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潯之漫智控技術(shù)有限公司  上海詩慕自動(dòng)化設(shè)備有限公司
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 PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)ISO7498標(biāo)準(zhǔn)，以O(shè)SI作為參考模型的。PROFIBUS-DP定義了第1、2層和用戶接口。第3到7層未加描述。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能，并具體說明了各種不同PROFIBUS-DP設(shè)備的設(shè)備行為。PROFIBUS-FMS定義了第1、2、7層，應(yīng)用層包括現(xiàn)場(chǎng)總線信息規(guī)范（FMS）和低層接口（LLI）。FMS包括了應(yīng)用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強(qiáng)有力的通訊服務(wù)；LLI協(xié)調(diào)不同的通訊關(guān)系并提供不依靠設(shè)備的第2層訪問接口。PROFIBUS-PA的數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的PROFIBUS-DP協(xié)議。另外，PA還描述了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備行為的PA行規(guī)。根據(jù)IEC1157-2標(biāo)準(zhǔn)，PA的傳輸技術(shù)可確保其本質(zhì)安全性，而且可通過總線給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。使用連接器可在DP上擴(kuò)展PA網(wǎng)絡(luò)。

         2．PROFIBUS的傳輸技術(shù)

    PROFIBUS提供了三種數(shù)據(jù)傳輸型式：RS-485傳輸、IEC1157-2傳輸和光纖傳輸。

   （1） RS-485傳輸技術(shù)

    RS-485傳輸是PROFIBUS常用的一種傳輸技術(shù)，通常稱之為H2。RS-485傳輸技術(shù)用于PROFIBUS-DP與PROFIBUS-FMS。

             RS-485傳輸技術(shù)基本特征是：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇榫€性總線，兩端有有源的總線終端電阻；傳輸速率為9.6kbps～12Mbps；介質(zhì)為屏蔽雙絞電纜，也可取消屏蔽，取決于環(huán)境條件；不帶中繼時(shí)每分段可連接32個(gè)站，帶中繼時(shí)可多到127個(gè)站。

             RS-485傳輸設(shè)備安裝要點(diǎn)：全部設(shè)備均與總線連接；每個(gè)分段上多可接32個(gè)站（主站或從站）；每段的頭和尾各有一個(gè)總線終端電阻，確保操縱運(yùn)行不發(fā)生誤差；兩個(gè)總線終端電阻必須一直有電源；當(dāng)分段站超過32個(gè)時(shí)，必須使用中繼器用以連接各總線段，串聯(lián)的中繼器一般不超過4個(gè)；傳輸速率可選9.6kbps～12Mbps，一旦設(shè)備投進(jìn)運(yùn)行，全部設(shè)備均需選用同一傳輸速率。電纜大長度取決于傳輸速率。采用RS-485傳輸技術(shù)的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)好使用9針D型插頭。當(dāng)連接各站時(shí)，應(yīng)確保數(shù)據(jù)線不要擰絞，系統(tǒng)在高電磁發(fā)射環(huán)境下運(yùn)行應(yīng)使用帶屏蔽的電纜，屏蔽可進(jìn)步電磁兼容性（EMC）。如用屏蔽編織線和屏蔽箔，應(yīng)在兩端與保護(hù)接地連接，并通過盡可能的大面積屏蔽接線來復(fù)蓋，以保持良好的傳導(dǎo)性。

• SINAMICS G120 標(biāo)準(zhǔn)變頻器為安全相關(guān)應(yīng)用提供了多種不同型號(hào)。所有電源模塊都已針對(duì)安全集成 (Safety Integrated) 進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過結(jié)合帶有適當(dāng)故障安全型控制單元的功率模塊可以創(chuàng)建安全集成驅(qū)動(dòng)器。

  SINAMICS G120 故障安全型變頻器提供四種安全功能，通過 EN 954-1 標(biāo)準(zhǔn) 3 類和 IEC 61508 標(biāo)準(zhǔn) SIL 2 認(rèn)證：

• 安全轉(zhuǎn)矩關(guān)閉 (STO)，防止驅(qū)動(dòng)器主動(dòng)運(yùn)動(dòng)
• 安全停止 1 (SS1) 功能用于連續(xù)一個(gè)安全制動(dòng)斜坡
• 安全限制轉(zhuǎn)速 (SLS) 功能用于防止超過某個(gè)轉(zhuǎn)速限值的危險(xiǎn)移動(dòng)
• 安全制動(dòng)控制 (SBC)，用于驅(qū)動(dòng)斷電狀態(tài)下仍處于活動(dòng)狀態(tài)的電機(jī)制動(dòng)器，例如，電機(jī)止動(dòng)閘

• 功能“安全停止 1”和“安全限制轉(zhuǎn)速”都無需使用電機(jī)傳感器或編碼器來執(zhí)行，執(zhí)行成本非常低。尤其現(xiàn)有系統(tǒng)也可通過安全技術(shù)來更新，不需要更改電機(jī)或機(jī)械系統(tǒng)。

  “安全限速”和“安全停止 1”功能不能在使用起重裝置和絞車的情況下穿設(shè)負(fù)載。

  更多信息請(qǐng)參閱“安全集成”一節(jié)中“要點(diǎn)”部分。

  有效的饋電技術(shù)

  

  PM260 電源模塊通過這項(xiàng)技術(shù)，連接到標(biāo)準(zhǔn)變頻器、且于發(fā)電機(jī)模式下工作的電機(jī)所產(chǎn)生的能量可反饋到電源系統(tǒng)。由于不需要制動(dòng)電阻、制動(dòng)斬波器和電源電抗器等組件，因此可以避免控制柜的額外冷卻和額外空間要求。另外，大大降低了接線和工程與組態(tài)成本。同時(shí)，還可以大量節(jié)省能耗和運(yùn)行成本。

  更多信息請(qǐng)參閱“高效橫進(jìn)技術(shù)”一節(jié)中的“要點(diǎn)”部分。

  總結(jié)

  SIMATIC 控制器

  SIMATIC 控制器有多種多樣，包括從高性能 PLC 的書本型迷你控制器，到基于 PC 的控制器，無論什么要求，它都能滿足要求。

  這些控制器的共同特點(diǎn)是，在***小的空間里壓縮了***大處理能力，能滿足***苛刻的機(jī)械和氣候條件、高速及可擴(kuò)展性等要求。

  這種分級(jí)的性能特征是 SIMATIC 系列產(chǎn)品的力量所在。

  目前，SIMATIC PLC 正在執(zhí)行越來越多的功能，原本需要*不同技術(shù)。 對(duì)您來說，一切都變得更加容易，更加*，更加經(jīng)濟(jì)。

  S7-300

• 模塊化微型 PLC 系統(tǒng)，滿足中、小規(guī)模的性能要求
• 各種性能的模塊可以非常好地滿足和適應(yīng)自動(dòng)化控制任務(wù)
• 簡(jiǎn)單實(shí)用的分布式結(jié)構(gòu)和多界面網(wǎng)絡(luò)能力，應(yīng)用十分靈活
• 操作方便，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，不含風(fēng)扇
• 任務(wù)增加時(shí)可順利擴(kuò)展
• 大量的集成功能，使它功能非常強(qiáng)勁

• S7-300F

• 故障安全型自動(dòng)化系統(tǒng)，可滿足工廠日益增加的安全需求
• 基于 S7-300
• 可連接配有安全型模塊的附加 ET 200S 和 ET 200M 分布式 I/O 站
• 通過采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP 進(jìn)行安全相關(guān)通信
• 標(biāo)準(zhǔn)模塊另外也可用于非安全相關(guān)應(yīng)用

• S7-300

  SIMATIC S7-300 是模塊化的微型 PLC 系統(tǒng)，可滿足中、低端的性能要求。

  模塊化、無風(fēng)扇設(shè)計(jì)、易于實(shí)現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300 成為中、低端應(yīng)用中各種不同任務(wù)的經(jīng)濟(jì)、用戶友好的解決方案。

  SIMATIC S7-300 的應(yīng)用領(lǐng)域包括：

• 特殊機(jī)械，
• 紡織機(jī)械，
• 包裝機(jī)械，
• 一般機(jī)械設(shè)備制造，
• 控制器制造，
• 機(jī)床制造，
• 安裝系統(tǒng)，
• 電氣與電子工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

• 多種性能等級(jí)的 CPU，具有用戶友好功能的全系列模塊，可允許用戶根據(jù)不同的應(yīng)用選取相應(yīng)模塊。任務(wù)擴(kuò)展時(shí)，可通過使用附加模塊隨時(shí)對(duì)控制器進(jìn)行升級(jí)。

  SIMATIC S7-300 是一個(gè)通用的控制器：

• 具有高電磁兼容性和抗震性，可***大限度地用于工業(yè)領(lǐng)域。

• S7-300F

  SIMATIC S7-300F 故障安全自動(dòng)化系統(tǒng)可使用在對(duì)安全要求較高的設(shè)備中。其可對(duì)立即停車過程進(jìn)行控制，因此不會(huì)對(duì)人身、環(huán)境造成損害。

  S7-300F 滿足下列安全要求：

• 要求等級(jí) AK 1 - AK 6 符合 DIN V 19250/DIN V VDE 0801
• 安全要求等級(jí) SIL 1 - SIL 3 符合 IEC 61508
• 類別 1 - 4 符合 EN 954-1

• 另外，標(biāo)準(zhǔn)模塊還可用在 S7-300F 及故障安全模塊中。因此它可以創(chuàng)建一個(gè)全集成的控制系統(tǒng)，在非安全相關(guān)和安全相關(guān)任務(wù)共存的工廠中使用。使用相同的標(biāo)準(zhǔn)工具對(duì)整個(gè)工廠進(jìn)行組態(tài)和編程。

             （2）IEC1157-2傳輸技術(shù)

IEC1l57-2的傳輸技術(shù)用于PROFIBUS-PA，能滿足化工和石油化產(chǎn)業(yè)的要求。它可保持其本質(zhì)安全性，并通過總線對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。IEC1157-2是一種位同步協(xié)議，可進(jìn)行無電流的連續(xù)傳輸，通常稱為H1。

             （3）光纖傳輸技術(shù)

    PROFIBUS系統(tǒng)在電磁干擾很大的環(huán)境下應(yīng)用時(shí)，可使用光纖導(dǎo)體，以增加高速傳輸?shù)拈g隔?？墒褂脙煞N光纖導(dǎo)體：一種是價(jià)格低廉的塑料纖維導(dǎo)體，供間隔小于50m情況下使用；另一種是玻璃纖維導(dǎo)體，供間隔小于1km情況下使用。很多廠商提供總線插頭可將RS-485信號(hào)轉(zhuǎn)換成光纖導(dǎo)體信號(hào)或?qū)⒐饫w導(dǎo)體信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS-485信號(hào)。

（1）編程語言簡(jiǎn)單。程序語言簡(jiǎn)單能保證操作人員操作起來簡(jiǎn)單上手。PLC作為控制計(jì)算機(jī)，其編程語言必須能讓工程人員理解和接受，這樣能讓其更好更快的投入使用，因此，其編程語言都比較簡(jiǎn)易，大多采用梯形圖、邏輯圖或者語句表等簡(jiǎn)明的編程語言，編程時(shí)間縮短的同時(shí)，也使那些不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理以及編程語言的人，也可以通過簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行控制。對(duì)于推廣使用PLC十分有利。 
     M182置位使氣缸伸出定位翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，氣缸前磁感X5檢測(cè)到氣缸伸出定位后使Y10復(fù)位，PLC的輸出點(diǎn)Y11動(dòng)作發(fā)出焊位2完成信號(hào)給機(jī)器人，此時(shí)，機(jī)器人再由機(jī)器人原點(diǎn)轉(zhuǎn)往焊位2的位置進(jìn)行焊接作業(yè)，焊接完畢后返回原點(diǎn)。
     還需在控制系統(tǒng)中定義分配1個(gè)安裝位，以便于操作工人安裝和拆卸工件，在自動(dòng)生產(chǎn)前，需在手動(dòng)模式下示教操作，以確定各焊位的位置數(shù)據(jù)，為了消除機(jī)械誤差對(duì)示教操作定位的影響，在示教確定焊位位置數(shù)據(jù)前，要先執(zhí)行1次對(duì)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回原點(diǎn)清零處理。
     PLC主機(jī)及擴(kuò)展模塊如圖2所示，3變頻器的選擇本設(shè)計(jì)選用西門子MM440變頻器，該變頻器可以通過6個(gè)數(shù)字輸入端口對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)運(yùn)行，正反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行方向控制，可通過基本操作板，按頻率調(diào)節(jié)按鍵可增加和減少輸出頻率。
     4控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)程采用PLC控制的全自動(dòng)瓷磚打包機(jī)流水線，打包機(jī)完成上料，傳送，對(duì)位，傳送，捆扎，傳送等工作，上料靠機(jī)械手配合電機(jī)工作，根據(jù)實(shí)際要求設(shè)計(jì)每次的夾磚時(shí)間，使整個(gè)生產(chǎn)過程不間斷，提高生產(chǎn)效率。

     根據(jù)I/O地址分配(6輸入，9輸出且輸出選用繼電器型輸出)，選用西門子S7200系列PLC，考慮到PLC還要外接一個(gè)4路模擬量輸入模塊EM231和2個(gè)2路模擬量輸出模塊EM232，所以選用的PLC必須能夠擴(kuò)展2個(gè)以上模塊[1]。
     從而設(shè)置正反向轉(zhuǎn)速的大小，也可以由模擬輸入端控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的大小，其型號(hào)種類繁多，額定功率從120W到200Kw(恒定轉(zhuǎn)矩CT控制方式)，或者可達(dá)250Kw(可變轉(zhuǎn)矩VT控制方式)，供用戶選擇，MM440變頻器由微處理器控制。
     然后按下觸摸屏上的[+"(M17)或[-"(M18)點(diǎn)動(dòng)按鈕使翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，在到達(dá)所需的位置后松開按鈕，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)停止動(dòng)作，此時(shí)，按下觸摸屏上的[M101"按鈕，將Y0輸出脈沖的累積值傳送到D1102作為焊位1的位置數(shù)據(jù)。
     需要兩人控制，一人接磚，一人控制機(jī)器，發(fā)覺機(jī)械異常時(shí)能立刻停止，避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失，防止意外的產(chǎn)生，2打包機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)本次打包機(jī)設(shè)計(jì)用的是來自三菱MITSUBISHIFX2N-48MR繼電器輸出型可編程控制器。

     并采用具有現(xiàn)代*進(jìn)水平的絕緣柵雙極型(IGBT)晶體管作為功率輸出器件，因此它們具有很高的運(yùn)行可靠性和功能多樣性，采用脈沖頻率可選的脈寬調(diào)制，可使電動(dòng)機(jī)低噪聲運(yùn)行，而完善的保護(hù)功能為變頻器和電機(jī)提供了良好的保護(hù)[2]。
     該系統(tǒng)所需的輸入點(diǎn)數(shù)為22，輸出點(diǎn)數(shù)為22，全部是開關(guān)量，則可將I//O分配如下(表1):表1PLC輸入輸出點(diǎn)控制表3程序梯形圖根據(jù)對(duì)交通信號(hào)燈的控制要求及PLC控制系統(tǒng)的I/O分配的定義，可對(duì)PLC進(jìn)行控制程序的設(shè)計(jì)。
     使其可以運(yùn)用于各種自動(dòng)化控制領(lǐng)域，現(xiàn)代的PLC不僅可以用來控制時(shí)間，還可以控制位置，控制溫度等，功能日趨完善，(5)維護(hù)簡(jiǎn)便，維護(hù)簡(jiǎn)單可以保證系統(tǒng)的使用壽命，PLC本身的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單且有完善的自我診斷的功能。

         3. PROFIBUS總線存取控制技術(shù)

    PROFIBUS-DP、FMS、PA均采用一樣的總線存取控制技術(shù)，它是通過OSI參考模型第2層（數(shù)據(jù)鏈路層）來實(shí)現(xiàn)的，它包括保證數(shù)據(jù)可靠性技術(shù)及傳輸協(xié)議和報(bào)文處理。在PROFIBUS中，第2層稱之為現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路層（FDL，F(xiàn)ieldbus Data Link）。介質(zhì)存取控制（M A C，   Medium Access Control）具體控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦?，MAC必須確保在任何一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。PROFIBUS協(xié)議的設(shè)計(jì)要滿足介質(zhì)存取控制的兩個(gè)基本要求：

             1）在復(fù)雜的自動(dòng)化系統(tǒng)（主站）間的通訊，必須保證在確切限定的時(shí)間間隔中，任何一個(gè)站點(diǎn)要有足夠的時(shí)間來完成通訊任務(wù)。

    2）在復(fù)雜的程序控制器和簡(jiǎn)單的I/O設(shè)備（從站）間通訊，應(yīng)盡可能快速又簡(jiǎn)單地完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。

             因此PROFIBUS主站之間采用令牌傳送方式，主站與從站之間采用主從方式。令牌傳遞程序保證每個(gè)主站在一個(gè)確切規(guī)定的時(shí)間內(nèi)得到總線存取權(quán)（令牌），令牌在所有主站中循環(huán)一周的長時(shí)間是事先規(guī)定的。在PROFIBUS中，令牌傳遞僅在各主站之間進(jìn)行。主站得到總線存取令牌時(shí)可依照主-從通訊關(guān)系表與所有從站通訊，向從站發(fā)送或讀取信息，也可依照主-主通訊關(guān)系表與所有主站通訊。所以可能有3種系統(tǒng)配置：純主-從系統(tǒng)、純主-主系統(tǒng)和混合系統(tǒng)。