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     全自動灌裝機設(shè)備主要由以下 6部分組成: (見圖 1)開始進桶灌裝時, 由馬達驅(qū)動的一條平板輸送帶 A 和由伺服馬達驅(qū)動的一對進桶螺旋 B, 將桶分開並且同步地將桶送入進桶星輪; 進桶星輪由封蓋部分通過鏈條驅(qū)動它將空桶送到灌裝機 F 的秤盤, 檢測到位開始灌裝; 灌裝完畢進入封蓋區(qū)域 C 和 D, 分別進行放內(nèi)蓋、 封內(nèi)蓋和壓外蓋; 最後通過封蓋檢測合格的進入下一環(huán)節(jié) E, 否則進入剔桶區(qū)域 E.

2 自控系統(tǒng)

  包裝線採用西門子 SIMATIC S7- 300 PLC, PLC 編程組態(tài)工具 STEP7採用 SIMATIC 軟體的集成,為實現(xiàn) PLC 編程組態(tài)的易用性以及與上位機組態(tài)系統(tǒng)的集成統(tǒng)一性提供了強大的軟體平臺。PROFIBUS- DP 用於現(xiàn)場層的高速數(shù)據(jù)傳送。主站週期地讀取從站的輸入資訊並週期地向從站發(fā)送輸出資訊。匯流排迴圈時間必須要比主站(PLC) 程式迴圈時間短。

2. 1 S7- 300 PLC的硬體的組成及配置

S7- 300模組

( 1) 電源單元對交流電源進行整流、 濾波、 和穩(wěn)壓, 轉(zhuǎn)換成供PLC 的中央處理器、 記憶體等電子電路工作所需要的直流電源。

( 2)CPU 單元內(nèi)部包括微處理器及其控制邏輯、 系統(tǒng)程式記憶體、 用戶數(shù)據(jù)記憶體。CPU 的運算速度快, 指令豐富且具有多種尋址方式。

2. 2 程式編程軟體 STEP7 V5. 3

  STEP7 V5. 3 是用於對 SIMATIC 進行設(shè)計、 組態(tài)、 編程和故障排除的軟體。用戶可以在STEP7 中編寫程式和對硬體進行組態(tài), 並將用戶程式和硬體組態(tài)資訊下載到 CPU, 或者從 CPU上傳到PC機。當(dāng)程式下載、 調(diào)試完成後, PLC 系統(tǒng)就可以執(zhí)行各種自動任務(wù)了。

   PLC 所處的擴展環(huán)境( 即網(wǎng)路環(huán)境) 的影響。OCME 公司的 R5 全自動稱重式灌裝機的控制系統(tǒng)的包裝線建立的 PROFIBUS 網(wǎng)路是應(yīng)用於單元級和現(xiàn)場級 SIMATIC 的控制網(wǎng)路, 它應(yīng)用了混合介質(zhì)的傳輸技術(shù)以及令牌和主從的邏輯拓撲, 可以同時在雙絞線或光纖上傳輸。

2. 3 S7- 300的通訊和組態(tài)

   首先, 在 STEP7 中組態(tài) 2 個 S7- 300 站, 其中集成 DP 口選擇為主站模式, CP342- 5 選擇為從站模式。然後在 PROFIBUS- DP 的硬體列表下, 從【Configured Stations】/【S7- 300CP342-5DP 】中選擇從站硬體組態(tài)中所選用的 CP342- 5 的型號, 拖拽到 DP 主站匯流排上, 單擊【Connect】按鈕,將該從站連接在主站建立的 PROFIBUS 網(wǎng)上。選擇從站, 在從站的 硬體插槽上 ( 如Slotl), 插入相應(yīng)的輸入輸出模組, 也可以插入通用的【Universal module】模組, 自己定義輸入輸出位元組。系統(tǒng)定義了10 位元組輸入、 10位元組輸出的數(shù)據(jù)交換區(qū)。這樣, 硬體組態(tài)就完成了。39dd【中國自動化網(wǎng)社區(qū)】9030ee【http://sns.ca800.com】2c

   灌裝機的PROFIBUS- DP 網(wǎng)路是一個由 3個主站、 7 個從站構(gòu)成的 PROFIBUS 系統(tǒng)。3 個主站之間構(gòu)成令牌邏輯環(huán)。當(dāng)某主站得到令牌報文後, 該主站可在一定時間內(nèi)執(zhí)行主站工作。在這段時間內(nèi), 它可依照主- 從通訊關(guān)係表與所有從站通信,也可依照上- 主通訊關(guān)係表與所有主站通信。是一個典型的分佈式主、 從系統(tǒng)。這種存取機制, 其中主站週期性的順序同從站交換數(shù)據(jù)。

3 線上調(diào)試系統(tǒng)

   在 PC機上完成的組態(tài)和用戶程式必須下載到 PLC 中, 並且經(jīng)過軟硬體的調(diào)試才能夠最終實現(xiàn)自動控制任務(wù)。

3. 1 建立線上連接

   STEP7 中, 無論在專案介面、 編程介面、 數(shù)據(jù)查看介面還是主介面下, 都提供了離線和線上兩種視圖。離線視圖顯示的 PC本地存儲的專案內(nèi)容; 線上視圖顯示 CPU 中的實際內(nèi)容。當(dāng)PC通過編程電纜與 PLC 連接後, 就可以在 STEP7 中建立線上連接。在【SIMATIC Manager】中, 單擊工具欄上的 Online 按鈕, 就顯示線上視圖。接著進行用戶程式(OB、 FC、 FB 和 DB) 和硬體組態(tài)資訊( SDB)等下載到 PLC 的 CPU 中。

3. 2 硬體調(diào)式與診斷

   要調(diào)試一個 PLC 系統(tǒng), 查找故障, 可以直接利用硬體模組自身的資訊。S7- 300 PLC系統(tǒng)提供的診斷機制可以幫助用戶方便的發(fā)現(xiàn)故障, 並查找故障原因。

3. 2. 1 硬體狀態(tài)指示燈

   首先, 硬體狀態(tài)指示燈是最直觀的介面。S7 PLC 模組面板上都有相應(yīng)的指示燈, 用於指示模組當(dāng)前的狀態(tài)。通過指示燈, 用戶可以立即發(fā)現(xiàn)錯誤, 並可以初步判斷錯誤的類型。因此, 當(dāng)程式下載後,首先要做的就是從指示燈判斷模組狀態(tài)。

(1) 電源模組。DC 24 V: 顯示 24 V 直流電流供電狀態(tài)。

(2)CPU 模組。SF: 程式錯誤時點亮或帶有診斷功能的模組錯誤時點亮; BATF: 電池錯誤時點亮; ERCE: 有變數(shù)被強制時點亮;RUN: CPU 處於運行狀態(tài); STOP: 處於停機狀態(tài); BF: 現(xiàn)場匯流排故障時燈亮。

(3) 數(shù)字量 I/O 模組。在每個 I/O 點旁邊有一個指示燈, 指示該位 I/O 的值, I/ O 值為 1時燈亮。

3. 2. 2 診斷緩衝區(qū)

   診斷是 S7 PLC 內(nèi)部集成的識別和記錄功能。在 CPU 中,有一個診斷緩衝區(qū)用於記錄事件或者錯誤的資訊。當(dāng)出錯時系統(tǒng)會將該事件以及其發(fā)生的時間都記錄到診斷緩衝區(qū)中, 如果診斷緩衝區(qū)已滿,最舊的資訊會被覆蓋。發(fā)生錯誤時, 除了在診斷緩衝區(qū)中記錄, 還可能調(diào)用相應(yīng)的錯誤處理 OB. 利用診斷功能, 用戶可以發(fā)現(xiàn) CPU 或其他模組的錯誤或者用戶程式的錯誤。

3. 3 測試程式

   程式中的邏輯錯誤往往需要通過對程式的跟蹤調(diào)試查找。STEP7提供了對程式狀態(tài)檢測和跟蹤調(diào)試的功能。

3．3．1 監(jiān)視程式狀態(tài)

   在LAD 程式中, 監(jiān)視介面會顯示信號流的狀態(tài)和變數(shù)值。處於有效狀態(tài)的元件顯示為綠色實線,處於無效狀態(tài)的元件顯示為藍色虛線。在變數(shù)位置會顯示該變數(shù)的當(dāng)前值。

3．3．2 中斷點調(diào)試

   借助中斷點, 可以單步測試 STL 程式。是否支持中斷點, 以及支持中斷點的數(shù)目都與具體 CPU 型號有關(guān)。使用中斷點調(diào)試功能,必須先通過菜單【Debug】/【Operation】將 CPU 操作模式選擇為測試模式(Test Operation), 出現(xiàn)中斷點調(diào)試畫面。通過菜單【View】/【PLC Register】可以顯示 PLC 內(nèi)部寄存器的值。因此與程式狀態(tài)檢測相比可以更精確地觀察程式的執(zhí)行情況。

3. 4 系統(tǒng)功能的實現(xiàn)

   通過上面一系列的系統(tǒng)調(diào)試, 基本上定位了軟硬體的控制部分, 現(xiàn)在還需進行整機調(diào)試。這一步比較關(guān)鍵, 它關(guān)係到整個灌裝機系統(tǒng)性能的體現(xiàn), 最主要的則是影響整條線的灌裝速度和品質(zhì)。圖 2為該灌裝一體機的系統(tǒng)工作流程圖, 它的工作過程就是按照這條路線如此迴圈工作下去的。