西门子模块总代理商-内蒙古地区

基于S7-300西门子PLC的寿命测试系统的设计方案，灯泡型号及通电测试控制要求如表1。

2  控制系统设计
 
2.1控制系统硬件设计 
    本系统采用S7-300西门子PLC进行控制。由于配电电路比较简单，元器件也比较少，采用正泰小型户内配电/20。金钟穆勒电源开关控制系统电源输入，内置指示灯的启动与停止按钮控制系统的工作状态。由于被测试灯泡型号繁多，且每一种型号都需要进行不同要求的通电测试，采用一组两位拨码开关可以实现00-99共100种功能选择。灯座通电板上安装了不同型号的灯座，用来固定各种不同型号的被测试灯泡。发光检测器用于检测灯泡的点亮或者熄灭状态，将所检测信号输入西门子PLC进行处理。灯泡的通电电压将通过四位数字电压表LCD显示出来。电气控制柜外侧元件布局如图1。根据西门子电气产品型号选择及其标准，控制系统的电源模块将选择PS 307 10A（订货号 6ES7307-1KA00-0AA0）；CPU选择CPU314 (订货号6ES7314-1AE04-0AB0/V1.2)；数字量输入信号有15个点，为了方便扩展和备用，数字量输入模块选择DI32xDC24V（订货号6ES7321-1BL00-0AA0）；数字量输出点数较少，数字量输出模块选择DO8xDC24V/2A（订货号6ES7322-1BF00-0AA0）；根据数字电压表的显示精度要求，模拟量输出模块选择AO4x12Bit （订货号6ES7332-5HD01-0AB0）；电气控制柜内部元件还包括ABB小型断路器（220V5A）、OMRON LY型继电器、线槽、接线排、接线端、接地线等。电气控制柜内部元件布局如图2。硬件电气原理图如图3所示。主线路AC230V交流电经电源总开关分别接入PS307电源模块和DC5V变压电路板，分别为CPU和电压表供电；在DC0~30V直流源模块之前用5A小型断路器限流，被控直流电压经继电器输出给灯泡负载。

混合型现场总线连接是使用机柜套管设计形式的 HanBrid 接口进行的，用于将数据和电能从控制柜 (IP20) 输送到现场 (IP65)。另外，也可作为将 PROFIBUS DP 和辅助电压线路布入混合现场总线电缆中的接口。

在带有适用于 PROFIBUS M12 连接电缆的两个 M12 接口的机柜套管上，电机的 24 V 电源通过单独的 7/8" 连接电缆来传输。

混合现场总线连接分为两种形式，它们在功能上有所不同：

• 无源型

• 带信号刷新器功能的现行版本可显著增加 PROFIBUS 电缆的大长度

连接方式

现场端使用 HanBrid 或 M12 插塞式连接器进行连接。

HanBrid 型可使用以下选件：

• 用于现场馈电的接口/接口

• 用于现场转发的接口/接头

通常，M12 型均设计带有接口/接口。

无源电缆可通过位于后部（机柜端）的以下接口进线：

• 直接接线

• FastConnect 连接

具有刷新功能的有源电缆进线的后部带 9 针 Sub-D 插口。

辅助电源输入

除 PROFIBUS 信号外，HanBrid 插入式连接技术还提供了将两个单独的辅助电压 24 V DC（切换/不切换）输入或循环到现场的选项。混合型现场总线接头背面（机柜侧）带有弹簧型端子的端子排为这些辅助电压提供了各种互连选件。

• 电缆进线从开关柜 (IP 20) 连接到现场 (IP65)

• HanBrid 插接技术接口/接口或接头/接口

• 具有刷新功能的有源混合现场总线接口

• 带有弹簧型端子的端子排 (0.25 - 2.5 mm2)，用于馈电或输送辅助电压

混合现场总线连接作为无源机柜套管

2.2控制系统软件设计
 运行STEP7软件，选择CPU型号并新建一个项目，在Block中，建立OB1、OB100、FC1、FC2、FC3、FC10…，其功能描述如表2。西门子PLC程序采用顺序功能控制结构如图4。当MT6100IV5系统电源接通，西门子PLC进行初始化。系统启动后，组织块OB1调用系统初始化功能块，系统根据产品类型选择按钮所产生的信号来调用功能块FC10、FC11、FC12…灯泡进行通电测试。若灯丝被烧毁，保持电压表读数，系统停止程序结束；否则，如果没有更换新灯泡，立刻启动警报系统，通知寿命测试值班人员；若已经更换新灯泡，则寿命测试值班人员可以继续进行功能选择，系统将进行下一次通电测试。在软件设计过程中，需要解决的关键问题包括：（1）BCD拨码开关输入信号处理。系统操作人员通过BCD拨码开关进行不同测试要求的功能选择，为了得到良好的选通信号，必须对BCD拨码开关输入的信号进行处理。BCD信号先与十六进制数FF相与，对信号进行整形，再进行数据类型转换，和功能编号整型数值进行比较后得到产品类型选择信号，来实现该型号灯泡的测试功能，其程序功能块如图5。（2）电压模拟量输出处理。将电压值MW100进行数据类型转换，使其的为实数类型数据MD120。双字节有16位，第16位为符号位，可以用7FFF即32767来表示直流源模块输出的高电压30V，通过计算可以得到比例系数91.6。通过模拟量模块的输出信号PQW272来控制0~30V直流源的输出电压，供给被测试的灯泡负载。

3  PLCSIM软件仿真
 
    STEP7的可选软件工具PLCSIM是一个西门子PLC软件仿真，它能够在PG/PC上模拟S7-300系列西门子PLC的下载、测试运行和故障诊断。与真实的PLC相比，它可以实现程序的暂停和继续功能，单循环执行模式，定时器手动设置，灵活性更高，使用也方便。PLCSIM的运行界面如图7。在程序的调试过程中，选择CPU在RUN模式， IW0不同的数值，表示不同的功能的选择；定时器T定时功能启动，QW就可以显示电压表读数值。在硬件安装完成之后，系统通电并进行程序下载。按照公司各种不同型号灯泡的测试要求，完善所有要求的测试功能。通过实际运行表明，该控制系统完全满足汽车灯泡寿命测试特殊的控制要求，能够长时间稳定运行，自动显示和记录通电测试电压，实现故障自动报警等功能

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