西门子CPU模块6ES7136-6DC00-0CA0
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- 2026-05-02 07:10
西门子CPU模块6ES7136-6DC00-0CA0
1 引言
本文以烟箱输送系统介绍西门子profibus现场总线控制系统，输送系统实现四台封箱机后成品烟箱的合流、输送、提升，将烟箱输送至成品高架仓库入库分拣输送线上。使用s7-315-2dp作为dp控制器，本地机架安装2组数字量输入输出模块，15台丹佛斯vlt2800变频器及现场6组et200b远程io模块通过dp总线接入plc，使用10.4″彩色触摸屏tp270通过mpi总线与plc连接，系统组成参见图1所示。
图1 系统组成
打开硬件配置软件，插入cpu315-2dp及profibus网络，设置dp主站参数：分配dp地址为2，诊断地址2047，波特率设为1.5mbps，操作模式设为dp主站模式。在dp网络上依次插入现场io模块et200b，分配总线地址(21～26)，诊断地址(2028～2023)，输入输出i(q)映像地址。在profibus网络上依次插入变频器vlt2800，分配总线地址(3～17)，地址(2046～2032)。选择变频器ppo协议类型1控制字，过程映像piq地址由4ax和2ax两个id模块组成。现场io模块和变频器的dp地址设置必须与plc的硬件组态分配的地址一致，诊断地址用于诊断dp从站的工作状态。
2 ppo协议
ppo协议就是参数过程数据处理的简称，ppo协议实现dp主站和智能从站之间的快速数据交换，同时实现过程数据和参数数据存取。ppo协议由参数字pcv和过程字pcd组成，ppo类型1协议结构见表1。
表1中，pca：参数号；ind：参数索引；pva：参数值；ctw：控制字；stw：状态字；mrv：设定速度(单位为百分比)；mav：实际速度。使用参数字pcv设定或读取变频器参数值；使用过程字pcd控制变频器的启停、速度设定、读取变频器的状态、获取输出频率。
丹佛斯vlt2800标准控制和状态字见表2。
3 dp从站诊断
当dp系统启动、或主站的故障组织块ob82(ob86)检测到dp从站发生错误(或使用手动诊断功能)时，主站必须及时获得从站的状态及故障信息。dp从站的诊断数据记录的0～2字节数据为从站的状态信息，字节3以后的数据为从站的主站号、制造商id、及该设备状态信息。
建立dp从站状态共享数据块db103，建立从站ng、ok状态及诊断数据记录rec数组变量，插入dp从站诊断程序功能块fb102和数据块db102。建立从站诊断dia_all、从站地址指针inx_sta、从站数目sta_qut、从站诊断首地址等变量，从站诊断请求、从站忙dia_busy、诊断返回值dia_ret、错误计数器err_cnt、从站诊断数据记录dia_rec等静态变量。
使用stl语言编写诊断程序，便于使用地址寄存器ar1(ar2)编写循环(条件跳转)程序，流程图见图2所示。执行从站诊断时，从站诊断标志置位，根据从站地址指针、从站诊断首地址计算出该从站的诊断地址，同时将错误计数器复位，从站诊断请求置位。调用系统功能块sfc13读取dp从站的诊断数据，dp诊断可能需要多次调用sfc13功能块才能完成。从站诊断完成，从站忙标志为0时，根据诊断返回值数值判断该从站诊断是否正确完成。当发生错误时，错误计数器加1，继续执行本从站诊断3次；当该从站诊断正确完成时，根据数据记录数据和上述dp从站状态信息表，判断该从站处于ok或ng状态，并将ok状态、ng状态、有用的诊断数据写入从站状态数据块db103相关的数组中。
图2 dp从站诊断流程图
当该从站诊断正确完成，或发生错误重新诊断3次时，从站地址指针加1，进行下一从站的诊断，所有从站诊断完毕后，复位从站诊断标志。
4 读写变频器智能从站
智能从站分配的地址为过程映像pi(或pq)，是连续性数据，必须注意读写数据的连续性。对于4字节及以下的连续性数据，如上述组态图中的2ax模块，可以使用(双字)装载或(双字)传送指令读写。对于4字节以上的连续性数据，如上述组态图中的4ax模块，不能使用两个双字装载或传送指令分两步读写，只能使用系统功能块sfc14读取从站的连续性数据，sfc15写入连续性数据到从站。
变频器的过程字pcd(ppo类型1)，使用双字装载指令[l pid432md532]，获取变频器的常用状态信息及实际输出频率；使用双字传送指令[td432]，控制变频器的启停及设定频率，注意频率为大频率的百分比，其数值为16384时，表示。
变频器的pcv参数字，如上述组态图中的4ax模块，使用系统功能块sfc14和sfc15读写。首先确定需要读写(如电机电流、电机电压、变频器温度、报警字、加速时间等)参数的参数pnu号及子索引ind号。依次为每个变频器创建数据块db41-55，建立读参数数据记录parr_rec、写参数数据记录parw_rec及参数数据存放par_data数组变量。
创建功能块fb100和数据块db100，建立变频器地址指针inx_vlt、变频器数量vlt_qut、变频器起始数据块db_int、变频器piq首地址piq_int，变频器piq地址piq_add、参数指针inx_par、参数条目数par_qut、错误计数器err_cnt等变量。建立读写参数命令组ary_cmd及正确响应信息组ary_rpok静态数组变量，将读写参数的命令数据赋值给参数命令组ary_cmd数组变量，将对应的正确响应信息赋值给正确响应组ary_rpok数组变量。建立sfc14正确响应信息变量par_rpok、sfc15写返回值ret_wrt、sfc14读返回值ret_read变量。
使用stl语言编写程序，流程图见图3所示。打开数据块db103，根据变频器地址指针，获取本从站的工作状态。如果该站工作正常，就读写该变频器参数；否则，变频器地址指针加1，读写下一台变频器参数。
图3 智能从站读写流程图
打开该变频器数据块，根据变频器地址指针计算从站的piq地址。根据参数指针从静态读写参数命令数组中获取读写参数数据记录，从正确响应数组中获取正确响应信息。调用系统功能块sfc15写连续性数据。当sfc15指令执行完成后，根据写返回值分析写数据是否正确完成，如果发生错误，继续执行sfc15指令3次。sfc15指令正确执行完成后，读参数或写参数需要响应信息时，调用系统功能块sfc14读连续性数据，并将响应数据写入读参数记录变量中。根据读返回值、读参数记录数据和正确响应数据比较，分析读写参数是否正确，当读写参数发生错误时，继续读写本参数3次；当参数正确读出时，将数据写入变频器数据块的参数数据数组变量中。
当本参数正确读写完成，或发生错误3次时，参数指针加1，继续读写下一个参数，直至读写完本变频器的所有参数。当变频器所有参数读写完成后，变频器地址指针加1，继续读写下一台变频器参数，直至读写完所有变频器。
5 结束语
烟箱输送总线控制系统运行一年多来，各项性能指标达到了设计要求，运行稳定可靠，受到用户好评。西门子profibus现场总线系统具有传输速度快、连接站点数多、稳定可靠(可组成安全冗余系统)，具备强大的诊断功能，运行维护成本低，支持dp协议设备众多的优势，必将在自动化控制系统中得到广泛应用。
一、 简述
叠装系数测试仪是在硅钢生产中必不可少的检测仪器，本装置主要用于硅钢片的叠装系数测定。本测试仪是在吸收国内外同类产品优点的基础之上，根据测试标准的实际要求，为**测量硅钢片叠装系数而专门设计的新产品。本装置具有手动操作与自动操作测定方式，即：试样的移动与测定部均为自动操作，送入试样后，由一套VIPA214CPU组件通过控制由滚珠丝杆和直线轴承构成的高精度垂直伺服系统完成自动进料，定位，退料等工序；通过控制由进口滚珠丝杆推拉机和压力传感器构成的水平伺服系统完成加压，测量，复位等工序，在规定的压力下由一组电子千分表所测得的硅钢片叠厚数据，本装置具有对试样自动测量宽度和称重的功能，也可手工输入宽度和重量数据。配合托料系统加装一套自动循环送料装置，可自动完成试样的放置和回收。所有数据经过计算机作相应处理从而完成整个测量工作，大大提高了采集精度和工作效率。
二、技术要求
1. 应加荷重范围0—10KN；叠层高度0—25mm
2. 测定精度
附加载荷：压强（1.00±0.05） MPa。
叠层高度：测定值的±0.2%
3. 测定试样：
爱普斯坦方圈试样： 30㎜×300㎜；
4. 测试用电气及机械部件
1）各种低压电气部件均采用国际。
2）压力传感器采用国际，测定范围 0—10KN， 精度0.001KN。
3）用于传动的机械部件采用国际。
5. 厚度测试尺
1） 生产厂家：日本三丰。
2） 测定范围 0—25mm， 测定精度0.01mm；
3） 通讯机能：计算机自动读取测量数据。
6. 主要测试功能
1） 需要测试的试样信息为上位机传来的信息，也可手工登记试样信息。多余的信息可删除。
2） 试样的重量由计算机自动从电子秤读取数据，精度为±0.1% 。
3） 试样的宽度由计算机自动从宽度测试尺读取数据，精度为±0.1㎜。也可手工输入宽度数据。
4） 自动进样。
7. 叠装系数的测定
1）压强为（1.00±0.05） MPa，由计算机进行自动设定。
2）压力设计成具有压力标准可修改的功能。
3）自动进行载荷设定，具有压力超限报警保护功能。
4）自动进行数据测定和叠装系数的计算，数据可自动上传给上位机，并可用打印机打印。
5）操作界面根据用户习惯采用表格形式,分为微机操作和触摸屏操作两个部分，均可独立操作互不影响。
8. 标样测试
具有单独的标样测试画面，且可预先输入标样数值及上下限数据，对超出上下限的测试结果予以警示。
9. 数据处理：
1）测量数据存入数据库中，并可随时调用。
2）所有测量数据都能转换成Excel格式文件。
3）具有打印、查询、统计分析功能。
10． 网络通讯功能：
1）本计算机须接入局域网，与上位机之间具有双向通讯功能。本计算机数据库格式必须满足用户实际要求，并且根据用户实际数据库情况进行配置。
2）上位机发送的信息日后可能会发生变化，应预留日后易于修改的格式。
11． 故障报警功能
设备发生故障时，应该具有自诊断功能，显示故障大致部位及引起故障的原因和排除方法。
三、系统配置
1 、硬件组成
电源模块 VIPA 207-1BA00 2 块
CPU + DP 主站 VIPA 214-2BM02 1 块
模拟量输入模块 VIPA 231-1BD53 1 块
通信模块 VIPA 240-1BA20 2 块
开关量输入模块 VIPA 221-1BF00 1 块
开关量输出模块 VIPA 222-1BF00 1 块
开关量入/出模块 VIPA 223-1BF00 1 块
操作面板 EVIEW MT501T 1 个
驱动装置 EDP200 PA 2 套
伺服电机 KINCO 23S31 2 台
2 、软件组成
编程软件 SW-873(WinPLC7) 1 套
伺服组态软件 ECO2WIN 1 套
组态软件 EasyBuilder500 1 套
升降、测厚电机均采用伺服电机，驱动器采用KINCO的系列EDP200PA，操作和生产工艺参数显示采用EVIEW的MT-501T触摸屏，全线控制采用 VIPA公司的200V PLC构成。VIPA214DPM的Profibus和ED200 PA和MT-501T通讯。
四、各系统简介
1. 升降的位置控制
升降用于试样宽度检测。电机采用交流伺服电机加伺服驱动器控制。升降速度、位置由速度电位器通过MT-501T送入VIPA 214CPU，再通过DP网由VIPA 214 CPU加到ED200PA上。由于测量精度的要求，升降的加速度不能太大，因此升降速度的设定采用PID运算。
驱动器类型:ED200 PA，0.4KW
设定：
P6040＝06（停）或1F（运行）
P6060＝3
P6081＝1000
P6083＝100
P60FF＝0.8
P60F601＝8000
P60F602＝50
P60F606＝10
2. 测厚位置和速度控制
由于测厚速度需根据压力自动调节速度（U＝K * D * 1/P）。
其中U：测厚速度，K：修正系数，D：两极板距离，P：读取的压力值。所以测厚电机驱动器的设定由以下两个因素决定。
• 测厚位置通过旋转编码器测定，其信号通过驱动器的DP 口送入VIPA 214DPMPLC，PLC测量高速计数器的计数值即为测厚位置。
• 压力设定通过MT-501T设定，在运行中不断读取压力值P并送入PLC。
PLC将上述两个参数相乘（压力的倒数）并乘以相应的修正系数（根据机械变速比决定），需要注意的是，由于测厚电机在使用过程中需要高速换向，因此当收到换向信号时，电机需要高速的降速和升速过程，ECOSTEP200PA需外接制动电阻。
测厚驱动器类型：ED200 PA，0.75KW
设定：
P6040＝06（停）或1F（运行）
P6060＝3
P6081＝3000
P6083＝100
P60FF＝1.5
P60F601＝8000
P60F602＝50
P60F606＝25
五、系统功能介绍
1、启动，自检，复位，待料。
2、放置被测试样至送料器。
3、送料器送入被测试样。
4、送料器将被测试样送入转料叉。
5、转料叉将被测试样翻转90度。
6、转料叉将被测试样送至预定位置。
7、托料叉上行，托起被测试样。
8、托料叉将被测试样送至测宽位，转料叉退出。
9、被测试样进行宽度测试。
10、宽度测量完毕，将被测试样送入电子称料叉，进行称重。
11、重量测试完毕，托料叉上行，将被测试样送至叠装系数测试位。
12、标准压块与测量平板将被测试样压紧，进行叠装系数测试。
13、叠装系数测试完毕，托料叉上行，转料叉进入。
14、托料叉将被测试样置入转料叉后退至待料位。
15、转料叉退出，将被测试样翻转90度平行于操作平台。
16、送料器将被测试样送出转料叉。
17、取走被测试样，待料。
六、系统的外观图
系统外观图一
七、设计特点
1、电工钢叠装系数的测量方法由传统的垂直下压方式改变为水平方向拉动加压，既简化了仪器的结构，又消除了消除了直立式压力机构由于自重产生的压力偏差，提高了测量精度。
2、垂直伺服系统采用托料叉承载试样，使试样放置方便，安全，可靠。
3、在托料系统上方加装测宽装置，在托料系统下方加装称重装置，则可一次完成测宽，称重和测量叠装系数三项工作，使仪器功能具有可扩展性，大大提高了生产效率。
4、配合托料系统加装一套自动循环送料装置，可自动完成试样的放置和回收。
5、预留了全自动生产线的机械接口和电气接口，使自动送料循环系统可在硅钢片试样的系列检测流程中与其他检测装置衔接，从而为生产线上前后设备的连接提供了方便。
八、综述
该测试仪从二OO六年初投入使用至今，各个性能指标完全满足对硅钢片的叠装系数测定要求，不仅能完成自动进料、定位、加压、测量、复位、退料等工序，而且具有试样自动测量宽度和测厚功能，不用人工干预。其卧立侧压式的创新设计减少了压头自重所致的测量误差，提高了测量精度，并增加了自动测宽测厚系统，故障率低、维护简单，大大提高了数据采集精度和工作效率。可以相信VIPA214DPM和ED200 PA的优良性能和极高的性能价格比使它们在测试仪器上具有广泛的应用前景。