西門子6ES7322-5HF00-0AB0

通過 PROFIBUS DP 進(jìn)行過程通信

SIMATIC S7-1500 通過通信處理器或通過配備集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 連接到 PROFIBUS DP 總線系統(tǒng)。通過帶有 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或通訊模塊,可構(gòu)建一個高速的分布式自動化系統(tǒng)，并且使得操作大大簡化。

從用戶的角度來看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒有區(qū)別（相同的組態(tài)，編址及編程）。

以下設(shè)備可作為主站連接：

• SIMATIC S7-1500 
  （通過帶 PROFIBUS DP 接口或 PROFIBUS DP 通信模塊的 CPU）

• SIMATIC S7-300 
  （使用帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）

• SIMATIC S7-400 
  （使用帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）

• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H，帶 IM 308

• SIMATIC 505

以下設(shè)備可作為普通從站或智能從站來連接：

• 分布式 I/O 設(shè)備，例如 ET 200

• 現(xiàn)場設(shè)備

• SIMATIC S7-200、S7-1200、S7-300

• C7-633/P DP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP

• SIMATIC S7-400（僅通過 CP 443-5）

• SIMATIC S7-1500（只能通過 CP/CM 1542-5）

不過，安裝有 STEP 7 的編程器/PC 或 SIMATIC HMI 面板僅使用部分通過 PROFIBUS DP 運(yùn)行的 PG

PC與PLC功能分配

　　在等離子熔射過程中，環(huán)境惡劣，噪音等污染嚴(yán)重，干擾強(qiáng)，系統(tǒng)工作周期長。因此現(xiàn)場設(shè)備控制核心采用西門子S7-300型PLC，充分利用該型PLC可靠性和良好的抗干擾能力來保證系統(tǒng)可靠性。并配備了A/D、D/A模塊和CP5611通訊卡，可以實現(xiàn)模擬量采樣與輸出和與上位機(jī)之間通訊。同時PLC系統(tǒng)還配備了西門子穩(wěn)壓電源，保證了系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，避免與整個系統(tǒng)共用電源產(chǎn)生干擾。

　　由于PLC無法進(jìn)行監(jiān)控圖表顯示、圖像處理和復(fù)雜算法設(shè)計，操作人員也不能直觀了解現(xiàn)場狀況。為了彌補(bǔ)以上不足，系統(tǒng)增加PC進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)控與數(shù)據(jù)運(yùn)算，其主要任務(wù)是獲取機(jī)器人狀態(tài)信息和皮膜溫度采樣信息，根據(jù)設(shè)定工藝優(yōu)化算法執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行實時熔射路徑調(diào)節(jié);對等離子射流檢測圖像進(jìn)行處理，反饋調(diào)節(jié)信息至PLC實現(xiàn)對等離子射流發(fā)生裝置調(diào)控;同時能對系統(tǒng)故障做出及時報警，并能采取相應(yīng)應(yīng)急處理措施和加工現(xiàn)場斷點(diǎn)保護(hù)等。

3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　3.1 控制軟件設(shè)計

　　控制軟件系統(tǒng)主要功能包括：參數(shù)設(shè)定、過程監(jiān)控、工藝優(yōu)化、故障信息處理與報表系統(tǒng)等。這些部分相互結(jié)合，實現(xiàn)對整個等離子熔射過程狀態(tài)和實時現(xiàn)場數(shù)據(jù)監(jiān)控、系統(tǒng)故障報警和相應(yīng)處理、熔射主要工藝參數(shù)記錄和報表打印輸出功能等。

　　3.2 OPC客戶端程序設(shè)計

　　OPC規(guī)范定義了一個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，這個標(biāo)準(zhǔn)使得COM技術(shù)適用于過程控制和制造自動化等應(yīng)用領(lǐng)域。OPC是以O(shè)LE/COM機(jī)制作為應(yīng)用程序的通訊標(biāo)準(zhǔn)。OLE/COM是一種客戶/服務(wù)器模式，具有語言無關(guān)性、代碼重用性、易于集成性等優(yōu)點(diǎn)。OPC規(guī)范了接口函數(shù)，不管現(xiàn)場設(shè)備以何種形式存在，客戶都以統(tǒng)一的方式去訪問，從而保證軟件對客戶的透明性，使得用戶*從低層開發(fā)中脫離出來。

　　OPC客戶端軟件設(shè)計流程如圖2所示，其客戶端程序開發(fā)目的是基于OPC協(xié)議實現(xiàn)計算機(jī)與PLC之間通訊，通過PC機(jī)直接讀寫PLC中變量，提高數(shù)據(jù)訪問速度，保證熔射工藝優(yōu)化算法的運(yùn)算結(jié)果及時傳送到PLC現(xiàn)場控制設(shè)備中，實現(xiàn)整個系統(tǒng)實時控制，從而能夠充分地利用計算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力和豐富的軟件資源。

圖2 OPC客戶端程序設(shè)計流程圖

3.3 PLC運(yùn)行程序設(shè)計

　　等離子熔射系統(tǒng)由西門子S7-300型PLC作為現(xiàn)場設(shè)備控制核心，實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備控制，整個工藝過程動作控制和現(xiàn)場數(shù)據(jù)采樣。PLC內(nèi)部程序分為手動控制和自動運(yùn)行兩個部分，可分別響應(yīng)控制面板上按鈕動作和上位機(jī)發(fā)來的控制指令。

　　PLC程序采用Step7進(jìn)行設(shè)計，主要過程包括：首先在Step7中建立一個新工程SprayControl，然后插入SIMATIC 300 Station，根據(jù)PLC硬件配置及模板物理安裝位置進(jìn)行硬件組態(tài)。其次插入Simatic PC Station，在其中插入OPC Server和CP5611。在OPC Server的Connections中基于MPI網(wǎng)絡(luò)建立PC Station與Simatic 300 Station之間網(wǎng)絡(luò)連接。MPI網(wǎng)絡(luò)建立成功后，可以在OPC Server中Symbols列表中看到PLC中CPU單元內(nèi)設(shè)計的所有的數(shù)字量、模擬量和數(shù)據(jù)塊等各種變量。基于MPI方式進(jìn)行組網(wǎng)后的網(wǎng)絡(luò)連接圖如圖3所示。后基于SimaticNet軟件建立名稱Spray的OPC服務(wù)器，這樣就可以通過OPC客戶端程序訪問PLC中變量。

圖3 基于MPI方式組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)連接圖

　　PLC中運(yùn)行程序集中在S7 Program中Blocks里，主要模塊包括系統(tǒng)主控模塊OB1，負(fù)責(zé)調(diào)用其他功能塊等。然后分別設(shè)計針對送粉器控制、工作轉(zhuǎn)臺控制、機(jī)器人故障處理、系統(tǒng)故障處理等功能塊，供主控塊調(diào)用。為了確保PLC程序安全執(zhí)行，必須增加對象塊OB80、OB82、OB85分別實現(xiàn)對模板診斷錯誤和超時錯誤處理，OB121和OB122響應(yīng)同步錯誤。設(shè)計過程中可以按照變量分類或者針對某一功能塊設(shè)計數(shù)據(jù)塊，將控制系統(tǒng)中的變量統(tǒng)一分組管理

S7-300型號及對應(yīng)描述：