6ES7312-5BF04-0AB0接线方式

1引言

剔除控制是灌装、数粒等瓶装产品包装线典型的自动化品控工艺。随着在线空瓶自动检测速度的不断提高，空瓶检测系统对jingque剔除不合格瓶的要求也不断提高。现在的空瓶检测技术已达到每小时3~4万瓶的速度，甚至有的国外检测设备已达到6~7万瓶/小时，而且是连续的流水在线检测。因此，如何将在传送带上不断流动的空瓶中检测出来的不合格瓶准确的剔除便成为一个关键技术点，也是衡量整套在线检测系统性能好坏的一个重要指标。本文所介绍的基于西门子s7-300plc的剔除控制系统主要用于对在线空瓶检测装置检测出来的不合格瓶进行准确的剔除，并对检测过程的一些重要环节进行控制，如连续剔除过多报警、传送带传送过程中的倒瓶报警以及实时显示系统运行状态等。西门子s7-300系列plc是模块化的中小型plc，适用于中等性能的控制要求[1]，因此完全符合本系统的需求。本系统主要针对玻璃啤酒瓶的检测剔除，同时也适用于其它圆口圆身玻璃瓶。

2系统整体介绍

系统由核心控制模块、执行剔除模块、现场数据采集模块、人机界面显示和报警模块等几部分组成。核心控制模块主要由s7-300plc组成，包括一个cpu315-dp/pn、一个16点的数字量输入模块sm321、一个16点的数字量输出模块sm322以及一个高速计数模块fm350-1[2]，主要用于接收现场采集的信号以及检测系统发出的不合格信号并进行相应的处理，控制现场设备的动作，如电磁阀的开关、报的报警动作等；执行剔除模块主要由电磁阀、气动剔除器以及空气压缩机组成，由空气压缩机产生的气压作为剔除器的动力，电磁阀的开关控制剔除器的剔除动作；现场数据采集模块包括分布在现场各处的光电传感器和旋转编码器组成，用于对现场的信号如到瓶触发信号、倒瓶信号以及空瓶在传送过程中的位置信号进行采集，并传送到plc中进行处理；人机界面显示和报警模块包括op77a操作显示面板和报，用于显示系统运行状态、修改参数和故障报警等。系统整体结构如图1所示。

图1 系统整体结构图

根据空瓶在传送链道的传送方向，空瓶依次要经过如下区域：检测区域，触发检测光电，并由空瓶检测系统对其进行检测，其检测结果信号传送给plc进行存储，同时plc根据旋转编码器脉冲数以及fm350-1的计数值计算该瓶的位置信息进行存储；倒瓶检测区域，由于此区域的传送链道两旁没有护栏，因此此处易出现倒瓶现象，需要在此区域进行倒瓶检测；剔除区域，当该瓶到达剔除器处时，若该瓶为不合格瓶，则剔除器动作将其剔除，同时清除到达剔除器处的所有瓶子的检测结果信息以及位置信息；剔除确认区域，该处为一剔除确认光电，用于检测是否有没剔除的不合格瓶，有则进行报警。空瓶传送的路线示意图如图2所示。

图2 空瓶传送路线示意图

3系统设计

3.1 工作原理设计

在传送带传送的同时旋转编码器不断产生脉冲信号并传送到fm350-1模块中，由其计数脉冲数，以脉冲数来记录检测瓶在传送带上的位置，便于后面剔除器处的jingque剔除。由于检测位置与剔除器之间的检测瓶可能不止一个，因此，需要在plc中开辟两个存储区来顺序存储检测瓶的好坏信息和位置信息。当检测瓶到达检测位置并触发检测光电时，检测光电产生一个上升沿信号触发plc动作，此时，plc读取fm350-1计数模块中的计数值n1，由于预先设定了检测位置与剔除器之间的距离转换成的旋转编码器的脉冲数n，这样就可以计算出检测瓶到达剔除器位置时高速计数模块fm350-1的计数值n2=n1-n(因为设定fm350-1为减计数[3])，并将之存储到plc中开辟的位置信息存储区中的相应位置中。这样，当fm350-1中的计数值小于等于n2时，就可以断定检测瓶到达剔除器位置处。当检测瓶到达剔除器位置时，提取出检测结果信息存储区中相应位置的好坏信号，如果该瓶为不合格，则plc控制电磁阀开，由剔除器将此瓶剔除，若为合格瓶，则电磁阀不动作，此瓶过去，当检测瓶触发剔除确认光电时，判断该瓶是否为不合格瓶，若为不合格瓶，说明有漏剔，此时进行报警。

3.2 关键技术设计

 (1)准确剔除控制。准确剔除的前提在于系统能够时时记录进入检测区域的每一个瓶子的位置信息，能够捕捉到到达剔除器位置的瓶子，并将不合格的进行剔除。由于检测位置与剔除器位置之间的距离是固定的，因此，本系统通过安装在传送链道上的旋转编码器发出脉冲以及高速计数模块fm350-1计数值来记录检测瓶在链道上的位置。本系统采用的旋转编码器每转一转可发出1000个脉冲，这样，检测位置与剔除器位置之间的固定距离就可用旋转编码器发出的脉冲数来表示，且脉冲数也是一个固定值。因此，可通过计数值来jingque判断检测瓶是否到达剔除器位置，并进行准确的剔除。

 (2)检测结果信息与位置信息的存取方式。由于现场的空瓶检测属于自动流水线式作业，因此传送带上传送的检测瓶数量众多，如何能够记录这么多瓶子的检测结果信息和位置信息便成为一个技术难点，plc中无法开辟出这么多的空间来存储这么多的信息。经研究发现，只有处于检测位置与剔除器之间的检测瓶的检测结果信息和位置信息才对系统有用。因此，只需要记录位于检测位置与剔除器之间的瓶子信息即可。

经测量，本文所介绍的控制系统的检测位置与剔除器之间多容纳67个瓶子。因此，需要开辟连续的67个字空间来存储之间的瓶子的检测结果信息即可。而对于位置信息，由于fm350-1的计数值占用双字的空间，需要开辟连续的67个双字空间进行存储，如图3所示。

图3 检测信息顺序存取示意图

本系统对于检测结果信息和位置信息的存取采用间接寻址[4]、顺序存取的方式，其基本思想如下：

在对信息存储区进行信息存取时，将现场运行的瓶子以67瓶为一组，同时在plc中启动一个检测计数器c1和一个剔除计数器c2。如图4所示，每当瓶子经过检测位置触发检测光电i0.5时，计数器c1的计数值dbw564便加1，以此计数值作为偏移量，同时以信息存储区的首地址dbd560和dbd598作为基址，就可以按照图5所示程序计算出存储区中需要存取的位置的地址md160和md164，其中的fc15的功能如图6所示，其计算出out3=in0×in2+in1，即对信息存储区相应位置存取的地址。这样就可以遍历整个存储区，将相应瓶子的检测结果信息和计算得到的位置信息存储于存储区的相应位置。

图4 检测计数器计数示意图

图5 检测结果和位置信息存储区存取地址计算示意图

图6 图5中的fc15实现的功能示意图

当检测计数器c1的计数值达到67时，便将计数值清零，以备下一组67瓶的计数和信息存储。同时，plc在内部程序中不断检测瓶子是否到达剔除器位置，每当有瓶到达剔除器位置时，剔除计数器c2的计数值便加1，同时根据与信息存储时相同的方法，以存储区首地址为基址，以c2的计数值为偏移量访问检测结果存储区中的结果信息，如果该瓶为不合格瓶，则启动剔除器进行剔除，同时清除该瓶在存储区中的检测结果信息，便于后面瓶子信息的存储。由于检测区域多只能容纳67瓶，因此，当计数器c1计数满67并将计数值清零时，存储区个位置的信息早被提取出来并处理完毕，因此，当下一瓶到来的时候计数值加1变为1，其信息仍可存储到存储区个位置，且不会影响以前存储的信息。以此类推，下一瓶，下两瓶等等到来的时候仍可顺序存储其信息，这样，就可以将检测区域的每一个检测瓶的信息都存储起来了。整个过程如图7所示。

图7 检测区域与剔除器之间的空瓶信息存取过程示意图

4人机交互与报警

本文所介绍的剔除控制系统采用西门子op77a操作面板作为人机交互界面。op77a是西门子公司推出的一款小巧易用、操作简便的人机交互工具，通过wincc flexible或protool工具进行编程组态，与s7-300plc通过profibus总线进行通讯，可以读取或修改plc内部的变量值[5]。人机交互主要用来修改系统的一些参数，如检测区域所能容纳的大瓶数(本系统中为67)、允许连续剔除的多瓶数、剔除器的动作时间、检测位置与剔除器之间的距离脉冲数(转换为旋转编码器的脉冲数)等，同时也需要实时显示系统的运行状态，如已经检测的总瓶数、合格瓶数和不合格瓶数、系统运行时间以及报警情况等。

本系统还具有报警功能，报警的情况主要有以下几种：(1)连续剔除过多报警，当剔除器连续剔除的瓶数超过预设值时，plc便会控制报进行报警提示；(2)倒瓶报警，当瓶子在传送过程中歪倒时，其会触发倒瓶光电，此时plc会控制报进行报警；(3)漏剔报警，当剔除确认发现有漏剔瓶时，就会产生报警，提醒现场人员进行相应的操作。

5结束语

基于s7-300plc的剔除控制系统能够实现对在线空瓶检测系统检测出来的不合格瓶进行jingque地剔除，不仅提高了整个检测系统的技术水平和检测速度，更保证了整个生产过程的稳定顺利进行。经测试，该系统对不合格瓶的剔除率能够达到，且运行稳定，其间接寻址、顺序存储的控制思想也是本系统中一个关键的技术突破。

高性能矢量控制变频器，提供更的或更精密的控制
过载能力、200% 额定电流 3s、150% 额定电流 60s （5分钟内）
高质量集成 PID 控制器（自动调谐）
一体式 A 级 EMC 滤波器用于装置
使用与 Micromaster 420 相同的附件，例如操作面板和滤波器
集成制动斩波器

注

需要操作面板来操纵此装置或修改工厂设置参数。

Siemens Micromaster 420https://440 系列

400 系列是 Micromaster 变频器系列的进一步发展。 该系列变频器基于先前版本的成功经验，从而使其在电动机控制领域广泛运用。

 产品技术参数

SIMATIC模块相同，它通过分布式智能，输入和输出，电机起动器和对SIMATICET200pro系统范围加以扩展，在该变频器与ET200pro模块化系统的其它模块结合之后，可实现针对特定工厂与装置量身定制的解决方案。

作为一个模块化的变频器系统，SINAMICSG120P由控制单元，电源模块和操作员面板(IOP=智能型操作员面板,或BOP-2基本操作员面板)及盲板组成，通过控制单元，可与本地控制，详情SINAMICSG120P变频器是专门针对工业环境以及供暖。

同时它还具有操作简单和功能丰富的特点，这个系列的变频器与同类相比相同的功率具有更小的尺寸，并且它安装快速，调试简便，以及它友好的用户接线方式和简单的调试工具都使它与众不同，集成众多功能:功能(STO,可通过端子或PROFIsafe)。

与标准S7-PLCSIM相比，S7-PLCSIMAdvanced还支持以下附加功能:API，接口共同功能支持多重实例和分布式实例虚拟时间可调Web和OPCUA访问SIMATICODK1500S，运行系统选项说明下列新选项仅作为运行系统选项随TIAPortalV14一起提供。

详情SINAMICSV20--经济，可靠，易用的基本型变频器SINAMICSV20向小型OEM客户提供的经济型解决方案，SINAMICSV20有四种外形尺寸可供选择(FSA~FSD)，提供三相400V和单相230V进线两种规格。
具有较高性能,可满足各种负载类型的单电机驱动应用，无传感器矢量控制的控制精度适合大多数应用，因此，无需使用附加实际转速编码器，SINAMICSG130可以提供一种经济的驱动解决方案，它能够通过丰富的组件和选配件满足各种各样的用户需求。

设备拆装顺序及方法
（1） 停机检修，必须两个人以上监护操作；
（2） 把CPU前面板上的方式选择开关从“运行”转到“停”位置；
（3） 关闭PLC供电的总电源，然后关闭其它给模坂供电的电源；
（4） 把与电源架相连的电源线记清线号及连接位置后拆下，然后拆下电源机架与机柜相连的螺丝，电源机架就可拆下；
（5） CPU主板及I/0板可在旋转模板下方的螺丝后拆下；
（6） 安装时以相反顺序进行；

在具有文本的输出框中使用指针变量显示文本中的特殊字符组态文本时，在工程组态系统中使用固定的字符集，该字符集允许用户在文本中使用大量的特殊字符，在运行系统中使用与语言相关的字体来显示文本，例如，MSPGothic。

可以稍后在F块和受专有保护的块上对功能进行参数化消息结构的集中式项目定义文本自动从项目中的现有信息通过控件轻松实现HMI可视化SIMATICOPCUAS7-1500凭借OPCUAS7-1500选件。
功率模块的功率范围为:IP55:0.37kW至90kWIP20:0.37kW至75kWSINAMICSG120P–优点简介SINAMICSG120P具有较高的用户友:集成的应用程序向导和宏便于进行调试具有使用方便的诊断与工具SINAMICSG120P提供了可整个过程链能效的功能:。

只有在使用不间断电源(UPS)时，才能确保，的操作，阻止Windows7和Windows8.x上的任务切换要使用运行系统PC上的[阻止任务切换"(Blocktaskswitching)选项，需禁用Windows7和Windows8.x的Aero

分别可覆盖0.12~3kW，0.37~15kW的功率范围，高可靠性设计，的冷却设计，经久耐用，无需调试，通过简单参数设定即可实现预定功能，内置常见的连接宏与应用宏，简化操作，开箱即用，丰富的I/O接口。

SINAMICSS120功率范围为0.12-4500kW，具有各种结构形式和冷却方式，SINAMICSS120–亮点简介·伺服驱动器是模块化系统和机器设计的理想基础·的系统体系结构和数字通信功能·具有多种控制模式和与驱动器特定相关的工艺功能·内置有功能·通