西门子CPUCR60,36入/24出

西门子CPUCR60,36入/24出

致力于工业自动化控制领域的产品开发、工程配套和系统集成、销售，拥有丰富的自动化产品的应用和实践经验以及雄厚的技术力量，尤其以 PLC复杂控制系统、传动技术应用、伺服控制系统、数控备品备件、人机界面及网络/软。　　企业主要业务经营范围：为工业企业数字化工厂产线设计、建设、互联互通等提供专业的产品、技术和服务；为工业企业提供远程数据采集、监控、调试运维及工业大数据平台解决方案和服务；为工业企业和提供电气自动化。　　SIEMENS 可编程控制器：1. SIMATIC S7 系列PLC S7200 s71200 S7300 S7400 ET200 2. 逻辑控制模块 LOGO 230RC 230RCO 230RCL 24RC 24RCL等 3. SITOP 系列直流电源 24V DC 1.3A 2.5A 3A 5A 10A 20A 40A 4. HMI 触摸屏TD200 TD400C TP177 MP277 MP377 SIEMENS交流直流传动装置： 1. 交流。

西门子CPUCR60,36入/24出

一、项目简介
　　近年来，机器人自动化喷涂系统因其具有重复精度高、涂装质量好、可靠性好、适用性强、效率高等众多优点，已广泛应用于汽车等工业领域。而目前航空产品制造过程仍旧是劳动密集、工序繁复、工况恶劣、辅以大量工装夹具并以手工制造为主，自动化生产能力不足。在国家提出十三五规划，大力发展智能制造2025的时代大背景下，中航工业复合材料制造所高瞻远瞩，*在喷涂领域采用机器人进行自动化生产，加快了企业生产模式转型升级，提高了装备*制造能力。
　　本项目采用的是一台可移动的悬挂式喷涂6轴机器人，它安装在3自由度直角坐标变位天车上，可以在喷房范围内（喷漆房内尺寸：L30m×W9m×6.5m）进行前后、左右、上下及旋转等多个自由度的运动，机器人的手臂上带有一支喷枪，能实现对大型复合材料工件外表面涂装涂层的喷涂作业。
　　二、悬挂式机器人喷涂系统组成
　　悬挂式机器人喷涂系统由总控系统、天车系统（悬挂行走机构）、机器人系统、智能供漆系统以及视频监控系统组成，系统网络图如图1所示：
　
　　图1机器人喷涂系统网络图
　　天车系统包括：1套纵走机构（X轴）、1套横走机构（Y轴）、1套升降机构（Z轴）和电气伺服驱动系统，还有用于维修和检测的走台等附属设施。如图2所示：

　　图2天车和机器人装置图
　　智能供漆系统由虹吸管、隔膜泵、物料罐、过滤器、2KS、调压器、空打保护器等组成一套完整的供漆系统，是喷涂系统的重要组成部分，其承担着从原料供应到原料调节预混配比等重要的作用，是执行机构的必要前提。物料包含油漆、固化剂和清洗剂

先上一张典型的PLC控制系统的框图

1、用于开关量控制

PLC控制开关量的能力是很强的。所控制的入出点数，少的十几点、几十点，多的可到几百、几千，甚至几万点，由于它能联网，点数几乎不受限制，不管多少点都能控制，所控制的逻辑问题可以是多种多样的：组合的、时序的、即时的、延时的、不需计数的、需要计数的、固定顺序的、随机工作的等等，都可进行。

PLC的硬件结构是可变的，软件程序是可编的，用于控制时，非常灵活。必要时可编写多套或多组程序，依需要调用。它很适应于工业现场多工况、多状态变换的需要。

用PLC进行开关量控制实例是很多的，冶金、机械、轻工、化工、纺织等等，几乎所有工业行业都需要用到它。目前，PLC首用的目标，也是别的控制器无法与其比拟的，就是它能方便并可靠地用于开关量的控制。

2、用于模拟量控制

模拟量，如电流、电压、温度、压力等等，它的大小是连续变化的。工业生产，特别是连续型生产过程，常要对这些物理量进行控制。

作为一种工业控制电子装置，PLC若不能对这些量进行控制，那是一大不足，为此各PLC厂家都在这方面进行大量的开发。目前，不仅大型、中型机可以进行模拟量控制，就是小型机，也能进行这样的控制。PLC进行模拟量控制，要配置有模拟量与数字量相互转换的A/D、D/A单元。它也是I/O单元，不过是特殊的I/O单元。

A/D单元是把外电路的模拟量，转换成数字量，然后送入PLC;D/A单元，是把PLC的数字量转换成模拟量，再送给外电路。作为一种特殊的I/O单元，它仍具有I/O电路抗干扰、内外电路隔离、与输入输出继电器(或内部继电器，它也是PLC工作内存的一个区，可读写)交换信息等等特点。

这里的A/D中的A，多为电流，或电压，也有温度。D/A中的A，多为电压，或电流。电压、电流变化范围多为0～5V，0～10V，4～20mA，有的还可处理正负值的。这里的D，小型机多为8位二进制数，中、大型多为12位二进制数。A/D、D/A有单路，也有多路。多路占的输入输出继电器多。有了A/D、D/A单元，余下的处理都是数字量，这对有信息处理能力的PLC并不难。中、大型PLC处理能力更强，不仅可进行数字的加、减、乘、除，还可开方、插值，还可进行浮点运算，有的还有PID指令，可对偏差制量进行比例、微分、积分运算，进而产生相应的输出，计算机能算的它几乎都能算。

这样，用PLC实现模拟量控制是*可能的。

PLC进行模拟量控制，还有A/D、D/A组合在一起的单元，并可用PID或模糊控制算法实现控制，可得到很高的控制质量。用PLC进行模拟量控制的好处是，在进行模拟量控制的同时，开关量也可控制。这个优点是别的控制器所不具备的，或控制的实现不如PLC方便。当然，若纯为模拟量的系统，用PLC可能在性能价格比上不如用调节器。

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西门子S7-1200 紧凑型PLC在当前的市场中有着广泛的应用，作为经常与SINAMICS G120系列变频器共同使用的PLC，其USS通信协议的使用一直在市场上有着非常广泛的应用。本文将主要介绍如何使用USS通信协议来实现S7-1200与G120变频器的通信。

1．控制系统原理和接线图

下图是本例中所使用的原理和接线图。

图1:控制系统原理和接线图

2．硬件需求
S7-1200 PLC目前有3种类型的CPU：
1）S7-1211C CPU。
2）S7-1212C CPU。
3）S7-1214C CPU。
这三种类型的CPU都可以使用USS通信协议通过通信模块CM1241 RS485来实现S7-1200与G120变频器的通信。

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

本例中使用的G120变频器硬件为：
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 通信电缆 ( 6XV1830-0EH10)

3．软件需求

1) 编程软件 Step7 Basic V10.5 ( 6ES7 822-0AA0-0YA0)

4．组态

我们通过下述的实际操作来介绍如何在Step7 Basic V10.5 中组态S7-1214C 和G120变频器的USS通信。

西门子CPUCR60,36入/24出

• S7-300全系列 CPU选型表

  S7-300C紧凑型CPU选型表
  CPU系列号	产品图片	描述	选型型号
  CPU 312C		紧凑型CPU，16kB RAM，24VDC电源，内置10DI/6DO，带集成功能，MPI；包括插槽号标签和2把钥匙；CPU运行需要MMC	6ES7 312-5BD01-0AB0
  CPU 313C		紧凑型CPU，32kB RAM，24VDC电源，内置24DI/16DO以及4AI/2AO，MPI；CPU运行需要MMC	6ES7 313-5BE01-0AB0
  CPU 313C-2 PtP		紧凑型CPU，32kB RAM，24VDC电源，内置16DI/16DO，带集成功能，MPI，RS422/485接口；CPU运行需要MMC	6ES7 313-6BE01-0AB0
  CPU 313C-2 DP		紧凑型CPU，32kB RAM，24VDC电源，内置16DI/16DO，带集成功能，MPI，PROFIBUS DP主/从接口；CPU运行需要MMC	6ES7 313-6CE01-0AB0
  CPU 314C-2 PtP		紧凑型CPU，48kB RAM，24VDC电源，内置24DI/16DO/4AI/2AO，带集成功能，MPI，RS422/485接口；CPU运行需要MMC	6ES7 314-6BF01-0AB0
  CPU 314C-2 DP		紧凑型CPU，48kB RAM，24VDC电源，内置24DI/16DO/4AI/2AO，带集成功能，MPI，PROFIBUS DP主/从接口；CPU运行需要MMC	6ES7 314-6CF01-0AB0
  S7-300通用型CPU选型型号表
  CPU系列号	产品图片	描述	选型型号
  CPU 312		16 kB RAM，24VDC电源，MPI； CPU运行需要MMC	6ES7 312-1AD10-0AB0
  CPU 314		48 kB RAM，24VDC电源，MPI； CPU运行需要MMC	6ES7 314-1AF10-0AB0
  CPU 315-2DP		128 kB RAM，24VDC电源，MPI， PROFIBUS-DP主/从接口； CPU运行需要MMC	6ES7 315-2AG10-0AB0
  CPU 315-2PN/DP		128 kB RAM，24VDC电源，MPI/PROFIBUS DP主/从组合接口；以太网/PROFINET接口； CPU运行需要MMC	6ES7315-2EG10-0AB0
  CPU 317-2DP		512 kB RAM，24VDC电源，MPI，PROFIBUS-DP主/从接口； CPU运行需要MMC	6ES7 317-2AJ10-0AB0
  CPU 317-2PN/DP		512 kB RAM，24VDC电源，MPI/PROFIBUS-DP主/从组合接口；以太网/PROFINET接口； CPU运行需要MMC	6ES7 317-2EJ10-0AB0
  CPU 318-2DP		512 kB RAM，24VDC电源， PROFIBUS-DP主/从接口，MPI，存储卡插槽，后备电池保护外壳； 包括插槽号标签和2 把钥匙	6ES7 318-2AJ00-0AB0
  S7-300F  CPU选型型号表
  CPU系列号	产品图片	描述	选型型号
  CPU 315F-2 DP		SIMATIC S7-300F CPU；128kB RAM，24VDC电源，MPI，PROFIBUS DP 主/从接口；包括插槽号标签和2把钥匙	6ES7 315-6FF01-0AB0
  CPU 317F-2 DP		512 kB RAM，24VDC电源，MPI， PROFIBUS-DP主/从接口；需要MMC	6ES7 317-6FF00-0AB0
  S7-300T  CPU选型型号表
  CPU系列号	产品图片	描述	选型型号
  CPU 315T-2DP			6ES7315-6TG
  CPU 317T-2DP		512 kB RAM，24 VDC电源，MPI，PROFIBUS-DP主/从接口，PROFIBUS DP(DRIVE) 接口；带技术/运动控制功能；需要MMC	6ES7 317-6TJ10-0AB0
  S7-300 SIPLUS CPU选型表
  CPU系列号	产品图片	描述	选型型号
  SIPLUS CPU 312C		紧凑型CPU，16 kB RAM，24 V DC 电源， 内置10 DI/6 DO，带集成功能，MPI ； 包括插槽号标签和2 把钥匙；需要MMC( 扩展温度范围和特殊介质负载)	6AG1 312-5BD01-2AB0
  SIPLUS CPU 313C		紧凑型CPU，32kB RAM，24VDC 电源，内置24DI/16DO/4AI/2AO，带集成功能，MPI；需要MMC( 扩展温度范围和特殊介质负载)	6AG1 313-5BE01-2AB0
  SIPLUS CPU 314		48 kB RAM，24VDC电源，MPI； 需要MMC( 扩展温度范围和特殊介质负载)	6AG1 314-1AF10-2AB0
  SIPLUS CPU 315-2 DP		128 kB RAM，24VDC电源，MPI， PROFIBUS DP主/从接口；需要 MMC( 扩展温度范围和特殊介质负载)	6AG1 315-2AG10-2AB0
  CPU有关附件选型表
  系列号	产品图片	描述	选型型号
  微存储卡		64 kB微存储卡	6ES7 953-8LF11-0AA0
  		128 kB微存储卡	6ES7 953-8LG11-0AA0
  		512 kB微存储卡	6ES7 953-8LJ11-0AA0
  		2 MB微存储卡	6ES7 953-8LL11-0AA0
  		4 MB微存储卡	6ES7 953-8LM11-0AA0
  		8 MB微存储卡	6ES7 953-8LP11-0AA0
  MPI 电缆		用于通过MPI 连接SIMATIC S7 和 PG ；长度5m	6ES7 901-0BF00-0AA0
  前连接器，用于紧凑型 CPU		40 针，螺钉型前连接器	6ES7 392-1AM00-0AA0
  		40 针，弹簧型前连接器	6ES7 392-1BM01-0AA0

（1）风力发电

    “十三五”规划展望的2020年风电2亿千瓦目标将会上调至2.5亿-2.8亿千瓦。“十三五”是我国关键的转型期，经济转入新常态，能源也将转入新常态。我国《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》提出，到“十三五”末期，我国非化石能源占一次能源消费比重将达到15%。

    中国风力等新能源发电行业的发展前景十分广阔，预计未来很长一段时间都将保持高速发展，同时盈利能力也将随着技术的逐渐成熟稳步提升。

    PLC系统可以作为控制器应用于风机变浆系统的控制器，也可作为辅控系统用于风塔。但目前国内PLC作为风机变浆控制的应用只限于1.5MW以下机组。对于1.5MW以上机组还没有成熟的应用，更多采用基于PC的控制方式。目前已经有一些大学机构和研究所在致力于PLC在这方面的应用。

（2）垃圾处理

    在垃圾处理行业，PLC主要应用于垃圾焚烧发电。垃圾发电是把各种垃圾收集后，进行分类处理。一是对燃烧值较高的进行高温焚烧，在高温焚烧中产生的热能转化为高温蒸汽推动涡轮机转动，使发电机产生电能。二是对不能燃烧的有机物进行发酵、厌氧处理，后干燥脱硫产生甲烷，再经燃烧，把热能转化为蒸汽，推动涡轮机转动，带动发电机产生电能。当前，全国各地垃圾发电项目遍地开花，垃圾发电技术逐渐成熟，设备国产化进程加快，国家政策大力支持。广阔的投资前景吸引大批民间资本和资本参与其中，中国垃圾发电产业正面临历史性发展机遇。

（3）环保

    环保“十三五”规划将从单一目标即总量控制目标、减排目标，变成双目标即环境质量改善和污染物总量控制，内容将涉及绿色经济、核安全问题、土壤环境保护、生态环境保护、水环境污染防治等诸多方面。多位专家预计，环保未来5年的发展方向和投资重点将上升至国家战略角度，成为政府重点投资领域。

    在中国国家环保标准从严及居民消费需求提升的背景下，生活用纸产能不断增加，2016年纸巾机械行业的PLC增长17.7%左右。

（4）污水处理

    虽然国家和各级政府对环境保护重视程度的不断提高，中国污水处理行业正在快速增长，污水处理总量逐年增加，城镇污水处理率不断提高，但目前中国污水处理行业仍处于发展的初级阶段。

    污水处理项目规模一般不会很大，主要会使用以中型PLC为主的SCADA管控网络，PLC以及相关产品，其采购金额一般在50万～500万之间。污水处理的项目上对于PLC的使用几近爆发式增长，小型PLC在污水处理行业的应用几乎倍增。在全国661个城市中，已有500个城市建成污水处理厂，共1000多座，污水处理率由2000年的34％提高到58％，并形成了适合国情的污水处理技术路线和管理机制。其中，有150个城市的污水处理率已达到或接近70％，单厂处理规模每天达到120万立方米。