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S7-200 SMART 在化成生产线上的应用

设计了基于 S7-200 SMART 的化成生产线监控系统，介绍了系统架构、硬件选型及软件设计方案。在通信方面， S7-200 SMART 通过自由口通讯的方式采集一条生产线上的所有仪表的数据，然后再通过工业以太网的方式把所有生产线的数据传送到上位机，实现了现场数据的实时监控。经现场长时间运行，系统运行稳定、高效，很好地满足了客户需求。化成生产线是将阳极电蚀铝箔置于化成液中，利用电气化学原理，使阳极电蚀铝箔表面生产氧化膜，此过程称为化成。

化成工艺流程为：电极箔→水合处理→初段化成→中段化成→安定化处理→终段化成一→安定化处理→终段化成二→安定化处理→卷取上位机是化成生产线监控系统的控制**，其控制网络拓扑结构如图 1 所示。它是由数据采集从站和数据主站构成的。 (1)数据采集从站本系统对生产车间 22 条生产线、高压、低压及外围设施采用数据采集从站对信号进行采集。从站包括软件和硬件两部分，硬件部分主要采用 SMART 200 PLC 加各种 I/O、A/D 模块组成，并配有雷击和浪涌电压防护模块。系统能监视、记录铝箔生产线重要的生产数据。本系统负责目前生产线需要采集的多 45 个数字表头的数据。每个采集从站可扩展一个 485 接口，可以和其它设备进行 MODBUS 通讯。模块采集数据可通过 PLC 的以太网接口将所有的系统数据通过工业以太网传送至上位机。

数据采集主站 1.上位机采用台式电脑作为监控主机，可储存数年的历史数据。 2.对于各种持续的数据，可以实时曲线和历史曲线的方式直观显示，作为衡量生产线性能的依据。 3.所有故障报警及预置目标值（SV 值）修改均有记录。 4.通过终端程序和双网卡将工厂的局域网和工厂监控网络分开，保证现场数据的安全与高效。客户可通过外网随时监控现场数据。

S7-1200 CPU
**整合，与众不同
描述
新的模块化 SIMATIC S7-1200控制器是我们新推出产品的核心，可实现简单却高度精确的自动化任务。SIMATIC S7-1200 控制器实现了模块化和紧凑型设计，功能强大、投资安全并且完全适合各种应用。
可扩展性强、灵活度高的设计，可实现高标准工业通信的通信接口以及一整套强大的集成技术功能，使该控制器成为完整、全面的自动化解决方案的重要组成部分。
SIMATIC HMI 基础面板的性能经过优化，旨在与这个新控制器以及强大的集成工程组态**兼容，可确保实现简化开发、快速启动、精确监控和高等级的可用性。正是这些产品之间的相互协同及其创新性的功能，帮助您将小型自动化系统的效率提升到一个**的水平。
优势
**整合
SIMATIC HMI 基础面板的性能经过优化，旨在与这个新控制器以及强大的集成工程组态**兼容，可确保实现简化开发、快速启动、精确监控和高等级的可用性。正是这些产品之间的相互协同及其创新性的功能，帮助您将小型自动化系统的效率提升到一个**的水平。
用于可扩展设计中紧凑自动化的模块化概念。SIMATIC S7-1200 具有集成的 PROFINET 接口、强大的集成技术功能和可扩展性强、灵活度高的设计。它实现了通信简便，有效的技术任务解决方案，并完全满足一系列的独立自动化系统的 应用需求。 在工程组态中实现高效率.
使用完全集成的新工程组态 SIMATIC STEP 7 Basic，并借助 SIMATIC WinCC Basic 对 SIMATIC S7-1200 进行编程。SIMATIC STEP 7 Basic 的设计理念是直观、易学和易用。这种设计理念可以使您在工程组态中实现高效率。一些智能功能，例如直观编辑器、拖放功能和“IntelliSense”（智能感知）工具，能让您的工程进行的更加迅速。这款新软件的体系结构源于对未来创新的不断追求，西门子在软件开发领域已经有很多年的经验，因此 SIMATIC STEP 7 的设计是以未来为导向的。

概述
SINAMICS V90 提供了四种基本控制：
? PTI 外部脉冲位置控制
? IPos 内部设定值位置控制
? S 速度控制

? T 转矩控制

在 SINAMICS V90 的转矩控制(T)下，电机将以设定的转矩进行输出。一般
情况下，转矩控制的电机需要配合速度控制的电机使用，以实现对生产线张力等
的控制。

在单独使用转矩控制时，如果电机输出转矩大于负载转矩，那么电机将进入加速
状态，可能会出现飞车现象。SINAMICS V90 在转矩控制时提供了速度监
视功能，能够在发生飞车故障时脉冲，并输出故障状态。
本文将对 SINAMICS V90 的转矩控制配置进行介绍。

SINAMICS V90 转矩控制功能描述

转矩控制
通过设置参数 P29003 = 3 转矩控制。
注意：
重新上电后，SINAMICS V90 才能使转矩控制生效

转矩设定值源
转矩设定值有两个来源可以使用，这两个源可以通过命令 TSET 来选择：
? TSET = 0 （默认设置） 使用 AI2 设定转矩
? TSET = 1 使用参数 P29043 设定转矩

使用AI2 设定转矩
在转矩下，在 TSET 为低电平时，AI2 作为转矩设定值。
AI2 的电压值对应的转矩参考值为 P29041[0]。比如：
? P29041[0] = ** 10V 对应额定转矩***
? P20041[0] = 50% 10V 对应额定转矩*50%

使用参数P29043 设定转矩
在转矩下，在 TSET 为高电平时，参数 P29043 作为转矩设定值。
P29043 可以设置为-100~100，表示转矩设定为额定转矩的-**~**

方向与停止控制
可以使用控制命令 CWE 和 CCWE 来控制电机方向和运行/停止：
? CWE = 1 顺时针方向使能
? CCWE = 1 逆时针方向使能
? CWE /CCWE 同时为 0 或 1 停止，内部转矩给定为 0

速度功能
在转矩控制下，当实际转速**设定的门限值时，会报**速故障
F07901，同时脉冲。报**速故障的门限值为：
? 正向**速门限： 速度正限幅 + P2162
? 反向**速门限： 速度负限幅 - P2162
其中 P2162 出厂设置为 0

SINAMICS V90 提供了 4 组速度正负限幅值，可以通过命令 SLIM1 和 SLIM2 的
组合来选择实际生效的限幅值，如下表所示。

速度限幅值 数字量
SLM2 SLM1
内部速度限幅 1 P29070[0]正限幅，P29071[0]负限幅 0 0
外部速度限幅(AI) P29060, 10V 对应的速度 0 1内部速度限幅 2 P29070[1]正限幅，P29071[1]负限幅 1 0
内部速度限幅 3 P29070[2]正限幅，P29071[2]负限幅 1

SIEMENS 上海湘控自动化设备有限公司
公司自2010年创立以来，一直积极推广德国西门子公司工业自动化产品，我们在工业自动化控制系统和电气传动领域对产品的安装、调试、编程、控制柜成套、技术服务等方面有宝贵工作经验，公司拥有一批在工业自动化领域专业的销售、技术人员，能够快速、及时、高效地为用户提供*的服务和支持。
主要销售的德国西门子自动化产品：
可编程控制器（PLC）：
S7系列可编程控制器：LOG、S7-200CN、SMART200、S7-1200小型PLC控制系统，ET200SP、ET200S分部式IO系列、S7-1500、S7-300、S7-400中大型PLC控制器及编程软件、组态软件
HMI西门子人机界面（触摸屏）：
简易面板：SAMRT700IE、SAMRT1000IE
精简面板：KTP400、KTP700、KTP900、KTP1200
MP老屏系列、TD400C、TD200、OP73、K-TP178 micro、TP177、OP 177B、TP277、MP277、MP377、
精智面板：KTP400、KP700、TP700、KP900、TP900、KP1200、TP1200、KP1500、TP1500、TP2200、
变频器：V20、V90、G120、G120C、G120X、MM420、MM430、MM440、G120、G120C、6RA70、6RA80、6SE70!
SITOP工业电源、网络通讯模块、工业交换机、电缆及配件、
数控伺服系列：SINUMERIK: 802D SL、808D、828D、840D SL、611U、S120、S210高端伺服系统和经济型V90伺服系统及配件。
S7-1200信号模块
描述
信号模块可以连接到CPU的右侧，进一步扩展数字或模拟输入/输出能力。CPU 1212C接受两个，CPU1214C接受八个信号模块。
大量不同的数字量和模拟量模块可精确提供每种任务所需的输入/输出。数字量和模拟量模块在通道数目、电压和电流范围、隔离、诊断和报警功能等方面有所不同。 对于在此列举的所有模块系列，SIPLUS 部件也可应用在扩展温度范围 -25 - +60℃ 以及腐蚀性环境/冷凝环境中
SIMATIC S7-1200 通信
快速，简便，灵活的工业通信
说明
集成PROFINET接口
SimaticS7-1200的新CPU固件2.0版本支持与作为Profinet IO控制器的Profinet IO设备之间的通信。通过集成的Web服务器，可以通过CPU调用信息，通过标准网络浏览器处理数据，也可以在运行时间从用户程序中对数据进行归档。
利用已建立的TCP/IP标准，SIMATIC S7-1200集成的PROFINET接口可用于编程或者与HMI设备和额外的控制器之间的通信。作为PROFINET IO控制器，SIMATIC S7-1200现在支持与PROFINET IO设备之间的通信。
该接口包含一个具有自动交叉功能的抗噪声的RJ45连接器，它支持以太网网络，其数据传输速率高达10/100 Mbit/s。
与第三方设备之间的通讯
在SIMATIC S7-1200上采用集成PROFINET接口可以实现与其他制造商生产的设备之间的无缝集成。利用所支持的本地开放式以太网协议TCP/IP和TCP上的ISO，可以与多个第三方设备进行连接和通讯。
这种通信能力与集成工程系统SIMATIC STEP 7 Basic支持的标准T-Send/T-Receive说明共同配置，为您在设计您的自动化解决方案中提供更高水平的灵活性。
简易通讯模块
在SIMATIC S7-1200的CPU上多可以增加3个通讯模块。
RS485和RS232通讯模块适用于串行、基于字符的点到点连接。在SIMATIC STEP 7 Basic工程系统内部已经包含了USS驱动器协议以及Modbus RTU主、从协议的库函数。
通过PROFIBUS实现的快速现场总线通讯－现场总线标准
由于S7-1200和现场总线标准PROFIBUS之间近的连接－反应迅速的强大网络－，在将来会实现现场级至控制级之间的统一通讯。这是我们小型自动化领域中一种重要的要求。
有两个将S7-1200连接到PROFIBUS的新通讯模块（CM）。作为DP从站，多可以与DP Master CP 1243-5连接16个现场设备，例如作为分散的外围设备ET 200单元。S7-1200具有CM 1242-5 的DP从站的功能，因此，可连接到任何其他DP主站。通过背板总线轻松地将两个模块连接到左侧的CPU。
连网简单
为了减少布线和提供大的连网灵活性， CSM 1277小型交换机模块可用于配置统一或者混合网络－采用线型、树型或星型拓扑结构。CSM 1277是一个4端口非管理型交换机，允许您将SIMATIC S7-1200与多三个额外的设备相连接。
远程控制应用简单
新的通讯处理器CP 1242-7能够通过移动电话网络或互联网从一个集线器实现对分布式S7-1200单元的监测和控制
西门子变频器：可满足您的特定应用要求
不管是泵抽、通风和压缩，还是加工处理、运动控制和机加工，也不管是简单应用，还是复杂应用，连续应用，还是高动态应用，西门子可扩展化的模块化 SINAMICS 变频器均能优秀胜任。成功案例不计其数，信而有证。
SINAMICS 可用于输送机技术、加工处理和许多其它领域，来拖动连续和高动态运动的升降机、辊式送料装置以及许多其它简单和复杂的应用。轨道式送
西门子基本型变频器SINAMICS V20向小型OEM客户提供适合的经济型解决方案。SINAMICS V20有七种外形尺寸可供选择（FSAA~ FSE），提供三相400V和单相230V进线两种规格，分别可覆盖0.12~3kW，0.37~30kW的功率范围。高可靠性设计，创新的冷却设计，经久耐用。
*调试软件，通过简单参数设定即可实现预定功能。内置常见的连接宏与应用宏，简化操作，开箱即用。丰富的I/O接口，直观的LED面板显示，完善的集成功能，可以方便地应用在风机、泵、传送装置及搅拌机、混料机等设备中。同时，创新的节能方式及节能结果显示，真正意义上节省费用。
料机和大型皮带式输送机只是 SINAMICS 广泛应用中的两个例子。

轨道式送料机输出功率范围为 0.12 kW 至 107 kW 的 SINAMICS S110 和 S120 非常适用于同步和异步轨道式送料机电机的运动控制。
更多优势：
精确的定位功能具有高度的灵活性，可用于多轴和三维运动控制应用具有电源回馈功能，高效节能控制系统，通过SIMATIC或SIMOTION控制器或集成的基本定位器 (EPos)
大型皮带式输送机系统
SINAMICS 适用于所有功率应用，带或不带再生反馈功能，可用于水泥和采矿业中的皮带式输送机系统。所有方案都可以通过 200 kW 到 5 MW或以上的电机实现。
更多优势：
传送带变速运行，可降低能耗高达 20%可在电动机和发电机之间进行能量交换齿轮箱、轴承和滚筒加速平滑、无振动防止振动和皮带磨损。
G120C变频器可并排紧密安装不降容，更高的功率密度，更小的尺寸，更简便的安装，更小的安装空间，需要的空间更小，可以安装在更小的柜体内，可以更接近现场安装。
操作友好优化的参数组，优化的调试，简化的操作说明《入门指南》，可采用BOP-2和IOP操作面板，集成USB接口，简单快速的软件参数设定，运行和调试操作更简单，充分利用已有的SINAMICS知识，降低培训费用，维修更加简单友好。
简便的安装和维护，可插拔的接线端子，可通过BOP-2 和 IOP操作面板以及SD卡进行参数拷贝，G120C可通过TIA远程调试，变频器和电机运行时间计数器，快速的机械安装，直观的系列调试，可集成于自动化环境。
维护更简单，先进的技术功能，高能效，无传感器的矢量控制， 通过V/f ECO功能自动降低磁通，集成电能计算器，集成STO安全功能，集成的通讯接口(DP, CAN, USS, Modbus RTU)，更高的控制精度和质量，电机控制的能效更高，可计算节省的电能，拥有安全功能*额外的成本，可以连接到所有的通用的总线系统中。
稳定可靠，采用了可用于重载的元器件，所有电路板都带涂层，运行环境温度可达60°C，可在恶劣的工业环境下无故障运行更长的使用寿命。
G120C– 典型用途
它可以覆盖众多通用的应用的需求，例如传送带，搅拌机，挤出机，水泵，风机，压缩机以及一些基本的物料处理机械等。因此，它可以很好地应用于设备机械的制造，并适合于通过渠道进行分销。
西门子低压变频器是用于变速运行的低压驱动系统的可以选择]
西门子丰富的低压变频器产品组合是**完整、全面的驱动系统家族。凭借高等级的灵活性、功能性和工程组态方便性，我们系统覆盖了各种性能等级——从简单的低压变频器任务和协同驱动系统到传动控制任务，无所不有。我们的子公司 Loher 的驱动系统装置可以广泛的推荐用于需要“防爆保护”的特殊应用领域。
在工业应用中，SINAMICS G 变频器可以展示了自己非凡的技术功能性。其功率范围为 0.12 kW 到 2700 kW。用户可以从标准化的、用户友好性的操作设计上获益，它把培训和维修要求降到了低。而且同样重要的是，SINAMICS G 系列还表现出了无可比拟的性价比。
SINAMICS G120C – 说明
SINAMICS G120C紧凑型变频器，在许多方面为同类变频器的设计树立了**。包括它紧凑的尺寸，便捷的快速调试，简单的面板操作，方便友好的维护以及丰富的集成功能都将成为新的标准。
SINAMICS G120C是专门为满足OEM用户对于高性价比和节省空间的要求而设计的变频器，同时它还具有操作简单和功能丰富的特点。这个系列的变频器与同类相比相同的功率具有更小的尺寸，并且它安装快速，调试简便，以及它友好的用户接线方式和简单的调试工具都使它与众不同。集成众多功能：安全功能（STO,可通过端子或PROFIsafe激活），多种可选的通用的现场总线接口，以及用于参数拷贝的存储卡槽。
SINAMICS G120C 变频器包含三个不同的尺寸功率范围从0.55kW到18.5kW。为了提高能效，变频器集成了矢量控制实现能量的优化利用并自动降低了磁通。该系列的变频器是全集成自动化的组成部分，并且可选PROFIBUS, Modbus RTU,CAN以及USS 等通讯接口。操作控制和调试可以快速简单地采用PC机通过USB接口，或者采用BOP-2（基本操作面板）或IOP（智能操作面板）来实现。
SINAMICS家族的新成员
SINAMICS G120C隶属于功率完备和功能集成的SINAMICS驱动家族- -它是面向未来的创新驱动的可以选择]。SINAMICS驱动家族为每个应用提供优秀的驱动解决方案。理所当然，所有的变频器都能够进行组态，参数设置，调试并可以按照通常的方式运行。
SINAMICS驱动家族具有一系列的优点：
标准的操作控制和功能， 使它们具有相同的软硬件平台
覆盖了低压和中压的电压范围
所有变频采用相同的工程工具
——SIZER用于工程设计
——STARTER用于参数设置和调试
高度的灵活性和组合性
相同的选件
小化的培训费用
S7-300 CPU
说明

S7-300 CPU 的六个性能等级

现有性能范围较宽的分级 CPU 系列，可用于组态控制器。
产品范围包括 7 种标准的 CPU、
7 种紧凑式 CPU、5 种故障防护型 CPU 以及 3 种工艺 CPU。
现有 CPU 的宽度仅 40mm

SIMATICS7-300 是我们全集成自动化设计的一部分，是销量大的控制器。




应用范围

l 在**个实例中，SIMATIC S7-300 用于制造工艺中的创新性系统解决方案，特别是用于汽车工业，一般机械工程，特别是特殊机械制造和机器的连续生产 (OEM)，以及塑料加工、包装行业、食品和饮料工业和加工工程

l 作为一种多用的自动化系统，S7-300 是那些需要灵活的设计以实现集中和本地组态的应用的理想解决方案。

l 对于由于环境条件限制需要特殊的坚固性的应用，我们可以提供SIPLUS 较端设备

l 特别是在后期加工工艺上，S7-300 可以用于以下行业：



l 汽车工业

l 通用机械工程

l 特殊机器制造

l 系列机械工程，OEM

l 塑料加工

l 包装行业

l 食品和饮料工业

l 加工工程

l 快速计数/fairs，可以直接访问硬件计数器

l 简单定位，直接控制 MICROMASTER 频率静态变频器

l 带有集成功能块的 PID-Regulation
优点

l 由于具有高处理速度，CPU 可以实现非常短的机器循环时间

l S7-300 系列 CPU 可以为各种应用提供合适的解决方案，客户只需为特定任务实际需要的性能付款

l S7-300 建立在模块式的组态上，* I/O 模块的插槽规则

l 现有丰富的模块可用于集中组态和搭配 ET 200M 实现分布式组态

l 集成的 PROFINET 接口可以实现控制器的简单网络化，与其它运行管理等级方便的进行数据交换

l 模块宽度窄，可以实现紧凑式的模块设计或者小型控制柜。

l 能够把强大的 CPU 与工业以太网/PROFINET 接口、集成的工艺功能或故障防护设计集成在一起，从而避免附加投资。

西门子总代理商 西门子一级代理商 西门子中国代理商 西门子代理商
设计和功能
设计

S7-300 可以实现空间节省和模块式组态。除了模块，只需要一条 DIN 安装轨用于固定模块并把它们旋转到位。
这样就实现了坚固而且具有 EMC 兼容性的设计。
随用随建式的背板总线可以通过简单的插入附加的模块和总线连接器进行扩展。S7-300 系列丰富的产品既可以用于集中扩展，也可用于构建带有 ET 200M 的分布式结构；因此实现了经济高效的备件控制。

扩展选件

如果自动化任务需要**过 8 个模块，S7-300 的控制器 (CC) 可以使用扩展装置 (EU) 扩展。中心架上多可以有 32 个模块，每个扩展装置上多 8 个。接口模块 (IM) 可以同时处理各个机架之间的通讯。如果工厂覆盖范围很宽，CC/EU 还可以相互间隔较长距离安装（长 10m）。

在单层结构中，这可以实现 256 个 I/O 的大组态，在多层结构中多可以达到 1024 个 I/O。在带有 PROFIBUS DP 的分布式组态中，可以有 65536 个 I/O 连接（多 125 个站点，如通过 IM153 连接的 ET200M）。插槽可自由编址，因此*插槽规则。S7-300 模块种类丰富，还可以用在分布式自动化解决方案中。与 S7-300 具有相同结构的 ET 200M I/O 系统通过接口模块不仅可以连接到 PROFIBUS 上还可以连接到 PROFINET 上。



S7-300 信号模块
S7-300 的 I/O 模块范围
描述

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。


优势

安装简便