摘要：本文以SIEMENS S7-200CN PLC 和 K-TP178Micro觸摸屏為例，介紹SIEMENS PLC和HMI在集合包裝機(jī)械上的應(yīng)用，主要包括前言、技術(shù)要求、硬件配置、編程和結(jié)束語等五個(gè)部分。 Abstract：This paper makes the usage of the SIEMENS S7-200 CN PLC and K-TP178Micro terminal as living example, introduces one of the typical applications of SIEMENS PLC and HMI in the combination packing machine, including foreword ,technology requirement , system configuration, PLC programming and end effect acts. 關(guān)鍵詞：PLC、人機(jī)界面、變頻調(diào)速 Keyword: PLC, HMI and frequency speed adjustment. 一、前言 在我們的日常生活中，經(jīng)常需要把一些單個(gè)物品分成諸如3、4、6、8、12等不同數(shù)量的物品組合包裝為一體，以方便銷售或攜帶，HW-800H型集合包裝機(jī)正是適應(yīng)市場(chǎng)的這種需求并參照國外同類機(jī)型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上開發(fā)、設(shè)計(jì)的。 二、技術(shù)要求 HW-800H型集合包裝機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括支撐框架、進(jìn)料傳送機(jī)構(gòu)、封切機(jī)構(gòu)、出料機(jī)構(gòu)以及上、下供膜機(jī)構(gòu)等六個(gè)部分。支撐框架主要用來安裝、支撐各功能機(jī)構(gòu),技術(shù)上要求有足夠的鋼性和支撐強(qiáng)度；進(jìn)料傳送機(jī)構(gòu)將包裝物體按照指定的數(shù)量和包裝形式輸送到所需的位置后，推料汽缸向前運(yùn)動(dòng)，將待包裝的物品向出料方向推動(dòng)，在推動(dòng)的同時(shí)，上、下供膜電機(jī)以適當(dāng)?shù)乃俣裙┠?，推料汽缸向前到位后快速退回，封切機(jī)構(gòu)將包裝用熱收縮薄膜熱封并切斷，包裝機(jī)又開始下一個(gè)工作循環(huán)。 為滿足上述技術(shù)要求，其運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制主要有3臺(tái)變頻調(diào)速電機(jī)和8個(gè)汽缸完成。其中一臺(tái)電機(jī)用于進(jìn)料傳送機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)，另外兩臺(tái)電機(jī)用于上、下膜紙供給驅(qū)動(dòng)，8個(gè)汽缸協(xié)調(diào)配合，完成對(duì)包裝物品的阻擋、定位、移動(dòng)以及對(duì)膜紙的封切等功能； 為完成上述要求，電氣控制系統(tǒng)應(yīng)具備如下功能： 1、控制方式分為自動(dòng)、手動(dòng)兩種工作方式。在手動(dòng)工作方式下，不但可以方便設(shè)定設(shè)備工作參數(shù)，還可以手動(dòng)單獨(dú)操作設(shè)備各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),以測(cè)試各功能、動(dòng)作是否正常并方便設(shè)備維修；在自動(dòng)方式下，可在無人干預(yù)的情況下，自動(dòng)完成各動(dòng)作功能，并能在無膜或斷膜以及物體排列不對(duì)的情況下自動(dòng)停機(jī)并給出相應(yīng)報(bào)警信息。 2、具備人機(jī)對(duì)話功能，能夠設(shè)定和顯示設(shè)備工作參數(shù)并可隨時(shí)修正，以適應(yīng)不同包裝物品、不同排列組合的要求。 3、上下供膜速度一致并連續(xù)可調(diào)，膜紙封切溫度控制在±2℃以內(nèi)。 4、工作循環(huán)速度為20-30次/分，為此要求各控制器件具有很高的穩(wěn)定性和可靠性。 三、硬件配置 根據(jù)上述控制要求，綜合考慮機(jī)器的先進(jìn)性、可靠性和成本等因素，決定采用SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-200 CPU226 CN PLC 和K-TP178Micro人機(jī)接口界面作為該設(shè)備控制系統(tǒng)的核心控制器件，具體硬件配置框圖如圖1所示。 圖1：硬件結(jié)構(gòu) 人機(jī)界面K-TP178Micro是SIEMENS公司最新推出的S7-200 PLC專用觸摸屏；與S7-200硬件功能配合使用，可十分方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)配方、歸檔和PID自整定功能，它專為中國用戶量身訂做，觸摸屏與按鍵組合操作合二為一，操作十分快捷；快速的系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間和操作響應(yīng)時(shí)間，1024K的存儲(chǔ)空間，帶按鍵音，5種在線語言切換，可滿足多種應(yīng)用需要。 PLC選用SIEMENS公司于2005年12月推出的S7-200 CN 系列的CPU226 CN 型PLC，外加一個(gè)帶四通道模擬量輸入、一通道模擬量輸出的EM235CN擴(kuò)展模塊。S7-200 CN繼承了S7-200的優(yōu)良品質(zhì)和卓越性能，適用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到復(fù)雜的自動(dòng)化控制，應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)監(jiān)測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，具有極高的性價(jià)比。CPU226 CN是控制系統(tǒng)的核心部件，它將通過DI收集到的設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)和HMI的設(shè)定信息，按照編制好的程序功能，通過DO驅(qū)動(dòng)設(shè)備執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成相應(yīng)動(dòng)作，其工作的穩(wěn)定性、可靠性直接影響著設(shè)備的效率和性能。左、右兩路封切溫度信號(hào)經(jīng)溫度變送器轉(zhuǎn)換為0-20mA信號(hào)，送到擴(kuò)展模塊EM235的模擬量輸入端，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并與HMI溫度設(shè)定信號(hào)比較，通過PLC內(nèi)部PID功能控制加熱元件的通斷，實(shí)際應(yīng)用效果可控制在±２℃以內(nèi)。通過人機(jī)界面設(shè)定的上下供膜速度信號(hào)，經(jīng)PLC數(shù)字運(yùn)算，再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成0-10V的信號(hào)，送到兩臺(tái)SINMCS G110 0.37KW變頻器模擬量輸入端，控制上下供膜速度并在0-20米/分鐘之間連續(xù)可調(diào)。 S7-200 CPU226 CN自身帶有兩路PPI通訊端口，可通過普通的兩芯屏蔽雙絞電纜進(jìn)行連網(wǎng)，通訊速度高達(dá)187.5Kbit/s，可同時(shí)連接多至31臺(tái)S7-200 CN系列PLC、編程器或人機(jī)界面（HMI），是一種連接十分簡(jiǎn)單、實(shí)用的通訊網(wǎng)絡(luò)。 需要特別提出的是：SIEMENS變頻器對(duì)電機(jī)的技術(shù)參數(shù)要求十分嚴(yán)格，在電機(jī)運(yùn)行前，必須根據(jù)電機(jī)的名牌參數(shù)正確設(shè)定變頻器技術(shù)參數(shù)（P0304-P0311）并進(jìn)行快速調(diào)試，否則可能影響電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，甚至損壞元器件。 四、編程 程序的編制主要包括人機(jī)界面應(yīng)用程序和PLC控制程序兩個(gè)部分。 1、人機(jī)界面應(yīng)用程序 人機(jī)界面是用戶設(shè)定設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的關(guān)鍵，主要包括工作畫面、參數(shù)設(shè)定畫面、手動(dòng)畫面、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和幫助信息等五個(gè)部分。工作畫面是操作設(shè)備最常用的畫面，包括各種主令開關(guān)、當(dāng)前封切溫度、上下供膜速度等設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)；參數(shù)設(shè)定畫面主要用于設(shè)定設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)；手動(dòng)畫面主要用來在手動(dòng)狀態(tài)下手動(dòng)設(shè)備各運(yùn)動(dòng)部件，測(cè)試其運(yùn)動(dòng)功能；幫助信息是幫助用戶如何使用設(shè)備以及當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)如何處理。 2、PLC控制程序 在熟悉上述生產(chǎn)工藝和控制要求的基礎(chǔ)上，由于本機(jī)沒有特別的控制要求，PLC控制程序的編制是很簡(jiǎn)單、快捷的?？刂瞥绦蛑饕ňo急停止及安全控制、手動(dòng)控制、自動(dòng)控制、互鎖控制、PID溫度控制、故障及報(bào)警信息顯示等六個(gè)部分，這六個(gè)控制程序既相互獨(dú)立，又相互協(xié)調(diào)、配合，共同完成控制任務(wù)，實(shí)現(xiàn)控制要求。 五、結(jié)束語 實(shí)踐證明，上述控制方案運(yùn)用于HW-800H型集合包裝機(jī)，控制性能優(yōu)良，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，人機(jī)界面友好，設(shè)備工藝參數(shù)修改方便、快捷，并已批量生產(chǎn)，值得在其它中、小型控制場(chǎng)合推廣和應(yīng)用。 組態(tài)軟件： 1、STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP3 2、Wincc Flexible 2005 參考文獻(xiàn)： 1、《S7-200系統(tǒng)手冊(cè)》SIEMENS ； 2、《K-TP178Micro》操作手冊(cè) SIEMENS； 作者簡(jiǎn)介： 1、聶軍明 工作單位：深圳市深時(shí)機(jī)電有限公司 地 址：廣東省深圳市深南大道6007創(chuàng)展中心1514-1518室 郵政編碼：518001 電 話：0755-83867482 傳 真：0755-83867233 1、薛貴卿 工作單位：深圳華僑城歡樂谷旅游公司 地 址：廣東省深圳市華僑城 郵政編碼：518053 電 話：13714139579 傳 真：755-27495079