浅谈西门子PLC在吹塑机控制系统上的应用

浅谈西门子PLC在吹塑机控制系统上的应用
摘要：可编程控制器是一种数字运算的电子系统，专为工业环境下应用而设计。

它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数、运算等操作指令，并通过数字式、模拟式的输入输出，控制各种类型的生产过程。

关键词：PLC技术吹塑机现场总线ASI
一、PLC技术概述
1、PLC的概念
可编程控制器是一种数字运算的电子系统，专为工业环境下应用而设计。

它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数、运算等操作指令，并通过数字式、模拟式的输入输出，控制各种类型的生产过程。

2、PLC技术的特点
（1）硬件的可靠性高
PLC专为在工业环境的恶劣条件下应用而设计·，一个设计良好的PLC能置于有很强的电噪声、电磁干扰、机械振动、极端温度和湿度很大的环境中。

（2）编程简单，使用方便
PLC采用面向控制过程、面向问题的自然语言，容易掌握。

这种编程方式虽然在PLC内部增加了解释程序，增加了程序执行的时间，但对大多数机电控制设备来说，这是微不足道的。

（3）丰富的I/O接口模块
由于工业控制机只是一个控制中枢，必须与各种工业现场的设备相连接，才能完成控制任务。

因此，PLC除了具有计算机的基本部件如CPU、存储器以外，还必须具有丰富的I/O接口模块。

PLC针对不同的工业现场信号（如交流或直流、开关量或模拟量、电压或电流、脉冲或电位、强电或弱电等），有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备（如按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、电机启动器、控制阀等）直接连接。

（4）体积小、重量轻、功耗低
一台体积很小的PLC具有相当于三个1.8m高的继电器柜的控制功能，一般节电可达50%以上。

PLC是专为工业控制而设计的专用计算机，特别是小型机，
其结构紧凑、坚固、体积小巧，易于装入机械内部，是“机电一体化”较理想的控制设备。

二、西门子PLC
1、西门子PLC的特点
西门子PLC，具有多种不同的通信接口，并通过多种通信处理器来连接AS-I 总线接口和工业以太网总线系统，可通过编程软件Step 7的用户界面提供通信组态功能。

德国西门子（SIEMENS）公司生产的可编程序控制器在我国的应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。

西门子（SIEMENS）公司的PLC产品包括LOGO，S7-200（CN），S7-1200，S7-300，S7-400，TDC，工业网络，HMI人机界面，工业软件等。

2、SIMATIC S7-300
PLC S7-300是模块化小型PLC系统。

与S7-200 PLC比较，S7-300 PLC采用模块化结构，具备高速（0.6～0.1μs）的指令运算速度；用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的算术运算；一个带标准用户接口的软件工具方便用户给所有模块进行参数赋值；方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内，人机对话的编程要求大大减少。

SIMATIC人机界面（HMI）从S7-300中取得数据，S7-300按用户指定的刷新速度传送这些数据。

S7-300操作系统自动地处理数据的传送；CPU的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件（例如：超时，模块更换，等等）；S7-300 PLC设有操作方式选择开关，操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时，就不能改变操作方式，这样就可防止非法删除或改写用户程序。

S7-300 PLC可通过编程软件Step 7的用户界面提供通信组态功能。

S7-300 PLC具有多种不同的通信接口，并通过多种通信处理器来连接AS-I总线接口和工业以太网总线系统；多点接口（MPI）集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATIC S7/M7/C7等自动化控制系统。

三、拉伸吹塑机
拉伸吹塑又称为双轴取向拉伸吹塑成型，是中空吹塑成型方法中的一种。

它是将挤出或塑料注射成型的型坯，经冷却，再加热，然后用机械的方法及压缩空气，使型坯沿纵向及横向进行吹胀拉伸、冷却定型的方法。

根据型坯制造的工艺不同，拉伸吹塑分为注射拉伸吹塑及挤出拉伸吹塑两类。

若拉伸吹塑成型在同一机组完成，塑料包装厂家称之为一步法；若拉伸吹塑成型采用型坯的制造及型坯的吹胀分步进行的方法，称为两步法。

拉伸吹塑成型技术开发初期仅用于生产小的塑料包装容器，目前已能生产容积达20L的容器。

原则上多种热塑性塑料均可采用拉伸吹塑的方法生产塑料容器，但目前采用拉伸吹塑成型的塑料基本上尚局限于PP、PET、PVC以及PAN、PC等塑料。

1、西门子控制系统
在拉伸吹塑机上，西门子PLC就相当于，设备的大脑。

它通过现场总线，采集ASI部件，编码器，变频器，等采集来的信息，发出指令，使设备正常运转。

（1）现场总线
现场总线是安装在生产过程区域的现场设备、仪表与控制室内的自动控制装置、系统之间的，一种串行、数字式、多点式、双向数据总线。

现场总线是以单个的数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用数据总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。

每个部分都与Profibus电缆和Profibus接头连接。

例如，在整个生产线上，可以用现场总线把每个设备连接在一起，实现联动控制。

（2）ASI
ASI模块有单独的电源模块，200V-30.5VDC。

每个下属模块都有单独的地址。

它的时钟脉冲总线运行时间，最大为5毫秒。

终端传感器可直接插在ASI 线缆上。

（3）编码器
吹塑机上，每个驱动部件都装有编码器。

它通过Profibus与PLC相连。

驱动部件每旋转一个周期，就会产生一个时钟脉冲CP，10个精确时钟脉冲FCP，在连续3次编码器差值超过200个脉冲时，机器就会紧急急停，并记录在PLC 内，显示在显示屏上。

结语：
新的历史时期，随着计算机技术以及各种科技技术的发展与进步，PLC技术也会去的很大的发展，通过完美的人机界面、完备的通信设备以及成熟的现场总线通信能力将会更加适合工业场合的需求，PLC技术将会在电气自动化中发挥着更大的作用。

参考文献：
[1]叶晓晖.PLC在电气自动化中的应用现状及发展前景概述[J].中国新技术新产品，2009（15）
[2]马艳洁.PLC在电气自动化中的应用研究[J].现代商贸工业，2012（10）
[3]西门子PLC使用手册。

西门子公司
[4]克朗斯拉伸吹塑机使用手册。

德国克朗斯公司。