摘要：本文以SIEMENS S7-200CN PLC 和 K-TP178Micro觸摸屏為例，介紹SIEMENS PLC和HMI在集合包裝機械上的應用，主要包括前言、技術要求、硬件配置、編程和結束語等五個部分。 Abstract：This paper makes the usage of the SIEMENS S7-200 CN PLC and K-TP178Micro terminal as living example, introduces one of the typical applications of SIEMENS PLC and HMI in the combination packing machine, including foreword ,technology requirement , system configuration, PLC programming and end effect acts. 關鍵詞：PLC、人機界面、變頻調速 Keyword: PLC, HMI and frequency speed adjustment. 一、前言 在我們的日常生活中，經常需要把一些單個物品分成諸如3、4、6、8、12等不同數量的物品組合包裝為一體，以方便銷售或攜帶，HW-800H型集合包裝機正是適應市場的這種需求并參照國外同類機型結構的基礎上開發、設計的。 二、技術要求 HW-800H型集合包裝機的機械結構主要包括支撐框架、進料傳送機構、封切機構、出料機構以及上、下供膜機構等六個部分。支撐框架主要用來安裝、支撐各功能機構,技術上要求有足夠的鋼性和支撐強度；進料傳送機構將包裝物體按照指定的數量和包裝形式輸送到所需的位置后，推料汽缸向前運動，將待包裝的物品向出料方向推動，在推動的同時，上、下供膜電機以適當的速度供膜，推料汽缸向前到位后快速退回，封切機構將包裝用熱收縮薄膜熱封并切斷，包裝機又開始下一個工作循環。 為滿足上述技術要求，其運動機構的控制主要有3臺變頻調速電機和8個汽缸完成。其中一臺電機用于進料傳送機構的驅動，另外兩臺電機用于上、下膜紙供給驅動，8個汽缸協調配合，完成對包裝物品的阻擋、定位、移動以及對膜紙的封切等功能； 為完成上述要求，電氣控制系統應具備如下功能： 1、控制方式分為自動、手動兩種工作方式。在手動工作方式下，不但可以方便設定設備工作參數，還可以手動單獨操作設備各運動機構,以測試各功能、動作是否正常并方便設備維修；在自動方式下，可在無人干預的情況下，自動完成各動作功能，并能在無膜或斷膜以及物體排列不對的情況下自動停機并給出相應報警信息。 2、具備人機對話功能，能夠設定和顯示設備工作參數并可隨時修正，以適應不同包裝物品、不同排列組合的要求。 3、上下供膜速度一致并連續可調，膜紙封切溫度控制在±2℃以內。 4、工作循環速度為20-30次/分，為此要求各控制器件具有很高的穩定性和可靠性。 三、硬件配置 根據上述控制要求，綜合考慮機器的先進性、可靠性和成本等因素，決定采用SIEMENS公司生產的S7-200 CPU226 CN PLC 和K-TP178Micro人機接口界面作為該設備控制系統的核心控制器件，具體硬件配置框圖如圖1所示。 圖1：硬件結構 人機界面K-TP178Micro是SIEMENS公司最新推出的S7-200 PLC專用觸摸屏；與S7-200硬件功能配合使用，可十分方便地實現數據配方、歸檔和PID自整定功能，它專為中國用戶量身訂做，觸摸屏與按鍵組合操作合二為一，操作十分快捷；快速的系統啟動時間和操作響應時間，1024K的存儲空間，帶按鍵音，5種在線語言切換，可滿足多種應用需要。 PLC選用SIEMENS公司于2005年12月推出的S7-200 CN 系列的CPU226 CN 型PLC，外加一個帶四通道模擬量輸入、一通道模擬量輸出的EM235CN擴展模塊。S7-200 CN繼承了S7-200的優良品質和卓越性能，適用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到復雜的自動化控制，應用領域極為廣泛，覆蓋所有與自動監測，自動化控制有關的工業及民用領域，具有極高的性價比。CPU226 CN是控制系統的核心部件，它將通過DI收集到的設備當前運行狀態和HMI的設定信息，按照編制好的程序功能，通過DO驅動設備執行機構完成相應動作，其工作的穩定性、可靠性直接影響著設備的效率和性能。左、右兩路封切溫度信號經溫度變送器轉換為0-20mA信號，送到擴展模塊EM235的模擬量輸入端，經A/D轉換為數字信號并與HMI溫度設定信號比較，通過PLC內部PID功能控制加熱元件的通斷，實際應用效果可控制在±２℃以內。通過人機界面設定的上下供膜速度信號，經PLC數字運算，再經D/A轉換，轉換成0-10V的信號，送到兩臺SINMCS G110 0.37KW變頻器模擬量輸入端，控制上下供膜速度并在0-20米/分鐘之間連續可調。 S7-200 CPU226 CN自身帶有兩路PPI通訊端口，可通過普通的兩芯屏蔽雙絞電纜進行連網，通訊速度高達187.5Kbit/s，可同時連接多至31臺S7-200 CN系列PLC、編程器或人機界面（HMI），是一種連接十分簡單、實用的通訊網絡。 需要特別提出的是：SIEMENS變頻器對電機的技術參數要求十分嚴格，在電機運行前，必須根據電機的名牌參數正確設定變頻器技術參數（P0304-P0311）并進行快速調試，否則可能影響電機運行的穩定性，甚至損壞元器件。 四、編程 程序的編制主要包括人機界面應用程序和PLC控制程序兩個部分。 1、人機界面應用程序 人機界面是用戶設定設備運行參數的關鍵，主要包括工作畫面、參數設定畫面、手動畫面、設備運行狀態和幫助信息等五個部分。工作畫面是操作設備最常用的畫面，包括各種主令開關、當前封切溫度、上下供膜速度等設備運行參數和狀態；參數設定畫面主要用于設定設備的運行參數；手動畫面主要用來在手動狀態下手動設備各運動部件，測試其運動功能；幫助信息是幫助用戶如何使用設備以及當設備出現故障時如何處理。 2、PLC控制程序 在熟悉上述生產工藝和控制要求的基礎上，由于本機沒有特別的控制要求，PLC控制程序的編制是很簡單、快捷的。控制程序主要包括緊急停止及安全控制、手動控制、自動控制、互鎖控制、PID溫度控制、故障及報警信息顯示等六個部分，這六個控制程序既相互獨立，又相互協調、配合，共同完成控制任務，實現控制要求。 五、結束語 實踐證明，上述控制方案運用于HW-800H型集合包裝機，控制性能優良，運行穩定可靠，人機界面友好，設備工藝參數修改方便、快捷，并已批量生產，值得在其它中、小型控制場合推廣和應用。 組態軟件： 1、STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP3 2、Wincc Flexible 2005 參考文獻： 1、《S7-200系統手冊》SIEMENS ； 2、《K-TP178Micro》操作手冊 SIEMENS； 作者簡介： 1、聶軍明 工作單位：深圳市深時機電有限公司 地 址：廣東省深圳市深南大道6007創展中心1514-1518室 郵政編碼：518001 電 話：0755-83867482 傳 真：0755-83867233 1、薛貴卿 工作單位：深圳華僑城歡樂谷旅游公司 地 址：廣東省深圳市華僑城 郵政編碼：518053 電 話：13714139579 傳 真：755-27495079