項目八計灌裝貼標電氣控制系統安裝與調試延遲符目錄CATALOG01020304學習目標控制要求延遲符05系統方案設計系統電氣設計與安裝系統軟件設計與調試06項目拓展延遲符一、學習目標延遲符延遲符學習目標學習目標1、能完成一臺S7-300PLC與兩臺S7-200SMART的工業以太網組網；2、能完成觸摸屏與S7-300的工業以太網連接；3、能完成灌裝貼標控制系統的電氣控制原理圖的繪制；4、能完成灌裝貼標控制系統中主要器件的安裝與連接；5、能完成灌裝貼標控制系統的運行與調試。延遲符學習目標灌裝貼標系統是將液體產品裝入固體容器中，并在容器外貼上標簽，此系統需高速高精確的灌裝工藝、傳輸帶連續給料、高速準確貼標等性能，一般應用于各種液體、膏體、半流體等物料的清洗、灌裝、旋蓋、貼標、噴碼等，如圖所示。灌裝貼標系統由以下電氣控制回路組成：灌裝電機M1控制回路【M1為三相異步電機（不帶速度繼電器），只進行單向正轉運行，需要考慮過載、聯鎖保護】。壓蓋電機M2控制回路【M2為雙速電機】。貼標電機M3控制回路【M3為三相異步電機（不帶速度繼電器），只進行單向正轉運行，需要考慮過載、聯鎖保護】。第二級傳輸帶M4控制回路【M4為三相異步電動機（帶速度繼電器），由變頻器進行多段速控制,第一段速為10Hz，第二段速為20Hz，第三段速為30Hz、第四段速為40Hz，第五段速為50Hz，加速/減速時間均為0.1秒】。第一級傳輸帶M5控制回路【M5為伺服電機，絲杠運行速度10mm/秒～40mm/秒】。電動機旋轉以“順時針旋轉為正向,逆時針旋轉為反向”為準。延遲符二、控制要求延遲符灌裝貼標系統設備具備兩種工作模式，模式一：調試模式；模式二：加工模式。設備上電后設備自動進入調試模式。1、首頁界面要求首頁界面是啟動界面（如圖8-2所示）。選擇“進入測試”界面，彈出“用戶登入”窗口（如圖8-3所示），用戶名下拉選“負責人”，輸入密碼“123”方可進入“調試模式界面”，密碼錯誤不能進入界面，調試完成后自動返回首頁界面（也可在調試過程點擊按鈕返回）。選擇“進入運行”界面，彈出“用戶登入”窗口，用戶名下拉選“操作員”，輸入密碼“456”方可進入“加工模式界面”，密碼錯誤不能進入界面，加工完成后返回首頁界面。如出現報警，跳出報警窗口，解除報警后返回當前窗口，繼續調試或運行。控制要求圖8-2首頁界面圖8-3用戶登錄界面2、調試模式設備進入調試模式后，觸摸屏出現調試畫面，如圖8-4所示。通過點擊下拉框，隨意選擇需調試的電機，當前電機指示燈亮，按下SB1按鈕，選中的電機按下述要求進行調試運行。沒有調試順序要求，每個電機調試完成后，對應的指示燈熄滅。控制要求控制要求灌裝電機M1調試過程按下啟動按鈕SB1后，延時4秒后灌裝電機才啟動運行，按下停止按鈕SB2后，灌裝電機延時4秒后才停止，灌裝電機M1調試結束。M1電機調試過程中，HL1以1Hz閃爍。12托盤傳送帶電動機M2調試過程按下啟動按鈕SB1后，電機M2啟動運行，3秒后停止，停2s后又開始運行，直到按下停止按鈕SB2，電機M2調試結束。M2電機調試過程中，HL1長亮。延遲符3貼標電機M3調試過程按下SB1按鈕，電機M3啟動，3秒后M3停止，2秒后又自動啟動，按此周期反復運行，可隨時按下SB2停止。電機M3調試過程中，HL2長亮。控制要求第一級傳輸帶電機（伺服電機）M5調試過程第一級傳輸帶（伺服電機）結構示意圖如圖8-5所示。初始狀態斷電手動調節回原點SQ1，按鈕SB1實現正向點動運轉功能，按鈕SB2實現反向點動運轉功能；選擇開關SA1指定2檔速度選擇，第1檔速度要求為20mm/s，第2檔速度要求為40mm/s。在按下SB1或SB2實現點動運轉時，應允許切換SA1，改變當前運轉速度。調試中按下SB3后，傳輸帶自動回原點SQ1，M5電機調試結束。M5電機調試過程中，傳輸帶前進或后退中，HL3同時以2Hz閃爍，傳輸帶停止時HL3常亮。5延遲符4第二級傳輸帶（變頻電機）M4調試過程按下SB1按鈕，M4電動機以20Hz正轉啟動，再按下SB1按鈕M4電動機40Hz正轉運行，再按下SB1按鈕M4電動機停止，2秒后自動以10Hz反轉啟動，再按下SB1按鈕M4電動機30Hz反轉運行，再按下SB1按鈕M4電動機50Hz反轉運行，按下停止按鈕SB2，M4電動機停止，M4調試結束。M4電機調試過程中，HL2以1Hz閃爍。所有電機（M1～M5）調試完成后將自動返回首頁界面。在未調試結束前，單臺電機可以反復調試。調試過程不要切換選擇調試電機。延遲符三、系統方案設計延遲符延遲符系統方案設計根據控制任務描述，選用一臺S7-300PLC與兩臺S7-200SMART作為本系統的控制器，S7-300PLC為主站，兩臺S7-200SMART為從站，電機控制、I/O、HMI與PLC組合分配方案如表所示，本系統控制框圖如圖8-6所示。設備控制器HMICPU314C-2PN/DPM1、M2SB1～SB4HL1～HL5SQ1～SQ4S7-200Smart6ES7288-1SR40-0AA0M3、M4、SA1SQ11～SQ15S7-200Smart6ES7288-1ST30-0AA0延遲符四、系統電氣設計與安裝延遲符延遲符系統電氣設計與安裝8.3.1電氣原理分析灌裝貼標控制系統運行由5個電機組成。M1為灌裝電機，M2為壓蓋電機，M3為貼標電機，M4為第二級傳輸帶電機，M5為第一級傳輸帶電機，罐裝貼標控制系統原理圖如圖8-7所示，工作原理如下：M1：按下啟動按鈕SB1，4秒后，KM1線圈的得電，KM1主觸點吸合，電機運行。按下停止按鈕SB2，4秒后，KM1線圈失電，KM1主觸點斷開,電機停止。HL1以1Hz閃爍。M2：按下啟動按鈕SB1，KM2線圈得電，KM2主觸點吸合，電機低速運轉。KM3線圈得電，KM3主觸點吸合，KM3常閉輔助觸點斷開，形成互鎖。6秒后，KM3線圈失電，KM3主觸點斷開，電機高速運轉。KM3常閉輔助觸點吸合，KM4線圈得電，KM4主觸點吸合，KM4常閉輔助觸點斷開，形成互鎖。8秒后，KM2線圈失電，KM2主觸點斷開，電機停止運轉。KM4線圈失電，KM4主觸點斷開，在調試過程中，HL1長亮。M3：按下啟動按鈕SB1，KM5線圈的得電，KM5主觸點吸合，電機運行。3秒后，KM5線圈失電，KM5主觸點斷開,電機停止。2秒后，KM5線圈的得電，KM5主觸點吸合，電機運行。反復運行。按下停止按鈕SB2，KM5線圈失電，KM5主觸點斷開,電機停止。在調試過程中，HL2長亮。M4：按下啟動按鈕SB1，電機M4以20Hz正轉啟動，再按SB1電機以40Hz正轉運行，再按SB1電機停止，2秒后電機以10Hz反轉運行，再按SB1電機以30Hz反轉運行，再按SB1電機以50Hz反轉運行。按下停止按鈕SB2，M3電機停止。在調試過程中，HL2以1Hz閃爍。M5:先手動調試到初始位置SQ1，選擇開關SA1定2檔以40mm/s，按下SB1按鈕/SB2，電機正轉/反轉，按下按鈕SB3回到SQ1位置。HL3以2Hz閃爍。停止時，HL3常亮。系統電氣設計與安裝8.3.1電氣原理分析延遲符系統電氣設計與安裝8.3.2I/O地址分配根據對灌裝貼標控制系統的分析，本系統S7-300PLC輸入信號無，輸出信號無；S7-200SMARTPLCSR40輸入信號有按鈕SB1，SB2，SB3，輸出信號有M1電機線圈，M2雙速電機線圈，M3電機線圈，指示燈HL1，HL2，HL3,HL4，HL5；S7-200SMARTPLCST30輸入信號有編碼器，位置傳感器SQ1，SQ2，SQ3，SQ4，SQ5，SQ6，SQ7，SQ8輸出信號M4第一段速10Hz、第二段速20Hz、第三段速30Hz、第四段速40Hz、第五段速50Hz，M5伺服電機。具體輸入/輸出信號地址分配情況如表8-2（1）（2）（3）所示。表8-2（1）S7-300PLC地址分配S7-300PLC輸入信號輸出信號序號信號名稱PLC地址序號信號名稱PLC地址1無1無延遲符系統電氣設計與安裝9.3.2I/O地址分配表8-2（2）S7-200SMARTPLCSR40地址分配S7-200SMARTPLCSR40輸入信號輸出信號序號信號名稱PLC地址序號信號名稱PLC地址1按鈕SB1I0.01M1正轉線圈Q0.02按鈕SB2I0.12M2低速線圈Q0.13按鈕SB3I0.23M2高速線圈Q0.24貼標電機M3Q0.35指示燈HL1Q0.46指示燈HL2Q0.57指示燈HL3Q0.68指示燈HL4Q0.7延遲符系統電氣設計與安裝9.3.2I/O地址分配表8-2（3）S7-200SMARTPLCST30地址分配S7-200SMARTPLCST30輸入信號輸出信號序號信號名稱PLC地址序號信號名稱PLC地址1編碼器I0.01M4DIN1Q1.02編碼器I0.12M4DIN2Q1.13位置傳感器SQ1I0.23M4DIN12Q1.24位置傳感器SQ2I0.34M5PULSEQ0.05位置傳感器SQ3I0.45M5SIGNQ0.26位置傳感器SQ4I0.57位置傳感器SQ5I0.68位置傳感器SQ6I0.79位置傳感器SQ7I1.010位置傳感器SQ8I1.1延遲符系統電氣設計與安裝8.3.3系統安裝與接線延遲符五、系統軟件設計與調試延遲符延遲符系統電氣設計與安裝8.4.1MCGS組態設計在文件工具欄選擇新建項目，彈出對話框，選擇觸摸屏型號TPC7062Ti，在設備組態窗口選擇通用TCPIP串口父設備及西門子CP443-1以太網模塊，雙擊以太網模塊創建MCGS畫面變量、設置本地IP地址及遠程IP地址，設備編輯窗口如圖所示。一、新建工程延遲符系統電氣設計與安裝8.4.1MCGS組態設計在用戶窗口新建3個窗口，分別為窗口0（首頁界面）、窗口1（調試模式）及窗口2（加工模式）。在的實時數據庫新建一個變量，將變量改為字符型，名字可自定義為zf0，然后在登陸界面操作先插入兩個按鈕，將按鈕文本一個改為進入測試，一個改為進入運行，然后在兩個按鈕下方各插入一個標簽，將進入測試的按鈕下方的標簽改為負責人進入，將進入運行的按鈕下方的標簽改為操作員進入，然后在按鈕的腳本程序里寫入以下腳本，進入測試和進入運行腳本程序如圖8-10、8-11所示。二、新建窗口圖8-10進入測試腳本程序圖8-11進入運行腳本程序延遲符系統電氣設計與安裝8.4.1MCGS組態設計在工具欄下拉列表用戶權限管理中新建一個操作員，一個負責人，將負責人密碼改為123，將操作員密碼改為456，具體操作如圖所示。二、新建窗口延遲符系統電氣設計與安裝8.4.1MCGS組態設計雙擊打開窗口2（調試界面），先從工具箱中選擇插入元件命令，選擇指示燈3，在觸摸屏中按住鼠標左鍵，畫出5個指示燈，并添加標注，然后從工具箱中選擇組合框控件（倒數第二行第二個），在觸摸屏中按住鼠標左鍵，畫出需要的組合框控件大小。在實時數據庫中創建一個數值型變量，將其命名為下拉框，返回調試界面，雙擊組合框，在基本屬性中將數據關聯和ID號關聯改成下拉框，類型選擇列表組合框，在選項設置中輸入灌裝電機、壓蓋電機、貼標電機、第一級傳輸帶、第二級傳輸帶，如圖所示。三、手動調試界面設計延遲符系統電氣設計與安裝8.4.1MCGS組態設計根據項目控制要求在調試界面上添加返回首頁界面（窗口0）按鈕和滑動塊輸入器，按鈕操作屬性中勾選打開用戶窗口0，如圖8-15所示。滑動塊輸入器操作屬性中數據對象選擇小車位置，滑塊位置分別對應0和30，如圖8-16所示，設計完成的調試界面如圖8-17所示。三、手動調試界面設計圖8-15返回按鈕操作屬性圖8-16滑動輸入器操作屬性圖8-17調試模式畫面延遲符系統電氣設計與安裝8.4.2PLC程序設計S7-300硬件組態完成之后，雙擊硬件組態中的PN-IO，彈出PN-IO屬性對話框，在屬性對話框常規的接口處單擊屬性，彈出Ethernet接口屬性對話框，輸入S7-300PLC的IP地址192.168.2.1，然后點擊新建按鈕，創建Ethernet網絡，如圖所示。一、PLC組網設計（一）新建Ethernet子網延遲符系統電氣設計與安裝8.4.2PLC程序設計成新建Ethernet子網之后，退出硬件組態窗口，返回項目設計窗口，雙擊圖9-14中的連接，彈出NetPro網絡窗口，在SMATIC300（1）的CPU處點擊鼠標右鍵，單擊圖9-15中插入新連接，彈出插入新連接對話框，連接伙伴選擇未指定，連接類型選擇S7連接，如圖9-16所示。一、PLC組網設計（二）S7-300PLC與S7-200SMART的組網圖9-14項目設計窗口圖9-15NetPro網絡圖9-16插入新連接系統電氣設計與安裝8.4.2PLC程序設計在圖8-21中點擊確定按鈕，彈出S7連接屬性對話框，在塊參數中設置本地ID地址，SR40設置為1（W#16#1），ST30設置為2（W#16#2），在伙伴的地址中設置SR40和ST30的IP地址為192.168.2.2、192.168.2.3，如圖8-22、8-23所示。圖8-22SR40塊參數本地ID及伙伴地址圖8-23ST30塊參數本地ID及伙伴地址一、PLC組網設計（二）S7-300PLC與S7-200SMART的組網系統電氣設計與安裝8.4.2PLC程序設計塊參數設置完成之后，S7-300PLC與兩個S7-200SMART的組網完成，NetPro網絡窗口出現Ethernet網絡連接，如圖所示。一、PLC組網設計（二）S7-300PLC與S7-200SMART的組網系統電氣設計與安裝8.4.2PLC程序設計S7-300與兩個S7-200SMART的通信區設置如圖8-25所示。S7-300PLC由MB100~MB179區發送數據到S7-200SMARTSR40的VB100~VB179區，S7-300PLC接收由S7-200SMARTSR40的VB0~VB49區發送過來的數據存儲到的MB0~MB49區。S7-300PLC由MB100~MB179區發送數據到S7-200SMARTST30的VB100~VB179區，S7-300PLC接收由S7-200SMARTST30的VB50~VB99區發送過來的數據存儲到的MB50~MB99區。一、PLC組網設計（三）設置S7-300與兩個S7-200SMART的通信區系統電氣設計與安裝8.4.2PLC程序設計S7-300讀取S7-200SMARTSR40存儲區V0.0開始的50個字節的信號存放到S7-300的存儲區M0.0開始的50個字節中。S7-300發送M100.0開始的80個字節的信號到S7-200SMARTSR40存儲區V100.0開始的80個字節中。具體指令如圖所示。1、設置S7-300與S7-200SMARTSR40的通信區系統電氣設計與安裝8.4.2PLC程序設計2、設置S7-300與S7-200SMARTST30的通信區S7-300讀取S7-200SMARTST30存儲區V50.0開始的50個字節的信號存放到S7-300的存儲區M50.0開始的50個字節中。S7-300發送M100.0開始的80個字節的信號到S7-200SMARTST30存儲區V100.0開始的80個字節中。具體指令如圖所示。2、設置S7-300與S7-200SMARTST30的通信區系統電氣設計與安裝8.4.2PLC程序設計根據控制要求，灌裝電機M1由S7-200SMARTSR40控制，SR40主程序中，觸摸屏下拉框選擇灌裝電機VW100=0，且觸摸屏調試界面信號m102.0=1，通過信號傳輸到SR40使得V102.0=1時，調用灌裝電機子程序，且V0.0=1，通過信號傳輸到300PLC使得m0.0=1，即觸摸屏上灌裝電機指示燈點亮，程序調用如圖所示。二、灌裝電機M1程序設計系統電氣設計與安裝8.4.2PLC程序設計在灌裝電機子程序中，按下啟動SB1延時4S后電機啟動，按下停止按鈕SB2延時4S后電機停止，程序如圖8-29所示。在灌裝電機M1調試過程中，HL1以1Hz閃爍，程序如圖8-30所示。二、灌裝電機M1程序設計圖8-29灌裝電機M1控制程序圖8-30灌裝電機運行指示燈HL1程序系統電氣設計與安裝8.4.2PLC程序設計根據控制要求，壓蓋電機M2由S7-200SMARTSR40控制，SR40主程序中，觸摸屏下拉框選擇壓蓋電機VW100=1，且觸摸屏調試界面信號m102.0=1，通過信號傳輸到SR40使得v102.0=1時，調用壓蓋電機子程序，且v0.1=1，通過信號傳輸到300PLC使得m0.1=1，即觸摸屏上壓蓋電機指示燈點亮，程序調用如圖所示。三、壓蓋電機M2程序設計系統電氣設計與安裝8.4.2PLC程序設計在壓蓋電機M2子程序中，按下啟動按鈕SB1，電機低速運行，6S后電機高速運行，8S后M2電機自動停止，程序如圖8-32所示。在壓蓋電機M2調試過程中HL1指示燈長亮，程序如圖8-33所示。三、壓蓋電機M2程序設計圖8-32壓蓋電機M2控制程序圖8-33壓蓋電機運行指示燈HL1程序系統電氣設計與安裝8.4.2PLC程序設計根據控制要求，貼標電機M3由S7-200SMARTSR40控制，SR40主程序中，觸摸屏下拉框選擇貼標電機VW100=2，且觸摸屏調試界面信號m102.0=1，通過信號傳輸到SR40使得v102.0=1時，調用貼標電機子程序，且v0.2=1，通過信號傳輸到300PLC使得m0.2=1，即觸摸屏上貼標電機指示燈點亮，程序調用如圖所示。四、貼標電機M3程序設計系統電氣設計與安裝8.4.2PLC程序設計在貼標電機M3子程序中按下按鈕SB1，電機M3啟動，3S后停止，2S后再次啟動，按此周期反復運行，按SB2按鈕停止，程序如圖8-35所示。在貼標電機M3調試過程中HL2指示燈長亮，程序如圖8-36所示。四、貼標電機M3程序設計圖8-35貼標電機M3控制程序圖8-36貼標電機M3運行指示燈HL2程序系統電氣設計與安裝8.4.2PLC程序設計根據控制要求，第二級傳送帶（變頻電機）M4由S7-200SMARTST30控制，ST30主程序中，觸摸屏下拉框選擇第二級傳輸帶VW100=3，且觸摸屏調試界面信號m102.0=1，通過信號傳輸到ST30使得v102.0=1時，調用第二級傳輸帶子程序，第二級傳輸帶子程序調用如圖所示。五、第二級傳送帶（變頻電機）M4程序設計系統電氣設計與安裝在第二級傳送帶M4子程序中，按下啟動按鈕SB1計數器計數一次，M4電機以20Hz啟動，再按下按鈕SB1計數器計數第二次電機M4以40Hz運行，再按下SB1按鈕計數器計數第三次電機M4停止，2S后以10Hz反轉啟動，再按下SB1按鈕計數器計數第四次電機M4以30Hz反轉運行，再按下SB1按鈕計數器計數第五次電機M4以50Hz反轉運行，按下按鈕SB2，M4電機停止。因按鈕SB1、SB2、SB3信號接入S7-200SMARTSR40，在S7-200SMARTST30中要能使用按鈕信號，按鈕信號從SR40傳輸到300PLC，再由300PLC傳輸到ST30，信號傳輸過程如圖8-38、圖8-39，第二級傳送帶M4控制程序如圖8-40所示。8.4.2PLC程序設計五、第二級傳送帶（變頻電機）M4程序設計系統電氣設計與安裝8.4.2PLC程序設計五、第二級傳送帶（變頻電機）M4程序設計圖8-38按鈕信號從SR40傳輸到300PLC圖8-39按鈕信號從300PLC傳輸到ST30圖8-40第二級傳送帶M4控制程序系統電氣設計與安裝根據控制要求，第二級傳送帶M4運行時指示燈HL2以1Hz閃爍，指示燈的控制由S7-200SMARTSR40控制，SR40主程序中，觸摸屏下拉框選擇第二級傳輸帶VW100=3，且觸摸屏調試界面信號m102.0=1，通過信號傳輸到SR40使得v102.0=1時，調用第二級傳輸帶運行指示燈子程序，且v0.4=1，通過信號傳輸到300PLC使得m0.4=1，即觸摸屏上第二級傳輸帶指示燈點亮，第二級傳輸帶指示燈子程序調用以及指示燈HL2的控制程序如圖所示。8.4.2PLC程序設計五、第二級傳送帶（變頻電機）M4程序設計系統電氣設計與安裝根據控制要求，第一級傳輸帶電機M5由S7-200SMARTST30控制，ST30主程序中，觸摸屏下拉框選擇第一級傳輸帶VW100=4，且觸摸屏調試界面信號m102.0=1，通過信號傳輸到ST30使得v102.0=1時，調用第一級傳輸帶子程序以及運動軸的初始化，具體程序如圖所示。8.4.2PLC程序設計六、第一級傳輸帶電機M5程序設計系統電氣設計與安裝手動調節回原點SQ1，按下SB1按鈕實現正向點動，按下SB2按鈕實現反向點動，SA1指定2檔速度選擇，第1檔速20mm/s,第2檔速40mm/s，按下SB3按鈕自動回原點SQ1。程序如圖8-43所示。8.4.2PLC程序設計六、第一級傳輸帶電機M5程序設計圖8-43（1）第一級傳送帶M5控制程序（1）系統電氣設計與安裝手動調節回原點SQ1，按下SB1按鈕實現正向點動，按下SB2按鈕實現反向點動，SA1指定2檔速度選擇，第1檔速20mm/s,第2檔速40mm/s，按下SB3按鈕自動回原點SQ1。程序如圖8-43所示。8.4.2PLC程序設計六、第一級傳輸帶電機M5程序設計圖8-43（1）第一級傳送帶M5控制程序（2）系統電氣設計與安裝根據控制要求，在調試過程中，第一級傳送帶M5運行時指示燈HL3以1Hz閃爍，傳送帶停止時HL3長亮。指示燈的控制由S7-200SMARTSR40控制，SR40主程序中，觸摸屏下拉框選擇第一級傳輸帶VW100=4，且觸摸屏調試界面信號m102.0=1，通過信號傳輸到SR40使得v102.0=1時，調用第一級傳輸帶運行指示燈子程序，且v0.3=1，通過信號傳輸到300PLC使得m0.3=1，即觸摸屏上第一級傳輸帶指示燈點亮，程序調用以及指示燈HL3的控制程序如圖8-44所示。8.4.2PLC程序設計六、第一級傳輸帶電機M5程序設計圖8-44第一級傳送帶M5運行指示燈控制程序延遲符六、項目拓展延遲符項目拓展操作員登陸設備“進入運行”，觸摸屏進入加工模式畫面，如圖8-45所示，觸摸屏畫面主要包含：各個電機的工作狀態指示燈、起停按鈕、返回首頁界面按鈕、設定產量（套量）、顯示已壓蓋產量、顯示裝箱套量、設定第一級傳輸帶速度（mm/秒）、顯示第二級傳輸帶速度（Hz）等信息。9.4.2PLC程序設計項目拓展產品套件每套有3個物料瓶，A點、B點、C點、D點位置如圖8-46所示。加工模式時初始狀態：行程開關SQ1～SQ8常開、所有電機（M1～M5）停止。第一級傳輸帶速度設定范圍10mm/秒～