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更新時間：2025-06-16
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PROFIBUS協(xié)議結構是根據(jù)ISO7498標準，以OSI作為參考模型的。PROFIBUS-DP定義了第1、2層和用戶接口。第3到7層未加描述。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設備可調(diào)用的應用功能，并具體說明了各種不同PROFIBUS-DP設備的設備行為。PROFIBUS-FMS定義了第1、2、7層，應用層包括現(xiàn)場總線信息規(guī)范（FMS）和低層接口（LLI）。FMS包括了應用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強有力的通訊服務；LLI協(xié)調(diào)不同的通訊關系并提供不依靠設備的第2層訪問接口。PROFIBUS-PA的數(shù)據(jù)傳輸采用擴展的PROFIBUS-DP協(xié)議。另外，PA還描述了現(xiàn)場設備行為的PA行規(guī)。根據(jù)IEC1157-2標準，PA的傳輸技術可確保其本質(zhì)安全性，而且可通過總線給現(xiàn)場設備供電。使用連接器可在DP上擴展PA網(wǎng)絡。
2．PROFIBUS的傳輸技術
PROFIBUS提供了三種數(shù)據(jù)傳輸型式：RS-485傳輸、IEC1157-2傳輸和光纖傳輸。
（1） RS-485傳輸技術
RS-485傳輸是PROFIBUS常用的一種傳輸技術，通常稱之為H2。RS-485傳輸技術用于PROFIBUS-DP與PROFIBUS-FMS。
RS-485傳輸技術基本特征是：網(wǎng)絡拓撲為線性總線，兩端有有源的總線終端電阻；傳輸速率為9.6kbps～12Mbps；介質(zhì)為屏蔽雙絞電纜，也可取消屏蔽，取決于環(huán)境條件；不帶中繼時每分段可連接32個站，帶中繼時可多到127個站。
RS-485傳輸設備安裝要點：全部設備均與總線連接；每個分段上多可接32個站（主站或從站）；每段的頭和尾各有一個總線終端電阻，確保操縱運行不發(fā)生誤差；兩個總線終端電阻必須一直有電源；當分段站超過32個時，必須使用中繼器用以連接各總線段，串聯(lián)的中繼器一般不超過4個；傳輸速率可選9.6kbps～12Mbps，一旦設備投進運行，全部設備均需選用同一傳輸速率。電纜大長度取決于傳輸速率。采用RS-485傳輸技術的PROFIBUS網(wǎng)絡好使用9針D型插頭。當連接各站時，應確保數(shù)據(jù)線不要擰絞，系統(tǒng)在高電磁發(fā)射環(huán)境下運行應使用帶屏蔽的電纜，屏蔽可進步電磁兼容性（EMC）。如用屏蔽編織線和屏蔽箔，應在兩端與保護接地連接，并通過盡可能的大面積屏蔽接線來復蓋，以保持良好的傳導性。
SINAMICS G120 標準變頻器為安全相關應用提供了多種不同型號。所有電源模塊都已針對安全集成 (Safety Integrated) 進行設計。通過結合帶有適當故障安全型控制單元的功率模塊可以創(chuàng)建安全集成驅(qū)動器。
SINAMICS G120 故障安全型變頻器提供四種安全功能，通過 EN 954-1 標準 3 類和 IEC 61508 標準 SIL 2 認證：
功能“安全停止 1”和“安全限制轉(zhuǎn)速”都無需使用電機傳感器或編碼器來執(zhí)行，執(zhí)行成本非常低。尤其現(xiàn)有系統(tǒng)也可通過安全技術來更新，不需要更改電機或機械系統(tǒng)。
“安全限速”和“安全停止 1”功能不能在使用起重裝置和絞車的情況下穿設負載。
更多信息請參閱“安全集成”一節(jié)中“要點”部分。
有效的饋電技術
PM260 電源模塊通過這項技術，連接到標準變頻器、且于發(fā)電機模式下工作的電機所產(chǎn)生的能量可反饋到電源系統(tǒng)。由于不需要制動電阻、制動斬波器和電源電抗器等組件，因此可以避免控制柜的額外冷卻和額外空間要求。另外，大大降低了接線和工程與組態(tài)成本。同時，還可以大量節(jié)省能耗和運行成本。
更多信息請參閱“高效橫進技術”一節(jié)中的“要點”部分。
總結
SIMATIC 控制器
SIMATIC 控制器有多種多樣，包括從高性能 PLC 的書本型迷你控制器，到基于 PC 的控制器，無論什么要求，它都能滿足要求。
這些控制器的共同特點是，在***小的空間里壓縮了***大處理能力，能滿足***苛刻的機械和氣候條件、高速及可擴展性等要求。
這種分級的性能特征是 SIMATIC 系列產(chǎn)品的力量所在。
目前，SIMATIC PLC 正在執(zhí)行越來越多的功能，原本需要*不同技術。 對您來說，一切都變得更加容易，更加*，更加經(jīng)濟。
S7-300
S7-300F
S7-300
SIMATIC S7-300 是模塊化的微型 PLC 系統(tǒng)，可滿足中、低端的性能要求。
模塊化、無風扇設計、易于實現(xiàn)分布式結構以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300 成為中、低端應用中各種不同任務的經(jīng)濟、用戶友好的解決方案。
SIMATIC S7-300 的應用領域包括：
多種性能等級的 CPU，具有用戶友好功能的全系列模塊，可允許用戶根據(jù)不同的應用選取相應模塊。任務擴展時，可通過使用附加模塊隨時對控制器進行升級。
SIMATIC S7-300 是一個通用的控制器：
S7-300F
SIMATIC S7-300F 故障安全自動化系統(tǒng)可使用在對安全要求較高的設備中。其可對立即停車過程進行控制，因此不會對人身、環(huán)境造成損害。
S7-300F 滿足下列安全要求：
另外，標準模塊還可用在 S7-300F 及故障安全模塊中。因此它可以創(chuàng)建一個全集成的控制系統(tǒng)，在非安全相關和安全相關任務共存的工廠中使用。使用相同的標準工具對整個工廠進行組態(tài)和編程。
（2）IEC1157-2傳輸技術
IEC1l57-2的傳輸技術用于PROFIBUS-PA，能滿足化工和石油化產(chǎn)業(yè)的要求。它可保持其本質(zhì)安全性，并通過總線對現(xiàn)場設備供電。IEC1157-2是一種位同步協(xié)議，可進行無電流的連續(xù)傳輸，通常稱為H1。
（3）光纖傳輸技術
PROFIBUS系統(tǒng)在電磁干擾很大的環(huán)境下應用時，可使用光纖導體，以增加高速傳輸?shù)拈g隔。可使用兩種光纖導體：一種是價格低廉的塑料纖維導體，供間隔小于50m情況下使用；另一種是玻璃纖維導體，供間隔小于1km情況下使用。很多廠商提供總線插頭可將RS-485信號轉(zhuǎn)換成光纖導體信號或?qū)⒐饫w導體信號轉(zhuǎn)換成RS-485信號。
（1）編程語言簡單。程序語言簡單能保證操作人員操作起來簡單上手。PLC作為控制計算機，其編程語言必須能讓工程人員理解和接受，這樣能讓其更好更快的投入使用，因此，其編程語言都比較簡易，大多采用梯形圖、邏輯圖或者語句表等簡明的編程語言，編程時間縮短的同時，也使那些不熟悉電子電路、不懂計算機原理以及編程語言的人，也可以通過簡單的學習，對該系統(tǒng)進行控制。對于推廣使用PLC十分有利。
M182置位使氣缸伸出定位翻轉(zhuǎn)機構，氣缸前磁感X5檢測到氣缸伸出定位后使Y10復位，PLC的輸出點Y11動作發(fā)出焊位2完成信號給機器人，此時，機器人再由機器人原點轉(zhuǎn)往焊位2的位置進行焊接作業(yè)，焊接完畢后返回原點。
還需在控制系統(tǒng)中定義分配1個安裝位，以便于操作工人安裝和拆卸工件，在自動生產(chǎn)前，需在手動模式下示教操作，以確定各焊位的位置數(shù)據(jù)，為了消除機械誤差對示教操作定位的影響，在示教確定焊位位置數(shù)據(jù)前，要先執(zhí)行1次對翻轉(zhuǎn)機構的回原點清零處理。
PLC主機及擴展模塊如圖2所示，3變頻器的選擇本設計選用西門子MM440變頻器，該變頻器可以通過6個數(shù)字輸入端口對電動機進行正反轉(zhuǎn)運行，正反轉(zhuǎn)點動運行方向控制，可通過基本操作板，按頻率調(diào)節(jié)按鍵可增加和減少輸出頻率。
4控制系統(tǒng)的軟件設計程采用PLC控制的全自動瓷磚打包機流水線，打包機完成上料，傳送，對位，傳送，捆扎，傳送等工作，上料靠機械手配合電機工作，根據(jù)實際要求設計每次的夾磚時間，使整個生產(chǎn)過程不間斷，提高生產(chǎn)效率。
根據(jù)I/O地址分配(6輸入，9輸出且輸出選用繼電器型輸出)，選用西門子S7200系列PLC，考慮到PLC還要外接一個4路模擬量輸入模塊EM231和2個2路模擬量輸出模塊EM232，所以選用的PLC必須能夠擴展2個以上模塊[1]。
從而設置正反向轉(zhuǎn)速的大小，也可以由模擬輸入端控制電動機轉(zhuǎn)速的大小，其型號種類繁多，額定功率從120W到200Kw(恒定轉(zhuǎn)矩CT控制方式)，或者可達250Kw(可變轉(zhuǎn)矩VT控制方式)，供用戶選擇，MM440變頻器由微處理器控制。
然后按下觸摸屏上的[+"(M17)或[-"(M18)點動按鈕使翻轉(zhuǎn)機構動作，在到達所需的位置后松開按鈕，翻轉(zhuǎn)機構停止動作，此時，按下觸摸屏上的[M101"按鈕，將Y0輸出脈沖的累積值傳送到D1102作為焊位1的位置數(shù)據(jù)。
需要兩人控制，一人接磚，一人控制機器，發(fā)覺機械異常時能立刻停止，避免不必要的經(jīng)濟損失，防止意外的產(chǎn)生，2打包機的控制系統(tǒng)設計本次打包機設計用的是來自三菱MITSUBISHIFX2N-48MR繼電器輸出型可編程控制器。
并采用具有現(xiàn)代*進水平的絕緣柵雙極型(IGBT)晶體管作為功率輸出器件，因此它們具有很高的運行可靠性和功能多樣性，采用脈沖頻率可選的脈寬調(diào)制，可使電動機低噪聲運行，而完善的保護功能為變頻器和電機提供了良好的保護[2]。
該系統(tǒng)所需的輸入點數(shù)為22，輸出點數(shù)為22，全部是開關量，則可將I//O分配如下(表1):表1PLC輸入輸出點控制表3程序梯形圖根據(jù)對交通信號燈的控制要求及PLC控制系統(tǒng)的I/O分配的定義，可對PLC進行控制程序的設計。
使其可以運用于各種自動化控制領域，現(xiàn)代的PLC不僅可以用來控制時間，還可以控制位置，控制溫度等，功能日趨完善，(5)維護簡便，維護簡單可以保證系統(tǒng)的使用壽命，PLC本身的設計簡單且有完善的自我診斷的功能。
3. PROFIBUS總線存取控制技術
PROFIBUS-DP、FMS、PA均采用一樣的總線存取控制技術，它是通過OSI參考模型第2層（數(shù)據(jù)鏈路層）來實現(xiàn)的，它包括保證數(shù)據(jù)可靠性技術及傳輸協(xié)議和報文處理。在PROFIBUS中，第2層稱之為現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路層（FDL，F(xiàn)ieldbus Data Link）。介質(zhì)存取控制（M A C， Medium Access Control）具體控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦颍琈AC必須確保在任何一個時刻只有一個站點發(fā)送數(shù)據(jù)。PROFIBUS協(xié)議的設計要滿足介質(zhì)存取控制的兩個基本要求：
1）在復雜的自動化系統(tǒng)（主站）間的通訊，必須保證在確切限定的時間間隔中，任何一個站點要有足夠的時間來完成通訊任務。
2）在復雜的程序控制器和簡單的I/O設備（從站）間通訊，應盡可能快速又簡單地完成數(shù)據(jù)的實時傳輸。
因此PROFIBUS主站之間采用令牌傳送方式，主站與從站之間采用主從方式。令牌傳遞程序保證每個主站在一個確切規(guī)定的時間內(nèi)得到總線存取權（令牌），令牌在所有主站中循環(huán)一周的長時間是事先規(guī)定的。在PROFIBUS中，令牌傳遞僅在各主站之間進行。主站得到總線存取令牌時可依照主-從通訊關系表與所有從站通訊，向從站發(fā)送或讀取信息，也可依照主-主通訊關系表與所有主站通訊。所以可能有3種系統(tǒng)配置：純主-從系統(tǒng)、純主-主系統(tǒng)和混合系統(tǒng)。
