西門子6SN1123-1AB00-0HA2

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系統(tǒng)中ET200eco從站中選用了8DI和16DI兩種模板，模板結(jié)構(gòu)緊湊，模板的供電采用7/8‘電源線，模板的通訊采用M12通訊接頭。接線靈活而快速，方便拔插。其接口模塊上帶有2個旋轉(zhuǎn)式編碼開關(guān)用于profibus地址分配。
    網(wǎng)絡(luò)設(shè)備按照適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的程度，以及生產(chǎn)線的布局來考慮選用不同防護等級?？刂葡渲械哪K采用防護等級為20的ET200S I/O模塊，對應(yīng)每個控制箱的還有一個防護等級為67的ET200eco模塊，置于生產(chǎn)線滾輪下方，由于該模塊需要接觸到現(xiàn)場較為惡劣的生產(chǎn)環(huán)境，因此需要有防水防油防塵等功能。
    3 目標(biāo)控制系統(tǒng)
    3.1 系統(tǒng)設(shè)計
    汽車發(fā)動機裝配線是一個對發(fā)動機順序裝配的流水線工藝過程。由于工藝的繁瑣性，工程的計算機控制系統(tǒng)考慮采用分散控制和集中管理的分布式控制模式，采用以PLC為核心構(gòu)成的計算機控制系統(tǒng)，各獨立工位控制系統(tǒng)之間通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息、資源共享。該裝配線在整個生產(chǎn)過程中較為關(guān)鍵，由于每個工位之間是流水線生產(chǎn)，因此每個環(huán)節(jié)的控制都必須具備高可靠性和一定的靈敏度，才能保證生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。從站中的每個ET200S站和其對應(yīng)的 ET200eco站共同構(gòu)成一個工位, ET200eco主要是采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)之用。ET200S站的模塊置于小型控制箱內(nèi), 對于工位的基本操作有兩種方式，就地控制箱手動方式和就地自動方式。由于每個控制工位的操作進度不*，操作工可以按照裝配要求進行手自動切換。特殊情況下亦可通過手動操作進行工件位置的修正。
    安裝在各工位的分布式I/O模塊ET200S和ET200eco通過現(xiàn)場檢測元件和傳感器將系統(tǒng)主要的監(jiān)控參數(shù)（主要是開關(guān)量）采集進來，ET200S和ET200eco將現(xiàn)場模擬量信號轉(zhuǎn)換為高精度的數(shù)據(jù)量，通過zui高速度可達(dá)12M的Profibus-DP現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)將采集數(shù)據(jù)上傳到*控制器，控制器根據(jù)具體工藝要求進行處理，再通過Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)將控制輸出下傳給ET200S，實現(xiàn)各工位的控制流程。 PROFIBUS是應(yīng)用zui廣泛的過程現(xiàn)場總線系統(tǒng)。PROFIBUS有三種類型:FMS、DP和PA。PROFIBUS-FMS可用于通用自動化;PROFIBUS-DP用于制造業(yè)自動化;PROFIBUS-PA用于過程自動化。使用PROFIBUS過程現(xiàn)場總線技術(shù)可以使硬件、工程設(shè)計、安裝調(diào)試和維修費用節(jié)省40%以上。PROFIBUS-DP的技術(shù)性能使它可以應(yīng)用于工業(yè)自動化的一切領(lǐng)域，包括冶金、化工、環(huán)保、輕工、制藥等領(lǐng)域。除了安裝簡單外，它有*的傳輸速率，可達(dá)12Mbits/s，通訊距離可達(dá)到1000米，如果加入中繼器可以將通訊距離延長到數(shù)十公里，具有多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（總線型、星型、環(huán)型）可供選擇。在一個網(wǎng)段上zui多可連接Profibus-DP從站即ET200S或是ET200eco 32個。
    整個控制系統(tǒng)根據(jù)工藝劃分由轉(zhuǎn)臺、舉升臺、舉升轉(zhuǎn)移臺、翻轉(zhuǎn)機五種工位組成。各部分可獨立完成各自的控制任務(wù)，并通過工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)和上位監(jiān)控系統(tǒng)的連接，由上位系統(tǒng)實現(xiàn)各部分的協(xié)調(diào)控制。
    裝配I線工程PLC控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)具有下列特點:
（1）計算機集成自動化過程控制系統(tǒng)，分布式、高可靠性、高穩(wěn)定性。
（2）從站作為相對獨立的系統(tǒng)分散控制各個工位的運行。
    3.2 系統(tǒng)控制要點

   （1）該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中一個主站CPU下兩條profibus網(wǎng)絡(luò)所帶的從站有44個之多，在利用Simatic Manager編程軟件進行硬件配置時，根據(jù)S7-300CPU中CPU31XC的地址分配的參數(shù)規(guī)范，對于數(shù)字量輸入輸出，其地址分配的參數(shù)范圍為0.0～127.7。因此在進行硬件配置時, S7～300CPU自帶的profibus-DP接口上的profibus I線上的模塊數(shù)字量I/O地址一般規(guī)定在0.0～127.7的范圍中,如有超出則采用間接尋址的方式來處理。profibus Ⅱ線上的模塊的數(shù)字量I/O地址無論處在哪個范圍中,都必須采用間接尋址方式。
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   （2）關(guān)于接觸器的硬件互鎖。對于轉(zhuǎn)臺工位，轉(zhuǎn)臺有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩種工作狀態(tài)，因此轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)電機需要有一個負(fù)荷開關(guān)和兩個接觸器一并來控制（而舉升電機一般只需要一個負(fù)荷開關(guān)和對應(yīng)的一個接觸器即可進行控制），接觸器分正轉(zhuǎn)接觸器和反轉(zhuǎn)接觸器，輸入端為380AV。正轉(zhuǎn)接觸器的三相電壓A、B、 C分別和反轉(zhuǎn)接觸器的C、B、A短接。如圖2所示，當(dāng)程序在執(zhí)行過程中，若存在某些漏洞使得正轉(zhuǎn)接觸器和反轉(zhuǎn)接觸器的輸出點同時置1時，則會出現(xiàn)正轉(zhuǎn)接觸器和反轉(zhuǎn)接觸器各自的A相和C相短接，造成接觸器短路損壞，主電源開關(guān)跳閘。為了避免這種事故的發(fā)生，首先保證程序中不能出現(xiàn)兩個接觸器同時置1的情況，其次即是采用接觸器上硬件互鎖，如圖2所示，點Q1、點Q2是輸出控制點，Q1兩端本應(yīng)接在正向接觸器的兩個輸入端子，同理， Q1兩端本應(yīng)接在正向接觸器的兩個輸入端子，但是改接成如圖所示。接觸器上有自帶的一個常開點和一個常閉點，互鎖中只需用到常閉點，當(dāng)輸出點Q1閉合時，正向接觸器上常閉點隨之?dāng)嚅_，則Q2輸出點兩端之間不可能形成回路，也就不會出現(xiàn)短路跳閘的事故。
   （3）該項目中涉及到的變量數(shù)目較多，根據(jù)現(xiàn)場情況隨時可能有更改，為了便于管理，采取S7程序界面和Wincc人機界面共用一套變量。這樣可以將建立變量的工作量減少一半，也將出錯概率減少一半。先安裝step7軟件，之后自定義安裝Wincc軟件，將Wincc通訊組件安裝完整。然后在 step7軟件中插入OS站，可點擊右鍵打開并編輯Wincc項目。在Wincc項目中需要引用變量的位置進行變量選擇，出現(xiàn)變量選擇對話框，即可在 step7項目變量表中選擇需要的變量，從而保證人機界面和下位機所用變量的*性。
    3.3 系統(tǒng)控制功能
   （1）手自動回路的切換
    在Wincc人機界面上可以很方便地知道每個工位的手自動狀態(tài)，但是手自動狀態(tài)的切換是在從站的控制箱面板上實現(xiàn)的。在自動狀態(tài)下，工位的操作全由下位控制，可實現(xiàn)全自動控制機械的操作流程。在手動狀態(tài)下，操作具有自保護功能，在某些機械操作動作下通過軟件互鎖可杜絕相應(yīng)的危險動作的發(fā)生。
   （2）安全保護
    上位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)定了若干級操作密碼，管理員和操作員分別有自己的操作權(quán)限，且操作員在進行操作時有必要的警告提示框和信息提示框出現(xiàn)。
   （3）查詢源程序代碼
    當(dāng)上位機畫面顯示某個工位出現(xiàn)故障時，可從畫面直接點擊按鈕進入相應(yīng)的下位機梯形圖程序界面，即可迅速查找出故障的根本原因，節(jié)省了維修時間。
   （4）故障報警和報表打印
    當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，報警框中會出現(xiàn)提示，并伴隨有聲音報警。操作員可根據(jù)需要打印與生產(chǎn)相關(guān)的報表信息

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Vdc_min控制

在電源斷電后，電源模塊不能再繼續(xù)保持直流母線電壓，特別是在直流母線組件中的電機模塊從中接收功率后。

此時，為保持直流母線電壓，以便進行可控的緊急停機，可以激活一個或多個驅(qū)動結(jié)構(gòu)的小 Vdc 控制器 (p1240 = 2，3)。通常只有一個帶 Vdc_min 控制的驅(qū)動結(jié)構(gòu)被參數(shù)化為支持驅(qū)動結(jié)構(gòu)。

當(dāng)直流母線電壓向直流母線電壓下限值 (p1248) 下降時，Vdc_min 控制就已改變了扭矩極限。支持驅(qū)動結(jié)構(gòu)的電動功率會降低，直至達(dá)到電壓閾值。

如果低于電壓閾值，支持驅(qū)動結(jié)構(gòu)將通過制動將功率饋入直流母線回路。如果支持驅(qū)動結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)速降至“0"，說明支持驅(qū)動結(jié)構(gòu)的動能已耗盡，無法再支撐直流母線回路。

邊界條件

為了使支持驅(qū)動結(jié)構(gòu)進入回饋式運行狀態(tài)，p1248 中的電壓閾值必須設(shè)置為高于支持驅(qū)動結(jié)構(gòu)關(guān)斷閾值 (r0296) 的值。

如果將電壓和關(guān)斷閾值設(shè)置為相同的值，當(dāng)達(dá)到關(guān)斷閾值時，支持驅(qū)動結(jié)構(gòu)將關(guān)斷，并且在關(guān)斷時間點之前不向直流母線回饋任何功率。

電壓閾值與關(guān)斷閾值之間的小差值建議為 10 V。您可借助以下公式來計算電壓閾值整定值：

P_{電動_大_已獲取}對應(yīng)于所有直流母線耗電器從直流母線回路中獲取的大電動功率。在該公式中，必須以數(shù)值的形式輸入 P_{電動_大_已獲取}的值，不考慮正負(fù)號。

用于計算比例增益 (p1250) 的公式：p1250 = 0.5 x 直流母線電容 [mF]。

p1248 中的整定值不得高于正常運行時的直流母線電壓。

電源恢復(fù)供電時的響應(yīng)方式

在電源恢復(fù)供電后，Vdc 控制器自動失效。支持驅(qū)動結(jié)構(gòu)再次加速至轉(zhuǎn)速設(shè)定值。如果電源沒有恢復(fù)供電，而支持驅(qū)動結(jié)構(gòu)的動能已耗完，那么直流母線電壓就會擊穿。

電源恢復(fù)供電時，必須確保驅(qū)動連接沒有與電源斷開。為此，建議使用跌落式線路接觸器。此外，線路接觸器必須由無中斷電源 (USV) 為其供電。

 

Vdc_min 控制（動能緩沖）的激活/取消

Vdc_min 控制、無制動

如果設(shè)置 p1240 = 8 或 9，則支持驅(qū)動結(jié)構(gòu)會在直流母線電壓較低時，在沒有主動制動的情況下，將消耗功率多降至“0"。

Vdc_max 控制

在沒有回饋能力的電源模塊上或電源故障時，直流母線組件中驅(qū)動結(jié)構(gòu)的制動過程可能會導(dǎo)致直流母線電壓增大到斷路閾值。

此時可以激活一個或多個驅(qū)動結(jié)構(gòu)的 Vdc_max 控制器 (p1240 = 1，3)，以避免因過電壓導(dǎo)致斷路。通常只有一個帶 Vdc_max 控制的驅(qū)動結(jié)構(gòu)被參數(shù)化為支持驅(qū)動結(jié)構(gòu)。

當(dāng)直流母線電壓向直流母線電壓上限值 (p1244) 升高時，Vdc_max 控制就已改變了扭矩極限。支持驅(qū)動結(jié)構(gòu)的回饋功率會降低，直至達(dá)到電壓閾值。

如果超出電壓閾值，支持驅(qū)動結(jié)構(gòu)就會通過加速從直流母線回路中取電。此時，支持驅(qū)動結(jié)構(gòu)將接收其他驅(qū)動結(jié)構(gòu)在制動時饋入直流母線回路的功率。此外還縮短了制動階段。支持驅(qū)動結(jié)構(gòu)達(dá)到大轉(zhuǎn)速時，就會關(guān)斷且不再接收功率。支持驅(qū)動結(jié)構(gòu)無法再支持直流母線回路。

 

Vdc_max 控制的激活/取消

邊界條件

為了使支持驅(qū)動結(jié)構(gòu)進入電動運行狀態(tài)，p1244 中的電壓閾值必須設(shè)置為低于支持驅(qū)動結(jié)構(gòu)關(guān)斷閾值 (r0297) 的值。

如果將電壓和關(guān)斷閾值設(shè)置為相同的值，當(dāng)達(dá)到關(guān)斷閾值時，支持驅(qū)動結(jié)構(gòu)將關(guān)斷，并且在關(guān)斷時間之前不會從直流母線回路中取電。

電壓閾值與關(guān)斷閾值之間的小差值建議為 10 V。您可借助以下公式來計算電壓閾值整定值：

P_{回饋_大_已饋入}對應(yīng)于所有直流母線耗電器饋入直流母線回路中的大回饋功率。在該公式中，必須以數(shù)值的形式輸入 P_{回饋_大_已饋入}的值，不考慮正負(fù)號。

用于計算比例增益 (p1250) 的公式：p1250 = 0.5 x 直流母線電容 [mF]。

p1244 中的整定值不得高于正常運行時的直流母線電壓。

Vdc_max 控制、無加速度

如果設(shè)置 p1240 = 7 或 9，則驅(qū)動結(jié)構(gòu)會在直流母線電壓較高時，在沒有主動加速的情況下，將回饋進直流母線回路中的功率多降至“0"。