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西門子S7—200PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業，各種場合中的自動檢測、監測及控制等。S7—200PIE的強大功能使其無論單機運行或連成網絡都能實現復雜的控制功能。 1工作原理 機械手在原點位檢測到工件時按啟動按鈕．下降電磁閥通電．機械手下降。下降到底時。碰到下限位開關。下降電磁閥斷電，下降停止：同時接通夾緊電磁閥。機械手夾緊。夾緊后。上升電磁閥通電。機械手上升。上升到頂時，碰到上限位開關。上升電磁閥斷電。上升停止；同時接通右移電磁閥．機械手右移到位時，碰到右限位開關，右移電磁閥斷電，右移停止。若此時右工作臺上無工件。則光電開關接通。下降電磁閥通電，機械手下降。下降到底時。碰到下限位開關，下降電磁閥通電。下降停止．同時夾緊電磁閥斷電，機械手放松。放松后，上升電磁閥通電，機械手上升。上升到頂時．碰到左限位開關，左移電磁閥斷電。左移停止．此時機械手經過8步動作完成一個周期的動作。 2輸入、輸出端子的分配 本文的機械手控制系統所采用的可編程控制器是德國西門子公司生產的S7-200CPU214該機械手控制系統。一共使用了14個輸入量。6個輸出量。端子地址分配如表1所示。 3自動操作程序設計 機械手自動操作流程如圖1所示。下降電磁閥通電，機械手下降。下降到底時。碰到下限位開關，下降電磁閥通電。下降停止．同時夾緊電磁閥斷電，機械手放松。放松后，上升電磁閥通電，機械手上升。上升到頂時．碰到左限位開關，左移電磁閥斷電。左移停止．此時機械手經過8步動作完成一個周期的動作。 4結語 可編程控制器PLC以其豐富的I/O接口模塊和高可靠性。在機械手控制系統的設計中起到了十分重要的作用。但在PLC控制的過程中，還有許多問題需要解決．本文就設計過程中的幾項關鍵問題提出了自己的一些看法．經實踐證明。可以有效地提高系統的抗干擾能力。對PLC讀、寫，事件響應等通時間可進行控制．取得了良好的效果。
它沒有起始位和停止位，而是由至少3.5個字符間隔時間作為息的起始和結束標志。息幀所有字符位由16進制字符0-9、A-F組成。 Modbus RTU通訊協議幀結構：圖5 RTU通訊協議幀格式 Modbus RTU方式主站讀取從站寄存器數據示例：主設備查詢。圖6 主設備查詢格式 Modbus RTU方式主站讀取從站寄存器數據示例：從設備響應。圖7 從設備響應格式 2.3 網絡構成及硬件介紹 如圖1所示，在該系統設計中有兩個網絡使用了上海泗博自動化的Modbus轉Profibus-DP網關PM-160。網關在這兩個網絡中的作用不一樣，其中： 在上層網絡中（建立西門子S7-300PLC和橫河DCS連接通），Modbus轉Profibus-DP網關PM-160在Modbus側做Modbus從站，在Profibus-DP側做從站，建立Profibus-DP主站（西門子S7-300 PLC）和Modbus主站（橫河CS3000）的通。DCS通部分采用橫河型號為ALR121的通模塊，并配套橫河提供的Modbus通軟件包，該通模塊通數據容量為4000字。通過上海泗博自動化的網關配置軟件對PM-160進行相關配置，將DCS的讀、寫指令及數據做相應轉換、存儲，并映射到西門子PLC的輸入、輸出映像區，以實現對上下位機控制息的實時傳輸。 在下層網絡中（建立西門子S7-300PLC和現場智能儀表的連接通），Modbus轉Profibus-DP網關PM-160在Modbus側做Modbus主站，在Profibus-DP側做從站，建立Modbus從站（現場各種智能儀表（現場電機、智能開關、變頻器、傳感器等））與Profibus-DP主站（西門子S7-300PLC）的通。串口網絡（現場智能儀表）設備接口為RS485或者RS232，它們都可以通過上海泗博自動化的Modbus轉Profibus-DP網關PM-160實現與西門子S7-300PLC的連接通。其中，通過使用網關的配套配置軟件對PM-160進行相關配置，將需要采集的從站設備息通過網關讀、寫命令及數據轉換、存儲，映射到西門子PLC的輸入、輸出映射區，以實現PLC對現場智能儀表數據的采集和監控。三、 Modbus轉Profibus-DP網關PM-160的配置 PM-160是通用型Modbus/RS485/RS422/RS232到Profibus-DP的協議轉換網關，在網關RAM中建立了Modbus/RS485/RS422/RS232到Profibus-DP的映射數據區，由軟件實現Modbus/RS485/RS422/RS232到Profibus-DP的協議轉換和數據交換。凡具有RS485/422/232接口的設備（Modbus協議或者非標協議）都可以通過PM-160與現場總線Profibus-DP互聯。其中，PM-160在與Profibus-DP通訊是作為Profibus-DP從站，PM-160在與串口設備通時，可以作Modbus主站、Modbus從站，也支持與非標串口設備實現數據透明傳輸。通過在西門子STEP7中注冊網關PM-160的GSD文件，即可在該編程軟件中對該網關進行相關硬件和軟件配置，完成相應的通訊功能。請見如下詳細的硬件和軟件配置方法：1、 Modbus轉Profibus-DP網關PM-160的硬件配置 PM-160的Profibus-DP從站地址可以通過網關的硬件旋碼開關或者配置按鈕來設置。旋碼開關有兩位，左側位設置地址高位（十位），右側位設置地址低位（個位）。通過撥碼開關可設置網關PM-160處于正常運行狀態或者配置狀態。當PM-160處于配置狀態時，用戶可通過配套配置軟件設置相關讀寫命令和參數。 PM-160自帶標準Profibus-DP接口，用戶可使用標準Profibus-DP連接頭和標準的Profibus-DP電纜將其連接至Profibus-DP現場總線中。 PM-160提供RS485/422/232三種串口，Modbus從站、主站設備以及用戶非標串口設備可以通過這三種接口實現與網關PM-160的連接通訊。PM-160沒有內置終端電阻，在進行RS485通時，請注意在RS485總線終端各添加一個終端電阻（120歐姆）。2、 Modbus轉Profibus-DP網關PM-160的軟件配置 1) 使用配套軟件設置PM-160的現場總新和子網相關參數和命令 通過撥碼開關將PM-160設置為配置狀態，打開安裝的配置軟件 當實現PLC與DCS通時，子網協議類型設置為Modbus從站，并設置串口通波特率、數據位、奇偶校驗位、停止位、PM-160作為Modbus從站的地址、通接口。其中，串口通波特率、數據位、奇偶校驗位、停止位的設置應該和所連接的Modbus主站設備（DCS）一致；圖8 PM-160在Modbus側作Modbus從站（連接PLC和DCS） 當實現PLC與Modbus設備通時，子網協議類型設置為Modbus主站，并設置串口通參數、通訊傳輸模式、通接口等。其中，串口通參數的設置應該和所連接的Modbus從站設備一致
“依托數字化企業套件，我們能夠支持離散行業的產品制造商與設備制造商實現數字化轉型。”西門子股份公司數字化工廠集團首席執行官Jan Mrosik表示，“我們可以針對產品、生產和績效建立數字化雙胞胎，對其進行的虛擬仿真。通過利用從MindSphere中獲得的知識，我們能夠持續幫助客戶優化其整個價值鏈。這不僅適用于不同行業和傳統生產方式，也適用于增材制造等新技術。”增材制造也是西門子在本年度展會上的一個焦點。西門子是全球一家涵蓋增材制造價值鏈各個環節的集成式軟件和硬件解決方案的供應商。對用戶而言，這意味著整個數字化流程鏈都將整合在一個集成的軟件環境下。工程、仿真、產品制備和3D打印所需的工具都合并在一個集成系統中，并可通過標準化的用戶界面來訪問。這樣就不必進行數據轉換，也避免了相關息內容丟失的可能。這使用戶能從單機的原型設計和小批量生產迅速轉化為完全工業化的批量生產。
另外，西門子還將展示圍繞Simatic自動化系統的一系列新應用。全新Simatic MindApps應用程序如 Machine Monitor、Notifier和Performance Monitor是專為MindSphere而設計的特殊應用，讓用戶可以充分利用云服務的優勢并實現增值。Simatic MindApps從生產設備導出相關數據進行分析，將其處理成有意義的息并顯示在儀表板上，或將其用作智能報警系統和消息顯示的基礎。為確保這些數據與其所服務的工廠和基礎設施一樣，Simatic MindApps采用了符合IEC 62443標準的“縱深防御”理念，以防范當前和未來的網絡威脅。
西門子將推出新一代軟起動器Sirius 3RW5，能滿足從簡單到復雜的驅動需求。該系列設備專為確保5.5-1,200 kW三相異步電機的平穩啟動而設計，可用于以極其簡單、經濟的方式實施的、面向未來的機器概念。
過程工業各行業進入數字化
“現在正是利用數字化潛力和優勢來優化過程工業整個價值鏈的時機。”西門子股份公司過程工業與驅動集團首席執行官Jürgen Brandes強調，這對新建（綠地）工廠與現有（棕地）工廠同樣適用。重要的步是一致地使用公司已有的靜態和動態數據，以實現全生命周期各個環節的透明度，以此為基礎實現優化。“得益于我們深厚的電氣化和自動化專業知識，我們支持不同企業實施相應的數字化轉型。在每個案例中，我們的產品都根據客戶的增值和商業模式量身定制。”在此，西門子全新“數字化咨詢”理念能夠起到重要作用。這需要與客戶開展合作，理清整個價值鏈各個環節公司的數字化轉型范圍，并繪制數字化路線圖，包括計算所需的投資。
過程工廠的數字化雙胞胎在其中發揮著重要作用。數字化雙胞胎模型始于工程設計階段，并且通過工廠整個生命周期不同階段的數據獲得更新和豐富。對來自工廠現場層的過程數據及其他智能傳感器數據的持續分析，可帶來全新的透明度水平，從而實現過程維護和服務的顯著改善。數字化雙胞胎在工廠試車時也能帶來決定性的益處。在此，Simit仿真軟件9.1版本能以更簡單的方式結合虛擬工廠試車和用戶培訓，從而將實際試車速度加快60%，并將停機時間降至——特別是在工廠轉型和升級過程中。
西門子在漢諾威工業博覽會上展示的另一項創新成果是Sidrive IQ，這是利用MindSphere評估驅動數據的一個全新數字化平臺。它能為工廠和設備用戶提供針對已安裝驅動系統的全新數據透明度，簡化機隊管理并優化維修服務。對數據的連續分析可以節省時間并延長設備正常運行時間，譬如通過及早發現并糾正可能的錯誤根源的方式。這些益處使Sidrive IQ成為在整個生命周期各個環節提高驅動技術的效率和生產力的基礎。
時間敏感型聯網TSN是本次展示的另一個主題。即使在極端的網絡負載下，TSN也可以實現自動化設備之間更強大、可靠和標準化的以太網通。Profinet網絡基礎設施未來將會逐步升級，集成基本的TSN技術。作為實現這一目標的步，西門子將展示基于TSN的OPC UA PubSub如何用在控制層級——以展會機器人模型為例。
智能能源管理
如果沒有穩定的能源供應，順暢的生產運行和不間斷的生產流程是不可想象的。工業對能源的需求日益增長，需要全新的能源解決方案—提率以降低能源成本，從而增強競爭力。漢諾威展會上西門子展位的亮點之一是無縫交互帶來的客戶受益，這些交互發生在可靠的能源供應解決方案、具備通功能的計量設備和復雜的數據分析之間。這些交互帶來能源透明度，能源透明度對實現能源管理至關重要。西門子股份公司能源管理集團首席執行官Ralf Christian表示：“這還包括尋找更智能的方法，處理當今配電領域不斷增加的海量數據。利用數字化應用，我們能為客戶提供智能分析工具，提高運營效率。”以西班牙汽車制造商Gestamp為案例，西門子將展示更高的能源透明度如何助力實現節能15%并使二氧化碳的排放顯著降低。收集的數據還將上傳到MindSphere。MindApp Energy Efficiency Analytics應用程序可計算能源需求，根據實際情況給出減少負荷的并利用來自多個地點的實時耗能數據，幫助優化工廠和生產流程，從而降低企業的總能耗。Ralf Christian解釋說，“在業界尋找降低生產成本的新方法方面，除優化能源效率外，自發電變得越來越有吸引力。”在漢諾威展會上，西門子將展示公司如何消弭用電高峰，充分利用波動電價，并創造額外收入—譬如通過參與能源平衡市場的方式。需求響應、電池儲能系統和電網控制相關方面也納入在西門子的解決方案中。
除位于9號展廳的主展位外，西門子還與位于6號展廳的合作伙伴密切合作，展示PLM軟件組合。在27號展廳“綜合能源廣場”，來訪者將能了解整個綜合系統的工作原理，其中涉及能源生產、分配和儲能、能源需求等各個環節。在此背景下，西門子將展示電動汽車亮點：來訪者將能發現充電基礎設施的完整解決方案，并了解組件、充電管理系統和完整的端到端解決方案相關息。
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