基于PROFIBUS現(xiàn)場總線的模擬生產(chǎn)線的設(shè)計與實現(xiàn)
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控制系統(tǒng)構(gòu)成
由上面的工藝過程知，整條生產(chǎn)線共有七個站點，站點1、2、3主要完成順序邏輯控制，站點4實現(xiàn)對溫度的PID調(diào)節(jié)，站點5實現(xiàn)對工件的檢測，站點6為氣動機械手的控制，站點7則實現(xiàn)光電編碼的檢測和步進電機的控制，廢品槽實現(xiàn)轉(zhuǎn)送帶的變頻調(diào)速控制。每個站點都獨立地完成一套動作，彼此又有一定的關(guān)聯(lián)。為此，我們采用了PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)，通過一個主站S7-300和七個從站S7-200并通過WINCC監(jiān)控軟件實現(xiàn)對整個模擬生產(chǎn)線的控制。系統(tǒng)圖如圖３。
控制系統(tǒng)完成的功能
本系統(tǒng)的軟件設(shè)計內(nèi)容主要包括S7-300主站的硬件組態(tài)及一個主站運行程序的設(shè)計和七個從站點運行程序的設(shè)計。主站運行程序解決諸如系統(tǒng)啟動、停止、復(fù)位、急停等連鎖，并同時完成七個從站點之間的連鎖；七個從站點程序中包括向主站發(fā)送本站連鎖信息外，還根據(jù)主站發(fā)送來的信息完成本站的邏輯功能。由于采用了PROFIBUS-DP總線，主站與從站的通訊無需編寫專門的通訊程序，而只需在S7-300主站的硬件組態(tài)中配置PROFIBUS總線中的DP模塊EM 277的輸入輸出字節(jié)數(shù)即可。例如根據(jù)檢測單元（站點5）檢測結(jié)果，決定工件放在疊層立體倉庫（站點7）中位置，也就是由步進電機控制的升降梯的位置可以這樣實現(xiàn)。通常為了不使步進電機失步，其控制應(yīng)按三段曲線設(shè)計，如圖3。其加速段、減速段運行時間一定，而AB段的運行時間，就由檢測單元（站點5）檢測結(jié)果決定，這里給出了站點7的PLC S7-226實現(xiàn)對步進電機的控制程序供參考。S7-226是SIEMENS S7-200系列中的一種，它有2個高速脈沖輸出端，Q0.0和Q0.1，最高可實現(xiàn)20kHZ的脈沖輸出，不僅具有一個脈沖串PTO輸出指令（單段管線），而且還可以輸出多個脈沖串PTO（多段管線），特別適合完成對步進電機的控制。
實施效果
本套模擬生產(chǎn)線由于采用了現(xiàn)場總線技術(shù)，技術(shù)先進，結(jié)構(gòu)簡單，擴展容易，既可采用整套運行方式也可采用獨立單元運行方式，還可以進行監(jiān)控軟件的編程，是一套由淺入深，由點觸面的自動化專業(yè)的實踐設(shè)備，它真正地把計算機與控制對象連接了起來，自2001年底投入運行以來，為我校的學(xué)生提供了一個很好的實踐場所，學(xué)生對PLC的學(xué)習(xí)興趣和編程水平都有了很大的提高，大大提高了學(xué)生的社會競爭力，擴大了學(xué)校的社會影響，同時對提高教師業(yè)務(wù)水平、開展科研帶來了實際效果。
本項目之所以采用SIEMENS公司的產(chǎn)品，主要考慮是它的品種齊全，便于教學(xué)和擴展，可為我校下一步建設(shè)一個“基于WEB瀏覽的PROFIBUS現(xiàn)場總線實驗室”打下了基礎(chǔ)，同時SIEMENS完善的服務(wù)體系、到位的技術(shù)支持也是一個重要考慮。
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