西门子6ES7231-7PD22-0XA8品质好货
2.1.2变频器选型及应用
由于PLC选用FX1N-40MR，为达到更好的工作性能，变频器也选择三菱FR-E500型。FR-E500型变频器是一款小型高性能通用型变频器，采用磁通矢量控制可以实现1Hz运行150％转矩输出，内置RS-485通信接口，柔性PWM实现低噪音运行。
变频器运行频率的设置方式有两种，种是固定变频器端口频率法，即选通不同端口输出不同频率的方式使用变频器，这样使用的好处是连线简单，无须使用复杂的软件，但缺点却是无法任意更改设置，灵活性差。第二种是应用FR-E500自带支持USS协议(通用串行接口协议)的通讯模块，使用USS协议，可以在上位机中通过软件设置变频器的输出频率，实时地在线更新设置，改变输出频率，其相应缺点是导致PLC程序十分复杂，通过USS协议设置频率的速度比种方法慢(种方法消耗时间少于10ms，第二种方法消耗时间在20-30之间)，考虑到在本文设计的系统中PLC的输出点相对较少，连线数目不多，从系统稳定性和实时性的角度考虑，采用种方式更合理。
根据变频器(FR—E500)的技术规格，以定长模块为例，其端口分配如表3所示。
表3 定长模块用变频器端口分配表
2.1.3同步控制器选型及应用
市面上供应同步控制器的厂商较少，在这其中，以台湾台达的同步控制器性价比较高。在本设备中选用台达同步控制器SCD-B系列的产品，型号为SCD0882lA：每台同步控制器可对8个单元的速度链进行控翩，每组速度链由反馈信号和单元输出两部分构成。在反馈信号端应输入传感器测量的钢板松紧情况的信号，以模拟量的形式输入给同步控制器，单元输出端口接变频器的频率设定器端口。
同步控制器工作时以一个模块电动机的转速为基准(主电机)，将其它电动机的转速与之匹配(从电机)。在本剪板机中以定长模块的电动机为基准，故在反馈信号输入端应对应的在单元二和单元三接入反馈信号。三个变频器的频率设定器端口均要连接到同步控制器的单元输出端口，通过控制器内部运算，达到同步控制的目的。根据同步控制器(SCD08821A)的技术规格，设计其端口分配如表4所示。
表4 同步控制器端口分配表
2.1.4自动剪切机控制系统接线原理图
图3 PLC控制系统接线原理图
图3所示为自动剪切机PLC控制线路接线原理图。由于PLC内部能产生24V的直流电，可以直接对外部编码器和位移传感器进行供电。编码器采用OMRON公司的产品，型号为E6A2-CWZ5B1000P／R0.5M。编码器的输出A、B两相分别接到PLC的X0、X1两端(PLC内部高速记数端)，通过内部2相输入(A-B相)计数器进行计数。同步控制器的输入端分别为单元二(校平模块)和单元三(送料模块)接入的两只非接触式位移传感器，为GEFRAN公司的IKlA型号的产品(模拟输出)，它们是同步控制器用来检测钢板松紧情况输入的信号
0 引言
剪切机是钢板连续生产线上不可缺少的重要设备，其用途是用来剪切定尺寸、切边、切试样及切除钢板的局部缺陷等。目前，对剪切机的功能需求在不断的扩展，也对剪切机的生产效率和加工精度提出更高的要求。通过将PLC控制技术应用于剪板机，极大地改善了设备的电气性能，提高了设备的自动化水平，实现连续方式的生产，大大提高生产效率，减轻了工作人员的劳动强度。
1 自动剪板机结构设计
自动化剪切机应能根据被剪板料的材质、厚度和剪切长度，自动完成剪切行程、刀片间隙的调整，可配备前送料系统或后托料装置，集送料、卸料于一体，有效地提高设备的自动化程度，并能够根据需要进行单步执行或连续循环操作。
图1 自动剪切机系统示意图
据此，设计完成的自动剪板机分为取料模块、校平模块、定长模块、剪切模块五个部分，几个模块联合工作，从而实现自动剪板，并达到精度要求。在取料、校平、定长模块中均采用辊轴来实现，用电动机作为动力源。对于剪切模块，因工作时的振动较大，并且是直线往复动作，故考虑采用气压传动方式。在工作中要注意电动机即辊轴传动系统的同步性问题。如图1所示为自动剪切机系统示意图。
取料模块由开卷模块和夹送模块组成。其中开卷模块中发料机构的原料装夹部分可以左右平移，以调节出料的大宽度。夹送模块主要是将要剪切的钢板往前传送，该模块有两个转动轴，上面的为从动轴，下面的为主动轴，主动轴直接由电动机传动，从动轴可以上下移动以适应不同厚度的钢板的夹紧和传送。由于剪切的对象是钢板，在夹送机构的钢板输出部分必须安装支撑。
校平装置采用上下压力辊挤压待加工产品，使其达到预期的要求。该模块中压力辊轴与轴之间的位置要安排合理，上下轴的转向要这样才能达到传输作用。通过齿轮传动系统，采用上辊单调节辊列平行式机构，通过在校直装置上安置的压力表来控制校平所需要的具体要求。
定长模块主要由支架、上下辊轴、支撑杆以及滑块组成。自动剪板机要求应能满足不同宽度、不同厚度的钢板的剪切要求，上下辊轴的间距应是能够调节的。对于定长模块的辊轴，为了确保高传动精度，上下辊轴应能够同步转动，在传动方式上选用同步齿形带来实现，具有传动精度高、传动效率高、运转平衡等优点，改善了设备的性能。
该自动剪切机的剪切模块选用平行刃剪切式结构。对于剪切模块，因为工作时的振动较大，并且是直线往复动作，故可考虑采用流体传动方式。因为气压传动具有清洁、安全、易于实现，且成本较液压式低等特点，一般情况下尽可能采用气压驱动方式。这里根据工作时的振动较大的特点，依据剪切力工作负荷进行计算，采用气压驱动方式实现钢板剪切，实践证明为行之有效的。
2自动剪切机控制系统设计
2.1控制系统硬件设计
根据剪板机的工作要求，其控制系统的主控制器采用PLC。取料模块、校平模块、定长模块中的电动机通过变频器进行变频调速，满足加工中的速度要求。为了保证三个电动机的同步动作要求，仅仅凭借变频器调速还是不够的，会存在误差累积问题，当误差累积过大时会导致物料堆积过多而损害钢板，或者因钢板受到的拉应力过大而导致钢板变形，为此，在控制系统中采用同步控制器来实现电动机的同步控制。为了满足剪板机对剪板长度的高精度要求，在定长模块的辊轴上采用旋转编码器对辊轴的线速度和转动长度进行记数，实现钢板长度的jingque控制。图2所示为自动剪切机控制系统原理框图。
图2 自动剪切机控制系统原理框图
2.1.1PLC选型及应用
工艺流程的特点和应用要求是选型的主要依据。控制系统中需要13个输入端口，8个输出端口。其中输出端中有6个分别输出给三个变频器用以控制电动机的正反转，为了保证输出端的COM端不会交叉连接，选择40点的I／O点数(本来按I／O点数来确定，24点的PLC就完全够用的了)。PLC的输出不仅要驱动变频器，要驱动电磁阀，属于是既有交流负载，又有直流负载，应选择继电器输出方式。经综合考虑，选择三菱PLC进行控制，型号为FX1N-40MR。表1、表2为控制系统中PLC输入、输出分配表。
表1 PLC输入分配表
表2 PLC输出分配表
4 第三方软件与PLC的连接
有些系统具有特殊性，没有现成的通用软件用于进行数据处理和系统监控，这就需要用户用第三方软件开发平台开发满足系统要求的监控软件。这样做既可以满足系统要求．又可以节约系统投资。但对软件开发人员的经验和技术要求较高。
第三方软件开发平台开发的监控软件与S7—200系列PLC通信使用PPI协议的接口软件有：Prodave、MicroComputing、OPC。
第三方软件开发平台开发的瞌控软件与S7—200系列PLC通过自由口进行通信．协议自定的话．开发的监控软件可以调用MSComm控件实现两者的通信。
1、用Prodave软件包实现通信连接
Prodave是西门子公司推出的专门用于西门子PLC产品(S7—200、300、400系列PLC)与PC／PG进行数据交换处理的软件包。Prodave在*DLL或*LIB文件中集成了数据交换的函数。在自行开发的监控软件中可以方便地调用该软件中的备种函数。
(1)load_tool PC机与PLC系统初始化链接：
(2)urdoad_tool断开PC机与PLC系统链接：
(3)以及读写PLC内部存储区的函数。
监控软件通过读写函数可以方便监控PLC控制系统。
2、用MicroComputing软件实现通信连接
安装Microcomputing后，在VB或Delphi中可以宜接插入控件。可插入的控件主要有：Data controls、Editcontrols、Button controls、Label control、Slider control。
图2 用OPC或Micro computing获取PLC数据的结构图
Datacontrols的主要功能是把以上剩余的四个控件与S7—200系列PLC相连接、设置事件触发条件以及设定S7—200系列PLC地址等。而Editcontrols、Button controls、Label controls、Slidercontrol可以与S7—200系列PLC存储资源直接对应。第三方软件可以直接调用上列控件对PLC进行监控。也可以通过函数对S7—200系列PLC进行读写操作。
3、用OPC Server软件实现通信连接
安装S7—200 OPCServer软件后，在操作系统中将增加一个OPC服务器，服务器的名字是“OPCServer．Computing”。VB或Delphi中可编写OPC客户端程序与OPC服务器通信。
以下给出在VB开发环境下编写OPC客户端程序的过程：
在VB开发环境中的Project\References中添加OPC Au—tomation20．编写连接OPC Server、添加组、添加条目、读写数据的程序。
使用到的函数如下：
connect函数：与OPC Server建立连接；
OPCGroups．Add函数：添加组：
OPCITems Additems函数：添加条目：
SyncRead函数：同步读；
SyncWrite函数：同步写。
OPC服务器名为“OPCServer．Computing”，条目名称与S7—200系列PLC中用于监控的变量名对应。
第三方软件通过OPC或MicroComputing获取S7—200系列PLC数据的结构图如图2所示。
4、用自由口实现通信连接
在VB或Delphi下插入MSComm控件，按照自定协议通过串口来收发数据，并对数据进行处理并实现监控。
在PLC中也必须编写通信程序，流程如图3所示。
图3 自由口通信流程图
5、优缺点
用Prodave，实现简单，灵活性较好，可以直接调用Prodave的函数对S7—200系列PLC内部存储区进行读写，并能满足大规模数据的传输，调试简单．很适合在工程中应用。但需要购买软件，编程较复杂。
用MicroCompudng，使用方便，编程以控件实现，编写简单。但灵活性差，并需要购买软件和授权。
用OPC实现通信，编程灵活也较简单，调试简单，由于OPC协议是通用协议。得到了许多公司支持，通用性好。但需要购买软件及授权。
用自由口通信实现，通信协议自己制定．灵活性好，扩展了使用范围．不需购买专门软件。但编程复杂。PLC中要编写复杂的程序．使用了大量PLC的资源。VB或Delphi中用MSComm控件对串口进行读写，程序复杂，实时性较差。
5 结束语
以上面给出了6种监控计算机与S7-200系列PLC通信实现方法,它们各有优缺点．适用于不同情况下的监控控制系统。研究证明,以上6种方法对不同要求的系统能较好的实现监控计算机与S7-200系列PLC通信．对工程实践有较高的参考价值
1 引言
西门子工控产品在工控领域应用市场中有较高的占有率，S7—200系列PLC是西门子SIMATICPLC家族中的成员之一，在西门子工控领域应用中占有重要地位。S7—200系列PLC体积小,软硬件功能强大，系统配置方便，由它组成的系统可以与强大的Profibus现场总线相连接。它一推向市场就在各行各业得到了广泛应用。在实际工程应用中遇到了监控计算机与S7—200系列PLC通信问题。由于西门子公司S7—200系列PLC比监控组态软件WinCC推出晚，WinCC中没有集成S7—200系列PLC的通信驱动程序；S7—200系列PLC的通信协议也不公开．应用第三方软件编制监控程序也有问题。这些问题给S7—200系列PLC的应用带来了一定的限制，为了解决这个实际工程问题，作者做了一些研究，本文就S7—200系列PLC与监控计算机通信问题研究结果展开讨论。
2S7—200系列PLC监控的主要方法
在大多数控制系统中，仅仅是实现控制是不够的，在许多情况下也需要组态监控界面对系统进行监控。通过监控可以增加人机交互的能力，使操作人员实时地监控系统工作情况并使系统操作变得方便。
对S7—200系列PLC组成的控制系统进行监控一般有三种方法：组态软件监控、第三方软件编制的监控软件监控、触摸屏监控。
用组态软件WinCC实现监控，功能强大，灵活性好，可靠性高。但软件价格高，并需要解决WinCC与S7—200系列PLC的通信问题。在复杂控制系统中可以采用此方法。
用第三方软件编制的监控软件实现监控，灵活性好，系统投资低，能适用于各种系统。但开发系统工作量大、可靠性难保证，对技术人员的经验和技术水平的要求高，还必须购买通信协议软件。在系统资金投资有限，技术人员水平较高的情况下可以采用此方法。
触摸屏进行监控，可靠性高，监控实现容易，触摸屏与PLC之间的通信问题生产厂商已处理好．用户不用考虑通信问题，可以大大缩短工程周期。但灵活性一般，功能有限，不能满足复杂控制系统的监控要求．价格高。在系统可靠性要求高、工期短的情况下可以采用此方法。
3WinCC组态软件与S7—200系列PLC的通信
SIMATICWinCC采用了新的32位技术的过程监控软件，具有良好的开放性和灵活性。无论是单用户系统，还是冗余多服务器，多用户系统。WinCC均是较好选择。通过ActiveX，OPC，SQL等标准接口．WinCC可以方便地与其它软件进行通信。WinCC与S7—200系列PLC的通信．可以采用PPI和Profibus两种通信协议之一进行。
1、WinCC与S7—200系列PLC通过Proilbus协议进行通信的实现
(1)软硬件要求：
*PC机,bbbbbbs 98操作系统：
*S7—200系列PLC；
*CP5412板卡或者其他同类板卡，例如：CP5611，CP5613；
*EM277 Profibus DP模块：
*Profibus电缆及接头；
*安装CP5412板卡的驱动；
*安装WinCC 4. 0或以上版本：
*安装COM Profibus软件。
硬件连接如图1。
监控计算机：DP主站，地址为1
图1WinCC与S7—200系列PLC通信实现硬件连接
(2)组态
打开SIMATIC NET\COMPmfibus，新加一个组态，主站为SOFTNET—DP,从站是EM277Profihus—DP。主站的地址选择从1到126。从站的地址选择从3到99，与EM277的地址一致。用该软件对从站进行配置：打开从站属性，在Configure选项中，选择8bytesin／8bytesout(可根据实际需要选定)。在bbbbbeterize中可以选择偏移地址．地址对应于S7—200系列PLC的数据区(即V区)，默认为0，即从VBO开始。组态完成后，导出(Export)NCM文件，生成*.txt和*.ldb文件。
(3)设置PG／PC interface。
在AccessPoint of theApplication中选择CP-L2_1，在Interface bbbbbeterAssignment选择CP5412A2(Profibus)。在属性里的激活DP协议，并在DP-Database参数中输入*jdb文件的完全路径。设置完成后可以诊断硬件配置是否正确、通信是否成功。
(4)WinCC的设置。
在WinCC变量管理器中添加一个新的驱动程序，新的驱动程序选择PROFIBUSDPCHN。选择CP5412(A2)Board 1．在Syatembbbbbeters设定参数。CP5412(A2)board参数为1．表示板卡的编号；Config参数为组态时生成的*．1xt文件的完全路径；Watchdogtime参数为0。新建一个连接．从站地址与EM277的地址一致。
(5)建立变量。
WinCC中的变量类型有In和Out。In和Out是相对于主站来说的．即In表示WinCC从S7—200系列PLC读入数据，Out表示WinCC向s7—200系列PLC写出数据。In和Out与数据存储区V区划应。在该例中，Out与PLC中数据存储区的VB0～VB7对应,1n与PLC中的存储区的VB8～VBl5对应。
(6)优缺点。
优点：该方法数据传输速度快、易扩展、实时性好。缺点：传送数据区域有限(大“字节)，在PLC中也必须进行相应的处理．且硬件成本高．需要的CP5412、EM277Profibus—DP、Profibu9总线等硬件．还需要ComPmfibus软件。应用场合：适用于在要求高速数据通信和实时性要求高的系统。
2、WinCC与S7-200系列PLC通过PPI协泌进行通信实现。
PPI协议是西门子S7—200系列PLC常用通信协议，但WinCC中没有集成该协议，即WinCC不能直接监控S7—200系列PLC组成的控制系统。S7—200OPCServer是西门子公司推出的专为解决上位机监控S7—200系列PLC控制系统的接口软件。．WinCC可以通过该软件与S7—200系列PLC很方便的建立通信。
(1)软硬件要求：
*PC机，bbbbbbs 98操作系统；
*S7—200系列PLC。
*PC／PPI电缆。
*安装S7—200 OPC Server软件。
*安装WinCC 4．0软件。
(2)连接：
在控制面板中设定PG／PC接口参数。在Access Point of theApplication中选择Computing，Interface参数选择PC／PPI Cable。
在WinCC变量管理器中添加个新的驱动程序。新的驱动程序选择OPC CHN，在OPCGROUP中新建一个连接，打开属性，选择OPC GroupSetting，OPC服务器名称为OPCServerMicroComputing。在新添加的连接中新建变量．变量的ItemName与s7—200系列PLC中用于监控的变量名对应：例如：Item Name为M00。
(3)优缺点
优点：该方法连接简单、硬件投资少、可以读写S7—200系列PLC中所有存储区域。缺点：通信速度比较慢、需要OPC软件及相应授权、系统扩展不方便。应用场合：用于低速、实时性要求不高、系统投资资金有限的系统。
也可以通过其他公司的OPC软件进行通信．例如用开普的KEPServerEx作为OPC服务器．用WinCC作为OPC客户端来读写S7—200系列PLC内部数据区。实现与上述第二种系列PLC中存储地址对应。
在复杂系统中，如果系统中有S7—200系列PLC和B7-300系列PLC存在。S7—200系列PLC一般作为S7—300系列PLC的从站挂到Profibus总线上，WinCC通过S7-300系列PLC对S7-200系列PLC进行监控。