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SIMATICS7-1200

可扩展的紧凑自动化的模块化概念

SIMATICS7-1200 具有集成的PROFINET 接口、*的集成技术功能和可扩展性强、灵活度高的设计。它实现了简便的通信、有效的技术任务解决方案，并能*一系列的独立自动化需求。

亮点

可扩展性强、灵活度高的设计

信号模块：

大的 CPU 多可连接八个信号模块，以便支持其它数字量和模拟量 I/O。

信号板：

可将一个信号板连接至所有的 CPU，让您通过在控制器上添加数字量或模拟量 I/O 来自定义 CPU，同时不影响其实际大小。SIMATIC S7-1200 提供的模块化概念可让您设计控制器系统，以*您应用的需求。

内存

为用户程序和用户数据之间的浮动边界提供多达 50 KB 的集成工作内存。同时提供多达 2 MB 的集成加载内存和 2 KB 的集成记忆内存。可选的 SIMATIC 存储卡可轻松转移程序供多个 CPU 使用。该存储卡也可用于存储其它文件或更新控制器系统固件。

集成的 PROFINET 接口

集成的 PROFINET 接口用于进行编程以及 HMI 和 PLC-to-PLC 通信。另外，该接口支持使用开放以太网协议的第三方设备。该接口具有自动纠错功能的 RJ45 连接器，并提供 10/100 兆比特/秒的数据传输速率。它支持多达 16 个以太网连接以及以下协议：TCP/IP native、ISO on TCP 和 S7 通信。

SIMATIC S7-1200 集成技术

SIMATIC S7-1200 具有用于进行计算和测量、闭环回路控制和运动控制的集成技术，是一个功能非常*的系统，可以实现多种类型的自动化任务。

用于速度、位置或占空比控制的高速输出

SIMATIC S7-1200 控制器集成了两个高速输出，可用作脉冲序列输出或调谐脉冲宽度的输出。当作为 PTO 进行组态时，以高达 100 千赫的速度提供50% 的占空比脉冲序列，用于控制步进马达和伺服驱动器的开环回路速度和位置。使用其中两个高速计数器在内部提供对脉冲序列输出的反馈。当作为 PWM 输出进行组态时，将提供带有可变占空比的固定周期数输出，用于控制马达的速度、阀门的位置或发热组件的占空比。
PLCopen 运动功能块

SIMATIC S7-1200 支持控制步进马达和伺服驱动器的开环回路速度和位置。使用轴技术对象和认可的 PLCopen 运动功能块，在工程组态SIMA

TIC STEP 7 Basic 中可轻松组态该功能。除了“home”和“jog”功能，也支持移动、相对移动和速度移动。

驱动调试控制面板

工程组态 SIMATIC STEP 7 Basic 中随附的驱动调试控制面板，简化了步进马达和伺服驱动器的启动和调试操作。

它提供了单个运动轴的自动控制和手动控制，以及在线诊断信息。

用于闭环回路控制的 PID 功能

SIMATIC S7-1200 多可支持 16 个 PID 控制回路，用于简单的过程控制应用。借助 PID 控制器技术对象和工程组态 SIMATIC STEP 7 Basic中提供的支持编辑器，可轻松组态这些控制回路。另外，SIMATIC S7-1200 支持 PID 自动调整功能，可自动为节省时间、积分时间和微分时间计算佳调整值。

PID 调试控制面板

SIMATIC STEP 7 Basic 中随附的 PID 调试控制面板，简化了回路调整过程。它为单个控制回路提供了自动调整和手动控制功能，同时为调整过

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这种控制方式存在着很多不足：舞台机械设备的数量太多、控制系统电子元器件的数量也太多、接线比较复杂、电路的可靠性不高、控制系统经常出现问题，不方便维修，并且准确自动定位和管理的难度大大增加，不利于演出的成功。而用PLC开发的舞台吊杆控制系统，可以消除这些不足。在实际的舞台机械控制系统中，当输入输出变量的逻辑管理与控制的数量比较多时，通过可编程控制器的使用可以取得良好的效果，能把设备的功能无缺地发挥出来，使产品的档次提高、内耗降低，也提高了舞台工作系统的可靠性与性。舞台控制系统能够根据用户的实际需求，对PLC程序进行修改，使联锁、互锁以及组合功能发生改变，对控制系统的控制功能与流程进行调整，对任何硬件与接线都不需要更改，使维修改造越来越简便，更加可靠，还可以节省成本，实现经济效益。除此之外，利用PLC所固有的通讯功能，为剧场舞台机械产品实现微机联网创造了有利条件。
     人机界面显示报警信息等，3.1设计*的故障报警系统在自动控制系统的设计中应设计3级故障显示报警系统，1级设置在控制现场各控制柜面板，用指示灯指示设备正常运行和故障情况，当设备正常运行时对应指示灯亮，当该设备运行有故障时指示灯以1Hz的频率闪烁。
     依据吊杆系统的具体要求，位置反馈，变频器故障，手动操作信号等控制余点组成了吊杆控制开关量输入信号，PLC是通过1746-IB32模块来实现的，而吊杆的速度快可以达到0.8m/s，也就是说每秒钟编码器都会输出800个脉冲信号。
     PLC控制系统在装置应该配有隔离变压器，其选择的容量要比实际高1.2倍以上，屏蔽层接地良好，同时，为降低电源线之间的相互干扰，隔离变压器的二次线圈连接线选择双绞线，在交流电源输入端加入低通滤波器，如图1示。
     所以plc系统接地采用一点接地和串联一点接地方式，接地埋在建筑物10-15M远处，而且plc系统接地点必须与强电设备相距10M以上，(3)Plc控制系统的地线包括系统地线，屏蔽线，交流地，和保护地等，正确的接地既能2.4防止变频器干扰的措施现在plc愈来愈多地与变频器一起使用。
     逻辑地与模拟地发生生互辐射，系统元器件之间不匹配等现象都会造成对PLC控制系统内部的干扰，3PLC控制系统抗干扰措施3.1电源抗干扰措施为PLC控制系统提供的电源占有极重要的地位，为电力系统网络对CPU电源与I/O电源等的干扰。

     保证系统正常稳定工作，但PLC控制系统的地线接地方式较多，系统接地，屏蔽接地保护接地以及交流等很容易搞混乱，接地混乱会导致干扰信号侵入，导致各个接地点电位差而产生地环路电流，影响PLC控制系统运行，同时屏蔽层很容易受到变化磁场的影响产生感应电流。
     3.4软件抗干扰措施1)使用数字滤波的方法提高输入信号的信噪比，随着信息技术数字化，智能化以及网络化快速发展，接地线应避开强电回路，若无法避开时，应垂直相交，缩短平行走线的长度，接地电阻应小于5欧姆，接地线要粗。
     PLC控制系统的各装置的柜体中心接地点都有独立的接地线连接接地极，PLC控制系统各个装置之间如果有较大的间距，接地方式要选用串联一点接地，一般用绝缘电缆或者一根截面较大的铜母线对各个装置的柜体中心接地点进行连接后。
     可针对其抖动时间短的特征，可在PLC控制系统内部的计时器设计一定时间的延时，得到消除抖动后的可靠有效信号干扰，4结束语PLC控制系统中受干扰情况复杂，在采取抗干扰措施时必须对其自身抗干扰能力，行的环境。

1 引言
从国内外的发展趋势上看，实现移动机的自动取料工作方式是必然的方向。为此，在大型取料机上增加HMI人机交互画面和部分硬件设备。对控制系统硬件线路和PLC的程序加以改进，便可以通过HMI进行参数设置、故障报警和屏幕操作，实现半自动取料功能，增强判断和处理故障的能力，降低劳动强度，大大提高作业效率。

2 取料机半自动取料特点
生产中，操作人员将取料机手动定位至料堆切入处，通过操作台上的HMI人机界面设定取料数量、旋回区域和步进距离，然后切换至半自动取料模式，通过HMI 半自动取料启动按钮，进行自动取料作业。首先由启动一侧旋回区域自动向另一侧旋回取料，到达旋回区域的另一侧后，走行自动按设定值进行寸动，到达要求的寸动距离后，作反向旋回运转，周而复始直到达到设定的取料数量。

3系统组成
整个控制系统由一套机载PLC和一台XBT型触摸屏组成。其中 PLC主机采用系列；主要模块：1块CRP-93X-00，1块CRA-93X-00, 4块DDI-841-00，2块DAI-740-00， 2块DRA-840-00，1块AVI-030-00，1块AVO-020-00；触摸屏作为HMI人机界面，用作机器工作状态显示，报警信息的显示、复位，参数的设置及调整等，组态软件采用XBT-L1000。PLC主机采用ModBus工业通信协议与机载触摸屏进行数据交换。系统总图结构图（见图1）

图1系统总体结构

3.1 采用MODBUS通讯协议
HMI人机交互系统、PLC主站与分站之间的通讯方式、通讯协议和电气要求多种多样。有profibus、genis、rs232等。本系统将根据实际情况选用ModBus方式，充分满足系统开发和运行需要。
取料机是现场移动大型设备，并且它的大车部分和旋臂部分来回频繁旋转，如果采用传统的控制方案，势必要铺设大量的控制和信号电缆，浪费大量的人力、物力，同时使系统复杂，而且大车部分和旋臂部分之间的电缆，由于旋转频繁还经常扭断，可靠性很差。考虑到实际情况本系统采用可靠的ModBus工业通信协议，取料机控制室的PLC主机和分站，用1根RG6同轴电缆连接起来进行通讯。这样可以降低成本，同时提高系统的可靠性，使系统易于扩展。

3.2智能检测装置
为提高设备性能以及实现机侧半自动取料的需要，在悬臂皮带侧增加一个皮带打滑装置，2个皮带检测跑偏装置，金属检测装置及一台电子称；在走行侧安装走行编码器及编码器接手，用于检测取料机走行位置，在料场两头各增加一套走行极限保护装置；旋回侧安装旋回编码器及接手装置；俯仰侧增加俯仰编码器及接手装置；操作室增加机侧手动取料方式/机侧半自动取料方式切换开关，一套UPS及一台施耐德触摸屏作为HMI界面。所有电气信号都将纳入PLC设备和HMI作为控制和监视使用。

4软件设计
4.1 PLC程序设计
本系统采用Concept2.6软件进行程序设计，通过操作台上的选择开关,可以选择三种操作模式:手动、联动、自动。手动模式为检修作业模式，在这种模式下，操作人员通过操作台的选择开关、按钮可以单独运行某台设备，设备运行条件比较简单，除了一些基本的电机电气保护外，均不影响设备的运转，如皮带上的金检、打滑、跑偏等均不影响皮带的运转。
联动模式为正常作业时的取料模式，在这种模式下：皮带新增了打滑、跑偏保护，作业时会造成皮带停车。皮带新增了金属检测保护，作业时金属检测保护会造成皮带停车，操作人员必须捡出皮带上的金属后，在操作台上复位方可重新启动。新增触摸屏HMI上，操作人员可以看到设备的状态指示、报警指示、位置指示（旋回角度、走行位置、俯仰高度等）。旋回速度的控制采用4~20MA的模拟量控制,左旋和右旋各分为6档速度控制,操作人员通过旋回操作手柄的左旋、右旋、旋回减、旋回切控制回转。回转速度及方向在HMI上均有指示。新增一套电子称装置，HMI上有瞬时流量和累计量指示。当取料瞬时流量连续20s超过1200吨/小时，皮带启动蜂鸣器会响。联动取料流程图如图2所示。