西門子CPUCR60,36入/24出

致力于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)、工程配套和系統(tǒng)集成、銷售，擁有豐富的自動化產(chǎn)品的應(yīng)用和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及雄厚的技術(shù)力量，尤其以 PLC復(fù)雜控制系統(tǒng)、傳動技術(shù)應(yīng)用、伺服控制系統(tǒng)、數(shù)控備品備件、人機(jī)界面及網(wǎng)絡(luò)/軟?！　∑髽I(yè)主要業(yè)務(wù)經(jīng)營范圍：為工業(yè)企業(yè)數(shù)字化工廠產(chǎn)線設(shè)計(jì)、建設(shè)、互聯(lián)互通等提供專業(yè)的產(chǎn)品、技術(shù)和服務(wù)；為工業(yè)企業(yè)提供遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、調(diào)試運(yùn)維及工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺解決方案和服務(wù)；為工業(yè)企業(yè)和提供電氣自動化?！　IEMENS 可編程控制器：1. SIMATIC S7 系列PLC S7200 s71200 S7300 S7400 ET200 2. 邏輯控制模塊 LOGO 230RC 230RCO 230RCL 24RC 24RCL等 3. SITOP 系列直流電源 24V DC 1.3A 2.5A 3A 5A 10A 20A 40A 4. HMI 觸摸屏TD200 TD400C TP177 MP277 MP377 SIEMENS交流直流傳動裝置： 1. 交流。

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一、項(xiàng)目簡介
　　近年來，機(jī)器人自動化噴涂系統(tǒng)因其具有重復(fù)精度高、涂裝質(zhì)量好、可靠性好、適用性強(qiáng)、效率高等眾多優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于汽車等工業(yè)領(lǐng)域。而目前航空產(chǎn)品制造過程仍舊是勞動密集、工序繁復(fù)、工況惡劣、輔以大量工裝夾具并以手工制造為主，自動化生產(chǎn)能力不足。在國家提出十三五規(guī)劃，大力發(fā)展智能制造2025的時代大背景下，中航工業(yè)復(fù)合材料制造所高瞻遠(yuǎn)矚，*在噴涂領(lǐng)域采用機(jī)器人進(jìn)行自動化生產(chǎn)，加快了企業(yè)生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型升級，提高了裝備*制造能力。
　　本項(xiàng)目采用的是一臺可移動的懸掛式噴涂6軸機(jī)器人，它安裝在3自由度直角坐標(biāo)變位天車上，可以在噴房范圍內(nèi)（噴漆房內(nèi)尺寸：L30m×W9m×6.5m）進(jìn)行前后、左右、上下及旋轉(zhuǎn)等多個自由度的運(yùn)動，機(jī)器人的手臂上帶有一支噴槍，能實(shí)現(xiàn)對大型復(fù)合材料工件外表面涂裝涂層的噴涂作業(yè)。
　　二、懸掛式機(jī)器人噴涂系統(tǒng)組成
　　懸掛式機(jī)器人噴涂系統(tǒng)由總控系統(tǒng)、天車系統(tǒng)（懸掛行走機(jī)構(gòu)）、機(jī)器人系統(tǒng)、智能供漆系統(tǒng)以及視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖如圖1所示：
　
　　圖1機(jī)器人噴涂系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖
　　天車系統(tǒng)包括：1套縱走機(jī)構(gòu)（X軸）、1套橫走機(jī)構(gòu)（Y軸）、1套升降機(jī)構(gòu)（Z軸）和電氣伺服驅(qū)動系統(tǒng)，還有用于維修和檢測的走臺等附屬設(shè)施。如圖2所示：

　　圖2天車和機(jī)器人裝置圖
　　智能供漆系統(tǒng)由虹吸管、隔膜泵、物料罐、過濾器、2KS、調(diào)壓器、空打保護(hù)器等組成一套完整的供漆系統(tǒng)，是噴涂系統(tǒng)的重要組成部分，其承擔(dān)著從原料供應(yīng)到原料調(diào)節(jié)預(yù)混配比等重要的作用，是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的必要前提。物料包含油漆、固化劑和清洗劑

先上一張典型的PLC控制系統(tǒng)的框圖

1、用于開關(guān)量控制

PLC控制開關(guān)量的能力是很強(qiáng)的。所控制的入出點(diǎn)數(shù)，少的十幾點(diǎn)、幾十點(diǎn)，多的可到幾百、幾千，甚至幾萬點(diǎn)，由于它能聯(lián)網(wǎng)，點(diǎn)數(shù)幾乎不受限制，不管多少點(diǎn)都能控制，所控制的邏輯問題可以是多種多樣的：組合的、時序的、即時的、延時的、不需計(jì)數(shù)的、需要計(jì)數(shù)的、固定順序的、隨機(jī)工作的等等，都可進(jìn)行。

PLC的硬件結(jié)構(gòu)是可變的，軟件程序是可編的，用于控制時，非常靈活。必要時可編寫多套或多組程序，依需要調(diào)用。它很適應(yīng)于工業(yè)現(xiàn)場多工況、多狀態(tài)變換的需要。

用PLC進(jìn)行開關(guān)量控制實(shí)例是很多的，冶金、機(jī)械、輕工、化工、紡織等等，幾乎所有工業(yè)行業(yè)都需要用到它。目前，PLC首用的目標(biāo)，也是別的控制器無法與其比擬的，就是它能方便并可靠地用于開關(guān)量的控制。

2、用于模擬量控制

模擬量，如電流、電壓、溫度、壓力等等，它的大小是連續(xù)變化的。工業(yè)生產(chǎn)，特別是連續(xù)型生產(chǎn)過程，常要對這些物理量進(jìn)行控制。

作為一種工業(yè)控制電子裝置，PLC若不能對這些量進(jìn)行控制，那是一大不足，為此各PLC廠家都在這方面進(jìn)行大量的開發(fā)。目前，不僅大型、中型機(jī)可以進(jìn)行模擬量控制，就是小型機(jī)，也能進(jìn)行這樣的控制。PLC進(jìn)行模擬量控制，要配置有模擬量與數(shù)字量相互轉(zhuǎn)換的A/D、D/A單元。它也是I/O單元，不過是特殊的I/O單元。

A/D單元是把外電路的模擬量，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后送入PLC;D/A單元，是把PLC的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，再送給外電路。作為一種特殊的I/O單元，它仍具有I/O電路抗干擾、內(nèi)外電路隔離、與輸入輸出繼電器(或內(nèi)部繼電器，它也是PLC工作內(nèi)存的一個區(qū)，可讀寫)交換信息等等特點(diǎn)。

這里的A/D中的A，多為電流，或電壓，也有溫度。D/A中的A，多為電壓，或電流。電壓、電流變化范圍多為0～5V，0～10V，4～20mA，有的還可處理正負(fù)值的。這里的D，小型機(jī)多為8位二進(jìn)制數(shù)，中、大型多為12位二進(jìn)制數(shù)。A/D、D/A有單路，也有多路。多路占的輸入輸出繼電器多。有了A/D、D/A單元，余下的處理都是數(shù)字量，這對有信息處理能力的PLC并不難。中、大型PLC處理能力更強(qiáng)，不僅可進(jìn)行數(shù)字的加、減、乘、除，還可開方、插值，還可進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算，有的還有PID指令，可對偏差制量進(jìn)行比例、微分、積分運(yùn)算，進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的輸出，計(jì)算機(jī)能算的它幾乎都能算。

這樣，用PLC實(shí)現(xiàn)模擬量控制是*可能的。

PLC進(jìn)行模擬量控制，還有A/D、D/A組合在一起的單元，并可用PID或模糊控制算法實(shí)現(xiàn)控制，可得到很高的控制質(zhì)量。用PLC進(jìn)行模擬量控制的好處是，在進(jìn)行模擬量控制的同時，開關(guān)量也可控制。這個優(yōu)點(diǎn)是別的控制器所不具備的，或控制的實(shí)現(xiàn)不如PLC方便。當(dāng)然，若純?yōu)槟M量的系統(tǒng)，用PLC可能在性能價格比上不如用調(diào)節(jié)器。

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西門子S7-1200 緊湊型PLC在當(dāng)前的市場中有著廣泛的應(yīng)用，作為經(jīng)常與SINAMICS G120系列變頻器共同使用的PLC，其USS通信協(xié)議的使用一直在市場上有著非常廣泛的應(yīng)用。本文將主要介紹如何使用USS通信協(xié)議來實(shí)現(xiàn)S7-1200與G120變頻器的通信。

1．控制系統(tǒng)原理和接線圖

下圖是本例中所使用的原理和接線圖。

圖1:控制系統(tǒng)原理和接線圖

2．硬件需求
S7-1200 PLC目前有3種類型的CPU：
1）S7-1211C CPU。
2）S7-1212C CPU。
3）S7-1214C CPU。
這三種類型的CPU都可以使用USS通信協(xié)議通過通信模塊CM1241 RS485來實(shí)現(xiàn)S7-1200與G120變頻器的通信。

本例中使用的PLC硬件為：
1）PM1207電源 ( 6EP1 332-1SH71 )
2） S7-1214C ( 6ES7 214 -1BE30 -0XB0 )
3) CM1241 RS485 ( 6ES7 241 -1CH30 -0XB0 )
4) 模擬器 ( 6ES7 274 -1XH30 -0XA0 )

本例中使用的G120變頻器硬件為：
1） SINAMICS G120 PM240 （6SL3244-0BA20-1BA0）
2） SINAMICS G120 CU240S（6SL3224-0BE13-7UA0）
3） SIEMENS MOTOR (1LA7060-4AB10)
4） 操作面板 ( XAU221-001469)
5） USS 通信電纜 ( 6XV1830-0EH10)

3．軟件需求

1) 編程軟件 Step7 Basic V10.5 ( 6ES7 822-0AA0-0YA0)

4．組態(tài)

我們通過下述的實(shí)際操作來介紹如何在Step7 Basic V10.5 中組態(tài)S7-1214C 和G120變頻器的USS通信。

西門子CPUCR60,36入/24出

• S7-300全系列 CPU選型表

  S7-300C緊湊型CPU選型表
  CPU系列號	產(chǎn)品圖片	描述	選型型號
  CPU 312C		緊湊型CPU，16kB RAM，24VDC電源，內(nèi)置10DI/6DO，帶集成功能，MPI；包括插槽號標(biāo)簽和2把鑰匙；CPU運(yùn)行需要MMC	6ES7 312-5BD01-0AB0
  CPU 313C		緊湊型CPU，32kB RAM，24VDC電源，內(nèi)置24DI/16DO以及4AI/2AO，MPI；CPU運(yùn)行需要MMC	6ES7 313-5BE01-0AB0
  CPU 313C-2 PtP		緊湊型CPU，32kB RAM，24VDC電源，內(nèi)置16DI/16DO，帶集成功能，MPI，RS422/485接口；CPU運(yùn)行需要MMC	6ES7 313-6BE01-0AB0
  CPU 313C-2 DP		緊湊型CPU，32kB RAM，24VDC電源，內(nèi)置16DI/16DO，帶集成功能，MPI，PROFIBUS DP主/從接口；CPU運(yùn)行需要MMC	6ES7 313-6CE01-0AB0
  CPU 314C-2 PtP		緊湊型CPU，48kB RAM，24VDC電源，內(nèi)置24DI/16DO/4AI/2AO，帶集成功能，MPI，RS422/485接口；CPU運(yùn)行需要MMC	6ES7 314-6BF01-0AB0
  CPU 314C-2 DP		緊湊型CPU，48kB RAM，24VDC電源，內(nèi)置24DI/16DO/4AI/2AO，帶集成功能，MPI，PROFIBUS DP主/從接口；CPU運(yùn)行需要MMC	6ES7 314-6CF01-0AB0
  S7-300通用型CPU選型型號表
  CPU系列號	產(chǎn)品圖片	描述	選型型號
  CPU 312		16 kB RAM，24VDC電源，MPI； CPU運(yùn)行需要MMC	6ES7 312-1AD10-0AB0
  CPU 314		48 kB RAM，24VDC電源，MPI； CPU運(yùn)行需要MMC	6ES7 314-1AF10-0AB0
  CPU 315-2DP		128 kB RAM，24VDC電源，MPI， PROFIBUS-DP主/從接口； CPU運(yùn)行需要MMC	6ES7 315-2AG10-0AB0
  CPU 315-2PN/DP		128 kB RAM，24VDC電源，MPI/PROFIBUS DP主/從組合接口；以太網(wǎng)/PROFINET接口； CPU運(yùn)行需要MMC	6ES7315-2EG10-0AB0
  CPU 317-2DP		512 kB RAM，24VDC電源，MPI，PROFIBUS-DP主/從接口； CPU運(yùn)行需要MMC	6ES7 317-2AJ10-0AB0
  CPU 317-2PN/DP		512 kB RAM，24VDC電源，MPI/PROFIBUS-DP主/從組合接口；以太網(wǎng)/PROFINET接口； CPU運(yùn)行需要MMC	6ES7 317-2EJ10-0AB0
  CPU 318-2DP		512 kB RAM，24VDC電源， PROFIBUS-DP主/從接口，MPI，存儲卡插槽，后備電池保護(hù)外殼； 包括插槽號標(biāo)簽和2 把鑰匙	6ES7 318-2AJ00-0AB0
  S7-300F  CPU選型型號表
  CPU系列號	產(chǎn)品圖片	描述	選型型號
  CPU 315F-2 DP		SIMATIC S7-300F CPU；128kB RAM，24VDC電源，MPI，PROFIBUS DP 主/從接口；包括插槽號標(biāo)簽和2把鑰匙	6ES7 315-6FF01-0AB0
  CPU 317F-2 DP		512 kB RAM，24VDC電源，MPI， PROFIBUS-DP主/從接口；需要MMC	6ES7 317-6FF00-0AB0
  S7-300T  CPU選型型號表
  CPU系列號	產(chǎn)品圖片	描述	選型型號
  CPU 315T-2DP			6ES7315-6TG
  CPU 317T-2DP		512 kB RAM，24 VDC電源，MPI，PROFIBUS-DP主/從接口，PROFIBUS DP(DRIVE) 接口；帶技術(shù)/運(yùn)動控制功能；需要MMC	6ES7 317-6TJ10-0AB0
  S7-300 SIPLUS CPU選型表
  CPU系列號	產(chǎn)品圖片	描述	選型型號
  SIPLUS CPU 312C		緊湊型CPU，16 kB RAM，24 V DC 電源， 內(nèi)置10 DI/6 DO，帶集成功能，MPI ； 包括插槽號標(biāo)簽和2 把鑰匙；需要MMC( 擴(kuò)展溫度范圍和特殊介質(zhì)負(fù)載)	6AG1 312-5BD01-2AB0
  SIPLUS CPU 313C		緊湊型CPU，32kB RAM，24VDC 電源，內(nèi)置24DI/16DO/4AI/2AO，帶集成功能，MPI；需要MMC( 擴(kuò)展溫度范圍和特殊介質(zhì)負(fù)載)	6AG1 313-5BE01-2AB0
  SIPLUS CPU 314		48 kB RAM，24VDC電源，MPI； 需要MMC( 擴(kuò)展溫度范圍和特殊介質(zhì)負(fù)載)	6AG1 314-1AF10-2AB0
  SIPLUS CPU 315-2 DP		128 kB RAM，24VDC電源，MPI， PROFIBUS DP主/從接口；需要 MMC( 擴(kuò)展溫度范圍和特殊介質(zhì)負(fù)載)	6AG1 315-2AG10-2AB0
  CPU有關(guān)附件選型表
  系列號	產(chǎn)品圖片	描述	選型型號
  微存儲卡		64 kB微存儲卡	6ES7 953-8LF11-0AA0
  		128 kB微存儲卡	6ES7 953-8LG11-0AA0
  		512 kB微存儲卡	6ES7 953-8LJ11-0AA0
  		2 MB微存儲卡	6ES7 953-8LL11-0AA0
  		4 MB微存儲卡	6ES7 953-8LM11-0AA0
  		8 MB微存儲卡	6ES7 953-8LP11-0AA0
  MPI 電纜		用于通過MPI 連接SIMATIC S7 和 PG ；長度5m	6ES7 901-0BF00-0AA0
  前連接器，用于緊湊型 CPU		40 針，螺釘型前連接器	6ES7 392-1AM00-0AA0
  		40 針，彈簧型前連接器	6ES7 392-1BM01-0AA0

（1）風(fēng)力發(fā)電

    “十三五”規(guī)劃展望的2020年風(fēng)電2億千瓦目標(biāo)將會上調(diào)至2.5億-2.8億千瓦。“十三五”是我國關(guān)鍵的轉(zhuǎn)型期，經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)入新常態(tài)，能源也將轉(zhuǎn)入新常態(tài)。我國《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計(jì)劃(2014-2020年)》提出，到“十三五”末期，我國非化石能源占一次能源消費(fèi)比重將達(dá)到15%。

    中國風(fēng)力等新能源發(fā)電行業(yè)的發(fā)展前景十分廣闊，預(yù)計(jì)未來很長一段時間都將保持高速發(fā)展，同時盈利能力也將隨著技術(shù)的逐漸成熟穩(wěn)步提升。

    PLC系統(tǒng)可以作為控制器應(yīng)用于風(fēng)機(jī)變漿系統(tǒng)的控制器，也可作為輔控系統(tǒng)用于風(fēng)塔。但目前國內(nèi)PLC作為風(fēng)機(jī)變漿控制的應(yīng)用只限于1.5MW以下機(jī)組。對于1.5MW以上機(jī)組還沒有成熟的應(yīng)用，更多采用基于PC的控制方式。目前已經(jīng)有一些大學(xué)機(jī)構(gòu)和研究所在致力于PLC在這方面的應(yīng)用。

（2）垃圾處理

    在垃圾處理行業(yè)，PLC主要應(yīng)用于垃圾焚燒發(fā)電。垃圾發(fā)電是把各種垃圾收集后，進(jìn)行分類處理。一是對燃燒值較高的進(jìn)行高溫焚燒，在高溫焚燒中產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為高溫蒸汽推動渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動，使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。二是對不能燃燒的有機(jī)物進(jìn)行發(fā)酵、厭氧處理，后干燥脫硫產(chǎn)生甲烷，再經(jīng)燃燒，把熱能轉(zhuǎn)化為蒸汽，推動渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動，帶動發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。當(dāng)前，全國各地垃圾發(fā)電項(xiàng)目遍地開花，垃圾發(fā)電技術(shù)逐漸成熟，設(shè)備國產(chǎn)化進(jìn)程加快，國家政策大力支持。廣闊的投資前景吸引大批民間資本和資本參與其中，中國垃圾發(fā)電產(chǎn)業(yè)正面臨歷史性發(fā)展機(jī)遇。

（3）環(huán)保

    環(huán)保“十三五”規(guī)劃將從單一目標(biāo)即總量控制目標(biāo)、減排目標(biāo)，變成雙目標(biāo)即環(huán)境質(zhì)量改善和污染物總量控制，內(nèi)容將涉及綠色經(jīng)濟(jì)、核安全問題、土壤環(huán)境保護(hù)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、水環(huán)境污染防治等諸多方面。多位專家預(yù)計(jì)，環(huán)保未來5年的發(fā)展方向和投資重點(diǎn)將上升至國家戰(zhàn)略角度，成為政府重點(diǎn)投資領(lǐng)域。

    在中國國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)從嚴(yán)及居民消費(fèi)需求提升的背景下，生活用紙產(chǎn)能不斷增加，2016年紙巾機(jī)械行業(yè)的PLC增長17.7%左右。

（4）污水處理

    雖然國家和各級政府對環(huán)境保護(hù)重視程度的不斷提高，中國污水處理行業(yè)正在快速增長，污水處理總量逐年增加，城鎮(zhèn)污水處理率不斷提高，但目前中國污水處理行業(yè)仍處于發(fā)展的初級階段。

    污水處理項(xiàng)目規(guī)模一般不會很大，主要會使用以中型PLC為主的SCADA管控網(wǎng)絡(luò)，PLC以及相關(guān)產(chǎn)品，其采購金額一般在50萬～500萬之間。污水處理的項(xiàng)目上對于PLC的使用幾近爆發(fā)式增長，小型PLC在污水處理行業(yè)的應(yīng)用幾乎倍增。在全國661個城市中，已有500個城市建成污水處理廠，共1000多座，污水處理率由2000年的34％提高到58％，并形成了適合國情的污水處理技術(shù)路線和管理機(jī)制。其中，有150個城市的污水處理率已達(dá)到或接近70％，單廠處理規(guī)模每天達(dá)到120萬立方米。