西门子PLC模块6ES7515-2AN03-0AB0

控制功能的选择

    该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。

    (一)运算功能

    简单PLC的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能；普通PLC的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能；较复杂运算功能有代数运算、数据传送等；大型PLC中还有模拟量的PID运算和其他运算功能。随着开放系统的出现，目前在PLC中都已具有通信功能，有些产品具有与下位机的通信，有些产品具有与同位机或上位机的通信，有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信的功能。设计选型时应从实际应用的要求出发，合理选用所需的运算功能。大多数应用场合，只需要逻辑运算和计时计数功能，有些应用需要数据传送和比较，当用于模拟量检测和控制时，才使用代数运算，数值转换和PID运算等。要显示数据时需要译码和编码等运算。

 

    (二)控制功能

    控制功能包括PID控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等，应根据控制要求确定。PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高PLC的处理速度和节省存储器容量。例如采用PID控制单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、ASC码转换单元等。

 

    (三)通信功能

    大中型PLC系统应支持多种现场总线和标准通信协议（如TCP/IP），需要时应能与工厂管理网（TCP/IP）相连接。通信协议应符合ISO/IEEE通信标准，应是开放的通信网络。

    PLC系统的通信接口应包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工业以太网、常用DCS接口等；大中型PLC通信总线（含接口设备和电缆）应1：1冗余配置，通信总线应符合标准，通信距离应满足装置实际要求。

    PLC系统的通信网络中，上级的网络通信速率应大于1Mbps，通信负荷不大于60%。PLC系统的通信网络主要形式有下列几种形式：1）PC为主站，多台同型号PLC为从站，组成简易PLC网络；2）1台PLC为主站，其他同型号PLC为从站，构成主从式PLC网络；3）PLC网络通过特定网络接口连接到大型DCS中作为DCS的子网；4）PLC网络（各厂商的PLC通信网络）。 PLC为减轻CPU通信任务，根据网络组成的实际需要，应选择具有不同通信功能的（如点对点、现场总线、工业以太网）通信处理器。

 

    (四)编程功能

    离线编程方式：PLC和编程器公用一个CPU，编程器在编程模式时，CPU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。在线编程方式：CPU和编程器有各自的CPU，主机CPU负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型PLC中常采用。

    五种标准化编程语言：顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能模块图（FBD）三种图形化语言和语句表（IL）、结构文本（ST）两种文本语言。选用的编程语言应遵守其标准（IEC6113123），同时，还应支持多种语言编程形式，如C，Basic等，以满足特殊控制场合的控制要求。

 

    (五)诊断功能

    PLC的诊断功能包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对PLC内部的性能和功能进行诊断是内诊断，通过软件对PLC的CPU与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。

    PLC的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。

 

    (六)处理速度

    PLC采用扫描方式工作。从实时性要求来看，处理速度应越快越好，如果信号持续时间小于扫描时间，则PLC将扫描不到该信号，造成信号数据的丢失。

    处理速度与用户程序的长度、CPU处理速度、软件质量等有关。目前，PLC接点的响应快、速度高，每条二进制指令执行时间约0.2～0.4Ls，因此能适应控制要求高、相应要求快的应用需要。扫描周期（处理器扫描周期）应满足：小型PLC的扫描时间不大于0.5ms/K；大中型PLC的扫描时间不大于0.2ms/K。

 

四、机型的选择

    (一)PLC的类型

    PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。

    整体型PLC的I/O点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统；模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系统。

 

    (二)输入输出模块的选择

    输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点；可控硅输出模块适用于开关频繁，电感性低功率因数负荷场合，但价格较贵，过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等，与应用要求应一致。

    可根据应用要求，合理选用智能型输入输出模块，以便提高控制水平和降低应用成本。

    考虑是否需要扩展机架或远程I/O机架等。

 

    (三)电源的选择

    PLC的供电电源，除了引进设备时同时引进PLC应根据产品说明书要求设计和选用外，一般PLC的供电电源应设计选用220VAC电源，与国内电网电压一致。重要的应用场合，应采用不间断电源或稳压电源供电。

    如果PLC本身带有可使用电源时，应核对提供的电流是否满足应用要求，否则应设计外接供电电源。为防止外部高压电源因误操作而引入PLC，对输入和输出信号的隔离是必要的，有时也可采用简单的二极管或熔丝管隔离。

 

    (四)存储器的选择

    由于计算机集成芯片技术的发展，存储器的价格已下降，因此，为保证应用项目的正常投运，一般要求PLC的存储器容量，按256个I/O点至少选8K存储器选择。需要复杂控制功能时，应选择容量较大，档次较高的存储器。

 

    (五)冗余功能的选择

    1．控制单元的冗余

    (1)重要的过程单元：CPU（包括存储器）及电源均应1B1冗余。

    (2)在需要时也可选用PLC硬件与热备软件构成的热备冗余系统、2重化或3重化冗余容错系统等。

    2．I/O接口单元的冗余

    (1)控制回路的多点I/O卡应冗余配置。

    (2)重要检测点的多点I/O卡可冗余配置。3）根据需要对重要的I/O信号，可选用2重化或3重化的I/O接口单元。

 

    (六)经济性的考虑

    选择PLC时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，zui终选出较满意的产品。

    输入输出点数对价格有直接影响。每增加一块输入输出卡件就需增加一定的费用。当点数增加到某一数值后，相应的存储器容量、机架、母板等也要相应增加，因此，点数的增加对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。在估算和选用时应充分考虑，使整个控制系统有较合理的性能价格比。

1. 项目简介

     蓄电池是工业生产和日常生活中非常重要的电气设备，广泛应用于、航空、通信、能源、交通等众多领域。汽车用蓄电池一直是蓄电池市场需求产量zui大的品种，随着汽车行业作为国家重点发展支柱产业的飞速发展，车用铅酸蓄电池的用量也迅速增加，大约占整个铅酸蓄电池用量的80%。加之原有汽车对蓄电池的替换需求，汽车蓄电池的市场需求量还将有一个较大的增长。电动自行车作为一种新型代步工具，受到了群众的认可和欢迎，产量和社会拥有量迅速增长，其蓄电池的需求量也迅速扩大，产值已**过原来居*二位的固定型蓄电池。目前新能源储能也成为蓄电池新的应用市场，这些新的增长点都为蓄电池行业带来大的发展空间，而且蓄电池行业的发展，也推动了其他众多行业的发展。

 

       但是，目前蓄电池生产企业众多，竞争也越来越激烈，另外随着汽车行业的逐步开放，外资汽车制造厂在国内逐步发展，导致对配套电池要求提高，这些都要求蓄电池生产企业必须提升产品品质，降低生产成本，来适应新的市场需求。

 

       南京某公司专业生产各种蓄电池设备，主要生产较板设备、装配设备、后处理设备、充放电机、检测设备及环保等设备，以良好的质量和较高的性价比，在国内外中厂商用户中有较好口碑。

 

       针对市场上对电池生产线检测设备越来越高的要求，该公司推出了全自动短路内阻检测机设备，采用西门子S7-200 SMART PLC 作为主控系统。全自动短路内阻检测机是电池生产线中*的专业质量检测设备，相比以往的设备具有更多的优势。它将以往独立的短路检测机和内阻检测机，融为一体，同时检测短路和内阻，将两个工序并为一个工序处理，缩短处理时间，提高了生产效率，也节约了设备成本。

 

2.工艺流程介绍

       全自动短路内阻检测机是蓄电池质量检测设备，用于将需检测的蓄电池传送到高压短路检测位置和内阻检测位置，分别接通检测电路，进行较板短路检测和焊点内阻检测，以此来检查蓄电池质量。

 

        短路检测采用脉冲高压进行测试，用于检测蓄电池组装过程中正负极板间的安全间距，可靠的出较板间存在微短路的电池，快速的测试出不合格产品。这样就能在电池组装后，充电之前就出错误，获得电池较高的质量产出，大大减少因电池较板短路造成产品的不合格率。

 

       内阻检测用于检查蓄电池穿壁焊接后的焊接质量，给穿壁焊的两个较耳之间加一个恒定的电流，根据穿壁焊两个较耳之间的电阻不同用精密毫伏表测出电压的变化，能够有效的检测电池在穿壁焊过程中出现的气孔、焊、溅铅等缺陷，从而减小因焊接不达标造成的产品不合格。

 

       全自动短路内阻检测机，通过光电开关检测蓄电池位置，将蓄电池传送到电路和内阻检测位置，下降并夹紧测试机头，自动完成短路检测和内阻检测，判断产品是否合格，执行相应动作。

 

3.方案确定及产品硬件配置

       全自动短路内阻检测机，相比以往的检测设备，工艺较加复杂，程序处理量较大，逻辑较加繁琐，且需要与多个设备进行通讯，从而对PLC处理器的性能要求较高。因此，根据其要求zui终选择了运算处理速度较快，性价比较高的SIMATIC S7-200 SMART PLC。

 

       本系统使用数字量输入输出点数较多，需要24个数字量输入和22个数字量输出，总共46个数字量IO，选用SR60 CPU模块，其本体集成I/O点数高达60点，充分满足了系统的需求。另外还需要1个模拟量输出，连接恒流源设备，SR60标准型CPU，可方便地扩展模拟量模块，以满足系统要求。

 

        以往的检测设备不带触摸屏，人机交互很不方便，不能实时了解设备运行状态。全自动短路内阻检测机增加了HMI设备，选用了SMART 700 IE触摸屏，使操作较加方便，随时监控设备的正常运行或故障状态。这款7寸宽屏触摸屏相对于上代产品，颜色较加丰富，且集成了以太网接口。S7-200 SMART PLC通过内置以太网接口与SMART 700 IE触摸屏进行通信，组网方便，且通讯快速。

 

       在内阻测试时需使用5个毫伏表、1个电流表，采用MODBUS RTU通讯。通过CPU模块集成485接口与软件集成的MODBUS通讯指令库，很方便地实现MODBUS RTU通讯