(tài)硬件，即在機(jī)架中放置模塊，為模塊分配地址和設(shè)置模塊的參數(shù)。 組態(tài)通信連接，定義通信伙伴和連接特性。 使用編程語言編寫用戶程序。 下載和調(diào)試用戶程序、啟動、維護(hù)、文件建檔、運(yùn)行和診斷等功能。2、STEP 7 與S7-300的連接S

13、TEP 7 可以用下列硬件與PLC通信（1）PC/MPI 適配器PC/MPI 適配器用于連接運(yùn)行 STEP 7 的計算機(jī)的RS-232C 接口和PLC的接口。計算機(jī)一側(cè)的通信速率為19.2 kbit/s 或38.4 kbit/s ，PLC一側(cè)的通信速率為19.2 kbit/s 1.5 Mbit/s 。除了PC適配器，還需要一根 RS-232C 通信電纜。（2）USB/MPI 適配器USB/MPI 適配器用于連接安裝了STEP 7 的計算機(jī)的USB 接口和PLC的MPI接口,特別適合于筆記本電腦使用。（3）安裝在計算機(jī)內(nèi)的通信卡CP5611、CP5613和CP5614 是用于臺式機(jī)的PCI卡，C

14、P5511或CP5512是用于筆記本電腦的PCMCIA卡?？梢杂盟鼈儊韺⒂嬎銠C(jī)連接到MPI或PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)計算機(jī)與PLC 的通信。也可以使用計算機(jī)的工業(yè)以太網(wǎng)通信卡 CP 1512(PCMCIA卡) 或 CP 1612(PCI卡)，通過工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)計算機(jī)與PLC 的通信。3、硬件組態(tài)的順序： 創(chuàng)建項目 插入站點(diǎn) 進(jìn)入畫面 插入機(jī)架 插入模塊 設(shè)置CPU屬性 設(shè)置其他信號模塊的屬性 組態(tài)擴(kuò)展機(jī)架 4、硬件組態(tài)的任務(wù)就是在STEP 7 中生成一個與實際的硬件系統(tǒng)完全相同的系統(tǒng)。生成的網(wǎng)絡(luò)中各個站的機(jī)架和模塊，以及設(shè)置個硬件組成個部分的參數(shù)，即給參數(shù)賦值。所有模塊的參數(shù)都是用編

15、程軟件來設(shè)置的，完全取消了過去用設(shè)置參數(shù)的硬件DIP 開關(guān)和電位器。硬件組態(tài)確定了PLC輸入/輸出變量的地址，為用戶程序打下了基礎(chǔ)。2.3 電源模塊1、PS 307 電源模塊將AC 120/230V電壓轉(zhuǎn)換為DC 24V 電壓，為S7-300、傳感器和執(zhí)行器供電。額定輸出電流 有2A、5A 或10A。2、電源模塊安裝在DIN導(dǎo)軌上的插槽1，緊靠在CPU或擴(kuò)展機(jī)架的IM361的左側(cè)，用電源連接器連接到CPU或IM361上。3、PS 307 2 A 電源模塊的輸入和輸出之間有可靠的隔離，輸出 DC 24V正常電壓時，綠燈LED亮；輸出過載時LED閃爍；輸出電流大于13A 時，電壓跌落，跌

16、落后自動恢復(fù)。輸出短路時輸出電壓消失，短路消失后電壓自動恢復(fù)。4、電源模塊 PS 307 2 A屬性: 輸出電壓為24 VDC；短路和斷路保護(hù) 與單相交流電源連接（額定輸入電壓120/230 VAC，50/60 Hz） 安全隔離符合EN 60 950 可用作負(fù)載電源2.4 S7-300任務(wù)1.邏輯控制功能的實現(xiàn)邏輯控制功能作為最基本的設(shè)備動作控制，可由S7-300PLC來完成。具體的方法如下：（1）整個系統(tǒng)的啟停、故障報警等功能通過S7-300PLC的基本邏輯指令來實現(xiàn)；（2）封口計數(shù)可以用S7-300 PLC利用計數(shù)器指令來實現(xiàn)；（3）封口速度與溫度設(shè)定之間的對應(yīng)關(guān)系可以通過S7-300 P

17、LC的溫度變化來實現(xiàn)2.PID閉環(huán)控制功能的實現(xiàn)為了減少S7-200PLC的計算量，選擇用S7-300PLC來實現(xiàn)PID的閉環(huán)控制（1）熱電偶信號從EM231直接采集進(jìn)入S7-200PLC；（2）將EM231采集到的信號送到S7-200PLC的數(shù)據(jù)交換區(qū)，通過MPI或PROFIBUS工業(yè)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)送到S7-300PLC 與設(shè)定值相比較得到偏差信號，并按控制規(guī)律對偏差信號進(jìn)行計算，將運(yùn)算結(jié)果作為控制信號作為脈沖發(fā)生器的輸入信號經(jīng)計算輸出開關(guān)量（由S7-300的系統(tǒng)功能塊完成）；（3）在S7-300PLC中完成PID運(yùn)算，再將運(yùn)算的結(jié)果送到S7-300PLC的數(shù)據(jù)交換區(qū)，通過MPI或PROFIBU

18、S工業(yè)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)送到S7-200PLC，作為執(zhí)行器輸入信號用以改變加熱器的通與斷，實現(xiàn)對加熱器溫度的自動控制。3. WinCC 3.1 WinCC簡介1、組態(tài)軟件是數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)的軟件平臺工具，是工業(yè)應(yīng)用軟件的一個組成部分。它具有豐富的設(shè)置項目，使用方式靈活，功能強(qiáng)大等特點(diǎn)。 組態(tài)軟件的功能有：資源瀏覽器、報警系統(tǒng)、數(shù)據(jù)驅(qū)動程序、報表生成與輸出、腳本語言二次開發(fā)、歷史數(shù)據(jù)存儲與查詢。 2、通常，你不會建立一個永不改變的自動化和IT解決方案,而是建立能經(jīng)受不斷變化，在逐步實施的基礎(chǔ)上完美的解決方案。例

19、如，使各個廠區(qū)現(xiàn)代化，擴(kuò)大工廠規(guī)模，在公司內(nèi)實現(xiàn)對不同現(xiàn)場的集中監(jiān)視，以及在現(xiàn)場或在公司內(nèi)優(yōu)化過程序列。為了應(yīng)對日益增多的各種要求，必須能夠在任何時間擴(kuò)展過程可視化而不致割斷原先的技術(shù)或需要實施復(fù)雜的重新組態(tài)。這意味著，保護(hù)投資是十分重要的。SIMATIC WinCC提供所需要的持續(xù)的延展性，從一個單用戶解決方案直到集成有“Historian”和基于Web的操作員工作站的客戶機(jī)/服務(wù)器解決方案。3、WinCC (視窗控制中心)是一種工控組態(tài)軟件，是西門子全集成自動化（TIA）系統(tǒng)的一個重要組成部分，是一個真正“開放的”HMI /SCADA軟件，可在任何標(biāo)準(zhǔn)的PC上運(yùn)行。4、WinCC 主要功能

20、：對象圖形編輯器 報警存檔和信息編輯器 變量存檔編輯器 與控制系統(tǒng)的連接 變量標(biāo)簽管理器 用戶管理員（安全性） SQL和ODBC 多語言支持3.2 WinCC創(chuàng)建項目使用 WinCC 創(chuàng)建一個簡單項目的流程： 啟動WinCC 建立一個項目 選擇及安裝通迅驅(qū)動程序 定義變量 建立和編輯過程畫面 指定WinCC運(yùn)行系統(tǒng)的屬性 激活WinCC畫面 使用變量模擬器測試過程畫面3.3 WinCC與PLC的連接1、WinCC與PLC的硬件連接可以用PROFIBUS電纜連接。2、首先在創(chuàng)建好項目后在左邊窗口中右鍵單擊“變量管理”，在彈出來的對話框中左鍵單擊“添加一個通訊驅(qū)動程序”再選擇對應(yīng)的驅(qū)動程序（選擇與

21、實驗室PLC對應(yīng)的PLC驅(qū)動“SIMATIC S7 Protocol Suite.chn”）,再打開“SIMATIC S7 Protocol Suite”右鍵單擊MPI選擇“新驅(qū)動程序和連接”，輸入邏輯連接名，對屬性進(jìn)行設(shè)置，單擊“確定”。然后便是檢查Wincc與PLC的連接狀態(tài)：首先激活WinCC,然后選擇工具菜單下的“驅(qū)動程序連接狀態(tài)”查看是否連上。3、創(chuàng)建和編輯變量（1）創(chuàng)立內(nèi)部變量在Wincc項目管理器的變量管理中，打開“內(nèi)部變量”。右擊并從快捷菜單中選擇“新建變量”，打開“變量屬性”對話框?qū)ψ兞窟M(jìn)行設(shè)置（2）創(chuàng)立過程變量在完成Wincc與PLC軟件連接后，右鍵單擊相應(yīng)的連接，并從快捷

22、菜單中選擇“新建變量”， 打開“變量屬性”對話框?qū)ψ兞窟M(jìn)行設(shè)置。具體設(shè)置為：打開“變量屬性”對話框在“常規(guī)”上輸入變量的名字，并選擇相關(guān)的數(shù)據(jù)類型。單擊“選擇”按鈕，打開“地址屬性”對話框，輸入此變量的地址，再單擊“確定”。3.4 WinCC的應(yīng)用1、控制: WinCC 畫面中能直接啟動、停止封口機(jī)系統(tǒng)與硬件的按鈕有一樣的效果，二者之間沒影響。系統(tǒng)正常時，設(shè)定好設(shè)定值，按下啟動按鈕，啟動信號先寫入S7-300，程序運(yùn)行后控制信號送到 S7-300 的數(shù)據(jù)交換區(qū)；系統(tǒng)正常啟動后，按下停止按鈕，若當(dāng)前的溫度超過30時電機(jī)和風(fēng)扇不會馬上停止，使溫度快速將下來；若當(dāng)前的溫度小于30，按下按鈕電機(jī)立即停

23、止。2、顯示: 畫面能顯示PV（當(dāng)前溫度值）、SP(溫度設(shè)定值)和MV（控制器的輸出）三者的實時曲線，還有電動機(jī)轉(zhuǎn)速、產(chǎn)品數(shù)量、電源的指示、當(dāng)前溫度值、設(shè)定值，S7-300與S7-200的通信狀態(tài)。項目信息和系統(tǒng)信息等3、報警: 為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，當(dāng)加熱器到極限溫度、電機(jī)到極限轉(zhuǎn)速時都有報警。每月和每年都有提示維護(hù)、檢修系統(tǒng)4、其他: 系統(tǒng)提供了很多的功能和強(qiáng)大的擴(kuò)展功能，能直接在WinCC 界面上關(guān)機(jī)、注銷、重啟、切換語言，打開.pdf格式文件的幫助文檔和使用說明書等。4. 通信4.1 MPI通信技術(shù)1、MPI是多點(diǎn)接口的簡稱，是當(dāng)通信速率要求不高，通信數(shù)據(jù)量不大時可以采用的一種簡單經(jīng)濟(jì)

24、的通信方式。通過它可組成小型PLC通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)PLC之間的少量數(shù)據(jù)交換，它不需要額外的硬件和軟件就可網(wǎng)絡(luò)化。每個S7-300 CPU都集成了MPI通信協(xié)議,MPI的物理層是RS-485。通過MPI，PLC可以同時與多個設(shè)備建立通信連接，這些設(shè)備包括編程器PG或運(yùn)行STEP7的計算機(jī)PC、人機(jī)界面（HMI）及其它SIMATIC S7，M7和C7。連接的通信對象的個數(shù)與CPU的型號有關(guān)。2、MPI網(wǎng)絡(luò)連接規(guī)則1）MPI網(wǎng)絡(luò)可連接的節(jié)點(diǎn)。凡能接入MPI網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備均稱為MPI網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)?？山尤氲脑O(shè)備有：編程裝置（PG/個人計算機(jī)PC），操作員界面（OP），S7/M7 PLC。2）為了保證網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量

25、，組建網(wǎng)絡(luò)時在一根電纜的末端必須接入浪涌匹配電阻，也就是個網(wǎng)絡(luò)的第一個和最后一個節(jié)點(diǎn)處應(yīng)接通終端電阻（一般西門子專用連接器中都自帶終端匹配電阻）。3)兩個終端電阻之間的總線電纜稱為段。每個段最多可有32個節(jié)點(diǎn)（默認(rèn)值16），每段最長為50m（從第一個節(jié)點(diǎn)到最后一個節(jié)點(diǎn)的最長距離）。4）如果覆蓋節(jié)點(diǎn)距離大于50m，可采用RS485中繼器來擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)間的連接距離。如果在兩個RS485中繼器之間沒有其他節(jié)點(diǎn)，那就能在兩個中繼器之間設(shè)一條長達(dá)1000m的電纜，這是兩個中繼器之間的最長電纜長度。連接電纜為PROFIBUS電纜（屏蔽雙絞線），網(wǎng)絡(luò)插頭（PROFIBUS接頭）帶有終端電阻，如果用其它電纜和接頭

26、不能保證標(biāo)稱的通信距離和通信速率。5）如果總線電纜不直接連接到總線連接器而必須采用分支線電纜時，分支線的長度是與分支線的數(shù)量有關(guān)的，一根分支線時最大長度可以是10m，分支線最多為6根，其長度限定在5m。 6）只有在啟動或維護(hù)時需要用的那些編程裝置才用分支線把它們接到MPI網(wǎng)絡(luò)上。7）在將一個新的節(jié)點(diǎn)接入MPI網(wǎng)絡(luò)之前，必須關(guān)掉電源。3、缺省的MPI地址節(jié)點(diǎn)（裝置）缺省的MPI地址缺省的最高M(jìn)PI地址PG015OP115CPU2154、全局?jǐn)?shù)據(jù)塊通信方式在MPI網(wǎng)絡(luò)中的各個中央處理單元(CPU)之間能相互交換少量數(shù)據(jù)，只需關(guān)心數(shù)據(jù)的發(fā)送區(qū)和接收區(qū),這一過程稱做全局?jǐn)?shù)據(jù)塊通信。全局?jǐn)?shù)據(jù)塊的通信方式

27、是在配置PLC硬件的過程中,組態(tài)所要通信的PLC站之間的發(fā)送區(qū)和接收區(qū),不需要任何程序處理,這種通信方式只適合S7-300/400 PLC之間相互通信。5、無組態(tài)的MPI通信方法無組態(tài)的MPI通信需要調(diào)用系統(tǒng)功能塊SFC65SFC69來實現(xiàn)，這種通信方式適合于S7-300、S7-400和S7-200之間的通信,是一種應(yīng)用廣泛、經(jīng)濟(jì)的通信方式。 通過調(diào)用SFC來實現(xiàn)的MPI通信又可分為兩種方式：雙邊編程通信方式和單邊編程通信方式。（1）雙邊編程通信方式在通信的雙方都需要調(diào)用通信塊,一方調(diào)用發(fā)送塊發(fā)送數(shù)據(jù),另一方就要調(diào)用接收塊來接收數(shù)據(jù)。這種通信方式適用S7-300/400之間的通信，發(fā)送塊是SF

28、C65 “X_SEND”，接收塊是SFC66 “X_RCV”。（2）單邊編程通信方式單邊編程通信只在一方PLC內(nèi)編寫通信程序，即客戶機(jī)與服務(wù)器的訪問模式。編寫程序一方的PLC作為客戶機(jī)，無需編寫程序一方的PLC作為服務(wù)器，客戶機(jī)調(diào)用SFC通信塊訪問服務(wù)器。這種通信方式適合S7-300/400/200之間的通信，S7-300/400的CPU可以同時作為客戶機(jī)和服務(wù)器，S7-200只能作為服務(wù)器。SFC67“X_GET”用來將服務(wù)器指定數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)讀回并存放到本地的數(shù)據(jù)區(qū)中， SFC68 “X_PUT” 用來將本地數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)寫到服務(wù)器中指定的數(shù)據(jù)區(qū)。4.2 PROFIBUS通信技術(shù)1、PRO

29、FIBUS是屬于單元級、現(xiàn)場級的SIMITAC網(wǎng)絡(luò)，適用于傳輸中、小量的數(shù)據(jù)。其開放性可以允許眾多的廠商開發(fā)各自的符合PROFIBUS協(xié)議的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品可以連接在同一個PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)上。PROFIBUS是一種電氣網(wǎng)絡(luò)，物理傳輸介質(zhì)可以是屏蔽雙絞線、光纖、無線傳輸。 2、PROFIBUS主要有三部分組成，包括：（1）、由現(xiàn)場總線報文PROFIBUS-FMS（2）、分布式外圍設(shè)備PROFIBUS-DP（3）、過程控制自動化PROFIBUS-PA3、直接利用I/O口實現(xiàn)小于4個字節(jié)直接PROFIBUS的通信方法包含兩個方面的內(nèi)容：、用裝載指令訪問實際I/O口比如主站與ET200M擴(kuò)展I/O口

30、之間的通信；、用裝載指令訪問虛擬I/O口比如主站與智能從站的I/O口之間的通信。 4、要保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性，在一個周期處理這些數(shù)據(jù)就要選擇參數(shù)“All”，當(dāng)通信數(shù)據(jù)大于4字節(jié)時，要調(diào)用SFCl5給數(shù)據(jù)打包，調(diào)用SFCl4給數(shù)據(jù)解包，這樣數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)包的形式一次性完成發(fā)送、接收，保證了數(shù)據(jù)一致性。這是用系統(tǒng)功能SFC14、SFC15的PROFIBUS通信方式。5、多個S7-300之間的PROFIBUS通信方法在實際工業(yè)控制非常普遍。6、S7-300與S7-200采用組態(tài)的方式通信。4.3 工業(yè)以太網(wǎng)通信技術(shù)1、工業(yè)以太網(wǎng)提供了針對制造業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。該技術(shù)基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，利用了交換以

31、太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，有很高的網(wǎng)絡(luò)安全性、可操作性和實效性，最大限度地滿足了用戶和生產(chǎn)廠商的需求。工業(yè)以太網(wǎng)以其特有的低成本、高實效、高擴(kuò)展性及高智能的魅力，吸引著越來越多的制造業(yè)廠商。以太網(wǎng)的核心思想是使用共享的公共傳輸信道. 2、目前的以太網(wǎng)按照傳輸速率大致分為以下四種：10Base-T 以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、Gigabit 以太網(wǎng)、10 Gigabit 以太網(wǎng)3、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)辦公室網(wǎng)絡(luò)的比較：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)辦公室網(wǎng)絡(luò)的比較辦公室網(wǎng)絡(luò)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場合普通辦公場合工業(yè)場合、工況惡劣，抗干擾性要求較高拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)支持線形、環(huán)形、星形等結(jié)構(gòu)支持線形、環(huán)形、星形等結(jié)構(gòu)，并便于各種結(jié)構(gòu)的組合和轉(zhuǎn)換，簡單的安裝，最大

32、的靈活性和模塊性，高擴(kuò)展能力可用性一般的實用性需求，允許網(wǎng)絡(luò)故障時間以秒或分鐘計極高的實用性需求，允許網(wǎng)絡(luò)故障時間300ms以避免生產(chǎn)停頓網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控必須有專人員使用專用工具完成網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控成為工廠監(jiān)控的一部分，網(wǎng)絡(luò)模塊可以被HMI軟件如WinCC監(jiān)控，故障模塊容易更換4、傳輸介質(zhì) 網(wǎng)絡(luò)的物理傳輸介質(zhì)主要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接距離、數(shù)據(jù)安全以及傳輸速率來選擇。通常在西門子網(wǎng)絡(luò)中使用的傳輸介質(zhì)包括：· 2芯電纜，無雙絞，無屏蔽（例如：AS-interface bus）· 2芯雙絞線，無屏蔽· 2芯屏蔽雙絞線（例如：PROFIBUS）· 同軸電纜（例如：Indu

33、strial Etherenet）· 光纖（例如：PROFIBUS/ Industrial Etherenet）· 無線通信（例如：紅外線和無線電通信）· 在西門子工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)中，通常使用的物理傳輸介質(zhì)是屏蔽雙絞線（TPTwisted pair）、工業(yè)屏蔽雙絞線（ITPIndustrial Twisted pair）以及光纖。 5、網(wǎng)絡(luò)部件· 工業(yè)以太網(wǎng)鏈路模塊OLM、ELM· 依照IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)，利用電纜和光纖技術(shù)，SIMATIC NET連接模塊使得工業(yè)以太網(wǎng)的連接變得更為方便和靈活。· OLM（光鏈路模塊）有3個ITP接

34、口和兩個BFOC接口。ITP接口可以連接3個終端設(shè)備或網(wǎng)段，BFOC接口可以連接兩個光路設(shè)備（如OLM等），速度為10Mbit/s。· ELM（電氣鏈路模塊）有個ITP接口和1個AUI接口。通過AUI接口，可以將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接至LAN上，速度為10Mbit/s。· 工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)OSM、ESM· OSM的產(chǎn)品包括：OSM TP62、OSM TP22、OSM ITP62、OSM ITP62-LD和OSM BC08。從型號就可以確定OSM的連接端口類型及數(shù)量，如：OSM ITP62-LD，其中ITP表示OSM上有ITP電纜接口，“6”代表電氣接口數(shù)量，“2”代表光纖接

35、口數(shù)量，LD代表長距離。· ESM的產(chǎn)品包括：ESM TP40、ESM TP80和ESM ITP80，命名規(guī)則和OSM相同。4.4 通信應(yīng)用1、S7-200 與S7-300通信在S7-300中，MPI總線在PLC中與K總線（通信總線）連接在一起，S7-300機(jī)架上K總線的每一個節(jié)點(diǎn)(包括功能模塊FM和通信處理器CP)也是MPI的一個節(jié)點(diǎn)，有自己的MPI地址。S7-300通過MPI接口，CPU自動地廣播其總線參數(shù)組態(tài)（波特率），然后CPU自動檢索正確的參數(shù)，并連接一個MPI子網(wǎng)。封口機(jī)的控制系統(tǒng)中，S7-200與S7-300采用的是MPI的單邊編程通信，即客戶機(jī)與服務(wù)器的訪問模式。只需

36、要在S7-300里編寫通信程序，無需硬件的組態(tài)（因為S7-200只能作為服務(wù)器）。波特率設(shè)置為187.5kbps。SFC67“X_GET”將服務(wù)器指定數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)讀回并存放到本地的數(shù)據(jù)區(qū)中（MB10 MB16），SFC68 “X_PUT” 將本地數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)寫到服務(wù)器中指定的數(shù)據(jù)區(qū)(MB0 MB3)。2、S7-300 與WinCC 通信WinCC完成該系統(tǒng)的監(jiān)控與一些控制，實驗室S7-300 與WinCC 的連接使用了PROFIBUS電纜，所以用MPI通信通道。封口機(jī)的控制系統(tǒng)中WinCC首先在創(chuàng)建好項目“變量管理”下添加PLC驅(qū)動“SIMATIC S7 Protocol Suite .c

37、hn”， 展開“SIMATIC S7 Protocol Suite” 右鍵單擊MPI選擇“新驅(qū)動程序和連接”設(shè)置好相關(guān)的PLC地址、槽號等參數(shù)，在對應(yīng)的通信驅(qū)動下創(chuàng)建變量，即完成了S7-300 與WinCC的MPI通信。5. 項目5.1 設(shè)計任務(wù)1、封口機(jī)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖：WinCCS7-300邏輯控制S7-200信號采集電動機(jī)加熱器電風(fēng)扇熱電偶溫度盤EM231電 源MPIMPI2、封口機(jī)控制實現(xiàn)的功能：（1）實現(xiàn)系統(tǒng)起停控制、故障停機(jī)、故障報警、計數(shù)等邏輯功能（2）實現(xiàn)轉(zhuǎn)速與溫度相對應(yīng)，即：溫度越高，封口機(jī)轉(zhuǎn)速越快（3）實現(xiàn)溫度在一定范圍內(nèi)連續(xù)可控3、封口機(jī)控制的分配：（1）在控制部分采用

38、了S7-300PLC；（2）信號采集部分是由S7-200PLC來實現(xiàn)，數(shù)字量信號直接由數(shù)字量輸入模塊采集，熱電偶信號要通過EM231實現(xiàn)，再通過S7-200PLC將采集的信號通過工業(yè)網(wǎng)絡(luò)傳送給S7-300PLC；（3）整個系統(tǒng)的監(jiān)控及參數(shù)設(shè)定都可以由電腦中的組態(tài)界面完成，為了方便現(xiàn)場操作，在設(shè)備上的按鈕也應(yīng)該有控制功能。4、實現(xiàn)的技術(shù)指標(biāo)（1）溫度范圍：0100之間任意設(shè)置（2）誤差范圍：±1（3）溫度上升時間：1min（4）封口速度：根據(jù)溫度的變化轉(zhuǎn)速也變化（即無極調(diào)速）（5）實現(xiàn)的溫度曲線如下：溫度曲線0T0t5.2 項目分析1、在封口機(jī)的控制系統(tǒng)中，最主要的一個功能就是要將現(xiàn)場的信號采集進(jìn)來，這項工作由S7-200PLC來完成，其中包括現(xiàn)場的傳感器信號(熱電偶信號、光電開關(guān)信號)、故障報警信號和控制按鈕信號。以上的各種信號中，故障報警信號、控制按鈕信號和光電開關(guān)信號直接連接到S7-200PLC的數(shù)字量信號輸入端就可以了，由于熱電偶輸出的信號不是標(biāo)準(zhǔn)的模擬量接口信號，無法通過模擬量輸入模塊直接采集，只能利用熱電偶模塊EM231來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。2、在完成了數(shù)據(jù)的采集之后就會涉及到一個數(shù)據(jù)傳遞的問題，畢竟在控制功能中要求實現(xiàn)組態(tài)界面控制和現(xiàn)場控制同時有效，這就必須要使現(xiàn)場控制層的S7-200PLC和