西門子模塊6ES7516-3FN02-0AB0

西門子S7-200系列PLC的基本編程元件
1、數字量輸入繼電器（I）
輸入繼電器也就是輸入映像寄存器,，每個PLC的輸入端子都對應有一個輸入繼電器,，它用于接收外部的開關信號。輸入繼電器的狀態(tài)地由其對應的輸入端子的狀態(tài)決定,，在程序中不能出現輸入繼電器線圈被驅動的情況,，只有當外部的開關信號接通PLC的相應輸入端子的回路，則對應的輸入繼電器的線圈“得電",，在程序中其常開觸點閉合,，常閉觸點斷開。這些觸點可以在編程時任意使用,，使用數量（次數）不受限制。
2,、數字量輸出繼電器（Q）
輸出繼電器也就是輸出映像寄存器,，每個PLC的輸出端子對應都有一個輸出繼電器。當通過程序使得輸出繼電器線圈“得電"時,，PLC上的輸出端開關閉合,，它可以作為控制外部負載的開關信號。同時在程序中其常開觸點閉合,，常閉觸點斷開,。這些觸點可以在編程時任意使用，使用次數不受限制,。
3,、通用輔助繼電器（M）
通用輔助繼電器如同電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器，在PLC中沒有輸入輸出端與之對應,，因此通用輔助繼電器的線圈不直接受輸入信號的控制,，其觸點也不能直接驅動外部負載。所以,，通用輔助繼電器只能用于內部邏輯運算,。
4、特殊標志繼電器（SM）
有些輔助繼電器具有特殊功能或存儲系統(tǒng)的狀態(tài)變量,、有關的控制參數和信息,，稱為特殊標志繼電器。用戶可以通過特殊標志來溝通PLC與被控對象之間的信息，如可以讀取程序運行過程中的設備狀態(tài)和運算結果信息,，利用這些信息用程序實現一定的控制動作,。用戶也可通過直接設置某些特殊標志繼電器位來使設備實現某種功能。
5,、變量存儲器（V）
變量存儲器用來存儲變量,。它可以存放程序執(zhí)行過程中控制邏輯操作的中間結果，也可以使用變量存儲器來保存與工序或任務相關的其他數據,。
6,、局部變量存儲器（L）
局部變量存儲器用來存放局部變量。局部變量與變量存儲器所存儲的全局變量十分相似,，主要區(qū)別是全局變量是全局有效的,，而局部變量是局部有效的。全局有效是指同一個變量可以被任何程序(包括主程序,、子程序和中斷程序)訪問,；而局部有效是指變量只和特定的程序相關聯(lián)。
7,、順序控制繼電器（S）
順序控制繼電器用在順序控制和步進控制中,，它是特殊的繼電器。
順序控制繼電器用“S"表示,，順序控制繼電器區(qū)屬于位地址空間,，可進行位操作，也可以進行字節(jié),、字,、雙字操作。
8,、定時器（T）
定時器是可編程序控制器中重要的編程元件,，是累計時間增量的內部器件。自動控制的大部分領域都需要用定時器進行定時控制,，靈活地使用定時器可以編制出動作要求復雜的控制程序,。
9、計數器（C）
計數器用來累計內部事件的次數,?？梢杂脕砝塾媰炔咳魏尉幊淘幼鞯拇螖担部梢酝ㄟ^輸入端子累計外部事件發(fā)生的次數,，它是應用非常廣泛的編程元件,，經常用來對產品進行計數或進行特定功能的編程。使用時要提前輸入它的設定值(計數的個數),。當輸入觸發(fā)條件滿足時,，計數器開始累計其輸入端脈沖電位跳變(上升沿或下降沿)的次數,；當計數器計數達到預定的設定值時，其常開觸點閉合,，常閉觸點斷開,。
10、高速計數器(HC)
高速計數器的工作原理與普通計數器基本相同,，它用來累計比主機掃描速率更快的高速脈沖,。高速計數器的當前值為雙字長(32位)的整數，且為只讀值,。
11,、累加器(AC)
S7—200PLC提供4個32位累加器，分別為AC0,、ACl,、AC2、AC3,，累加器(AC)是用來暫存數據的寄存器,。它可以用來存放數據如運算數據、中間數據和結果數據,，也可用來向子程序傳遞參數,，或從子程序返回參數。使用時只表示出累加器的地址編號,，如AC0,。
累加器可進行讀、寫兩種操作,，在使用時只出現地址編號。累加器可用長度為32位,，但實際應用時,，數據長度取決于進出累加器的數據類型

主要特征：
· 200V-240V ±10%，單相/三相,，交流,，0.12kW-45kW；
· 380V-480V±10%,，三相,，交流，0.37kW-250kW,；
· 矢量控制方式,，可構成閉環(huán)矢量控制，閉環(huán)轉矩控制,；
· 高過載能力,，內置制動單元,； 三組參數切換功能。
控制功能：
· 線性v/f控制,，平方v/f控制,，可編程多點設定v/f控制，磁通電流控制免測速矢量控制,，閉環(huán)矢量控制,，閉環(huán)轉矩控制，節(jié)能控制模式,；
· 標準參數結構,，標準調試軟件；
· 數字量輸入6個,，模擬量輸入2個,，模擬量輸出2個，繼電器輸出3個,；
· 獨立I/O端子板,，方便維護；
· 采用BiCo技術,，實現I/O端口自由連接,；
· 內置PID控制器，參數自整定,；
· 集成RS485通訊接口,，可選PROFIBUS-DP/Device-Net通訊模塊；
· 具有15個固定頻率,，4個跳轉頻率,，可編程；
· 可實現主/從控制及力矩控制方式,；
· 在電源消失或故障時具有"自動再起動"功能,；
· 靈活的斜坡函數發(fā)生器，帶有起始段和結束段的平滑特性,；
· 快速電流限制（FCL）,，防止運行中不應有的跳閘；
· 有直流制動和復合制動方式提高制動性能,。
保護功能：
· 過載能力為200％額定負載電流,，持續(xù)時間3秒和150％額定負載電流，持續(xù)時間60秒,；
· 過電壓,、欠電壓保護；
· 變頻器,、電機過熱保護,；
· 接地故障保護,，短路保護；
· 閉鎖電機保護,，防止失速保護,； 采用PIN編號實現參數連鎖。

 1．西門子變頻器的結構及各部分的功能,。?整流部分：主要是把三相交流電整成直流,；?
直流回路部分：對整流部分出來的直流電壓進行穩(wěn)壓和濾波?逆變部分：將直流回路的電壓逆變成可調頻的三相交流電??
2．在變頻器內部有的電路板，分別起的作用???CUVC控制板：控制功能及參數設定?
??電源板：24V控制電源的提供,，直流母線的采集?
??IVI背板：電流互感器,，變頻器測溫線，與觸發(fā)板進行通訊???整流單元觸發(fā)板：觸發(fā)晶閘管,，將三相交流電整流成直流???IGBT觸發(fā)板：觸發(fā)IGBT,，將直流電轉換為交流電??
3．西門子變頻器CUVC控制板上的端子功能?
4個可以作為輸入或輸出的IO端子（3.4.5.6），?3個只能作為輸入的IO端子（7.8.9）,。?兩個模擬輸入口（15.16和17.18）,，兩個模擬輸出口（19.20和21.22）??
4.?西門子變頻器中如何使其運行在40HZ？?
A．由面板直接給定40HZ?
B．由參數給固定頻率,，比如將P443=45,，將P405=40HZ?
C．由模擬信號給定，比如為模擬通道1給定,，設置P632.1=4（4—20MA）,，在模擬通道中輸入16.8MA的電流值。??
5.在西門子變頻器參數中,，控制字和狀態(tài)字的意思,，?
并介紹以下參數的意思：P330、P443,、P590,、P571和P572、P578和P579,。?控制字為變頻器的輸入型號，用來控制變頻器的啟動,，停止,，快停，方向,，變頻器內部的參數等,，?
狀態(tài)字為變頻器的輸出信號，用來顯示變頻器的運行狀態(tài),，如準備信號,，運行反饋信號,，故障反饋等?
P330：負載類型（0為線性恒轉矩負載，1為拋物線特性,，如風機等）?P443：為變頻器的速度給定源?
P590：用來選擇開關量連接器的BICO參數?
P571和P572：用來選擇變頻器的旋轉磁場方向,。?P578和P579：用來選擇變頻器內部的電機

 人機界面（Human Machine Interaction，簡稱HMI）,，又稱用戶界面或使用者界面,，是人與計算機之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口,，是計算機系統(tǒng)的重要組成部分,。是系統(tǒng)和用戶之間進行交互和信息交換的媒介，它實現信息的內部形式與人類可以接受形式之間的轉換,。凡參與人機信息交流的領域都存在著人機界面,。
人機界面是指人和機器在信息交換和功能上接觸或互相影響的領域或稱界面所說人機結合面，
嵌入式人機界面
嵌入式人機界面
信息交換,，功能接觸或互相影響,，指人和機器的硬接觸和軟觸，此結合面不僅包括點線面的直接接觸,，還包括遠距離的信息傳遞與控制的作用空間,。人機結合面是人機系統(tǒng)中的中心一環(huán)節(jié)，主要由安全工程學的分支學科安全人機工程學去研究和提出解決的依據,，并過安全工程設備工程學,，安全管理工程學以及安全系統(tǒng)工程學去研究具體的解決方法手段措施安全人機學。它實現信息的內部形式與人類可以接受形式之間的轉換,。凡參與人機信息交流的領域都存在著人機界面,。大量運用在工業(yè)與商業(yè)上，簡單的區(qū)分為“輸入"（Input）與“輸出"（Output）兩種,，輸入指的是由人來進行機械或設備的操作,，如把手、開關,、門,、指令（命令）的下達或保養(yǎng)維護等，而輸出指的是由機械或設備發(fā)出來的通知,，如故障,、警告、操作說明提示等,，好的人機接口會幫助使用者更簡單,、更正確、更迅速的操作機械,，也能使機械發(fā)揮大的效能并延長使用壽命,，而市面上所指的人機接口則多界狹義的指在軟件人性化的操作接口上,。
特定行業(yè)的人機界面可能有特定的定義和分類，比如工業(yè)人機界面（Industrial Human-machine Interface或簡稱Industrial HMI）,。
人機交互：
人機交互,、人機互動（Human-Computer Interface，簡寫HCI,，又稱用戶界面或使用者界面）：是一門研究系統(tǒng)與用戶之間的互動關系的學問,。系統(tǒng)可以是各種各樣的機器，也可以是計算機化的系統(tǒng)和軟件,。人機交互界面通常是指用戶可見的部分,。用戶通過人機交互界面與系統(tǒng)交流，并進行操作,。小如收音機的播放按鍵,，大至飛機上的儀表板、或是發(fā)電廠的控制室,。
人機交互（Human-Computer Interaction,，簡寫HCI）：是研究關于設計、評價和實現供人們使用的交互計算系統(tǒng)以及有關這些現象進行研究的科學,。
人機交互與人機界面是兩個有著緊密聯(lián)系而又不盡相同的概念,。
人機交互與人機界面的關系：
人機交互是指人與機器的交互，本質上是人與計算機的交互,?；蛘邚母鼜V泛的角度理解：人機交互是指人與含有計算機的機器的交互。具體來說,，人機交互用戶與含有計算機機器之間的雙向通信,，以一定的符號

西門子模塊6ES7516-3FN02-0AB0

分布在兩條profibus網絡上。CPU上自帶的profibus-DP接口構成 profibusⅠ線,，CP 342-5接口模塊構成profibusⅡ線,。
    系統(tǒng)配置功能圖如圖所示:
871cb7635df57119afb9773dcdd4e271.jpg

    系統(tǒng)中ET200S從站上采用的IM151-1接口模塊有兩種: 基本型和標準型，基本型的接口模塊所能掛接的電源管理模塊和I/O模塊個數范圍為2～12個,，標準型的接口模塊其范圍為2～63個,。所以當從站I/O模塊較多時，宜選用標準型的接口模塊,。接口模塊上帶有profibus地址設定撥碼開關,。
    系統(tǒng)中ET200eco從站中選用了8DI和16DI兩種模板，模板結構緊湊,，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個旋轉式編碼開關用于profibus地址分配。
    網絡設備按照適應工業(yè)現場環(huán)境的程度,，以及生產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,，對應每個控制箱的還有一個防護等級為67的ET200eco模塊,，置于生產線滾輪下方，由于該模塊需要接觸到現場較為惡劣的生產環(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)之間通過網絡實現數據信息,、資源共享,。該裝配線在整個生產過程中較為關鍵，由于每個工位之間是流水線生產,，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,，才能保證生產的連續(xù)性和穩(wěn)定性。從站中的每個ET200S站和其對應的 ET200eco站共同構成一個工位, ET200eco主要是采集現場數據之用,。ET200S站的模塊置于小型控制箱內, 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通過現場檢測元件和傳感器將系統(tǒng)主要的監(jiān)控參數（主要是開關量）采集進來,，ET200S和ET200eco將現場模擬量信號轉換為高精度的數據量,，通過zui高速度可達12M的Profibus-DP現場總線網絡將采集數據上傳到*控制器，控制器根據具體工藝要求進行處理,，再通過Profibus-DP網絡將控制輸出下傳給ET200S,，實現各工位的控制流程。 PROFIBUS是應用zui廣泛的過程現場總線系統(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過程現場總線技術可以使硬件,、工程設計、安裝調試和維修費用節(jié)省40%以上。PROFIBUS-DP的技術性能使它可以應用于工業(yè)自動化的一切領域,，包括冶金,、化工、環(huán)保,、輕工,、制藥等領域。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十公里,，具有多種網絡拓撲結構（總線型、星型,、環(huán)型）可供選擇,。在一個網段上zui多可連接Profibus-DP從站即ET200S或是ET200eco 32個。
    整個控制系統(tǒng)根據工藝劃分由轉臺,、舉升臺,、舉升轉移臺、翻轉機五種工位組成,。各部分可獨立完成各自的控制任務,，并通過工業(yè)以太網實現和上位監(jiān)控系統(tǒng)的連接，由上位系統(tǒng)實現各部分的協(xié)調控制,。

    裝配I線工程PLC控制系統(tǒng)和網絡通訊系統(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)網絡中一個主站CPU下兩條profibus網絡所帶的從站有44個之多,，在利用Simatic Manager編程軟件進行硬件配置時,，根據S7-300CPU中CPU31XC的地址分配的參數規(guī)范，對于數字量輸入輸出,，其地址分配的參數范圍為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,。
ced27bb6203db6ba6a9f0ed61cd507bc.jpg

   （2）關于接觸器的硬件互鎖,。對于轉臺工位，轉臺有正轉和反轉兩種工作狀態(tài),，因此轉臺的回轉電機需要有一個負荷開關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和對應的一個接觸器即可進行控制）,，接觸器分正轉接觸器和反轉接觸器,，輸入端為380AV。正轉接觸器的三相電壓A,、B,、 C分別和反轉接觸器的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接觸器和反轉接觸器的輸出點同時置1時，則會出現正轉接觸器和反轉接觸器各自的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，Q1兩端本應接在正向接觸器的兩個輸入端子,，同理,， Q1兩端本應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，也就不會出現短路跳閘的事故,。
   （3）該項目中涉及到的變量數目較多,，根據現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的,。在自動狀態(tài)下，工位的操作全由下位控制,，可實現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的危險動作的發(fā)生,。
   （2）安全保護
    上位監(jiān)控系統(tǒng)設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,。
   （3）查詢源程序代碼
    當上位機畫面顯示某個工位出現故障時，可從畫面直接點擊按鈕進入相應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
    當設備出現故障時,，報警框中會出現提示,，并伴隨有聲音報警。操作員可根據需要打印與生產相關的報表信息