我的一些设计方案:(我涉及到的都是一些生产线类的控制。)
首先,我不喜欢使用那种集中控制的方案,CPU+一堆DIO,AIO的方案。(除非是独立的设备,s7-200程序空间不够,或IO点数不够。只能采用s7-300)
原因是:现场布线太麻烦了。例如:一个CPU柜+两个(十二台变频器)驱动柜,进出线缆(辅助电源、现场IO、传感器、触摸屏、电机电缆)两捆直径200毫米。你还要担心不可预见的接错线问题、EMC问题...。
既然西门子s7-300支持Profibus,干嘛不好好利用?
一、把变频器从驱动柜中拿出来(取消集中放置的驱动柜),根据现场工艺要求(单独或几台)安置在最接近电机处,为它设计一个IP5x的箱体(空间:变频器+空开+380/220隔离变压器+AC/DC辅助电源+散热风机+IO接线端子+插座[变频器调试用])。这样带来的好处是:
1、把变频器-电机电缆长度降到最短,大大减少了EMC干扰问题。我有的设计可做到距离短于一米。
2、由于交货前已经完成电机接线、调试。现场免去接线、布线的麻烦。
3、既然Profibus是分布式IO(驱动装置也是IO),而西门子的驱动装置绝大部分支持BiCo技术,那么就应该充分利用它。一般说来,电机+传动距离现场操作者不会太远(2-3米?)。那么就把现场的按钮(急停除外)、指示灯(甚至和该点传动相关的传感器)、电磁阀连接到变频器IO端子(
这个连接并不是去控制变频器的!)每一台变频器至少提供6个Di、3个Do、各2个AiAo。它们全部可以通过DP网络由s7-300读取和控制。这样一来又减少了一大部分布线的烦恼。(一般说来,现场的控制面板是嵌在设备上的)
二、如果可以把PLC取出来和触摸屏集成在一个柜(箱)里(由于上述原因,IO线已经没有几根了)。PLC和触摸屏共用一个隔离辅助电源,仪表、指示灯用另外一个隔离电源。
三、做好DP电缆的屏蔽、防护。按照生产线的布置,设计镀锌管防护。里面只有一根DP通讯电缆、一根等电位电缆、重要的控制线束(急停之类)。
四、如果所有驱动柜(箱)呈一字排开,距离又不是太远,可以考虑采用供电母排。按驱动容量分布,选择中点供电接入(母排电容量仅是总容量的一半)。使用母排的好处是:现场母排安置,插头(自带空开)一插就完成所有的装置供电。
要点:不使用零线。只有地线。五、驱动的控制;西门子的驱动装置一般都内置多个PID控制器,应该好好利用。做成一些局部反馈的PID环节,减轻PLC的处理负荷。也就是说,传感器的反馈可以介入局部PID控制,同时PLC还能通过DP读取当前状态。
六、编程,组态一般选用PPO2 4PKW 6PZD就够了。对驱动的同时启动、停止,用PLC的同步命令。读取变频器的Di只需要一个PZD字,Do只能利用控制字中不用的位(当然可以利用自由功能块扩展功能),Aio只需要自己定义哪个PZD字段即可。
七、尽量充分利用触摸屏内置的运算功能、数值转换、限制功能、配方存储功能、密码保护功能,降低PLC的运算负荷。
只要DP网络不是特别远,DP通讯速率完全可以跑到12M。
这种方案的好处是:生产线可以模块化设计。现场安装实现了Profibus的初衷。一天完成接线(就是布镀锌管、DP接线、插头)。
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