广州S7-200 SMART 可编程控制器批发品牌 S7-200SMART可编程控制器

S7-200 SMART 在全自动金属带锯床上的应用
上海赞国自动化科技有限公司
摘 要：本文介绍 S7-200 SMART PLC 在全自动金属带锯床上的应用，阐述了设备工艺要求、控制系统配置、软
件设计和实现的功能。经测试，该方案性能稳定，加工精度满足设计要求。
关键词：S7-200 SMART 金属带锯床
1 引言
日常生活中各种产品的生产和模具都有着密不可分的联系，而金属带锯床是在模具加工中的**道生产工
序，它将钢厂生产出来的金属板材、棒材、管材加工成其它生产过程中所需的小块材料。
早在 20 世纪中后期，金属带锯床就已经大量出现。随着轴承工业及汽车工业的发展，大批量等长度加工
生产要求的产生，全自动金属带锯床开始出现，当时的控制系统多采用单片机控制，但不利于后期的功能升级，
同时维护成本较高。
随着 PLC 和人机界面技术的普及，由于其开放的性能和操作的简便性受到越来越多的认可，PLC 成为金
属带锯床的主流控制器而得到广泛应用。
2 全自动金属带锯床工艺要求
2.1 全自动金属带锯床结构
全自动金属带锯床由以下几部分组成:
(1) 油压控制系统，主要提供整机液化气压控制动力。
(2) 带前、后夹钳的自动送料床台系统，前夹钳和后夹钳主要对需要加工材料起夹紧的固定作用，由液压提供
动力，同时当一根完整材料加工完成后通过压力自动检测停机功能也是由夹钳的动作产生的信号；送料床
台部分执行材料运送及定寸功能，也是由液压提供动力，当送料床台前进送料及后退定寸时，通过小齿轮
带动旋转编码器转动，编码器反馈的高速脉冲输入到 S7-200 SMART 的高速计数器 HSC0 进行计数 N，通过
L=2πR，计算出编码器小齿轮转动一周的周长，同时⊿L=L/PPR（PPR 为编码器分辩率）。当实际所需的定寸
长度为 l 时，PLC 应接收的脉冲个数是 n=l/⊿L，当 N=n 时定位完成。
(3) 锯框及主马达，锯框带动金属带锯条升降，主马达为带锯条旋转提供动力，主马达由变频器控制，起到节
能和调速的功能，锯框的升降由油缸带动，通过压力调节阀和流量调节阀控制锯框锯切不同材料时的压力
和不同材料及不同锯带转速时的下降速度。4 软件设计
4.1 高速计数配置
S7-200 SMART 集成了4 路高速计数器，在本系统中只使用了高速计数器HSC0，用来接收当前送料床台位置反馈
脉冲，选择工作模式9，计数倍率为4倍，预设值地址:VD8004，当前值地址:VD8000，当事件 12 (HC0 的 CV = PV) 启
用中断并启动计数器。注意：在使用高速计数器时，请在系统块中将相对应的数字量输入的滤波时间改成0.2ms，如不修
改则高速计数器将不能正常工作，本配置中将I0.0和I0.1滤波时间改成0.2ms。
4.2 工作数据存贮
应客户要求，做到100个工作站，将常用的100种加工长度和数量记录起来，方便使用，因TK6070I的配方在实际使
用上操作人员很不习惯且不好操作，通过使用其项目选单功能来配合S7-200 SMART的指针进行间接寻址功能，很轻易
的实现了客户的要求，所占用地址从VD0-VD2396。
4．3 程序功能的实现
按照程实现的功能主要分成以下几部分
(1) 主程序部分 OB1，用来调用子程和手动控制程序及输出处理。(2) 自动工艺控制部分 SBR0，按照图 2 工艺流程编制程序。
(3) 配方及选单功能 SBR1，通过 S7-200 SMART 的指针进行间接寻址功能，轻松实现 100 个工作站的数据存
贮和调用，编程简便，数据处理量少，节省了大量的工作量。
(4) 人机数据处理及报警功工能 SBR2，主要处理中英文、及厘米英寸转换、锯带转速计算和报警处理。
(5) 送料长度计算 SBR3，主要实现每次送料长度的计算，及设置长度下的送料次数，同时处理送料**过较大
允许误差时停机功能。
5 结束语
S7-200 SMART 硬件设计采用输入在上部，输出在下部，使现场人员更*适应，配线更加方便。在编程过
程中向上、向下及向右的画线可方便的使用 Ctrl+方向键，不需再用鼠标一个一个的点击，操作简便。通过一根
普通的网线即可完成程序的下载，不需配备**下载电缆，下载速度快，几秒钟完成工程的下载，同时增加了
下载选项的快捷按钮，方便实用。
本系统没有采用伺服电机带动送料机构，改成油缸推动送料机构，编码器反馈位置信号，从而大大的节省
的控制和机械结构的成本，重复定位精度满足生产需求，采用 S7-200 SMART PLC 提升了设备档次，提高了整机
控制系统的稳定性，大量节了了售后成本，得到客户的一至**。

S7-200 SMART 在化成生产线上的应用
上海赞国自动化科技有限公司 黄工 西门子（中国）有限公司 黄坤
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。
工艺流程
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
采集的较多 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。
(2)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。
方案确定
本项目中采用西门子 S7-200 SMART PLC 作为主控制器，采用上位机的显示
器作为人机交互接口。S7-200 SMART 的 CPU 集成了以太网接口和 1 个 RS485 接
口。RS485 通信口支持自由口通信，以太网接口不仅支持程序调试功能，还能与
触摸屏和计算机进行通信，轻松组网。S7-200 SMART 配备了西门子**高速处
理芯片，可以轻松满足化成生产线监控系统的控制要求。
本系统采用 CPU SR40 采集生产线上所有仪表的数据，然后再把所有 PLC 的
数据都通过以太网传送给上位机，每个 CPU 均配备了 RS485 通信板。CPU SR40
具有 24 点输入，16 点输出，支持自由口通信，完全可以满足化成生产线的控制
要求。
(1)化成电源控制程序
通过采集电源的状态、电压、电流等数据和上位机的控制，做一个调节的闭
环的自动化控制。
(2)化成线通信程序
PLC 不仅要采集生产线上所有仪表和状态信号，而且要接收上位机下达的控
制任务。在一个化成生产线监控系统中，PLC 与上位机的实时通信很关键，否则
会影响到整个系统的运行效率及安全。影响实时通信的因素有：通信仪表的数量、
通信波特率、通信介质、通信协议及通信网络结构等。
其中 RS485 自由口通信协议及程序的实现尤其重要。由于 AIBUS 通信协议中
主站对从站的读写操作是分开的，在监控系统中，主站不仅需要得到化成电源的
实时状态，还需要把控制任务实时发送到化成电源，在化成电源数量比较多的系
统中，如果采用读写操作分开的通讯协议，那么通信的实时性就会明显降低。
本项目为了达到操作的实时性，采用了一次发送和接收的方式，提高了通信
效率。
参考 AIBUS 协议，通过自由口协议编写的控制和通信程序实现了类似的功能
和工业以太网实现了同时操作多台电源的控制和实时监控。
应用体会
S7-200 SMART 控制器可扩展至 2 个 RS485 通信口，均支持自由口通信，
很好地满足了化成生产线对 RS485 通信口的数量要求。同时，本地集成的以太网
口支持编程调试、触摸屏通讯等功能，使用 1 根网线就可以实现编程调试工作，
不必走到每台 PLC 旁边去调试程序，从而提工作效率。

机型丰富，更多选择
提供不同类型、I/O点数丰富的CPU模块，单体I/O点数较高可达60点，可满足大部分小型自动化设备的控制需求。另外，CPU模块配备标准型和经济型供用户选择，对于不同的应用需求，产品配置更加灵活，较大限度的控制成本。

PROFIBUS 通信
使用EM DP01扩展模块可以将S7-200 SMART SR/ST CPU做为PROFIBUS-DP从站连接
到PROFIBUS通信网络。通过模块上的旋转开关可以设置PROFIBUS-DP从站地址。该
模块支持9600波特到12M波特之间的任一PROFIBUS波特率，较大允许244输入字
节和244输出字节。