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S7-200 SMART 在化成生产线上的应用 广州擎天实业有限公司 熊宁 西门子（中国）有限公司 李贤宁 设计了基于 S7-200 SMART 的化成生产线监控系统，介绍了系统架构、硬件 选型及软件设计方案。在通信方面， S7-200 SMART 通过自由口通讯的方式采集 一条生产线上的所有仪表的数据，然后再通过工业以太网的方式把所有生产线的 数据
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S7-200 SMART 在化成生产线上的应用 广州擎天实业有限公司 熊宁 西门子（中国）有限公司 李贤宁 设计了基于 S7-200 SMART 的化成生产线监控系统，介绍了系统架构、硬件 选型及软件设计方案。在通信方面， S7-200 SMART 通过自由口通讯的方式采集 一条生产线上的所有仪表的数据，然后再通过工业以太网的方式把所有生产线的 数据传送到上位机，实现了现场数据的实时监控。经现场长时间运行，系统运行 稳定、高效，很好地满足了客户需求。 化成生产线是将阳极电蚀铝箔置于化成液中，利用电气化学原理，使阳极电 蚀铝箔表面生产氧化膜，此过程称为化成。 工艺流程 化成工艺流程为： 电极箔→水合处理→初段化成→中段化成→安定化处理→终段化成一→安 定化处理→终段化成二→安定化处理→卷取 上位机是化成生产线监控系统的控制中枢，其控制网络拓扑结构如图 1 所 示。它是由数据采集从站和数据主站构成的。 (1)数据采集从站 本系统对生产车间 22 条生产线、高压、低压及外围设施采用数据采集从站 对信号进行采集。从站包括软件和硬件两部分，硬件部分主要采用 SMART 200 PLC 加各种 I/O、A/D 模块组成，并配有雷击和浪涌电压防护模块。 系统能监视、记录铝箔生产线重要的生产数据。本系统负责目前生产线需要 采集的多 45 个数字表头的数据。 每个采集从站可扩展一个 485 接口，可以和其它设备进行 MODBUS 通讯。 模块采集数据可通过 PLC 的以太网接口将所有的系统数据通过工业以太网 传送*位机。 Unrestricted . . . . . . 上位机 网络系统架构图 交换机 化成电源 化成电源 以太网 通讯 化成电源 化成电源 以太网 通讯 . . . . . . 以太网 以太网 通讯 以太网 通讯 以太网 1# . . . . . . n# SR40 SR40 SR40 SR40 图 1 数据采集系统的网络拓扑结构 (2)数据采集主站 1.上位机采用台式电脑作为监控主机，可储存数年的历史数据。 2.对于各种持续的数据，可以实时曲线和历史曲线的方式直观显示，作为衡量生 产线性能的依据。 3.所有故障报警及预置目标值（SV 值）修改均有记录。 4.通过终端程序和双网卡将工厂的局域网和工厂监控网络分开，保证现场数据的 安全与高效。客户可通过外网随时监控现场数据。 方案确定 本项目中采用西门子 S7-200 SMART PLC 作为主控制器，采用上位机的显示 器作为人机交互接口。S7-200 SMART 的 CPU 集成了以太网接口和 1 个 RS485 接 口。RS485 通信口支持自由口通信，以太网接口不仅支持程序调试功能，还能与 触摸屏和计算机进行通信，轻松组网。S7-200 SMART 配备了西门子高速处 理芯片，可以轻松满足化成生产线监控系统的控制要求。 本系统采用 CPU SR40 采集生产线上所有仪表的数据，然后再把所有 PLC 的 数据都通过以太网传送给上位机，每个 CPU 均配备了 RS485 通信板。CPU SR40 具有 24 点输入，16 点输出，支持自由口通信，*可以满足化成生产线的控制 要求。 软件开发 Unrestricted (1)化成电源控制程序 通过采集电源的状态、电压、电流等数据和上位机的控制，做一个调节的闭 环的自动化控制。 (2)化成线通信程序 PLC 不仅要采集生产线上所有仪表和状态信号，而且要接收上位机下达的控 制任务。在一个化成生产线监控系统中，PLC 与上位机的实时通信很关键，否则 会影响到整个系统的运行效率及安全。影响实时通信的因素有：通信仪表的数量、 通信波特率、通信介质、通信协议及通信网络结构等。 其中 RS485 自由口通信协议及程序的实现尤其重要。由于 AIBUS 通信协议中 主站对从站的读写操作是分开的，在监控系统中，主站不仅需要得到化成电源的 实时状态，还需要把控制任务实时发送到化成电源，在化成电源数量比较多的系 统中，如果采用读写操作分开的通讯协议，那么通信的实时性就会明显降低。 本项目为了达到操作的实时性，采用了一次发送和接收的方式，提高了通信 效率。 参考 AIBUS 协议，通过自由口协议编写的控制和通信程序实现了类似的功能 和工业以太网实现了同时操作多台电源的控制和实时监控。 应用体会 S7-200 SMART 控制器可扩展至 2 个 RS485 通信口，均支持自由口通信， 很好地满足了化成生产线对 RS485 通信口的数量要求。同时，本地集成的以太网 口支持编程调试、触摸屏通讯等功能，使用 1 根网线就可以实现编程调试工作， 不必走到每台 PLC 旁边去调试程序，从而提工作效率。
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