西门子S7-200模块CPU222CN中央控制单元

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SIEMENS可编程控制器

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PLC自问世以来，经过40多年的发展，在美、德、日等工业发达**已成为重要的产业之一。世界总销售额不断上升、生产厂家不断涌现、品种不断翻新。产量产值大幅度上升而价格则不断下降。

目前，世界上有200多个厂家生产PLC，较有名的：美国：AB通用电气、莫迪康公司；日本：三菱、富士、欧姆龙、松下电工等；德国：西门子公司；法国：TE 施耐德公司；**：三星、LG公司等。

二、技术发展动向

1. 产品规模向大、小两个方向发展

大：  I/O点数达14336点、32位为微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描

      速度高速化。

小：  由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。

2. PLC在闭环过程控制中应用日益广泛

3. 不断加强通讯功能

4. 新器件和模块不断推出

**的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外，还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等**化模块。

5. 编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化

有各种简单或复杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有**的PLC指令系统。

6. 发展容错技术

采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。

7.追求软硬件的标准化。

三、国内发展及应用概况

我国的PLC产品的研制和生产经历了三个阶段：顺序控制器（1973～1979）——一位处理器为主的工业控制器（1979～1985）——8位微处理器为主的可编程序控制器（1985以后）。在对外开放政策的推动下，国外PLC产品大量进入我国市场，一部分随成套设备进口。如宝钢一、二期工程就引进了500多套

公司秉承“顾客至上，锐意进取”的经营理念，坚持“客户第一” 公司所有的产品都质保一年 假一赔十

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产品描述：S7-200 **ART，EM DT32，数字量输入/输出模块，16 x 24 V DC 输入/16 x 24 V DC 输出

S7-200 **ART 在双机头套标机上的应用 Application of S7-200 **ART on Double-head Sleeve Labeling Machine 西门子 ( 中国 ) 有限公司 邓 威 Deng Wei 摘  要：本文介绍了西门子 S7-200 **ART PLC、**ART LINE 触摸屏在双机头套标机上的应用， 阐述了设备工艺流程、控制系统的配置选型、软件设计和触摸屏的画面组态。S7-200 **ART 的高速计数、运动控制和通讯功能在设备的开发中得到了良好应用，经测试，该设备满足生 产要求，运行稳定，性能良好。 关键词：双机头套标机 S7-200 **ART **ART LINE Abstract: The ***er i***oduced application of S7-200 **ART PLC and **ART LINE HMI in double-head sleeve labeling machine, describing machine process, co***ol system configuration, software design and HMI graph configuration. High-speed counter, motion co***ol and communication function of S7-200 **ART are used in the machine which operates well and meets production re after test. Key words: Double-head Sleeve Labeling Machine S7-200 **ART **ART LINE 【中图分类号】TB486 【文献标识码】B 文章编号 1606-5123(2013)04-0030-04 P2013-04双色.indd 30 2013-4-11 15:30:51 《PLC&**》 2013 年 04 月 WWW.CA168.COM 31 速刷下并套瓶，同时瓶身送标伺服启动，将固定长度 ( 定 长切 ) 或分段长度 ( 色标**长度 ) 送入待切区域准备下 一次切标。瓶身毛刷将瓶身标签整理齐，主输送带将瓶 送到瓶口套标的工艺段，当瓶口待套区域**到来瓶时， 瓶口的切标伺服开始动作，工艺流程与瓶身套标一致， 当瓶口套标完成后，输送机将套好的瓶子送入热收缩箱 进行缩紧定型。双机头套标机工艺流程如图 1 所示。 3 **ART 解决方案 双机头套标机要求 4 个伺服定位过程，而且对定位的 精度要求较高。目前面向经济型 OEM 市场的 PLC 基本上只集成 2 路 100KHz 的 PTO 功能，无法通过 1 台 PLC 满足 工艺要求。另外，该设备的 I/O 点数较 多，为 23DI，38DO。为了降低成本， 选型时希望通过 CPU 模块标配集成的 I/O 满足要求，而不使用扩展模块。因 此选用 2 台西门子 S7-200 **ART PLC 作为主控单元，每台 PLC 本体集成 3 路 100KHz 的 PTO 输出，满足设备中 4 路 100KHz 的 PTO 输出要求，PLC 之 间通过 Modbus RTU 通讯的方式实现瓶 身和瓶口套标过程的配合。 **ART LINE 触摸屏本体集成以太网接口，可连接 3 台 S7-200 **ART 控制器。在本项目中，**ART LINE 使用普通的网线与两台 S7-200 **ART 相连，可直接操 作两台 PLC。硬件配置如附表所示。系统架构如图 2 所示。 附表 电控系统方案配置 型号 描述 数量 6ES7 288-1ST60-0AA0 标准型 CPU 模块，晶体管输出， 24 VDC 供电，36 输入 /24 输出 1 6ES7 288-1ST40-0AA0 标准型 CPU 模块，晶体管输出， 24 VDC 供电，24 输入 /16 输出 1 6**6 648-0BC11-3AX0 **ART LINE 触摸屏，7 寸，64 k 色真彩显示 1 6SL3210-5CB13-7AA0 V80 伺服驱动器 0.75kW 2 1FL4044-0AF21-0AA0 伺服电机 0.75kW 2 6SL32105CB12-0AA0 V80 伺服驱动器 0.4kW 2 1FL4033-0AF21-0AA0 伺服电机 0.4kW 2 4 编程设计 根据双机头套标机的工艺流程及使用到的PLC功能， PLC 程序开发分为三个部分：螺杆速度采集，切、送标 的伺服控制以及 PLC 之间的通讯。 4.1 螺杆速度采集 通过一路高速计数器测量螺杆的转速脉冲，利用系统 的定时中断，每隔 50ms 采样一次当前计数器的值，算出 两次脉冲的差值，折算成螺杆转速 ( 转 / 分钟 )。螺杆转 速 =(S2-S1)×1000×60/50(S1：上次脉冲数；S2：本次脉冲 数 )，生产速度 = 螺杆转速 /20( 瓶 / 分钟 )。 4.2 切标伺服控制 切标控制时，伺服信号的给定采用脉冲 + 方向的方 式。由于伺服驱动器选择了 1000 脉冲转一圈，并且伺服 电机**速度是 4500 转 / 分钟，可以计算得出**速度 =4500×1000/60=75000 脉冲 /s。根据多次的测试，加减 时间设置成 0.2s。由于切刀的性能要求是速度快，对位置 图 2 电控系统架构图 图 1 双机头套标机工艺流程 P2013-04双色.indd 31 2013-4-11 15:30:53 32 《PLC&**》 PLC&IPC&EAS PLC&IPC&EAS 要求不高，所以采用速度模式。通过刀盘电眼**刀盘 进入凹槽区，确认切标完成，同时触发送标启动。 4.3 送标伺服控制 送标控制可采用定长切和分段切两种模式。 (1) 定长切。即每次切的标签长度固定，只需走固定 距离就可以，因此采样相对定位。通过向导生成运动控 制子程序，在主程序中调用 GOTO 子程序，将 MODE 设 置成 1 即为相对定位。 (2) 分段切。通过色标传感器**标签的透明段进行 区分每段的距离。因为每次标签的实际长度不是固定的， 所以采用速度模式，**到透明短时停送标，GOTO 子 程序，将 MODE 设置成 2，即为速度模式。 4.4 通讯功能 由于主输送带和螺杆由一台 PLC(ST60) 控制，另 一台 PLC(ST40) 需要获取其状态，所以两台 PLC 采用 Modbus RTU 协议进行通信，本系统中采用 ST60 做主站， ST40 做从站。 ST60 调 用 MODBUS 主 站 库， 初 始 化 波 特 率 为 9600，偶校验，选择口 0，超时**设为 1s。然后分时调 用 MBUS_MSG，作为读和写，读写周期为 300ms。 通讯模块编程分别如图 3~7 所示。 图 3 Modbus 主站的初始化 图 4 Modbus 读指令 图 5 Modbus 写指令 图 6 Modbus 从站的初始化 图 7 Modbus 从站功能调用 4.5 HMI 画面设计 触摸屏主要由主界面、瓶身操作界面、瓶身参数界面、 瓶口操作界面、瓶口参数界面组成。 (1) 主界面：显示厂家的基本信息，如厂家名称，地址， 电话； (2) 瓶身操作界面：机头升降 ( 调试功能 )、分瓶启停、 带瓶启停、主输送带启停、刷标启停、毛刷启停、主机启动、 主机停止。 (3) 瓶身参数界面：送标位置与速度设置，切标位置 与速度设置。 瓶口操作界面和参数界面与瓶身相同。除上述界面之 外，还有**设置登录界面和**参数设置界面，部分 操作画面如图 8 所示。

SIMATIC S7-200 **ART 产品亮点:
机型丰富，更多选择提供不同类型、I/O 点数丰富的CPU 模块，单体I/O 点数**可达60 点，可满足大部分小型自动化设备的控制需求。另外，CPU 模块配备标准型和经济型供用户选择，对于不同的应用需求，产品配置更加灵活，**限度的控制成本。选件扩展，**定制新颖的信号板设计可扩展通信端口、数字量通道、模拟量通道。在不额外占用电控柜空间的前提下，信号板扩展能更加贴合用户的实际配置，提升产品的利用率，同时降低用户的扩展成本。高速芯片，性能卓越配备西门子**高速处理器芯片，基本指令执行时间可达0.15 μs，在同级别小型PLC 中****。一颗强有力的“芯"，能让您在应对繁琐的程序逻辑，复杂的工艺要求时表现的从容不迫。以太互联，经济便捷CPU 模块本体标配以太网接口，集成了强大的以太网通信功能。一根普通的网线即可将程序**到PLC 中，方便快捷，省去了**编程电缆。通过以太网接口还可与其它CPU 模块、触摸屏、计算机进行通信，轻松组网。三轴脉冲，运动自如CPU 模块本体*多集成3 路高速脉冲输出，频率高达100 kHz，支持PWM/PTO输出方式以及多种运动模式，可自由设置运动包络。配以方便易用的向导设置功能，快速实现设备调速、定位等功能。通用SD 卡，方便**本机集成Micro SD 卡插槽，使用市面上通用的Micro SD 卡即可实现程序的更新和PLC 固件升级，极大地方便了客户工程师对*终用户的服务支持，也省去了因PLC 固件升级返厂服务的不便。软件友好，编程高效在继承西门子编程软件强大功能的基础上，融入了更多的人性化设计，如新颖的带状式菜单、全移动式界面窗口、方便的程序注释功能、强大的密码保护等。在体验强大功能的同时，大幅提高开发效率，缩短产品上市时间。
完美整合，无缝集成SIMATIC S7-200 **ART 可编程控制器，SIMATIC **ART LINE 触摸屏和SINAMICSV20 变频器完美整合，为OEM 客户带来高性价比的小型自动化解决方案，满足客户对于人机交互、控制、驱动等功能的全方位需求。

西门子S7-200模块CPU222CN中央控制单元

S7-200 **ART家族提供各种各样的模块以扩展CPU的性能。通过扩展模块，您可以很容易的扩展控制器的本地I/O，以满足您的应用需求。我们分别提供了数字/模拟模块以提供额外的数字/模拟 I/O通道。