西门子模块6ES7211-0BA23-0XB0使用说明
贵阳市南供电局110kV观水变电站是贵阳市南明区的主要供电站，变电站用配电盘运行的稳定可靠性直接影响到向整个区大部分的生产、生活供电，原用的配电盘系统功能简单、自动化程度不高、控制方式落后，对供电局实现无人值守变电站和配网自动化带来很多不变，也不能时刻保证城区电网供电的电源质量。2005年5月对该配电盘进行了设备改造，改造以西门子公司的S7—200PLC做控制中心，TP270做监控操作中心，其它配电设备和监测设备均采用国外厂家产品。
新的配电盘通过电压监测模块监测1、2号变电站站用变压器的供电情况，由PLC控制ATS开关（Automatic TransferSwitch）进行自动投切和互投操作，馈线监测模块将馈线装置的状态、动作及多种电能参数进行监控，确保变电站的各辅助系统稳定运行，所有装置的操作、运行情况和电能参数通过PLC在TP270上得以体现和记录，并通过RS-485或LAN将各种信号传送到供电调度中心和集控中心，以便及时进行供电调度和设备检修。
设备改造中使用了西门子公司的224XP-CPU、TP270人机界面、EM221数字量输入模块、EM222数字量输出模块和CP243-1以太网通讯模块。
图1 企业照片
图2系统结构图
名称 | 型号 | 数量 | 备注 |
PLC | 224XP | 1 | AC/DC/R/Port×2 |
DI | EM221×8 | 4 | DC24V |
DO | EM222×8 | 2 | DC24V |
CP | 243-1 | 1 | |
HMI | TP270 | 1 | 10寸 |
电压监测模块 | GKR-02 | 2 | |
多功能监测模块 | DIRISAP | 1 | |
馈线开关状态监测模块 | OF | 40 | DC24V |
隔离开关 | CD630A | 2 | |
ATS | MICRO | 1 | |
电动操作馈电开关 | NS200A | 2 | |
馈电开关 | NS125A | 6 | |
馈电开关 | C65/63A | 28 | |
电源模块 | 24V/2.5A | 1 | |
编程软件 | MicroWin4.0 | 1 | |
编程软件 | ProTools/Pro6.0 | 1 | |
表1 系统配置表
图3应用中的画面
应用S7-200PLC升级过后的变电站站用配电盘（智能配电屏），改变了以前电能数据采集麻烦、运行方式单一、必须现场手动操作等问题，现在除了保留必须的手动操作方式外，根据运行方式PLC能控制ATS开关任意切换在电源I或II上运行，当运行电源进线失压时，另一电源进线能可靠自投或恢复，可进行远程操作，解决了目前ATS产品控制投切不准确，操作方式单一和远程控制的问题。改造以前的配电盘上有着各种电能仪表，现在只需一块多功能仪表就能完成电压、电流、频率、有功功率、无功功率等各种电能参数的监测、采集和数据分析，还有谐波分析、模拟量和报警输出等功能。站用配电屏还能监控每一馈电回路的电流和工作状态，整个配电盘的任何一个动作、操作和故障报警都及时显示并储存在TP270上，通过MODBUS总线可以把这些数据传到附近的控制中心，也可以通过以太网将数据传到数公里之外的调度中心，以便于进行更好的运行维护和管理。
在设计过程中大的问题就是如何将智能仪表的数据通过S7-200PLC读到TP270上。本系统中的智能仪表用的是MODBUS_RUT协议，只能做从站使用，也就是说S7-200PLC必须做主站去读取仪表的数据，在现行的资料中只有S7——200PLC做MODBUS从站的资料，要S7-200PLC做主站就只有自己编写用自由口做MODBUS主站的程序，由于仪表提供的数据较多且数据地址分散，再加上要求每秒刷新一次，还要做数据的CRC校验，编写这样的通讯程序是有一定难度的，如果逐一地址的编写程序，那么程序就会过长，会影响总循环时间，不但做不到1秒钟刷新一次，可能还会引起端口发送、接收冲突和CRC校验出错，经过反复的研究实验，后在程序中采用了用计数器来轮询地址的方法，从而减少了程序量和总循环时间。部分程序如下：（OB1主要功能为初始化端口为自由口，初始化发送和接收的数据格式，设定轮询时间，轮询和中断连接;SBR5和SBR6做发送和接收数据的CRC校验，CRC检验主要通过字节异或循环，移位循环和公式异或做发送数据的CRC校验;中断1为接收数据;中断2对接收CRC校验结果验证）
OB1
LD SM0.1 初始化端口
MOVB 16#09, SMB30
MOVB 16#9C, SMB87
MOVW +150, SMW92
MOVW +0, SMW90
MOVB 50, SMB94
LD SM0.1 初始化发送数据
MOVB 16#08, VB2100
MOVB 16#05, VB2101
MOVB 16#03, VB2102
MOVB 16#03, VB2103
MOVB 16#0, VB2104
MOVB 16#0, VB2105
MOVB 16#02, VB2106
LD SM0.1 初始化接收数据
MOVB 16#09, VB1200
MOVB 16#05, VB1201
MOVB 16#03, VB1202
MOVB 16#04, VB1203
LD SM0.0 设定轮询时间
AN T96
TON T32, +150
LD SM0.0
A T32
TON T96, +150
LD T32
EU
LD C1
CTU C1, 16#10
LD SM0.0
AW= 16#0, C1
EU
MOVW 16#0300, VW2103 发送轮询数据
CALL CRC:SBR5
XMT VB2100, 0
LD SM0.0
AW= 16#1, C1
EU
MOVW 16#0302, VW2103
CALL CRC:SBR5
XMT VB2100, 0
LD SM0.0
AW= 16#02, C1
EU
MOVW 16#0304, VW2103
CALL CRC:SBR5
XMT VB2100, 0
…… ……
LD SM0.7 中断连接
ATCH INT_0:INT0, 9
ATCH INT_1:INT1, 23
ENI
SRB6（SBR5同SBR6）
LD Always_On:SM0.0 读出数据长度 ，初始化CRC字
MOVB VB1200, VB1301
MOVW VW1300, VW1302
-I 16#02, VW1302
MOVW 16#FFFF, VW1306
MOVD &VB1200, VD1400
FOR VW1304, 16#1, VW1302
LD Always_On:SM0.0 字节异或循环
+D 16#1, VD1400
MOVB ＊VD1400, VB1410
XORB VB1410, VB1307
FOR VW1310, 16#1, 16#08
LD Always_On:SM0.0 移位循环
MOVW VW1306, VW1420
SRW VW1306, 1
LD SM1.1 公式异或
XORW 16#A001, VW1306
NEXT
NEXT
LD Always_On:SM0.0 CRC16字传递
MOVB VB1307, VB1100
MOVB VB1306, VB1101
INT1
LD Always_On:SM0.0
RCV VB2200, 0
INT2
LD SM86.7
O SM86.6
O SM86.0
CRETI
LD Always_On:SM0.0
MOVD VD2204, VD1204
LD Always_On:SM0.0
CALL CRC16:SBR6
LDW<> VW1100, VW2208
CRETI
LDW= 16#0, C1
MOVD VD2204, VD2500
LDW= 16#1, C1
MOVD VD2204, VD2504
…… ……
经过改造的设备自2005年7月运行以来，系统稳定、功能强大、操作简单，赢得了用户的，为变电站的无人值守和变电站的安全运行提供了有利保障。
一、概述
汽车转向泵是一种中汽车用的零部件，它为汽车动力转向系统提供一种高性能的动力源，与发动机转速相配合可以产生卓越的转速liuliang特性从而使得驾驶舒适。由采埃孚转向泵金城有限公司投资的转向泵自动装配线项目位于南京新港经济技术开发区，主要生产轿车和轻型商务车用的转向泵。这种汽车部件由多个零件组成，需要借助不同的设备，按照一定的工序将它们组装起来。在整个过程中，需要对装配时的压力、位移和时间等参数进行实时监控，以满足严格的工艺要求，保证装配质量。汽车转向泵自动装配线是完成上述工序的一组设备，它共有12个工位,以实现不同的装配功能，其生产流程如图1所示。
图1 汽车转向泵自动装配线生产流程图
系统的控制对象包括气液增力缸式压机﹑夹具﹑压力/位移监控仪﹑密封测试仪﹑综合功能测试仪和智能螺栓拧紧系统等，由于各个工位间相互独立且有一定距离，各采用一台西门子PLC作为控制器，一台SIMODRIVER611A伺服驱动器及1FT5伺服电机用于旋铆工位的分度盘旋转台控制，另有两台MicroMaster系列MMV37变频器用于生产线的物料传输系统。表1列出了该装配线使用的西门子S7-PLC型号及其在各个工位的分布。
表1 装配线使用的主要PLC产品
图2 生产厂房和装配线中的一个工位图。
二、系统要求
现以工位WS1.1为例，介绍设备的工作过程。该工位将滚针轴承压入端盖，当按下启动按钮后，设备先检测轴承放置的方向，如果正确，夹具自动锁紧，启动压装过程，否则系统报警，压机不工作，OP3操作面板显示错误信息。压装开始后，系统启动CoMoII-S智能测量仪表，对压力和位移进行监测，若整个过程的压力/位移曲线满足工艺要求（位于一定的范围内），则装配合格，绿色指示灯亮，压机退回，夹具松开，零件可转入下道工序，否则红色指示灯亮，结果不合格，系统复位后，零件经确认后转入废品站。
为了能实时检测压力和位移，得出两者间的实时关系曲线，并据此对过程做出评判，系统采用了Kistler的CoMoII-S智能测量仪表，它内置电荷和电压放大器，可以实时采集压力和位移两路模拟输入信号，自动选择量程和不同的坐标及佳刻度，得出测量曲线，具有阀值、公差带、方框和终位等多种分析功能，并可根据需要选择不同的组合对各种过程进行分析和监测，与PLC接口方便。压力的检测采用Kistler的压电式传感器，经电荷放大器由CoMoII-S采集到压力实时值，位移用Novotech的高精度位移传感器测量，并由CoMoII-S采集到实时值，与压力一起作为被监控的变量。压机由气压驱动的气液增力缸实现，其升降由电磁阀控制。
三、控制系统的硬件组成及软件设计
根据该工位的输入/输出信号的点数要求，选用CPU214PLC作为控制核心，并扩展了一块EM223数字量模块，共有22位数字量输入点，18位数字量输出点。为了显示系统状态和输入控制参数，选用了一台OP3操作面板，经PPI通讯接口与CPU214连接。控制系统的硬件组成如图3所示。
图3 工位WS1.1 控制系统组成图
表2 工位WS1.1的I/O地址分配表
控制软件用STEP7Micro/Win编写，OP3由ProTool组态软件进行配置。控制程序分自动和手动两部分，在手动部分，通过OP3可以操纵所有运动机构的动作，包括压机、夹具的动作，CoMoII-S的参数选择及启动，便于系统调试。在自动部分，所有动作按要求的次序完成，程序中定义了一些内部标志寄存器位，用于PLC和OP3间交换信息，也使用了顺序寄存器指令，使各程序步间互锁，tigao了系统的可靠性。自动部分的软件流程如图4所示。
图4 控制系统软件流程图
四、结束语
汽车转向泵自动装配线采用西门子S7系列PLC控制，不仅简化了系统，tigao了设备的可靠性，也大大tigao了成品率和产品质量，通过操作面板修改系统参数就可以实现多种不同产品的装配，现场设备的工作状态和产品信息都在操作面板上显示出来，方便了用户的操作和维护。该装配线自2001年投入运行以来，工作稳定可靠，加工出的产品经设备的严格测试，质量和性能完全符合要求，受到了用户的好评。