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电控系统设计
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铝塑门窗双头切割锯设备所需的 PLC 控制点数为数字量输入 20 点，数字量输出 16 点，其中设备右锯头需用伺服控制其左右移动定位，定位信号通过磁栅尺的反馈到 PLC。该系统中控制器选用西门子 S7-200 SMART CPU ST40，其他数字量输入 24 点，数字量输出 16 点。同时该 CPU 模块具备三轴 100kHz 的高速脉冲输出，在不增加高速脉冲输出模块的前提下即能满足伺服定位的需求，其磁栅尺的反馈信号可直接接入 PLC 的输入点中，利用 PLC 的高速计数 A/B 相功能即可采集倍福系统优势概览 el1904数字量安全模块原装全新倍福el2904。
人机界面
人机界面选用西门子 SMART LINE 触摸屏，64k 真彩显示，通过以太网与 S7-200 SMART 实现便捷高效的通讯。一方面能将设备的状态、行走位置等数据实时的反馈至人机界面，另一方面可以通过人机界面上实时修改设备的运行模式、行走位置等。现场总线端子盒 紧凑型 IP 67 模块
现场总线模块 带多点热电偶接口的现场总线模块, PROFIBUS 接口
Fipio 总线耦合器 Fipio 系统总线耦合器, BK7420
FM3312-B310 带 12 通道热电偶接口的现场总线模块, PROFIBUS 接口
FM3332-B310 带 32 通道热电偶接口的现场总线模块, PROFIBUS 接口
I
IE100x 现场总线端子盒, 扩展端子盒, 8 点数字量输入 24 V DC, 3.0 ms 滤波
IE101x 现场总线端子盒, 扩展端子盒, 8 点数字量输入 24 V DC, 0.2 ms 滤波
IE1502 现场总线端子盒, 扩展端子盒, 加/减计数器, 24 V DC, 100 kHz
IE200x 现场总线端子盒, 扩展端子盒, 8 点数字量输出 24 V DC, 0.5 A
IE202x 现场总线端子盒, 扩展端子盒, 8 点数字量输出 24 V DC, 2 A (IS = 4 A)
IE204x 现场总线端子盒, 扩展端子盒, 8 点数字量输出 24 V DC, 2 A (IS = 12 A)
IE230x 现场总线端子盒, 扩展端子盒, 4 点数字量输入 24 V, 3.0 ms,
4 点数字量输出 24 V, 0.5 A
IE231x 现场总线端子盒, 扩展端子盒, 4 点数字量输入 24 V DC, 0.2 ms,
4 点数字量输出 24 V DC, 0.5 A
IE232x 现场总线端子盒, 扩展端子盒, 4 点数字量输入 24 V DC, 3.0 ms,
4 点数字量输出 24 V DC, 2 A (IS = 4 A)
IE233x 现场总线端子盒, 扩展端子盒, 4 点数字量输入 24 V DC, 0.2 ms,
4 点数字量输出 24 V DC, 2 A (IS = 4 A)
IE2403 现场总线端子盒, 扩展端子盒, 16 点数字量混合型输入/输出, 24 V DC, 3.0 ms,24 V DC, 0.5 A (弹簧式连接器)
IE240x 现场总线端子盒, 扩展端子盒, 16 点数字量混合型输入/输出, 24 V DC, 3.0 ms,24 V DC, 0.5 A (4 针)
IE2512 现场总线端子盒, 扩展端子盒, 2 点脉宽输出 24 V DC, 2.5 A
IE2808 现场总线端子盒, 扩展端子盒, 16 点数字量输出, D-sub, 25 针, 24 V DC, 0.5 A
IE3102 现场总线端子盒, 扩展端子盒, 4 点差分模拟量输入 -10…+10 V, 16 位
IE3112 现场总线端子盒, 扩展端子盒, 4 点差分模拟量输入 0/4…20 mA, 16 位
IE3202 现场总线端子盒, 扩展端子盒, 4 点模拟量 RTD 输入，用于电阻热电偶（PT100）, 16 位
IE3312 现场总线端子盒, 扩展端子盒, 4 点模拟量 TC 输入, 16 位
IE4112 现场总线端子盒, 扩展端子盒, 4 点模拟量输出 0/4…20 mA, 16 位
IE4132 现场总线端子盒, 扩展端子盒, 4 点模拟量输出 -10…+10 V, 16 位
IE5009 现场总线端子盒, 扩展端子盒, SSI 编码器接口
IE5109 现场总线端子盒, 扩展端子盒, 增量编码器接口,带补充输入, 1 MHz
IE6002 现场总线端子盒, 扩展端子盒, 串行接口 RS232
IE6012 现场总线端子盒, 扩展端子盒, 串行接口, 0…20 mA (TTY)
IE6022 现场总线端子盒, 扩展端子盒, 串行接口 RS422, RS485
IExxxx 现场总线端子盒, 扩展端子盒
IL230x-B110 现场总线端子盒, 耦合器端子盒, 用于 EtherCAT 系统, 带 IP-Link 接口
IL230x-B200 现场总线端子盒, 耦合器端子盒, 用于 Lightbus 系统, 带 IP-Link 接口
IL230x-B310 现场总线端子盒, 耦合器端子盒, 用于 PROFIBUS 系统 (12 Mbaud), 带 IP-Link 接口
IL230x-B318 现场总线端子盒, 耦合器端子盒, 用于 PROFIBUS 系统 (12 Mbaud), 带 IP-Link 接口, 集成有 T 形连接器
IL230x-B400 现场总线端子盒, 耦合器端子盒, 用于 Interbus 系统, 带 IP-Link 接口
IL230x-B510 现场总线端子盒, 耦合器端子盒, 用于 CANopen 系统, 带 IP-Link 接口
IL230x-B518 现场总线端子盒, 耦合器端子盒, 用于 CANopen 系统, 带 IP-Link 接口,
集成有 T 形连接器
IL230x-B520 现场总线端子盒, 耦合器端子盒, 用于 DeviceNet 系统, 带 IP-Link 接口
IL230x-B528 现场总线端子盒, 耦合器端子盒, 用于 DeviceNet 系统, 集成有 T 形连接器
IL230x-B730 现场总线端子盒, 耦合器端子盒, 用于 DeviceNet 系统, 带 IP-Link 接口
IL230x-B800 现场总线端子盒, 耦合器端子盒, 用于 RS485 系统, 带 IP-Link 接口
IL230x-B810 现场总线端子盒, 耦合器端子盒, 用于 RS232 系统, 带 IP-Link 接口
IL230x-B900 现场总线端子盒, 耦合器端子盒, 用于以太网 TCP/IP 系统, 带 IP-Link 接口,
RJ 45 插口
IL230x-B901 现场总线端子盒, 耦合器端子盒, 用于以太网 TCP/IP 系统, 带 IP-Link 接口,
d-coded M12 插座
IL230x-B903 现场总线端子盒, 耦合器端子盒, 用于 PROFIBUS 系统, 带 IP-Link 接口
IL230x-B905 现场总线端子盒, 耦合器端子盒, 用于 EtherNet/IP 系统, 带 IP-Link 接口
IL230x-Bxxx 现场总线端子盒, 耦合器端子盒,, 4 点数字量输入, 4 点数字量输出, 带 IP-Link 接口
IL230x-C310 现场总线端子盒, PLC 端子盒, 用于 PROFIBUS 系统 (12 Mbaud), 带 IP-Link 接口,符合 IEC 61131-3 标准
IL230x-C318 现场总线端子盒, PLC 端子盒, 用于 PROFIBUS 系统 (12 Mbaud), 带 IP-Link 接口,
符合 IEC 61131-3 标准, 集成有 T 形连接器
IL230x-C810 现场总线端子盒, PLC 端子盒, 用于 RS232 系统, 带 IP-Link 接口,符合 符合 IEC 61131-3 标准 标准
IL230x-C810 现场总线端子盒, PLC 端子盒, 用于 RS232 系统, 带 IP-Link 接口,符合 符合 IEC 61131-3 标准 标准
IL230x-C900 现场总线端子盒, PLC 端子盒, 用于以太网 TCP/IP 系统, 带 IP-Link 接口,符合 符合 IEC 61131-3 标准 标准
IL230x-Cxxx 现场总线端子盒, PLC 端子盒,, 4 点数字量输入, 4 点数字量输出, 带 IP-Link 接口,符合 IEC 61131-3 标准
Interbus 总线耦合器 用于 Interbus 的总线耦合器: BK4000, BK4010, BK4020, BK4500, BC4000
Interbus 现场总线端子盒 用于 Interbus 系统的现场总线端子盒, IPxxxx-B400, IL230x-B400
IP100x-Bxxx 现场总线端子盒, 紧凑型端子盒, 8 点数字量输入 24 V DC, 3.0 ms 滤波
IP101x-Bxxx 现场总线端子盒, 紧凑型端子盒, 8 点数字量输入 24 V DC, 0.2 ms 滤波
IP1502-Bxxx 现场总线端子盒, 紧凑型端子盒, 2 通道 加/减计数器, 24 V DC, 100 kHz
IP200x-Bxxx 现场总线端子盒, 紧凑型端子盒, 8 点数字量输出 24 V DC, IMAX = 0.5 A
IP202x-Bxxx 现场总线端子盒, 紧凑型端子盒, 8 点数字量输出 24 V DC, IMAX = 2 A (IS = 4 A)
IP204x-Bxxx 现场总线端子盒, 紧凑型端子盒, 8 点数字量输出 24 V DC, IMAX = 2 A (IS = 12 A)
IP230x-Bxxx 现场总线端子盒, 紧凑型端子盒, 4 点数字量输入 24 V DC, 3.0 ms, 4 点数字量输出 24 V DC,
IMAX = 0.5 A
IP231x-Bxxx 现场总线端子盒, 紧凑型端子盒, 4 点数字量输入 24 V DC, 0.2 ms, 4 点数字量输出 24 V DC,
IMAX = 0.5 A
IP232x-Bxxx 现场总线端子盒, 紧凑型端子盒, 4 点数字量输入 24 V DC, 3 ms, 4 点数字量输出 24 V DC,
IMAX = 2 A (IS = 4 A)
IP233x-Bxxx 现场总线端子盒, 紧凑型端子盒, 4 点数字量输入 24 V DC, 0.2 ms, 4 点数字量输出 24 V DC,
IMAX = 2 A (IS = 4 A)
IP240x-Bxxx 现场总线端子盒, 紧凑型端子盒, 16 点数字量混合型输入/输出, 24 V DC, 3.0 ms, 24 V DC,
IMAX = 0.5 A (4 针)
IP2512-Bxxx 现场总线端子盒, 紧凑型端子盒, 2 通道 pulse width 输出 24 V DC, IMAX = 2.5 A
IP3102-Bxxx 现场总线端子盒, 紧凑型端子盒, 4 点差分模拟量输入 -10…+10 V, 16 位
IP3112-Bxxx 现场总线端子盒, 紧凑型端子盒, 4 点差分模拟量输入 0/4…20 mA, 16 位
IP3202-Bxxx 现场总线端子盒, 紧凑型端子盒, 4 点模拟量 RTD 输入
PT100…1000, Ni100, Ni120, Ni1000, 16 位
IP3312-Bxxx 现场总线端子盒, 紧凑型端子盒, 4 点模拟量 TC 输入,
用于热电偶 J, K, L, B, E, N, R, S, T, U, 16 位
IP4112-Bxxx 现场总线端子盒, 紧凑型端子盒, 4 点模拟量输出 0/4…20 mA, 16 位
IP4132-Bxxx 现场总线端子盒, 紧凑型端子盒, 4 点模拟量输出 -10…+10 V, 16 位
IP5009-Bxxx 现场总线端子盒, 紧凑型端子盒, 1 通道 SSI 编码器接口
IP5109-Bxxx 现场总线端子盒, 紧凑型端子盒, 1 通道增量编码器接口,带补充输入, 1 MHz
IP5209-Bxxx 现场总线端子盒, 紧凑型端子盒, 1 通道 SinCos 编码器接口, 1 VSS
IP5209-Bxxx-1000 现场总线端子盒, 紧凑型端子盒, 1 通道 SinCos 编码器接口, 11 μASS
IP6002-Bxxx 现场总线端子盒, 紧凑型端子盒, 1 通道 串行接口 RS232
伺服驱动器
设备的右锯头可以左右移动，移动通过丝杠加直线导轨的机械部件实现行走定长功能，控制丝杠用的 是 1.5kW 的 伺 服， 选 用 西 门 子 SINAMICS V60 驱动系统，包含有 CPM60.1 驱动模块和 1FL5 交流伺服电机及配套电缆。SINAMICS V60 伺服驱动器通过脉冲输入接口来接受从 S7-200 SMART 发来的脉冲序列，进行速度和位置控制，通过数字量接口信号来完成驱动器运行的控制和实时状态的输出。根据用户的中惯量伺服电机的需求，选用 SINAMICS V60 7.7Nm 伺服电机及其驱动器。同时 V60 伺服具有 10000 脉冲 / 转的高分辨率，配合设备上特殊的机械设计，可满足设备最高 0.02mm 控制精度的要求。硬件配置如表 1 所示倍福系统优势概览 el1904数字量安全模块原装全新倍福el2904。
4 切割锯软件设计
S7-200 程序开发主要包括逻辑程序、磁栅尺高速计数，伺服运动控制功能等。
4.1 PLC 逻辑程序
根据设备的具体工艺编写逻辑程序，主要分为点动、排料、角码等，使用子程序对上述功能进行归类，程序逻辑更加清晰，逻辑编写示意图如图 3 所示。
750-461/000-002 2通道 模拟量输入模块; 电阻传感器 10R-1k2; 用于电阻传感器 <br />
750-461/000-003 2通道 模拟量输入模块; PT 1000 / RTD; 用于电阻传感器 <br />
750-461/000-004 2通道 模拟量输入模块; NI 100 / RTD; 用于电阻传感器 <br />
750-461/000-005 2通道 模拟量输入模块; 用于电阻传感器; 用于 TS 35 <br />
750-461/000-007 2通道 模拟量输入模块; 电阻传感器 10R-5k0; 用于电阻传感器 <br />
750-461/000-009 2通道 模拟量输入模块; 用于电阻传感器; 用于 TS 35 <br />
750-461/000-200 2通道 模拟量输入模块; PT 100 / RTD /S5; 用于电阻传感器 <br />
750-461/003-000 2通道 模拟量输入模块; RT 100 / 可配置; 用于电阻传感器 <br />
750-461/020-000 2通道 模拟量输入模块; NTC 20kOhm; 用于电阻传感器 <br />
750-465 2通道 模拟量输入模块; 0-20 mA; 单端 <br />
750-465/000-200 2通道 模拟量输入模块; 单端; 0-20 mA <br />
750-466 2通道 模拟量输入模块; 4-20 mA; 单端 <br />
750-466/000-200 2通道 模拟量输入模块; 单端; 4-20 mA <br />
750-466/025-000 2通道 模拟量输入模块; 4-20 mA; EXT <br />
750-467 2通道 模拟量输入模块; 0-10 V; 单端 <br />
750-467/000-200 2通道 模拟量输入模块; 单端; 0-10 V <br />
750-468 4通道 模拟量输入模块; 0-10 V; 单端 <br />
750-468/000-200 2通道 模拟量输入模块; 单端; 0-10 V <br />
750-468/025-000 4通道 模拟量输入模块; 0-10 V; EXT <br />
750-469 2通道 模拟量输入模块; 热电偶 / K / 诊断功能; 用于热电偶测量 <br />
750-469/000-001 2通道 模拟量输入模块; 热电偶 / S / 诊断功能; 用于热电偶测量 <br />
750-469/000-002 2通道 模拟量输入模块; 热电偶 / T / 诊断功能; 用于热电偶测量 <br />
750-469/000-003 2通道 模拟量输入模块; ± 120 mV / 诊断功能; 用于热电偶测量<br />
750-469/000-006 2通道 模拟量输入模块; 热电偶 / J / 诊断功能; 用于热电偶测量 <br />
750-469/000-008 2通道 模拟量输入模块; 热电偶 / E / 诊断功能; 用于热电偶测量 <br />
750-469/000-012 2通道 模拟量输入模块; 热电偶 / L / 诊断功能; 用于热电偶测量<br />
750-469/000-200 2通道 模拟量输入模块; 热电偶 / K / 诊断功能 / S5; 用于热电偶测量 <br />
750-469/000-206 2通道 模拟量输入模块; 热电偶 / J / 诊断功能 / S5; 用于热电偶测量 <br />
750-469/003-000 2通道 模拟量输入模块; 热电偶 / 可配置; 用于热电偶测量<br />
750-470 2通道 模拟量输入模块; 0-20 mA; 单端 <br />
750-470/005-000 2通道 模拟量输入模块; 单端; 0-20 mA <br />
750-472 2通道 模拟量输入模块; 0-20 mA; 单端 <br />
750-472/000-200 2通道 模拟量输入模块; 单端; 0-20 mA <br />
750-472/005-000 2通道 模拟量输入模块; 单端; 0-20 mA <br />
750-473 2通道 模拟量输入模块; 4-20 mA; 单端 <br />
750-473/005-000 2通道 模拟量输入模块; 单端; 4-20 mA <br />
750-474 2通道 模拟量输入模块; 4-20 mA; 单端 <br />
750-474/000-200 2通道 模拟量输入模块; 单端; 4-20 mA <br />
750-474/005-000 2通道 模拟量输入模块; 单端; 4-20 mA <br />
750-475 2通道 模拟量输入模块; 0-1 A AC/DC; 差分输入 <br />
750-475/020-000 2通道 模拟量输入模块; AC/DC 0-5 A; 差分输入 <br />
750-476 2通道 模拟量输入模块; ± 10 V; 单端 <br />
750-476/005-000 2通道 模拟量输入模块; ± 10 V; S.E. 60Hz <br />
750-477 2通道 模拟量输入模块; 0-10 V AC/DC; 差分输入 <br />
4.2 磁栅尺高速计数
此设备上磁栅尺用于记录右锯刀行走当前位置，输出 A/B 相正交信号，利用 S7-200 SMART PLC 的高速计数功能可非常方便的采集磁栅尺反馈的位置信号。
Micro/WIN SMART 提供高速计数器向导，高速计数模式 9 为 A/B 相正交计数器模式，通过参数设置能够生成用于高速计数器的子程序，编程者只需将这些子程序进行简单调用，即可实现对磁栅尺信号的采集。例如先在初始化程序中将当前值 CV 设为断电之前的数值，将预设值 PV 设为最大，利用边沿指令使触摸屏上设置的数值改变当前值 CV 和预设值 PV。SMB37 为控制字，SMD38 为当前值 CV，SMD42 为预设值 PV，HDEF 指令将计数器工作模式设置为 9，HSC 指令执行以上的操作。初始化程序中设置高速计数功能图如图 4 所示。
