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  摘要：本文以西門子S7-CPU313C型PLC為例，詳細介紹了一個典型的工業控制系統。該系統結構緊湊、成熟實用且具有極強的擴展性能，可用于多種工業控制系統。
    Abstract：This article makes the usage of the SIEMENS S7-CPU313C PLC as a living example, introduces one of the typical industrial control system, This control system is full natural ,practicably and has a small size, it can be used for many kinds of industry device.
    關鍵詞：PLC、人機界面、變頻調速
    Keyword: PLC, Human Machine Interface, Frequency speed adjustment.
一、前言
    隨著微電子技術的飛速發展，控制技術日臻完善和成熟，作為工業控制核心部件的PLC，其控制功能越來越強，體積越來越小，運行也越來越高速可靠；人機界面（HMI）徹底打破了傳統的按鈕、信號燈等操作模式，使設備操作界面更加通俗友好、靈活多樣，其強大的存儲功能和通訊能力，給設備的制造和使用者帶來了難以想向的實惠和便捷，取代傳統設備操作界面已是大勢所趨；目前用于普通電機調速的變頻器，其控制技術已遠遠超出了早期單一的V/F控制方式，快速朝著無傳感矢量化、直接轉距控制等方向發展，使其在各行各業獲得了廣泛應用。
二、設備工藝流程
    AP-5022全自動邊封包裝機是在引進、消化國外同類設備的基礎上，由我公司自行設計、開發生產的全自動高速三邊封口設備，可廣泛用于食品、制藥、衛生、文教等行業相關物品的收縮薄膜包裝。
    AP-5022的運動機構主要由三部分組成。其中供膜電機和收膜電機用來控制收縮薄膜的供給和廢膜的回收，由變頻器驅動并實現無級調速；進料和出料傳送帶各由一臺電機驅動，通過變頻調速，使進料、出料速度在0-40米/分鐘之間連續可調,以適應各式各樣的包裝物體；橫向封切電機用于控制橫封封刀的上、下運動，縱向封刀上、下運動的控制則由汽缸控制實現。
    AP-5022全自動邊封包裝機的模擬量有溫度和速度兩類。溫度控制回路分別將縱、橫兩個方向的封切溫度信號經溫度變送器轉化為4-20mA信號供PLC采樣；通過人機界面設定的傳送帶運行速度信號，經PLC數字運算，再經D/A轉換，轉換成0-10V的信號，送到變頻器模擬量輸入端，控制傳送帶的運轉速度。
三、硬件配置
     根據上述的設備工藝流程以及考慮到設備的擴展性以及設備出口要求，決定采用SIEMENS公司的S7-CPU313C緊湊型PLC及TP170B人機接口界面作為該設備控制系統的核心控制器件，具體配置框圖如圖1所示。

    
    圖中S7-CPU313C是西門子公司近期推出的結構緊湊型、性價比極高的高性能CPU模塊，其本身帶有集成的24DI/16DO、4通道模擬量輸入、1通道Pt100熱電阻輸入和2通道模擬量輸出，運算速度快；其模擬量輸入、輸出信號可通過編程軟件選擇靈活選用±10V、0-10V、±20mA及0/4-20mA等信號類型，滿足多種應用需要。另外該CPU模塊支持S7-300系列多種功能模塊如高速計數模塊、定位模塊等，系統擴展靈活、方便。
    圖中TP-170B采用32位微處理器，基于WINOOWs CE操作平臺，運行高速可靠，支持多達500屏用戶界面、1000個變量、100種用戶配方，可存儲多至1200條產品生產數據，滿足用戶多種應用需要。
    多點MPI接口集成在S7-CPU313C上，可通過PROFIBUS接頭同時和S7-PLC、編程器或人機界面（HMI）進行通訊，一般（默認）傳輸速率為187.5kbps，也可以指定19.2 kbps的傳輸速率，是一種連接十分方便、通訊高速可靠、簡單實用的通訊網絡。
四、軟件控制
    本機的軟件設計包括兩個部分，其一是PLC控制程序，其二是人機界面控制畫面。PLC控制程序是本機控制的核心部分，結合西門子S7系列PLC結構化編程的特點，PLC程序控制結構框圖的設計如圖2所示：

    

    圖中組織模塊OB1是對應于循環執行的主程序的程序塊，它是STEP 7程序的主干。其他大多數OB則對應于不同的中斷處理程序。與每一個OB緊密相連的是它對應的類型和優先級。OB1的優先級比較低，它的優先級是1，因此OB1通常總是可以被其他OB中斷。
    控制功能模塊FC1-FC8，根據目前設備所處的運行狀態，執行相應的控制功能，完成設備上各對應設備的動作；溫度控制功能模塊FC10、FC11的控制功能是讀入設備橫、縱兩個方向的當前溫度信號，經D/A變換和數字處理，其結果與設定溫度比較，用其比較的結果，控制橫、縱兩個方向加熱器的開關，加熱器的開關頻率和響應速度可通過設定PID調節器的參數實現。
    共享數據模塊DB100用來存儲設備當前運行狀態和工作方式，主要包括橫、縱兩個方向封切溫度設定值和實際值、進/出料帶的運行速度的設定值以及各需要調整定時器、計數器的設定值等，其存儲的數據可被各功能模塊隨時調用。
五、結束語
    目前AP-5022型全自動邊封包裝機，工作高速可靠并已批量生產，出口國外。上述硬件配置成熟、高效，可用于多種工業控制場合。

參考文獻：
1、SIEMENS 《SIMATIC STEP7 V5.3編程》 2004年12月
2、SIEMENS 《S7-300/400梯形圖邏輯編程》 2004年1月
3、SIEMENS 《TP170A/B設備手冊》 2001年12月
4、《S7-300/400 PLC應用技術》 ，廖常初主編 2005年1月