西門子功率模塊6SN1123-1AB00-0HA2

系統(tǒng)中ET200eco從站中選用了8DI和16DI兩種模板，模板結構緊湊，模板的供電采用7/8‘電源線，模板的通訊采用M12通訊接頭。接線靈活而快速，方便拔插。其接口模塊上帶有2個旋轉式編碼開關用于profibus地址分配。
    網(wǎng)絡設備按照適應工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的程度，以及生產(chǎn)線的布局來考慮選用不同防護等級。控制箱中的模塊采用防護等級為20的ET200S I/O模塊，對應每個控制箱的還有一個防護等級為67的ET200eco模塊，置于生產(chǎn)線滾輪下方，由于該模塊需要接觸到現(xiàn)場較為惡劣的生產(chǎn)環(huán)境，因此需要有防水防油防塵等功能。
    3 目標控制系統(tǒng)
    3.1 系統(tǒng)設計
    汽車發(fā)動機裝配線是一個對發(fā)動機順序裝配的流水線工藝過程。由于工藝的繁瑣性，工程的計算機控制系統(tǒng)考慮采用分散控制和集中管理的分布式控制模式，采用以PLC為核心構成的計算機控制系統(tǒng)，各獨立工位控制系統(tǒng)之間通過網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息、資源共享。該裝配線在整個生產(chǎn)過程中較為關鍵，由于每個工位之間是流水線生產(chǎn)，因此每個環(huán)節(jié)的控制都必須具備高可靠性和一定的靈敏度，才能保證生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。從站中的每個ET200S站和其對應的 ET200eco站共同構成一個工位, ET200eco主要是采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)之用。ET200S站的模塊置于小型控制箱內(nèi), 對于工位的基本操作有兩種方式，就地控制箱手動方式和就地自動方式。由于每個控制工位的操作進度不*，操作工可以按照裝配要求進行手自動切換。特殊情況下亦可通過手動操作進行工件位置的修正。
    安裝在各工位的分布式I/O模塊ET200S和ET200eco通過現(xiàn)場檢測元件和傳感器將系統(tǒng)主要的監(jiān)控參數(shù)（主要是開關量）采集進來，ET200S和ET200eco將現(xiàn)場模擬量信號轉換為高精度的數(shù)據(jù)量，通過zui高速度可達12M的Profibus-DP現(xiàn)場總線網(wǎng)絡將采集數(shù)據(jù)上傳到*控制器，控制器根據(jù)具體工藝要求進行處理，再通過Profibus-DP網(wǎng)絡將控制輸出下傳給ET200S，實現(xiàn)各工位的控制流程。 PROFIBUS是應用zui廣泛的過程現(xiàn)場總線系統(tǒng)。PROFIBUS有三種類型:FMS、DP和PA。PROFIBUS-FMS可用于通用自動化;PROFIBUS-DP用于制造業(yè)自動化;PROFIBUS-PA用于過程自動化。使用PROFIBUS過程現(xiàn)場總線技術可以使硬件、工程設計、安裝調(diào)試和維修費用節(jié)省40%以上。PROFIBUS-DP的技術性能使它可以應用于工業(yè)自動化的一切領域，包括冶金、化工、環(huán)保、輕工、制藥等領域。除了安裝簡單外，它有*的傳輸速率，可達12Mbits/s，通訊距離可達到1000米，如果加入中繼器可以將通訊距離延長到數(shù)十公里，具有多種網(wǎng)絡拓撲結構（總線型、星型、環(huán)型）可供選擇。在一個網(wǎng)段上zui多可連接Profibus-DP從站即ET200S或是ET200eco 32個。
    整個控制系統(tǒng)根據(jù)工藝劃分由轉臺、舉升臺、舉升轉移臺、翻轉機五種工位組成。各部分可獨立完成各自的控制任務，并通過工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)和上位監(jiān)控系統(tǒng)的連接，由上位系統(tǒng)實現(xiàn)各部分的協(xié)調(diào)控制。
    裝配I線工程PLC控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)具有下列特點:
（1）計算機集成自動化過程控制系統(tǒng)，分布式、高可靠性、高穩(wěn)定性。
（2）從站作為相對獨立的系統(tǒng)分散控制各個工位的運行。
    3.2 系統(tǒng)控制要點

   （1）該系統(tǒng)網(wǎng)絡中一個主站CPU下兩條profibus網(wǎng)絡所帶的從站有44個之多，在利用Simatic Manager編程軟件進行硬件配置時，根據(jù)S7-300CPU中CPU31XC的地址分配的參數(shù)規(guī)范，對于數(shù)字量輸入輸出，其地址分配的參數(shù)范圍為0.0～127.7。因此在進行硬件配置時, S7～300CPU自帶的profibus-DP接口上的profibus I線上的模塊數(shù)字量I/O地址一般規(guī)定在0.0～127.7的范圍中,如有超出則采用間接尋址的方式來處理。profibus Ⅱ線上的模塊的數(shù)字量I/O地址無論處在哪個范圍中,都必須采用間接尋址方式。
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   （2）關于接觸器的硬件互鎖。對于轉臺工位，轉臺有正轉和反轉兩種工作狀態(tài)，因此轉臺的回轉電機需要有一個負荷開關和兩個接觸器一并來控制（而舉升電機一般只需要一個負荷開關和對應的一個接觸器即可進行控制），接觸器分正轉接觸器和反轉接觸器，輸入端為380AV。正轉接觸器的三相電壓A、B、 C分別和反轉接觸器的C、B、A短接。如圖2所示，當程序在執(zhí)行過程中，若存在某些漏洞使得正轉接觸器和反轉接觸器的輸出點同時置1時，則會出現(xiàn)正轉接觸器和反轉接觸器各自的A相和C相短接，造成接觸器短路損壞，主電源開關跳閘。為了避免這種事故的發(fā)生，首先保證程序中不能出現(xiàn)兩個接觸器同時置1的情況，其次即是采用接觸器上硬件互鎖，如圖2所示，點Q1、點Q2是輸出控制點，Q1兩端本應接在正向接觸器的兩個輸入端子，同理， Q1兩端本應接在正向接觸器的兩個輸入端子，但是改接成如圖所示。接觸器上有自帶的一個常開點和一個常閉點，互鎖中只需用到常閉點，當輸出點Q1閉合時，正向接觸器上常閉點隨之斷開，則Q2輸出點兩端之間不可能形成回路，也就不會出現(xiàn)短路跳閘的事故。
   （3）該項目中涉及到的變量數(shù)目較多，根據(jù)現(xiàn)場情況隨時可能有更改，為了便于管理，采取S7程序界面和Wincc人機界面共用一套變量。這樣可以將建立變量的工作量減少一半，也將出錯概率減少一半。先安裝step7軟件，之后自定義安裝Wincc軟件，將Wincc通訊組件安裝完整。然后在 step7軟件中插入OS站，可點擊右鍵打開并編輯Wincc項目。在Wincc項目中需要引用變量的位置進行變量選擇，出現(xiàn)變量選擇對話框，即可在 step7項目變量表中選擇需要的變量，從而保證人機界面和下位機所用變量的*性。
    3.3 系統(tǒng)控制功能
   （1）手自動回路的切換
    在Wincc人機界面上可以很方便地知道每個工位的手自動狀態(tài)，但是手自動狀態(tài)的切換是在從站的控制箱面板上實現(xiàn)的。在自動狀態(tài)下，工位的操作全由下位控制，可實現(xiàn)全自動控制機械的操作流程。在手動狀態(tài)下，操作具有自保護功能，在某些機械操作動作下通過軟件互鎖可杜絕相應的危險動作的發(fā)生。
   （2）安全保護
    上位監(jiān)控系統(tǒng)設定了若干級操作密碼，管理員和操作員分別有自己的操作權限，且操作員在進行操作時有必要的警告提示框和信息提示框出現(xiàn)。
   （3）查詢源程序代碼
    當上位機畫面顯示某個工位出現(xiàn)故障時，可從畫面直接點擊按鈕進入相應的下位機梯形圖程序界面，即可迅速查找出故障的根本原因，節(jié)省了維修時間。
   （4）故障報警和報表打印
    當設備出現(xiàn)故障時，報警框中會出現(xiàn)提示，并伴隨有聲音報警。操作員可根據(jù)需要打印與生產(chǎn)相關的報表信息

在電源斷電后，電源模塊不能再繼續(xù)保持直流母線電壓，特別是在直流母線組件中的電機模塊從中接收功率后。

此時，為保持直流母線電壓，以便進行可控的緊急停機，可以激活一個或多個驅(qū)動結構的小 Vdc 控制器 (p1240 = 2，3)。通常只有一個帶 Vdc_min 控制的驅(qū)動結構被參數(shù)化為支持驅(qū)動結構。

當直流母線電壓向直流母線電壓下限值 (p1248) 下降時，Vdc_min 控制就已改變了扭矩極限。支持驅(qū)動結構的電動功率會降低，直至達到電壓閾值。

如果低于電壓閾值，支持驅(qū)動結構將通過制動將功率饋入直流母線回路。如果支持驅(qū)動結構的轉速降至“0"，說明支持驅(qū)動結構的動能已耗盡，無法再支撐直流母線回路。

邊界條件

為了使支持驅(qū)動結構進入回饋式運行狀態(tài)，p1248 中的電壓閾值必須設置為高于支持驅(qū)動結構關斷閾值 (r0296) 的值。

如果將電壓和關斷閾值設置為相同的值，當達到關斷閾值時，支持驅(qū)動結構將關斷，并且在關斷時間點之前不向直流母線回饋任何功率。

電壓閾值與關斷閾值之間的小差值建議為 10 V。您可借助以下公式來計算電壓閾值整定值：

P電動_大_已獲取對應于所有直流母線耗電器從直流母線回路中獲取的大電動功率。在該公式中，必須以數(shù)值的形式輸入 P電動_大_已獲取的值，不考慮正負號。

用于計算比例增益 (p1250) 的公式：p1250 = 0.5 x 直流母線電容 [mF]。

p1248 中的整定值不得高于正常運行時的直流母線電壓。

電源恢復供電時的響應方式

在電源恢復供電后，Vdc 控制器自動失效。支持驅(qū)動結構再次加速至轉速設定值。如果電源沒有恢復供電，而支持驅(qū)動結構的動能已耗完，那么直流母線電壓就會擊穿。

電源恢復供電時，必須確保驅(qū)動連接沒有與電源斷開。為此，建議使用跌落式線路接觸器。此外，線路接觸器必須由無中斷電源 (USV) 為其供電。

 

Vdc_min 控制（動能緩沖）的激活/取消

Vdc_min 控制、無制動

如果設置 p1240 = 8 或 9，則支持驅(qū)動結構會在直流母線電壓較低時，在沒有主動制動的情況下，將消耗功率多降至“0"。

Vdc_max 控制

在沒有回饋能力的電源模塊上或電源故障時，直流母線組件中驅(qū)動結構的制動過程可能會導致直流母線電壓增大到斷路閾值。

此時可以激活一個或多個驅(qū)動結構的 Vdc_max 控制器 (p1240 = 1，3)，以避免因過電壓導致斷路。通常只有一個帶 Vdc_max 控制的驅(qū)動結構被參數(shù)化為支持驅(qū)動結構。

當直流母線電壓向直流母線電壓上限值 (p1244) 升高時，Vdc_max 控制就已改變了扭矩極限。支持驅(qū)動結構的回饋功率會降低，直至達到電壓閾值。

如果超出電壓閾值，支持驅(qū)動結構就會通過加速從直流母線回路中取電。此時，支持驅(qū)動結構將接收其他驅(qū)動結構在制動時饋入直流母線回路的功率。此外還縮短了制動階段。支持驅(qū)動結構達到大轉速時，就會關斷且不再接收功率。支持驅(qū)動結構無法再支持直流母線回路。