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西门子模块6ES7312-1AE13-0AB0

S7-300
• 模块化微型 PLC 系统，满足中、小规模的性能要求
• 各种性能的模块可以非常好地满足和适应自动化控制任务
• 简单实用的分布式结构和多界面网络能力，应用十分灵活
• 操作方便，设计简单，不含风扇
• 任务增加时可顺利扩展
• 大量的集成功能，使它功能非常强劲
S7-300F
• 故障安全型自动化系统，可满足工厂日益增加的安全需求
• 基于 S7-300
• 可连接配有安全型模块的附加 ET 200S 和 ET 200M 分布式 I/O 站
• 通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP 进行安全相关通信
• 标准模块另外也可用于非安全相关应用
多种性能等级的 CPU，具有用户友好功能的全系列模块，可允许用户根据不同的应用选取相应模块。任务扩展时，可通过使用附加模块随时对控制器进行升级。
SIMATIC S7-300 是一个通用的控制器：
• 具有高电磁兼容性和抗震性，可更大限度地用于工业领域。
应用
SIMATIC S7-300 提供多种性能等级的 CPU。除了标准型 CPU 外，还提供紧凑型 CPU。
同时还提供技术功能型 CPU 和故障安全型 CPU。
下列标准型CPU 可以提供：
• CPU 312，用于小型工厂
• CPU 314，用于对程序量和指令处理速率有额外要求的工厂

信号模块是 SIMATIC S7-300 进行过程操作的接口。S7-300 模块范围的多面性允许模块化自定义，以满足更多变的任务。
S7-300 支持多面性技术任务，并提供详尽的通讯选项。除了具有集成功能和接口的 CPU，在 S7-300 设计中还有各种针对技术和通讯的特殊模块。
SIMATIC S7-300 的 I/O 模块：
• 数字量模块
• 模拟量模块
• F 数字量/模拟量模块
• 防爆型数字量模块
• 防爆型模拟量模块
• 功能模块
• 通信处理器
• 模块
• 连接
优势
• 安装简便
通过前端连接器连接传感器/执行器。可使用以下连接方式进行连接：
• 螺钉型接线端
• 弹簧型接线端子
• 快速连接（绝缘穿刺）
更换模块后，只需将连接器插入相同类型的新模块中，并保留原来的布线。前端连接器的编码可避免发生错误。
• 快速连接
连接 SIMATIC TOP 更加简单、快速（不是紧凑 CPU 的板载 I/O）。可使用预先装配的带有单个电缆芯的前端连接器，和带有前端连接器模块、连接线缆和端子盒的完整插件模块化系统。
• 高组装密度
模块中为数众多的通道使 S7-300 实现了节省空间的设计。可使用每个模块中有 8 至 64 个通道（数字量）或 2 至 8 个通道（模拟量）的模块。
• 简单参数化
使用 STEP 7 对这些模块进行组态和参数化，并且不需要进行不便的转换设置。数据进行集中存储，如果更换了模块，数据会自动传输到新的模块，避免发生任何设置错误。使用新模块时，无需进行软件升级。可根据需要复制组态信息，例如用于标准机器。

设计
许多不同的数字量和模拟量模块根据每一项任务的要求，准确提供输入/输出。
数字量和模拟量模块在通道数量、电压和电流范围、电气隔离、诊断和警报功能等方面都存在着差别。在这里提到的所有模块范围中，SIPLUS 组件可用于扩展的温度范围 -25… 60°C 和有害的空气/冷凝。
诊断、中断
许多模块还会监控信号采集（诊断）和从过程（过程中断）中传回的信号。这样便可对过程中出现的错误（例如断线或短路）以及任何过程事件（例如数字输入时的上升边或下降边）立刻做出反应。使用 STEP 7，即可轻松对控制器的响应进行编程。
模块
用于测试和仿真时，模拟量模块可插入到 S7-300。该模块通过 LED 转换和指示输出信号，实现对编码器信号的模拟。
该模块可插入到任何地方（不必遵守插槽规则）。该虚拟模块为未组态的信号模块预留了一个插槽。稍后安装该模块时，整个组态的机械配置和地址分配均不会更改

1 引言
上世纪80年代来自台湾的塑胶吹膜机，其温控电路采用的是温控器加接触器的方式，由于长期工作在频繁的大电流通断状态，接触器损坏率非常高，而且每个温控器只能控制一段温度，造成很多温控器散落在各处，操作非常不便。控制电路使用的是继电器互锁的方式，线路复杂，维修的难度很大，可靠性也非常低。调速是通过机械部分完成的，主要通过更换齿轮的减速比来实现，机械磨损很严重且非常耗能。这些落后的技术使得需要投入大量的人力物力进行操作和维护，同时造成维护停机时间长，零配件消耗费用高等问题。鉴于以上落后的技术无法满足生产需求和使企业在市场上处于竞争优势，本人采用了近年来在工业上使用越来越广泛的PLC，触摸屏及变频器对该机进行了改造。新的技术采用温控模块加固态继电器的方法控制温度，解决了长期频繁的大电流通断所带来的零件损坏问题。变频器调速的方式解决了机械磨损很严重且非常耗能的问题。触摸屏的使用有利于操作者直观的了解机器目前的状态解决了操作复杂，人员培训难的问题。以上技术的综合应用可靠性高，可实现设备长期免维护，解决维护难，维护停机时间长的问题。
第2章 设计思路及选型
2.1控制要求
由于世界经济的复苏，企业订单的迅速增加，产品呈多样化趋势，加上珠三角地区 “招工难”情况的加剧。根据实际情况，对控制系统提出以下几点要求：
1.系统要稳定可靠，可长时间无故障运行。
2.可以保存多组配方，并能按预先设定的配方自动的调整各马达的速度。
3.要操作简单，可以集中控制，节省人力。
4.要有故障报警及保护装置。
2.2系统分析
本系统主要是通过PLC，触摸屏及变频器的综合应用结合吹膜机的实际需要来完成控制要求的。设计思路主要是：用PLC温控模块加固态继电器来控制吹膜机各段的温度。用PLC模拟量模块加变频器来控制各马达的速度。使用触摸屏来完成温度的设置和显示，速度的设置和显示，故障的设置和显示，配方功能的实现等等。
2.2.1吹膜机介绍及工作流程图
塑胶吹膜机是一种把颗粒状的塑胶原料制造成塑胶薄膜的机器，其工作流程如下：
在入料口加入塑胶原料，同时加热主螺杆和旋转模头。待各温度值到达设定值时启动机器，此时经过高温熔化后的塑胶原料在主螺杆的带动下由环状的旋转模头挤出，挤出的薄膜经过风冷和水冷后被引取轮引出，再经过压花轮A和压花轮B压花后被引入轮引入到卷曲轮，后由卷曲轮将薄膜卷成一卷卷的成品。

2.2.3PLC，触摸屏及变频器的选型
（1）PLC的选型
目前的PLC大致分为两个流派。一个是日本派系，其代表有三菱，欧姆龙等品牌。
另一个是欧美派系，它的代表主要是西门子，AB等。我国的PLC主要是日本派系的，有一些比如信捷，永宏，丰炜，台达等品牌（永宏，丰炜，台达为中国台湾品牌）。
PLC选型主要根据功能和性价比来决定，因为功能越强，价格就越高。本工程要求PLC具有RS485通信，可扩展模块，完成AD转换，温度控制，模拟量输出等功能，而且要求PLC具备相应指令系统和该公司必须有配套的相关模块。
根据经济实用的原则，本工程选用了永宏电机的FBS-32MAT型PLC，FBS-TC6温控模块，FBS-4DA模拟量输出模块，FBS-6AD模拟量输入模块和FBS-CB5通信模板。
（2）．触摸屏的选型
目前市面上的触摸屏种类很多，常用的品牌主要有FATEK,eView，GE， Proface ，HAKKO ，WEINVIEW， HITECH 等。
和PLC一样，触摸屏的选型也是依靠功能和性价比来决定的，功能越强，价格就越高。本工程所要求的功能几乎所有的品牌都可以做到，因此根据经济实用原则，本工程选用了价格相对较低的FATEK公司的FV070ST-T50触摸屏。
（3）．变频器的选型
变频器选型时要注意的几点：
1) 采用变频的目的；恒压控制或恒流控制等。
2) 变频器的负载类型；如叶片泵或容积泵等，特别注意负载的性能曲线，性能曲线决定了应用时的方式方法。
3) 变频器与负载的匹配问题；
I.电压匹配；变频器的额定电压与负载的额定电压相符。
II. 电流匹配；普通的离心泵，变频器的额定电流与电机的额定电流相符。对于特殊的负载如深水泵等则需要参考电机性能参数，以大电流确定变频器电流和过载能力。
III.转矩匹配；这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生。
4) 在使用变频器驱动高速电机时，由于高速电机的电抗小，高次谐波增加导致输出电流值增大。因此用于高速电机的变频器的选型，其容量要稍大于普通电机的选型。
5) 变频器如果要长电缆运行时，此时要采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不足，所以在这样情况下，变频器容量要放大一档或者在变频器的输出端安装输出电抗器。
6) 对于一些特殊的应用场合，如高温，高海拔，此时会引起变频器的降容，变频器容量要放大一挡。
根据以上要求结合本工程实际情况，本工程选用的变频器均为蓝海华腾V5系列。