西门子6ES7277-0AA22-0XA0接线图形
需求
学校的体育馆和更衣室照明用LOGO！来控制。许多体育俱乐部在晚上租借体育馆，在这种情况下，LOGO！用来在设定的时间关掉照明系统，这样俱乐部就不能超过允许时间使用场馆。通过一个中央开关，照明能够完全独立的运行和关断。
LOGO！解决方案
体育馆的照明（Q1 和Q2）通过I1 按钮控制开通和关断，更衣室的照明通过I2 按钮控制。
在晚上可以通过组合的定时开关关掉照明。晚上9：45 时，喇叭响5 秒钟，提示关灯时间快到了。会有一些时间留给体育馆和关断照明。10点体育馆的组灯（Q1）被关掉，第二组（Q2）在10：15 关。更衣室的照明在10：25关断。关断之后照明不能重新开通。由于有中央开关，照明系统能够完全独立的开断（比如通过管理员）。
假期可以通过一个锁定开关(I4)来手动排除。
使用的组件
-LOGO！230RC
-I1 体育馆照明按钮（NO 触点）
-I2 更衣室照明按钮（NO 触点）
-I3 中央开关(NO 触点)
-I4 用于假期的锁定开关（NO 触点）
-Q1 体育馆照明灯组
-Q2 体育馆照明灯第二组
-Q3 更衣室照明灯
-Q4 喇叭
优点和特性
系统能够很好的适用于体育馆使用的其它时间段。
和传统的方案相比，需要的部件要少。
按照区域划分，各PLC的具体的控制分工为：
中央控制系统的作用
油漆车间中控室中央控制系统通过工业计算机网络技术-现场工业总线Profibus，把控制油漆工艺控制系统和输送控制系统的9台西门子公司PLC连接起来，把原来车间里分散的单元控制，变成相互有机联系的统一的整体控制系统。系统利用计算机控制和信息处理技术，实现系统对油漆车间的生产管理、工艺过程和设备运行的自动控制和监视，使油漆车间的汽车涂装生产始终处于正常状态。
二.系统网络的构成
由于中控室中央控制系统面对整个油漆生产车间，控制着各种生产设备的运行，它必须要做到实时采集全车间各个生产环节的信息，对其发出的控制指令要准确无误地送到全车间各个生产环节的设备上，并能监测执行情况。为了保障这些控制信息和检测信息畅通和准确的传递，中控室中央控制系统按照其功能构成了二个层次的网络。
上层信息管理网络
以中控室的工控机为主，还包括主PLC（E21），Duerr的PLC和信息交换中心S5-155U，共同构成上层信息管理网络，也是中控室中央控制系统对油漆车间的中心信息管理部分。这里主PLC（E21）还连接着油漆工艺控制系统和输送控制系统的PLC，主PLC（E21）起着上层信息管理网络和底层设备控制网络之间传递信息的作用。上层信息管理网络的硬件构成是建立在西门子公司的现场工业总线Profibus网络基础上的，在每个网络站点分别插入Profibus网卡：工控机上插入CP5613网卡，其他PLC上插入CP5431网卡。
一.系统概述及分析
上海大众汽车二厂油漆车间年产量为180,000台，日产量为600台，生产节拍为1.5分/台，车间输送链长度是8029米，生产面积是23,549平方米。
中央控制系统的组成
油漆车间中控室中央控制系统的控制对象，主要由两大部分组成：油漆工艺控制系统和输送控制系统。中央控制系统主要负责监控这两个系统的运行状态，协调这两个系统内各设备动作和这两个系统的之间各设备动作。油漆工艺和输送系统时刻要按照中央控制系统发出的指令所指示的工作方式运动，中央控制系统要时刻监视油漆工艺和输送系统的当前运动状态，按照预期制定的目标及时地进行调整和控制，以达到在中央控制系统的控制作用下，使油漆车间生产汽车涂装产品质量得到充分保证，使生产按照预定的生产节拍进行，使整个车间维持一种正常的生产运行。
a)油漆工艺控制系统
油漆工艺控制系统主要是围绕汽车涂装生产中各部分工艺过程，对其设备按照相应工艺要求进行控制和检测。油漆工艺车间汽车涂装工艺过程主要有预处理、电泳、密封、底漆和面漆等。油漆工艺控制系统要根据每一项工艺过程的具体工艺要求，通过控制装置PLC控制相应工艺设备和环境设备，例如：预处理和电泳工艺过程中的各种浸槽和喷淋设备，密封、底漆和面漆工艺过程中的喷胶或喷漆房设备和烘房设备，及各个工艺过程中控制温度、湿度、压力和风速的环境设备。油漆工艺控制系统主要目的是使各个工艺设备和环境设备按照工艺要求正常运行，以保证汽车涂装质量。
b)输送控制系统
输送控制系统主要控制油漆车间的输送链和升降运输系统。它贯穿着油漆车间的汽车涂装生产的全过程，即在输送链和升降机的输送作用下，使轿车白车身以一定的节拍，按照涂装工艺顺序，依次通过汽车涂装各个工艺设备和环境设备，完成相应涂装加工工艺。输送控制系统要通过控制装置PLC，控制分布在整个油漆车间的各段输送链和升降机运行。输送控制系统一方面要完成轿车白车输送、转挂和储存任务，另一方面还要按汽车涂装各部分工艺要求，对输送的车身还必须要在程序的控制下，实现升降、变节距、变速、摆动和倾斜等动作，从而保证油漆车间连续自动化生产。
系统控制装置PLC的分布全车间的油漆工艺和输送设备是由9台西门子公司PLC控制的。在油漆工艺控制方面，按照工艺过程各PLC的具体的控制分工为：
在输送控制方面，
使用西门子交流调压调速装置及PROFIBUS网络控制．对桥式起重机的行走和起升机构进行调速与监控，并获得平滑的调速效果，减小机械部件的冲击。降低了桥式起重机的故障率，增加了桥式起重机的安全系数。
在珠江钢铁公司炼钢部，桥式起重机(亦称行车)是重要生产设备，它担负着吊运各种生产设备、物资的任务，如果出现故障，将严重影响生产。
系统概述
珠江钢铁公司炼钢部2#行车为150t桥式起重机，担负着炼钢部两条生产线的所有钢包的吊运工作，具有4个运行机构：大车南／北行走，小车东／西行走，主起升升降，副起升升降。其中大车由4台37kW电动机驱动，小车由2台22 kW电动机驱动，主起升由2台200 kW电动机驱动，副起升由1台110kW电动机驱动。这9台电动机均为绕线转子异步电动机。每个运行机构都有4个不同的速度档位，除了主起升机构采用ABB定子调压装置控制外，其他机构通过切换转子回路电阻来实现速度的调整，为有级调速。
电气系统由刀开关、低压断路器、接触器、电流继电器、时间继电器、凸轮控制器、限位开关、ABB定子调压装置及测速电动机等各电气元件组成。保护类型主要有如下几种：
1)零位保护。所有机构的凸轮控制器的零位触头串联在一起，只有所有凸轮控制器手柄全在零位时，才允许接通电源。
2)安全门限位保护。该桥式起重机有4个大车端梁门限位、1个驾驶室门限位。任何一个门限位被触动(门被打开)，行车自动切断电源、停止运行，保证人上下车时的安全。
3)各运行机构限位开关。由于2#行车大车为南北双向行走，且南北各有一台行车，除大车机构使用红外线防撞装置外，主起升、副起升和小车机构均有双向预限位和停止限位保护。其中起升机构比行走机构多出一个上极限保护，即重锤保护。当预限位动作后，将给出减速信号，停止限位动作后给出停止信号，但不影响反向操作命令的正常执行。当起升机构的重锤保护开关动作后，整车电源全部跳停，无法送电，必须由人工将重锤开关手柄抬起，操作机构下降至脱离重锤开关后恢复正常操作。
4)急停开关。在驾驶操作台上设置急停开关，当急停开关被按下时，整车电源被切断，停止所有机构动作，所有制动器自动制动。
5)失压保护。当桥失起重机电压下降过多甚至断电，主接触器将自动释放，切断总电源。
6)过电流保护。当380V动力供电回路出现过电流时(如电动机过电流)，过流继电器动作断开电源。
7)短路保护，低压断路器起短路保护作用，当桥失起重机内部发生严重短路事故时，切断该回路电源，防止事故扩大。
由于系统中除了主起升采用ABB调压装置外，其他机构均采用接触器控制，使用了大量的接触器和继电器等元件。工作时，这些元件动作频繁，且每次动作均会产生振动，类似触头磨损、触头接触不良及线圈过热以至烧毁和接线端子松脱等故障频繁出现。由于调速简单，冲击大，机械部件磨损也比其他行车严重，甚至出现过电动机轴断裂事故。这些因素导致设备维护工作量大，设备开通率低及存在安全隐患，给生产的带来很大的影响。
系统改造方案的选择
目前桥式起重机电气系统较常用的方案有3种：交流调压调速系统、交流变频调速系统和直流调速系统，均为非传统全数字化的调速系统。结合现有设备情况及对交流调压调速和变频调速做了如下对比。
针对现场设备，若选择交流调压调速系统，则只需要对电气梁内的控制回路进行改造即可，仍可保留转子回路的电阻及所有电动机；若选择变频调速系统，则所有的电动机均需要改造、更换，几乎所有电气设备需要更换，原有设备库存备件也将淘汰。后我们选择了采用交流调压调速系统。
交流调压调速系统具有如下优、缺点。
1)改变电动机的供电电压将大大影响电动机的输出转矩，交流调压调速必须在速度闭环下使用。
2)交流调压调速是部分在速度闭环下运行、部分在速度开环下运行。
3)能量消耗大。
4)带有转子电阻，故障率高、占用空间较大。
5)高次谐波、特别是产生的缺口对电网影响很大。
6)适合于绕线转子异步电动机的改造，此时用变频调速不是好的选择。
7)对电源要求不高，滑线供电的起重机适合使用交流调压调速系统。
8)初投资低，可靠性高。
系统改造过程
1．硬件配置
改造后保留原电动机及其电阻。原电气控制系统拆除，保留所有限位开关、安全门限位，重锤限位、急停开关。保留原有凸轮控制器，并增加一套德国HBC无线遥控系统，通过驾驶室内一开关进行操作方式的选择(驾驶室操作／遥控操作)。大车、小车和副起升机构各增加一台西门子调压调速装置作为动力驱动控制，各增加编码器一台用做闭环控制的速度检测。由于主起升机构两台电动机容量较大，且考虑到在故障状态下的单电动机运行，故分别使用两台调压调速装置，增加两台编码器用做速度检测。每个机构的速度分为10％、25％、40％和100％4个挡位。增加一套西门子PLC300系统，加入PROFIBUS网络控制，大大缩小了继电器的使用量。在驾驶室增加一ET200和PLC通信，减少了驾驶室至电气梁的电缆。电气梁内增设MP370触摸式操作面板用于整车电气系统的监控。
PLC作为逻辑控制核心，也是PROFIBUS网络中的主站，几乎所有外围信号(限位信号、凸轮控制器挡位信号、遥控信号、调压调速装置反馈信号)均由PLC输入模块输入。PLC的输出信号通过输出模块输出，通过PROFIBUS网络传送数据块给调压调速装置，比如挡位命令信号，来控制调压调速装置如何输出转矩；一部分信号输出到接触器、继电器来控制调压调速装置的通、断电。
2．改造前后故障处理方法比较
1)重锤限位开关动作后的复位。之前由于安全回路设计的不同，每次重锤限位开关动作后需要人工将重锤手柄抬起下降起升机构，直至重锤开关手柄能自动复位，这样耗时较长。通过对安全回路的优化，当重锤限位开关动作后仍能达到总电源跳停的目的，但重新送电后不能操作其上升动作，只可操作其下降，离开重锤限位开关后恢复正常操作。
2)改造前对故障的判断只能通过继电器的动作来判断。改造后由于增加了调压调速装置，当装置检测到系统的电流、电压、反馈信号异常时，会自动停止输出，并在显示窗口显示故障代码，根据故障代码来快速排查故障。
3)改造前只有一种操作方式即驾驶室操作，改造后有驾驶室操作和遥控操作两种方式。当一种操作方式存在故障，且难以判断时，可改用一种操作方式以解决问题。
4)改造前主起升只有一台ABB调压调速装置控制两台电动机，一旦在生产过程中出现故障，就只能等故障解决后才能进行后续工作流程。现在2台电动机分别由2台西门子调压调速装置控制，可独立完成一个周期的工作，确保了生产的安全和顺行
2009年9月1日，西门子工业自动化系统部与沈阳华银机电自动化设备有限公司签订合约，西门子SIMATIC S7-1200 CPU1212将应用于铁路信号闭塞控制中。
SIMATICS7-1200产品在该项目中充分展示出其强大的软硬件优势。硬件方面，它具有无与伦比的模块化和紧凑性，系统小巧简单而不失强悍，更容易实现与复杂的系统无缝连接，PROFINETRJ45接口在制作和应用上更加方便可靠。软件方面，SIMATIC STEP 7 Basic十分易于使用。对于初学者，工程组态非常容易上手；对于专家，工程组态则变得快速而高效。它的在线诊断、模块化功能块使得编程调试更加简单方便，而其智能功能可为用户提供支持并减少故障的发生几率。由于只需要输入少量信息，它对程序模块的组态和修改十分简单高效。
以往的铁路信号闭塞控制采用两芯动力电缆，以古老、传统的方式直接输送36V或48V来驱动几公里或几十公里外的继电器，以实现信号的联络传输。这种方式不仅施工造价高（电缆需要单独敷设），十分危险（有雷击问题）。该项目利用铁路现有的通讯光缆中备用的两芯，以通讯方式实现，具有投资小、实施方便快捷的特点。
西门子东北区销售人员经过与客户的多次的技术讨论和产品功能确认，综合技术和成本等多方因素，终赢得了客户对西门子S7-1200方案的充分信任。该项目已于9月6日完成，目前运行良好。
该项目的成功签订标志着S7-1200迈入铁路行业的步，也为未来该产品广泛应用于铁路行业奠定了坚实的基础
改造原因：
现用控制设备是建厂时原始设备厂家提供的S5系统，设备运行了近十年，逐步进入故障高发期。由于S5产品正逐步退出市场，模块备件供应周期很长，保障性差，某些部件甚至有价无市。为了保证设备满足稳定生产的需要，决定将S5升级到S7。
原S5系统的构成：
控制主机采用的是西门子S5-95U，控制机配有两个机架，I/O配置共有数字输入64点，数字输出80点，其中包含了CPU集成的I/O通道。人机界面为OP393，用于修改CPU的内部参数和工艺数据，实际生产中很少用到。系统所用流量，压力，温度及液位传感器的状态正常。
改造方案：
为恢复控制设备的可维护性、兼容性和可扩展能力，消除设备这些方面的不稳定对正常生产的影响和隐患，需要对现有控制系统进行改造升级。
根据目前设备稳定性和可维护性问题主要集中在控制主机PLC上，为尽可能减少升级改造工作对正常生产的影响，原有控制柜改造不进行整体升级替换，而是保留现有低压主回路，控制柜体和端子等部分均予保留，只对PLC部分进行拆除，用替代新产品在现场重新安装、配线成柜。PLC的程序也对应由S5状态升级到S7。由于用户方所提供的时间比较紧，故采取局部更换升级的方案：一方面是缩短工期和费用，利用大修有限的停机时间完成改造升级工作，节省时间、降低成本；另一方面原有柜体和低压器件等元器件仍有保留的价值。
PLC:根据设备的工艺及性能要求，PLC采用西门子S7-300系列产品。更新替代产品根据原有技术要求和状态选型，不兼容的部分在设计时通过增加接口来解决。
HMI：混比机的人机界面OP393因工艺上没有保留的必要,故改造升级后不再保留。
1 顺序控制指令介绍
PLC应用比较广泛的场合之一就是顺序流程控制。顺序流程控制就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部的状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动有序地进行操作。它是一种效率较高的编程调试方法，其基本思想方法就是将系统的一个工作周期划为若干个顺序相连的阶段，即步，对步的控制就可以实现系统的各种要求。西门子S7-200系列PLC提供了顺序流程的相关指令，即顺序控制继电器指令LSCR、SCRT、SCRE。LSCRn是标记一个顺序控制器段(SCR)的开始，n为顺序控制器S的地址，当n为1时，该顺序控制段开始工作。SCRE是标记该顺序控制段的结束。每一控制段必须以它为结束。SCRTn是执行SCR段的转移，当n=1时，一方面使下一个SCR段的使能位S置位，以便下一个SCR段开始工作，对本SCR段复位，使得本SCR段停止工作。控制SCRT的转换条件就可以实现相关的转移。使用SCR时有以下限制:不能在不同的程序中使用相同的S位，如PLC控制的流程有两部分，则这两部分之间不能用相同的S位，否则两部分的流程会混串。不能在SCR指令中使用JMP和LBL指令，使用JMP和LBL指令，即不允许用跳入或跳出的方法跳入或跳出SCR段，其实对于用顺序流程控制指令都能实现跳转，完全可不用JMP。不能在SCR段中使用FOR、NEXT、END语句。其在语句表语言中的例子如下:
2 塑料发泡加工系统的工作过程
塑料发泡加工就是对包装材料泡沫塑料原材料的加工处理。加工发料系统采用一台TP270触摸屏带3台S7-200PLC，每台PLC控制两个罐的方案。每个罐的总体流程类似，它可以看成是一个顺序加工过程。系统的主要工作过程如图1说明。在触摸屏上按“程序启动”，开始执行加工过程，把原料罐内原有的压力通过排压阀释放，因为上次加压完成送料后罐会有压力存在，如直接打开加热阀，压力从加热阀中冲出会损坏进气管道，必须先打开与大气相连的排压阀排压，当压力降为0bar后关闭排压阀，根据设定的温度打开加热阀加热空罐，达到设定温度后关闭加热阀，打开进料阀接通风机控制接触器，风机抽风，料从进料阀开始加原料。进料完成后操作人员在触摸屏上按“程序开始”，系统开始对原料加设定的压力，加到设定的压力开始保持，保持到设定时间到为止。共分8步完成，每一步的时间、压力均不同。接着对原料进行冷却硬化，后等待出料。要求加热的温度、每步的加压时间、压力，硬化的次数等均可通过触摸屏设定，实时跟踪压力，对整个加工过程能通过屏控制，如启动，停止等。每个罐共有7个被控制的气动阀，1个温度传感器PT100，1个量程为0~6bar输出电流信号的压力传感器(0~20mA)，一台进料风机每两个罐共用。
图1 系统顺序加工过程
3 顺序控制指令实现控制系统的功能
因为整个流程是一个顺序控制过程，考虑用S7-200的顺序控制指令是合理的，每一步用一控制位S。图1中每一个框可看成一步，步与步之间是步的转换条件。
(1) 起始步
起始步利用其内部的特殊寄存器SM0.1(个扫描周期为高电平后变为低电平)来实现对整个流程的初始化。程序初始化时分别置两个S初始位，实现两个罐并行运行，每一组的两个罐可工作;
(2) 控制步
在每个LSCR 与SCRE之间即是本步所要做的控制。罐的工作温度，每一步的工作时间、压力，通过触摸屏设定，存贮在PLC中相应的VW中。当执行到相关的步时，PLC将实时的压力与温度等与设定作比较，如温度未到设定值，则打开加热阀加热，到了则关闭。保压时间未到，则继续等待，直到符合设定值;
(3) 步的转换条件
步的转换条件就是指令SCRT的执行条件。整个流程分成许多步，实现从上一步到下一步的转换由图1中看出有许多条件，利用转换条件对应在PLC中变量或辅助寄存器作为SCRT转换命令执行的条件，就可实现步的转换。激活下一步，终止本步的操作。此例中转换条件有来自触摸屏的“程序启动”等按钮、设定的时间，实际罐的温度等作为步的转换条件;
(4) 步的其他功能实现
在控制要求中，要求在执行过程中，如遇特殊情况，要停止整个加工过程。系统考虑在触摸屏上提供“程序停止”，一旦按“程序停止”则程序必须停止运行回到初始状态。程序在每一步中多加了一个转换条件SCRT，由“程序停止”对应的辅助寄存器作为控制停止转换条件，实现转换到初始步，也就停止加工过程。
在控制要求中，要求在执行过程中，如遇断电则在上电后要有断电恢复功能，即恢复到断电前的加工状态。考虑系统对步进控制位S不提供断电保存功能，在程序公共部分(每次扫描都执行的部分)利用MOVEW指令把SW(即16个控制位S对应的字)存入系统提供断电保存功能的VW中，上电后按触摸屏的断电恢复按钮把VW的内容放至SW中实现了对步的断电恢复要求。
在控制系统中加了许多保护功能，如传感器的断线检测，热保动作的提示等提示功能在触摸屏上显示方便用户维护。用了顺序控制指令使整个程序的编制变得更加容易，因为过程分割成许多步后，每一步要考虑的内容变得相对少得多，整个流程始终以顺序控制指令为脉络贯穿着，前后的关系随着顺序控制指令的应用而变得清晰。当然控制也可以用普通的编程方式来实现，比如用移位指令控制某个字的某一位作为流程中某一个环节执行的条件也可模拟顺序控制指令，但这时对移位指令的移位条件的编制变得很复杂，要考虑所有环节的转换条件，而不象顺序控制指令只要考虑本步到下一步的转换条件。步进指令不象移位指令受被移位字长度的约束，步到步的跳转、分支实现也很方便，但用移位指令来编会相当费力。可以看出步
进指令其实是程序框架指令，是否应用它及对它应用是否合理直接影响程序的结构。与其他品牌的PLC相比西门子的顺序控制指令比较灵活，简洁。
4 结束语
此系统应用顺序控制指令使得调试过程相当方便，因为每一步相对独立，涉及的量不多，监测调试的工作量大大减少，只要每步调试通过，整个过程会很顺利。应用顺序控制指令与用户要求在触摸屏上显示每一步的加工状态正好吻合，也使得屏上显示界面控制变得简单，临时因用户要求改动也变得相当方便，体现出顺序控制指令的强大优势。系统的投入运行的时间去年10月，几乎是天天24小时运行，情况良好，满足用户的要求