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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,。控制箱中的模塊采用防護等級為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12Mbits/s，通訊距離可達到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)拓撲結(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,，當輸出點Q1閉合時，正向接觸器上常閉點隨之斷開,，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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可監(jiān)控直流母線回路中是否過壓/欠壓,。如果出現(xiàn)過壓/欠壓,，則以故障形式顯示出來,。Vdc 控制用于避免或延遲過壓/欠壓關(guān)斷。
為使用 Vdc 控制功能,，可通過設(shè)置 p1240 = 1,、2 或 3 將具備足夠動能的軸參數(shù)化為支持驅(qū)動結(jié)構(gòu)。為支持直流母線電壓,，支持驅(qū)動結(jié)構(gòu)加速或制動,。
早在達到直流母線回路關(guān)斷閾值之前，即可通過設(shè)置 p1240 = 4,、5 或 6 來關(guān)斷沒有足夠動能的軸,。這只適用于那些在發(fā)生故障（如電源故障）時對維持直流母線回路電壓不重要并且會因繼續(xù)運行為直流母線回路帶來負載的軸。
當直流母線電壓向直流母線電壓上限值 (p1244) 上升或向直流母線電壓下限值 (p1248) 下降,，并且相應(yīng)的控制器已激活時,，Vdc 控制器就已作為比例控制器改變了扭矩極限。
因此,，通過 p1240 = 1,、2 或 3 進行了參數(shù)化的支持驅(qū)動結(jié)構(gòu)可能會偏離設(shè)定轉(zhuǎn)速。通過 p1240 = 7,、8 或 9 進行參數(shù)化的支持驅(qū)動結(jié)構(gòu)在必要時會延長加速和制動階段,，直至達到轉(zhuǎn)速設(shè)定值。
您可借助以下公式來計算 Vdc 控制器的比例增益 (p1250)：
電機模塊的大電動功耗 (P電動) 為：
電機模塊的大功率回饋 (P回饋) 為：
如需在電源模塊發(fā)生故障時能夠繼續(xù)運行驅(qū)動結(jié)構(gòu)，請按以下步驟操作：
將故障 F07841 的反應(yīng)參數(shù)化為“無",。
或者
設(shè)置 p0864 = 1,。
Vdc 控制器應(yīng)用于下列情形：
用于沒有回饋能力的電源模塊（大 Vdc 控制器）
用作電源故障時的保護措施（小和大 Vdc 控制器）
為關(guān)斷那些在發(fā)生電源故障時對維持直流母線電壓不重要并且會因為繼續(xù)運行為直流母線回路帶來負載的軸,，可使用可參數(shù)化的故障。通過關(guān)斷這些軸,，可在出現(xiàn)故障時延長支持驅(qū)動結(jié)構(gòu)的運行時間,。
Vdc 控制的電壓限值也會對 V/f 控制產(chǎn)生影響。只是此情況下 Vdc 控制的動態(tài)特性會慢一些,。
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,。
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,，當達到關(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。
在電源恢復供電后,，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
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
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,，當達到關(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,。
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"。
Vdc_min 監(jiān)控
在電源斷電后,，電源模塊不能再繼續(xù)保持直流母線電壓,，特別是在電機模塊從直流母線回路上取電的情況下。
為了防止電源故障時一些不關(guān)鍵的驅(qū)動結(jié)構(gòu)消耗直流母線電壓,，可通過故障 F07403 和 p1248 中的可參數(shù)化電壓閾值來關(guān)斷這些不關(guān)鍵的驅(qū)動結(jié)構(gòu),。為此，激活 Vdc_min 監(jiān)控 (p1240 = 5,，6),。
Vdc_max 監(jiān)控
在沒有回饋能力的電源模塊上或電源故障時，驅(qū)動結(jié)構(gòu)的制動過程可能會導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)，以避免因過電壓導致斷路,。
為了防止電源故障時一些不關(guān)鍵的驅(qū)動結(jié)構(gòu)消耗直流母線電壓,，可通過故障 F07404 和 p1244 中的可參數(shù)化電壓閾值來關(guān)斷這些不關(guān)鍵的驅(qū)動結(jié)構(gòu)。為此,，激活 Vdc_max 監(jiān)控 (p1240 = 4,，6)。
消息（參見 SINAMICS S120/S150 參數(shù)手冊）
功能圖（參見 SINAMICS S120/S150 參數(shù)手冊）
參數(shù)（參見 SINAMICS S120/S150 參數(shù)手冊）
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