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S7-200 SMART 在化成生产线上的应用

设计了基于 S7-200 SMART 的化成生产线监控系统，介绍了系统架构、硬件选型及软件设计方案。在通信方面， S7-200 SMART 通过自由口通讯的方式采集一条生产线上的所有仪表的数据，然后再通过工业以太网的方式把所有生产线的数据传送到上位机，实现了现场数据的实时监控。经现场长时间运行，系统运行稳定、高效，很好地满足了客户需求。化成生产线是将阳极电蚀铝箔置于化成液中，利用电气化学原理，使阳极电蚀铝箔表面生产氧化膜，此过程称为化成。

化成工艺流程为：电极箔→水合处理→初段化成→中段化成→安定化处理→终段化成一→安定化处理→终段化成二→安定化处理→卷取上位机是化成生产线监控系统的控制**，其控制网络拓扑结构如图 1 所示。它是由数据采集从站和数据主站构成的。 (1)数据采集从站本系统对生产车间 22 条生产线、高压、低压及外围设施采用数据采集从站对信号进行采集。从站包括软件和硬件两部分，硬件部分主要采用 SMART 200 PLC 加各种 I/O、A/D 模块组成，并配有雷击和浪涌电压防护模块。系统能监视、记录铝箔生产线重要的生产数据。本系统负责目前生产线需要采集的多 45 个数字表头的数据。每个采集从站可扩展一个 485 接口，可以和其它设备进行 MODBUS 通讯。模块采集数据可通过 PLC 的以太网接口将所有的系统数据通过工业以太网传送至上位机。

数据采集主站 1.上位机采用台式电脑作为监控主机，可储存数年的历史数据。 2.对于各种持续的数据，可以实时曲线和历史曲线的方式直观显示，作为衡量生产线性能的依据。 3.所有故障报警及预置目标值（SV 值）修改均有记录。 4.通过终端程序和双网卡将工厂的局域网和工厂监控网络分开，保证现场数据的安全与高效。客户可通过外网随时监控现场数据。

西门子 S7-1500控制器提供了更高性能，位指令的处理时间低至1ns，浮点运算的指令处理时间低至10ns(取决于CPU类型，这在次上市发布的产品中是不可能的)。背板总线的速度是S7-400PLC的40倍;由于代码生成得到优化，CPU的响应速度与现有控制器的CPU相比更快。
除集成接口外，每个西门子 S7-1500控制器还可通过通信模块或通信处理器进行扩展。这样就提供了很多其它连接方法，例如，通过PROFIBUS进行连接，通过以太网进行连接，或通过采用**协议USS或Modbus RTU的串行接口进行连接。
西门子S7-1500可以不使用任何附加模块而在PLC中集成运动控制功能。通过PLCopen，该控制器提供了标准化的块，可用来连接模拟驱动器和PROFIdrive驱动器。运动控制功能支持转速轴和定位轴以及外部编码器。
为了有效调试和快速优化驱动器和闭环控制器，西门子 S7-1500还针对所有CPU变量提供了广泛的跟踪功能，既可用于实时诊断，又可用于不定时故障检测。除驱动器功能外，S7-1500还提供了丰富的闭环控制功能。还可利用工艺模块来执行高速计数、位置捕获等功能，或针对24V直至200kHz的信号执行测量。
西门子S7-1500PLC集成了安全功能
与STEP7结合使用时，每个CPU都会提供基于密码的知识保护，可防止未经授权而读出并更改程序块的内容。
复制保护加强了安全防护，防止未经授权而复制程序块。可以将具体程序块链接至存储卡的序列号，以便只有在将组态的存储卡插到CPU中之后，才会执行该程序块。并且，控制器具有四个不同的安全访问级别，以便向不同用户组分配不同的访问权限。
由于操作保护得到改进，因此，控制器可以检测到数据更改或未经授权的组态数据传输等性能。

PROFIBUS是一种国际化,开放式,不依赖于设备生产商的现场总线标准。广泛适用于制造业自 动化，流程工业自动化和楼宇，交通电力等其他领域自动化。

PROFIBUS由三个兼容部分组成，即PROFIBUS－DP，PROFIBUS－PA，PROFIBUS-FMS。

PROFIBUS–DP是高速低成本通信，用于设备级控制系统与分散式I／O的通信。

PORFIBUS－PA：专为过程自动化设计，可使传感器和执行机构联在一根总线上，并有本征安 全规范。

PROFIBUS－FMS：用于车间级监控网络，是一个令牌结构．实时多主网络。

PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自 动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。

与其它现场总线系统相比，PROFIBUS的大优点在于具有稳定的国际标准EN50170作保证，并经实际应用验证具有普遍性。目前已应用的领域包括加工制造，过程控制和自动化等。

PROFIBUS开放性和不依赖于厂商的通信的设想，已在10多万成功应用中得以实现。