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.
关键词：PLC、人机界面、变频调速
Keyword: PLC, HMI and frequency speed adjustment.
一、前言
在我们的日常生活中，经常需要把一些单个物品分成诸如3、4、6、8、12等不同数量的物品组合包装为一体，以方便销售或携带，HW-800H型集合包装机正是适应市场的这种需求并参照国外同类机型结构的基础上开发、设计的。
二、技术要求
HW-800H型集合包装机的机械结构主要包括支撑框架、进料传送机构、封切机构、出料机构以及上、下供膜机构等六个部分。支撑框架主要用来安装、支撑各功能机构,技术上要求有足够的钢性和支撑强度；进料传送机构将包装物体按照指定的数量和包装形式输送到所需的位置后，推料汽缸向前运动，将待包装的物品向出料方向推动，在推动的同时，上、下供膜电机以适当的速度供膜，推料汽缸向前到位后快速退回，封切机构将包装用热收缩薄膜热封并切断，包装机又开始下一个工作循环。
为满足上述技术要求，其运动机构的控制主要有3台变频调速电机和8个汽缸完成。其中一台电机用于进料传送机构的驱动，另外两台电机用于上、下膜纸供给驱动，8个汽缸协调配合，完成对包装物品的阻挡、定位、移动以及对膜纸的封切等功能；
为完成上述要求，电气控制系统应具备如下功能：
1、控制方式分为自动、手动两种工作方式。在手动工作方式下，不但可以方便设定设备工作参数，还可以手动单独操作设备各运动机构,以测试各功能、动作是否正常并方便设备维修；在自动方式下，可在无人干预的情况下，自动完成各动作功能，并能在无膜或断膜以及物体排列不对的情况下自动停机并给出相应报警信息。
2、具备人机对话功能，能够设定和显示设备工作参数并可随时修正，以适应不同包装物品、不同排列组合的要求。
3、上下供膜速度一致并连续可调，膜纸封切温度控制在±2℃以内。
4、工作循环速度为20-30次/分，为此要求各控制器件具有很高的稳定性和可靠性。
三、硬件配置
根据上述控制要求，综合考虑机器的先进性、可靠性和成本等因素，决定采用SIEMENS公司生产的S7-200 CPU226 CN PLC 和K-TP178Micro人机接口界面作为该设备控制系统的核心控制器件，具体硬件配置框图如图1所示。
图1：硬件结构
人机界面K-TP178Micro是SIEMENS公司最新推出的S7-200 PLC专用触摸屏；与S7-200硬件功能配合使用，可十分方便地实现数据配方、归档和PID自整定功能，它专为中国用户量身订做，触摸屏与按键组合操作合二为一，操作十分快捷；快速的系统启动时间和操作响应时间，1024K的存储空间，带按键音，5种在线语言切换，可满足多种应用需要。
PLC选用SIEMENS公司于2005年12月推出的S7-200 CN 系列的CPU226 CN 型PLC，外加一个带四通道模拟量输入、一通道模拟量输出的EM235CN扩展模块。S7-200 CN继承了S7-200的优良品质和卓越性能，适用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到复杂的自动化控制，应用领域极为广泛，覆盖所有与自动监测，自动化控制有关的工业及民用领域，具有极高的性价比。CPU226 CN是控制系统的核心部件，它将通过DI收集到的设备当前运行状态和HMI的设定信息，按照编制好的程序功能，通过DO驱动设备执行机构完成相应动作，其工作的稳定性、可靠性直接影响着设备的效率和性能。左、右两路封切温度信号经温度变送器转换为0-20mA信号，送到扩展模块EM235的模拟量输入端，经A/D转换为数字信号并与HMI温度设定信号比较，通过PLC内部PID功能控制加热元件的通断，实际应用效果可控制在±２℃以内。通过人机界面设定的上下供膜速度信号，经PLC数字运算，再经D/A转换，转换成0-10V的信号，送到两台SINMCS G110 0.37KW变频器模拟量输入端，控制上下供膜速度并在0-20米/分钟之间连续可调。
S7-200 CPU226 CN自身带有两路PPI通讯端口，可通过普通的两芯屏蔽双绞电缆进行连网，通讯速度高达187.5Kbit/s，可同时连接多至31台S7-200 CN系列PLC、编程器或人机界面（HMI），是一种连接十分简单、实用的通讯网络。
需要特别提出的是：SIEMENS变频器对电机的技术参数要求十分严格，在电机运行前，必须根据电机的名牌参数正确设定变频器技术参数（P0304-P0311）并进行快速调试，否则可能影响电机运行的稳定性，甚至损坏元器件。
四、编程
程序的编制主要包括人机界面应用程序和PLC控制程序两个部分。
1、人机界面应用程序
人机界面是用户设定设备运行参数的关键，主要包括工作画面、参数设定画面、手动画面、设备运行状态和帮助信息等五个部分。工作画面是操作设备最常用的画面，包括各种主令开关、当前封切温度、上下供膜速度等设备运行参数和状态；参数设定画面主要用于设定设备的运行参数；手动画面主要用来在手动状态下手动设备各运动部件，测试其运动功能；帮助信息是帮助用户如何使用设备以及当设备出现故障时如何处理。
2、PLC控制程序
在熟悉上述生产工艺和控制要求的基础上，由于本机没有特别的控制要求，PLC控制程序的编制是很简单、快捷的。控制程序主要包括紧急停止及安全控制、手动控制、自动控制、互锁控制、PID温度控制、故障及报警信息显示等六个部分，这六个控制程序既相互独立，又相互协调、配合，共同完成控制任务，实现控制要求。
五、结束语
实践证明，上述控制方案运用于HW-800H型集合包装机，控制性能优良，运行稳定可靠，人机界面友好，设备工艺参数修改方便、快捷，并已批量生产，值得在其它中、小型控制场合推广和应用。
组态软件：
1、STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP3
2、Wincc Flexible 2005
参考文献：
1、《S7-200系统手册》SIEMENS ；
2、《K-TP178Micro》操作手册 SIEMENS；
作者简介：
1、聂军明
工作单位：深圳市深时机电有限公司
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1、薛贵卿
工作单位：深圳华侨城欢乐谷旅游公司
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