西門子S7-200SMART PLC的應用

【資料簡介】

1. 項目簡介

     蓄電池是工業生產和日常生活中非常重要的電氣設備，廣泛應用于國防、航空、通信、能源、交通等眾多領域。汽車用蓄電池一直是蓄電池市場需求產量zui大的品種，隨著汽車行業作為國家重點發展支柱產業的飛速發展，車用鉛酸蓄電池的用量也迅速增加，大約占整個鉛酸蓄電池用量的80%。加之原有汽車對蓄電池的替換需求，汽車蓄電池的市場需求量還將有一個較大的增長。電動自行車作為一種新型代步工具，受到了群眾的認可和歡迎，產量和社會擁有量迅速增長，其蓄電池的需求量也迅速擴大，產值已超過原來居第二位的固定型蓄電池。目前新能源儲能也成為蓄電池新的應用市場，這些新的增長點都為蓄電池行業帶來更大的發展空間，而且蓄電池行業的發展，也推動了其他眾多行業的發展。

 

       但是，目前蓄電池生產企業眾多，競爭也越來越激烈，另外隨著汽車行業的逐步開放，外資汽車制造廠在國內逐步發展，導致對配套電池要求提高，這些都要求蓄電池生產企業必須提升產品品質，降低生產成本，來適應新的市場需求。

 

       南京某公司專業生產各種蓄電池設備，主要生產極板設備、裝配設備、后處理設備、充放電機、檢測設備及環保等設備，以良好的質量和較高的性價比，在國內外中廠商用戶中有較好口碑。

 

       針對市場上對電池生產線檢測設備越來越高的要求，該公司推出了全自動短路內阻檢測機設備，采用西門子S7-200 SMART PLC 作為主控系統。全自動短路內阻檢測機是電池生產線中*的專業質量檢測設備，相比以往的設備具有更多的優勢。它將以往獨立的短路檢測機和內阻檢測機，融為一體，同時檢測短路和內阻，將兩個工序并為一個工序處理，縮短處理時間，提高了生產效率，也節約了設備成本。

 

2.工藝流程介紹

       全自動短路內阻檢測機是蓄電池質量檢測設備，用于將需檢測的蓄電池傳送到高壓短路檢測位置和內阻檢測位置，分別接通檢測電路，進行極板短路檢測和焊點內阻檢測，以此來檢查蓄電池質量。

 

        短路檢測采用脈沖高壓進行測試，用于檢測蓄電池組裝過程中正負極板間的安全間距，可靠的檢測出極板間存在微短路的電池，快速的測試出不合格產品。這樣就能在電池組裝后，充電之前就檢測出錯誤，獲得電池更高的質量產出，大大減少因電池極板短路造成產品的不合格率。

 

       內阻檢測用于檢查蓄電池穿壁焊接后的焊接質量，給穿壁焊的兩個極耳之間加一個恒定的電流，根據穿壁焊兩個極耳之間的電阻不同用精密毫伏表測出電壓的變化，能夠有效的檢測電池在穿壁焊過程中出現的氣孔、假焊、濺鉛等缺陷，從而減小因焊接不達標造成的產品不合格。

 

       全自動短路內阻檢測機，通過光電開關檢測蓄電池位置，將蓄電池傳送到電路和內阻檢測位置，下降并夾緊測試機頭，自動完成短路檢測和內阻檢測，判斷產品是否合格，執行相應動作。

 

3.方案確定及產品硬件配置

       全自動短路內阻檢測機，相比以往的檢測設備，工藝更加復雜，程序處理量更大，邏輯更加繁瑣，且需要與多個設備進行通訊，從而對PLC處理器的性能要求更高。因此，根據其要求zui終選擇了運算處理速度更快，性價比更高的SIMATIC S7-200 SMART PLC。

 

       本系統使用數字量輸入輸出點數較多，需要24個數字量輸入和22個數字量輸出，總共46個數字量IO，選用SR60 CPU模塊，其本體集成I/O點數高達60點，充分滿足了系統的需求。另外還需要1個模擬量輸出，連接恒流源設備，SR60標準型CPU，可方便地擴展模擬量模塊，以滿足系統要求。

 

        以往的檢測設備不帶觸摸屏，人機交互很不方便，不能實時了解設備運行狀態。全自動短路內阻檢測機增加了HMI設備，選用了SMART 700 IE觸摸屏，使操作更加方便，隨時監控設備的正常運行或故障狀態。這款7寸寬屏觸摸屏相對于上代產品，顏色更加豐富，且集成了以太網接口。S7-200 SMART PLC通過內置以太網接口與SMART 700 IE觸摸屏進行通信，組網方便，且通訊快速。

 

       在內阻測試時需使用5個毫伏表、1個電流表，采用MODBUS RTU通訊。通過CPU模塊集成485接口與軟件集成的MODBUS通訊指令庫，很方便地實現MODBUS RTU通訊。主要硬件配置表：

 

 

4.軟件開發

      全自動短路內阻檢測機具有手動和自動兩種模式。

      手動模式可執行滾道啟停，高壓短路測試機頭上升下降，內阻測試機頭上升下降，高壓短路測試機頭夾緊，內阻測試機頭夾緊，剔除汽缸開關等手動動作。

 

       自動模式，通過光電開關檢測蓄電池位置，使用滾道將蓄電池傳送到短路檢測位置，自動下降高壓短路測試機頭并夾緊，接通高壓短路測試儀器，短路檢測完成后，再將蓄電池傳送到內阻檢測位置，自動下降內阻測試機頭并夾緊，接通內阻測試電路，自動完成內阻檢測，并判斷電池是否合格，不合格產品通過滾道傳送到剔除位置剔除，合格產品傳送到下一工序。

 

       模擬量輸出連接至內阻測試用恒流源設備，用于設定恒流源大小，信號量程1-5V。通過軟件設置模擬量輸出通道組態，可選擇電流0-20mA或電壓正負0-10V，所以必須在程序中進行量程轉換，對應1-5V，方可正常使用。

 

        在內阻測試時，需要讀取電流表和毫伏表的數值來計算內阻值，這5個毫伏表和1個電流表是通過MODBUS總線與PLC進行通訊的，STEP 7- Micro/WIN SMART 提供便利的MODBUS指令庫功能，將子程序轉化成指令塊，與普通指令塊一樣，直接拖拽到編程界面就能完成調用。通過設置好相應地址、波特率、讀寫模式以及數據交換區地址等參數，便可實現PLC與毫伏表和電流表的數據交換。但MODBUS是半雙工通訊的，不能同時讀寫多個設備，所以必須編寫輪詢程序實現多個設備的數據讀寫。

 

5. 應用體會

       SIMATIC S7-200 SMART PLC集成IO點數更多，性價比更高，更加符合小型OEM設備的需求。PLC本身集成了以太網接口，不需要使用編程電纜，使用網線就可以下載程序和進行程序調試，在實際使用中很方便，而且下載速度非常快。

 

       SIMATIC SMART 700 IE觸摸屏，顏色更加豐富，顯示效果比以前更好。觸摸屏本體集成了以太網接口和串口，接口比以前多了，提供了用戶更多的通訊連接選擇。另外，通過以太網可同時連接3臺PLC通訊，相比上一代產品只能與1臺PLC通訊，有所增強，可以滿足一些特殊應用的場合。

 

       STEP 7- Micro/WIN SMART編程軟件，總體上保持STEP 7- Micro/WIN軟件界面和功能，改進了一些菜單和窗口，操作方便。移植老程序也很方便，只需復制過來即可。STEP 7- Micro/WIN SMART軟件本身集成了MODBUS和USS指令庫，不需要另外安裝，使用起來很方便。但軟件沒有集成量程轉換的指令庫，需要自己編程或從STEP 7- Micro/WIN軟件中移植過來，希望以后能夠增加集成，從而使編程更加方便。

 

6.意見與建議

        SIMATIC S7-200 SMART PLC只集成了一個以太網接口，在該接口已連接觸摸屏，又沒有路由器的情況下，想要在線監控程序狀態時，需要將觸摸屏網線拔下，使用中略有不便。未來是否能考慮增加集成以太網接口，使組網更加方便，也利于程序調試。S7-200 SMART PLC目前沒有電池模塊，不能滿足長時間斷電保持時鐘和數據的場合，希望能盡早推出電池模塊。