西门子s7-200plc在飞剪电气控制系统中的应用

北京二十一世纪科技发展有限公司技术报告

- 1 - 西门子S7-200PLC在飞剪电气控制系统中的应用

何小书郝俊强

（北京二十一世纪科技发展有限公司 100096）

[摘要]介绍西门子S7-200CN PLC在铝带材横切机组的电气控制系统中的应用，特别是旋转式飞剪的系统组成、控制方法和数学模型、程序设计思想及实际效果。

关键词旋转式飞剪、全数字直流调速装置、PLC、定尺

Application of SIEMEMS S7-200CN PLC in the electric system of

cut to length machine and rotating flying shear for aluminum sheet

Abstract：The electric control system of cut to length machine for

aluminum sheet was introduced. The rotating flying shear for aluminum sheet,

control method and mathematical model, program design, applied really result

and siemens S7-200CN PLC was mainly described.

Keywords：rotating flying shear；fully digital microprocessor-controlled DC

variable speed drives；PLC；setting scale

铝带材横切机组的主要工作是将经冷轧机轧制完毕的铝带材切去头尾、切边、矫直、横切、垛板。主要设备有开卷机、切头剪、圆盘剪、矫直机、飞剪、皮带机、垛板台等。飞剪是其中的关键设备，它在保证剪刃和机列其它设备及带材的速度同步配合的情况下，将平动中的带材按要求的定尺进行高精度的剪切。图1横切机组的主要设备组成简图。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1、开卷机 2、导向辊 3、切头剪 4、圆盘剪 5、矫直机 6、测量辊

7、送料辊 8、飞剪 9、皮带机 10、垛板台北京二十一世纪科技发展有限公司技术报告

- 2 - 图1、横切机组主要设备简图

1、横切机组电气控制系统

针对铝带材横切机组及飞剪的工艺特点，选择高性能的控制元器件是满足控制要求的关键。作为控制核心的PLC，选择的是SIEMENS公司SIMATIC系列；飞剪及其它直流电机的直流驱动单元采用的是SIEMENS公司的6RA70系列全数字直流控制装置；飞剪电机选用低惯量电机ZFQZ-280-21B，以保证飞剪的快速启停。

1.1 PLC系统介绍

PLC采用PROFIBUS总线结构的主从方式，大大地减少了现场电缆及接线工作，同时系统的可靠性也得到较大提高。主PLC为S7-300 315-2DP。在主操作台和飞剪控制柜分别设有ET-200M、TP270和S7-200CN-224XP分站，主操作台的设定和显示由TP270人机界面完成。飞剪部分控制由S7-200CN-224XP分站的CPU独立完成。图2是PLC系统配置示意图

图2 PLC系统配置示意图

主CPU采用S7-300 S15-2DP。用于完成整个机组的一般控制任务，并将TP270人机界面上显示和设定数据以及飞剪直流电机控制器的数据与S7-200CN PLC进行交换。北京二十一世纪科技发展有限公司技术报告

- 3 - 本系统中的核心控制部分由S7-200CN CPU224XP完成。该系统包括CPU224XP和EM277两块模板，EM277主要用于与上级PLC进行数据交换。

CPU224XP是S7-200CN系列新推出的一款CPU。该CPU增加了两路模拟量输入和一路模拟量输出并且其高速计数器4的允许频率达到100KHz，这些功能对于飞剪控制是极其重要的。

为保证系统工作的快速性，所有直流驱动单元都选用可四象限工作的全数字直流控制装置。

2、飞剪控制系统

2.1 工艺情况

旋转式飞剪每旋转一圈完成一次剪切，测量辊计长脉冲码盘提供送料辊送过的带材长度情况，剪刃位置检测码盘自动定位，采用“双位置逼近----速度同步”控制方式控制飞剪剪刃加速段的速度，使得剪刃进入咬合的同时，通过的带材长度正好是需要的板材定尺，同时剪刃的水平速度分量正好和带材的速度相等，同步剪切完成后，按照“期望零点减速法”控制飞剪减速，并准确地停在上死点（高速剪切短定尺板材时，飞剪会在合适的切换点从减速切换到加速，继续下一次剪切），从而精确地完成一次定尺剪切。图3 是飞剪速度控制相关的主要设备及系统构成图。北京二十一世纪科技发展有限公司技术报告

- 4 - 图3 飞剪控制相关设备及系统构成图

2.2 工作原理

飞剪的剪切过程主要是将铝带材沿机列方向的直线运动和剪刃的圆周运动，按工艺要求协调配合好，由于采用控制精度高的全数字直流装置控制机列的速度，所以在剪切过程中，主要是控制剪刃的运动。图4 是剪刃的运动轨迹示意图。X是上死点，Y点是咬合点，XY弧段是剪刃的加速段，在Y点读入测量辊的计长脉冲数，同时将剪刃脉冲和计长脉冲计数器清零及重新开始计数，为剪切下一张做准备；YZ弧段是同步段，这时剪刃在水平方向的速度分量和机列速度（也就是带材速度）保持一致，保证剪切断面的质量，并不划伤带材的表面；ZX弧段是减速段，对中长定尺的剪切，

图4 上剪刃运动轨迹示意图

剪刃会在上死点X点停车等待，对短定尺的剪切，需要从减速状态平稳地转入加速状态。图5 是剪刃速度波形

图5 剪刃速度波形

2.3 数学模型通过分析剪刃和带材在每一次剪切中的运动关系，根据匀变速运动方程，导出剪刃北京二十一世纪科技发展有限公司技术报告

- 5 - 在XY加速段的速度模型为：

Vr=VL- 2αΔP

式中，Vr是剪刃速度，VL是机列速度，a是剪刃加速度，ΔP是位置偏差，其计算公式是：

ΔP=（L-A）-（BO-B）

其中，L是设定的剪切长度（转化成脉冲数），A是通过的带材实际计长脉冲数，BO是剪刃转一圈的脉冲数（由剪刃位置测量码盘脉冲当量确定的固定数），B是剪刃位置反馈的脉冲数。位置偏差值ΔP作为飞剪速度基准的一个参量，控制剪刃的运动，使剪刃到达Y点时，位置偏差减少到零，即：

ΔP=（L-A）-（BO-B）=0

由于Y点是计数的零点，而剪刃转一圈的位置反馈值是Bo，于是当剪刃运动到Y点时，有下式存在：

ΔP=（L-A）-（Bo-Bo）=0

所以：L=A

也就是实际的带材送料长度即剪切长度等于设定长度。当然在飞剪的加速过程中，（L-A）和（Bo-B）都是逐渐趋近于零的，所以位置偏差值ΔP也是逐渐趋近于零的，这就是所谓的双位置逼近。

再看Vr，当剪刃运动到Y点时，如上所述，

ΔP=0，则Vr=VL

可见这时的剪刃速度等于机列速度，做到了两个速度的同步。所以将飞剪加速段的控制方法称为“双位置逼近—速度同步法”。

需要注意的是：剪刃运动轨迹是圆，带材运动轨迹是直线，所以在ΔP的计算中要将两个脉冲当量统一。如图4 所示，过Y点作一条切线，假设剪刃B1在切线上的对应点为B2，即 B1Y弧段=B2Y线段，而B就是剪刃脉冲在带材运动方向的等效脉冲值。

从Y点开始，剪刃速度保持和机列速度相等，对带材进行剪切，当剪刃到达Z点时，飞剪进入减速段，其减速段的速度模型是：

Vr= 2β(Co-Bj）

式中，β是剪刃减加速度，Co是减速段ZX弧段的脉冲数，Bj是相对Z点为零点的剪刃位置反馈脉冲数，而当剪刃向期望的零速度点X点运动时，（Co-Bj）逐渐趋于零，则Vr 也逐渐趋于零，到达X点时，剪刃速度Vr正好等于零。这就是北京二十一世纪科技发展有限公司技术报告

- 6 - “期望零点减速法”。

飞剪的启动条件是：

VL= 2αΔP

也就是，当ΔP使得上式成立时，飞剪开始进入加速。

在短定尺剪切时，飞剪从减速向加速转换的条件是，按加速段数学模型计算的剪刃速度Vr等于减速段数学模型计算的剪刃速度Vr时，停止减速，转为加速。

2.4 程序结构

横切机组电气控制系统中S7-200CN的控制程序，主要分为五部分：初始化、逻辑控制、飞剪控制、中断控制和设定显示。设定显示部分由主操作台内的TP270完成，并通过S7-300PLC与S7-200CN进行数据交换。主程序结构如图6所示：

初始化

设定数据读入

逻辑控制机列速度计算

脉冲计数值

读入及判断

剪刃速度计算

模拟量输出控制

停车控制

图6 主程序结构框图

中断程序主要是响应剪刃到达Y点时，高速计数器0按照予设的定位中断值，触发主CPU中断。中断程序读入测量辊计长脉冲计数器的实时值，将剪刃位置脉冲计数器和计长脉冲计数器复位，同时加速段标志复位、同步段标志置位。北京二十一世纪科技发展有限公司技术报告

- 7 - 3、系统特点和应用效果

3.1 系统特点

A、本系统中对飞剪的控制是整个系统的核心。由于机组的剪切精度要求很高（剪切板长1-4米时误差小于0.5毫米）剪切过程为动态过程，这就要求控制器有较高的响应速度和控制精度，加速段程序扫描周期不应大于3-4毫秒。因此，对控制器提出了较高的要求。这样，在CPU224XP未推出前，该控制系统用S5-135U(CPU928B+IP281计数器板+AO+DI+DO+IM308CProfibus-DP板+远程单元)系统实现。由于SIEMENS推出了新的CPU224XP，运算速度提高，集成了模拟量输出，HC4的技术频率达到100KHz，为我们的控制系统更新换代提供了可能。

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西门子S7-200系列PLC在编码器中应用实例

湖北祥辉电气自动化培训中心

湖北祥辉电气自动化培训中心编码器在西门子S7-200系列PLC应用实例西门子PLC如何与旋转编码器连接PLC程序：LDSM0.1CALLSBR_0NETWORK1//子程序0开始//配置HSC1LDSM0.1//首次扫描时MOVB16#F8SMB47//配置HSC1：//-启用计数器//-写入新当前值//-写入新预设值//-将初始方向设为向上计数//-选择现用水平高的起始和复原输入//-选择4x模式HDEF111//将HSC1配置为正交模式，//具有复原和起始输入功能MOVD+0SMD48//清除HSC1的当前值MOVD+50SMD52//将HSC1预设值设为50ATCHINT_013//HSC1当前值=预设值（事件13）//附加在中断例行程序INT_0上ENI//全局中断启用HSC1//程序HSC1NETWORK1//中断0开始LDSM0.0MOVD+0SMD48//清除HSC1的当前值MOVB16#C0SMB47//选择仅写入一个新当前值，//使HSC1保持启用状态HSC1//程序HSC1##############这个要看触摸屏接口是什么，有usb接口的，有485或者232串口的。给你提供几个：USB-PPIUSB接口的西门子PLCS7-200编程电缆,带指示灯,对应西门子产品:6ES7901-3DB30-0XA0,通信距离达2公里,电缆长度为3米USB-PPI+隔离型USB接口的S7-200PLC编程电缆,带指示灯,对应西门子产品:6ES7湖北祥辉电气自动化培训中心

湖北祥辉电气自动化培训中心901-3DB30-0XA0,通信距离达2公里,电缆长度3米PC-PPIRS232接口的西门子S7-200PLC编程电缆,RS232/PPI接口，对应西门子产品号：6ES7901-3CB30-0XA0电缆长度为2米（一次20条）PC-PPIRS232接口的西门子S7-200PLC编程电缆,RS232/PPI接口，对应西门子产品号：6ES7901-3CB30-0XA0电缆长度为3米6ES7901-3DB30-OXAO隔离型USB接口的西门子S7-200PLC多主站PPI编程电缆，直接使用STEP7MicroWIN软件中的USB接口，无需安装驱动程序，支持PPI、多主站PPI、高级PPI协议，支持187.5Kbps高速通信，100%同西门子6ES7901-3DB30-0XA0，3米，带通信指示灯。6ES7901-3CB30-OXAO隔离型RS232接口的西门子S7-200全系列编程适配器电缆，RS232/PPI隔离，带通信指示灯.#######电脑的端口RS2322是发送，3是接受，5是接地。PLC的端口是RS4853是A信号，8是B信号，5是接地###########旋转编码器是用来测量转速的装置，光电式旋转编码器通过光电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出（REP）。它分为单路输出和双路输出两种。技术参数主要有每转脉冲数（几十个到几千个都有），和供电电压等。单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的旋转编码器输出两组A/B相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。编码器如以信号原理来分可分为增量脉冲编码器:SPC绝对脉冲编码器:APC两者一般都应用于速度控制或位置控制系统的检测元件.增量型编码器与绝对型编码器的区分工作原理由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度高，金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级，塑料码盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性、寿命均要差一些。分辨率—编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线，一般在每转分度5~10000线。信号输出信号输出有正弦波（电流或电压）,方波（TTL、HTL）,集电极开路（PNP、NPN）,推拉式多种形式，其中TTL为长线差分驱动（对称A,A-;B,B-;Z,Z-）,HTL也称推拉式、推挽式输出，编码器的信号接收设备接口应与编码器对应。信号连接—编码器的脉冲信号一般连接计数器、PLC、计算机，PLC和计算机连接的湖北祥辉电气自动化培训中心

西门子S7-200 PLC高速脉冲输出向导使用方法

1、概述

S7-200 有两个置PTO/PWM 发生器，用以建立高速脉冲串（PTO）或脉宽调节（PWM）信号波形。

当组态一个输出为PTO 操作时，生成一个50%占空比脉冲串用于步进电机或伺服电机的速度和位置的开环控制。置PTO功能提供了脉冲串输出，脉冲周期和数量可由用户控制。但应用程序必须通过PLC内置I/O 提供方向和限位控制。

为了简化用户应用程序中位控功能的使用，STEP7--Micro/WIN 提供的位控向导可以帮助您在几分钟内全部完成PWM，PTO或位控模块的组态。向导可以生成位置指令，用户可以用这些指令在其应用程序中为速度和位置提供动态控制。

2、开环位控用于步进电机或伺服电机的基本信息

借助位控向导组态PTO 输出时，需要用户提供一些基本信息，逐项介绍如下：

⑴ 最大速度（MAX_SPEED）和启动/停止速度（SS_SPEED）

图1是这2 个概念的示意图。

MAX_SPEED是允许的操作速度的最大值，它应在电机力矩能力的范围。驱动负载所需的力矩由摩擦力、惯性以及加速/减速时间决定。

图1

最大速度和启动/停止速度示意

SS_SPEED：该数值应满足电机在低速时驱动负载的能力，如果SS_SPEED的数值过低，电机和负载在运动的开始和结束时可能会摇摆或颤动。如果SS_SPEED的数值过高，电机会在启动时丢失脉冲，并且负载在试图停止时会使电机超速。通常，SS_SPEED 值是MAX_SPEED 值的5%至15%。

⑵加速和减速时间

加速时间ACCEL_TIME：电机从SS_SPEED速度加速到MAX_SPEED速度所需的时间。

减速时间DECEL_TIME：电机从MAX_SPEED速度减速到SS_SPEED速度所需要的时间。

图2 加速和减速时间加速时间和减速时间的缺省设置都是1000毫秒。通常电机可在小于1000 毫秒的时间工作。参见图2。这2个值设定时要以毫秒为单位。

西门子PLC,S7—200控制交通灯

一PLC简介：

PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

二西门子PLC S7-200特点：

是*****公司推出的一种小型PLC。它结构紧凑、扩展性良好、指令功能强大、价格低廉成，为当代各种小型控制工程的理想控制器

三PLC的应用领域

目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。

3.1开关量的逻辑控制

这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

3.2模拟量控制

在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。

3.3运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

S7-200的搬运机械手的PLC控制

S7-200 的搬运机械手的PLC 控制

机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置，它能模仿人手臂的某些动作功

能，可按固定顺序在空间抓、放、搬运物体等，动作灵

活多样，广泛应用在工业生产和其他领域内。应用

机械手可减少工人的重复操作，并能代替人类在危

险与有毒性环境中工作，极大地提高了生产效率与工作精度，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减

轻劳动强度有着十分重要的意义。

可编程序控制器( PLC) 是从20 世纪60 年代

末发展起来的一种新型的电气控制装置，它以微处

理器为核心，将计算机技术、自动控制技术和通信技术融为一体，以其结构简单、易于编程、性能优

越、可靠性高等显著优点而在工业控制领域得到了

迅猛的发展，被广泛地应用于各种生产机械和生产

过程的自动控制中。德国西门子公司的PLC 产品

在国内应用比较广泛，其中S7-200 系列PLC 以结构紧凑、高性价比、多种多样的CPU 尺寸以及基于

Windows 的编程工具等特点在中、小规模控制系统

中有独特的优势。

笔者选用西门子S7-200 为控制器，所研究的机

械手采用水平/垂直位移加平面转动式结构。机械手的全部动作由气缸驱动，PLC 控制相应的电磁阀

驱动气动执行元件完成各动作。这种控制系统能十

分方便地嵌入到各类工业生产线中，完成零部件产

品在固定位置之间的搬运，实现生产自动化。

1 控制功能分析机械手搬运零部件动作示意图如图1 所示，该

机械手可用来将工件从左工作台搬到右工作台，其

动作过程分为10 工步，即从原位开始顺序经过10

个动作后完成一个周期，并返回原位。该机械手能

够抓取的工件质量m 为0. 1 kg，搬运物料过程中垂直方向加速度和水平方向加速度均为0. 3 g( g 为重

力加速度) ，平面转动的回转半径r 为0. 5 m，转动

角速度ω 为3. 5 rad /s，角加速度β 为2. 1 rad /s2，转

西门子SIMATIC S7-200 SMART PLC比较指令的应用

程伟

【期刊名称】《黑龙江科技信息》

【年(卷),期】2012(000)036

【摘要】本文以西门子2012年7月最新推出的SIMATIC S7-200 SMART系列小型PLC为研究对象,简述产品新功能、新特性。并使用PLC比较指令、时钟指令设计了分时控制的交通灯PLC梯形图程序。

【总页数】2页(P54-54,56)

【作者】程伟

【作者单位】健雄职业技术学院电气工程学院,江苏太仓215411

【正文语种】中文

【中图分类】TP273

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成品倍尺飞剪故障分析与处理

InternalCombustionEngine&Parts于针对闸瓦之间的间隙进行调整，使其可以在1mm的范围之内，然后按照编号进行一一的测试处理，主要过程中就是：全送闸缓慢的下拉制动手柄，对曲线变化情况进行观察。盂应重视测试结果的精确度，开展多次测试处理，选择平均值开展相关的计算工作。2.2利用拉压传感器实测制动器制动力矩淤利用拉式传感器测试制动力矩，布置示意图如图3。在选择测试方式的过程中，应注意各方面的事项，结合工作要求与标准开展管理工作，使得闸瓦之间的间隙控制在1mm左右，并进行编号测试处理。在此期间，需针对等待测试的制动器进行进油方面阀门关闭，然后打开其他的制动器，保证在合理记录信息的情况下，更好的进行处理。同时，应进行制动力的分析，开展详细的研究工作，协调各方面数据信息之间的关系，保证可以通过信息的支持进行制动阀的制动力研究，以便于实现制动闸的制动力矩计算工作，具体的计算公式为：MZ—制动器最大制动力矩，kNm；Fzi—分组测试的拉（压）力，kN；Rzi—分组测试拉（压）力半径，m。于利用压式传感器测试制动力矩。总之，在测试时要根据现场的条件因地制宜地使用，最终得到准确的制动力矩测试数据。3总结制动力矩的测试结果直接反应出设备的安全状态，一旦发生紧急情况需要紧急制停设备时，能有足够的制动力矩将其制停。在检验过程中，应留意每个细节数据的变化，准确的核准数据，当发现安全隐患影响到制动系统时，应查找出隐患原因，提出行之有效的安全技术及管理措施消除防范安全事故的发生。参考文献院[1]矿山机械[M].中国矿业大学出版社.[2]矿井提升设备[M].煤炭工业出版社.[3]矿山大型机电设备测试技术手册[M].中国矿业大学出版社.[4]AQ2020-2008，金属非金属矿山在用缠绕式提升机安全检测检验规范[S].0引言成品倍尺飞剪属于启/停式飞剪，是轧钢生产线上的关键设备之一，用于完成对成品钢坯的定尺剪切，具有切倍尺功能及尾部优化功能。剪切时飞剪剪刃以高于成品轧机线速度一定的速度启动，以保证剪切端部的形状变形量最小，剪切后飞剪立即减速制动然后反爬至零位。某厂成品倍尺剪自投用以来，经常发生定位不准、轧件弯曲的故障，严重时甚至撞挡钢槽，产生废钢，影响后续工序，对产品的成材率产生很大的影响。1飞剪控制系统成品倍尺飞剪剪切控制采用西门子公司的S7-300可编程控制器，操作TP-170B触摸控制屏，能在线修改参数，对设备进行监控。主机有三个高速计数智能模块，能够实现准确记长、定位剪刃位置、剪前轧机自动测速等功能。PLC除完成控制外，还需完成传动系统继电控制及保护、与6RA70直流调速控制系统的通讯及触摸控制屏通讯等。1.1控制系统硬件组成成品倍尺飞剪全套电控设备安装在三个控制柜和一个操作台内。控制柜为：进线柜、系统柜、PC柜。PC柜中装有PLC机（包括PS307-5电源模板、CPU315-2DP单元、SM321和SM322I/O板、FM350-1高速计数智能模板），以及供给PLC输入输出用的稳压电源及控制开关等。控制系统硬件组成如图1。6RA70调速系统包括三个控制模块：C98043原A7001控制模块主要完成与上耀位机及S7原200的通讯、电枢励磁触发、脉冲使能、数据运算及输出等功能；C98043原A7002要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要作者简介院陆茜（1975-），女，四川仪陇人，讲师，硕士，主要从事机械教学工作。成品倍尺飞剪故障分析与处理陆茜（四川机电职业技术学院，攀枝花617000）摘要院本文针对某轧钢厂成品倍尺飞剪剪切故障的原因进行分析研究，找到故障产生的原因，提出解决问题的对策。得出其根本原因与6RA70直流调速装置的斜坡函数发生器参数设置有关，通过采用优化6RA70直流调速装置的斜坡函数值方法，达到了预期效果，提高了成品率和生产效率。关键词院倍尺飞剪；6RA70直流调速装置；控制；故障图3拉压式传感器现场测试图·149·内燃机与配件图1控制系统硬件组成图图26RA70调速控制系统图控制模块主要完成模拟数据量采集；励磁回路触发脉冲等功能；C98043原A7004控制模块主要完成电枢电压检测、励磁系统数据采集和放大。1.26RA70调速控制系统6RA70调速系统采用双闭环直流调速系统，其一是由6RA70内置的电枢电流调节器和电流互感器构成的电流环，其二是由6RA70内置速度调节器和安装在直流电机轴上的光电脉冲编码器构成的速度环。速度环为主环，电流环为副环。速度调节器和电流调节器实现串级连接，由速度调节器驱动电流调节器，再由电流调节器去控制触发电路，触发晶闸管控制轧机电机进行调速。6RA70调速采用调压和弱磁相配合的方案：在电机额定转速以下保持额定磁通不变，只调节电枢电压，在额定转速以上保持电压为额定值，减弱磁通升速，保持反电动势恒定。其控制过程如图2所示。通过设置一些相关参数，上述一系列调节器已集成至6RA70，使之符合系统直流调速系统的需要。其参数设定与监视可通过6RA70的操作面板实现，也可通过专用软件MASTERDRIVERS实现。1.3调速系统的网络实现S7原400与上位机采用MPI通讯网络，S7原400与6RA70之间采用PROFIBUS（ProcessFieldBus）网络，6RA70与S7原200之间采用USS(通用串行接口)协议进行通讯。系统通讯网络如图3所示。本系统采用STEP7编程，调用系统功能块SFC14及SFC15。采用PPO4（ParameterProcessDataObject）型传输PZD（过程数据）数据，完全实现数据的网络化传输与控制。组态网络示例图如图4所示。2飞剪剪刃运行过程飞剪剪刃运行过程由初始位（图5-a）寅剪切切断位（图5-b）寅本体开关感应位（图5-c）寅减速终止位、反爬起始位（图5-d）寅回到初始位（图a）淤在初始位时，飞剪处于准备剪切状态，从此位开始上反、下顺时针运行，如图5-a所示。于剪刃运行至轧制水平线时，切断成品后并按原方向运动，处于剪切切断位，如图5-b所示。盂剪断后快接近初始位时与本体开关感应脉冲计数到370个时（可实际情况设定），减速制动开始且运动方向不变，直到总计数为950个脉冲时减速终止（可根据实际情况设定）。此时处于本体开关感应位，如图5-c所示。榆减速终止后剪刃开始反爬，即A5计数器向下计数到计数值为540个脉冲数时到终点，回初始位为下一次剪切做好准备，此时处于减速制动终止位和反爬起始位，如图5-d所示。3故障原因分析1#飞剪高速切头定位不准确，切头短时20mm，长时60mm，切头误差高时达40mm；轧件速度较快时，飞剪剪切钢头产生弯曲现象，经常造成撞钢事故。针对这一问题，列出以下与故障相关的影响因素。淤轧件实际运行速度不稳定造成现场飞剪剪切的倍尺不准。图3系统通讯网络图·150·InternalCombustionEngine&Parts（a）飞剪剪刃初始位（b）剪切切断位（c）本体开关感应位（d

S7-200可编程控制器原理及应用习题答案

可编程控制器原理及应用

PLC习题解答

（S7-200系列PLC）

第一章可编程控制器概述

1-1、简述可编程的定义

答：可编程控制器是取代继电器控制线路，采用存储器程序指令完成控制而设计的装置，具有逻辑运算、定时、计数等功能，用于开关量控制、实际能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器，简称PLC。

87年新定义：

可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。它能够存储和执行命令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算操作。并通过数字式和模拟式的输入、输出、控制各种类型的机械或生产过程。

1-2、可编程控制器的主要特点有哪些？

答：可靠性高，PLC平均无故障时间达10万小时；控制功能强，具有数值运算、PID调节；数据通信、中断处理，对步进电机、数控机床、工业机器人实施控制；组建灵活：随时可扩展各种功能；操作方便：三种语言（LAD、STL、FBD）编程。

1-3、可编程控制器有哪几种分类方法?

答：按I/O点数分类：

小型机I/O＜256点；中型机I/O在256~1024之间；大型机I/O＞1024点；

按结构分类：整体结构和模块结构；

按用途分类：有通用型和专用型。

1-4、小型ＰＬＣ发展方向有哪些？

答：小型PLC向微型化和专业化方向发展：集成度更高、体积更小、质量更高更可靠、功能更强、应用更广泛。

2 第二章可编程控制器构成原理

２-１ PLC由哪几部分组成？

答：PLC由五大部分组成：①、中央处理器CPU；② 存储器；③ 基本I/O接口电路；④ 接口电路，即I/O扩展和通讯部分；⑤ 电源（+24V）。

2-2 PLC的I/O接口电路有哪几种形式?

SIMATIC-S7-200基本应用及简介

SIMATIC S7-200 CPU

说明

SIMATIC S7-200 Micro PLC自成一体：:

特别紧凑但是具有惊人的能力－特别是有关它的实时性能－它速度快，功能强大的通讯方案，并且具有操作简便的硬件和软件。但是还有更多特点：

SIMATIC S7-200 Micro PLC具有统一的模块化设计－目前不是很大，但是未来不可限量的定制解决方案。这一切都使得SIMATIC S7-200 Micro PLC在一个紧凑的性能范围内为自动化控制提供一个非常有效和经济的解决方案。

应用领域

简单自动

化任务用SIMATIC S7-200Micro PLC

SIMATIC S7-200的应用领域从更换继电器和接触器一直扩展到在单机、网络以及分布式配置中更复杂的自动化任务。S7-200也越来越多地提供了对以前曾由于经济原因而开发的特殊电子设备的地区的进入。

除了五种不同CPU的全面基本功能，SIMATIC S7-200的模块化系统技术还提供了一系列可升级的专用扩展模块，以满足各种需求对功能性的极高要求。

由于其各种与众不同的特点，S7-200已经在全球范围内涵盖各种行业的应用程序中得到了证实：

CPU 221

简单自动化任务用的小型CPU－如果您想变更为一个非常经济地执行简单自动化任务的有效解决方案，这是最好的小型设备。还可以在扩展的温度范围内使用。

更复杂任务用的CPU 222可扩展的小型CPU－更复杂的机器和小型系统解决方案用的能够胜任的紧凑型封装。

更高通讯和计算要求用 CPU－为要求速度和特殊通讯能力的复杂任务用的高性能 CPU。

简单驱动任务用的 CPU－方便地实施简单驱动任务用的CPU 224版本－有两个接口，两个模拟输入和一个模拟输出，以及两个100 kHz脉冲输出和2个高速200kHz 计数器。

较大技术性工作用的高性能CPU－用于具有已扩展输入和输出以及两个RS485接口的复杂的自动化任务的多功能高性能CPU。

S7-200PLC如何使用SCR指令

1 S7-200PLC如何使用SCR指令

S7-200PLC中的顺序控制继电器(SCR)指令专门用于编制顺序控制程序。顺序控制程序被分为LSCR与SCRE指令之间的若干个SCR段，一个SCR段对应于顺序功能图中的一步。

一个SCR程序段一般有以下三种功能：

1)驱动处理：在该段状态有效时，要做什么工作，有时也可能不做任何工作。

2)指定转移条件和目标：满足什么条件后状态转移到何处。

3)转移源自动复位功能：状态发生转移后，置位下一个状态的同时，自动复位原状态。

S7-200PLC提供了三条顺序控制指令：装载SCR(LSCR)指令、SCR传输(SCRT)指令和SCR结束(SCRE)指令。

SCR指令的LAD及STL指令格式如图8-27所示。

SCR指令的有效操作数见表8-2。

SCR指令的操作如下：

1)装载SCR(LSCR，LoadSCR)指令用来表示一个SCR段（即顺序功能图中的步）的开始。指令中的操作数Smdash;Bit为顺序控制 2 继电器S（BOOL型）的地址，顺序控制继电器S为1状态时，执行对应的SCR段中的程序，反之则不执行。

2)SCR传输(SCRT，SCRTransition)指令将程序控制权从一个激活的SCR段传递到另一个SCR段，即步的活动状态的转换。执行SCRT指令，当SCRT线圈得电时，SCRT指令中指定的顺序功能图中的后续步对应的顺序控制继电器S位置位（变为1状态），同时当前活动步对应的顺序控制继电器S位被系统程序复位（变为0状态），当前步变为不活动步。

在SCRT指令执行时，复位当前激活的程序段的S位并不会影响S堆栈。SCR段会一直保持能流直到退出。

3)SCR结束(SCRE，SCREND)指令标志着SCR段的结束。

在LSCR指令与SCRE指令之间的所有逻辑操作的执行取决于S堆栈的值。而在SCRE指令和下一条LSCR指令之间的逻辑操作则不依赖于S堆栈的值。