视觉传感器在S7300中的应用.doc

SIMATIC VS130视觉传感器在S7 300中的应用我公司GF6自动变速箱车间装配生产线广泛运用西门子S7 300 PLC控制系统，SIMATIC S7-300 是一种通用型PLC，能适合自动化工程中的各种应用场合，尤其是在生产制造工程中的应用。它功能强大，能将各种生产工具如扫描仪，拧紧枪、压机、视觉传感器以及各种测量系统等通过硬件组态和软件编程联系起来，实现生产过程的自动化。 关键词： VS130视觉传感器 S7-300 PLC PROFIBUS DP 引言：随着现代经济的不断发展，社会的高度信息化，新的高科技技术不断应用到各方面生产领域中，使得智能化成为必然趋势。尤其是PLC在自动化设备上的运用，以及PLC控制器的升级，功能的扩大，再加上一些外围控制器的链接运用，完全使得高技术运用成为必然，本文所描述的是有着世界先进水平的SIMATIC VS130系列视觉传感器（工业照相机）在西门子S7-300控制系统中的应用。一 SIMATIC VS130视觉传感器的工作原理 SIMATIC VS130 视觉传感器能够处理（侦测和解码） 符合ECC200标准的二维码。 即使是在恶劣的环境中， 它也能自动的正常的工作。强大的功能使其甚至能够处理扭曲、旋转和有强烈反射的表面。SIMATIC VS 130 能够识别多种编码载体，支持打印码、机械码和光刻码。人性化的设计使得操作非常简单，采用 示教 替代编程，无需专业的图像处理知识。对VS 130的示教可以直接通过集成在控制器上的按键和屏幕实现。 通过PROFIBUS DP或RS串行通讯接口的远程控制非常方便。 调试过程中可以在PC上监测传感器的图像。与定义的数值(数字输出)进行比较，通过PROFIBUS至PLC的串行或以太网接口传输，PLC随后会对相应的搬运设备进行控制。可以为读取的代码选择一种质量测试。（一）系统组成：完整的视觉传感器SIMATICVS130由下列各项组成： 带CCD传感芯片的探测头(CCD = 电荷耦合装置)，用于检测代码 LED顶部照明装置，红色，环形闪光灯的防护级别为IP65 (订货号为6GF9 004-8BA01；仅对VS130-2) 处理单元，用于代码处理、结果输出、PROFIBUS DP和PROFINET I/O通讯及参数分配 用于连接各个组件的电缆(二) 处理配置：通过一个合适的传送带将包含代码的对象传送到探测头。当读取时，它们必须完全位于传感器的视野内。在培训模式中，保存代码的字符内容。在处理模式中，读取当前代码与已培训代码所保存的内容进行比较。 根据读取结果设置数字输出信号： READ (定位并解码代码)、MATCH (代码与已培训代码相匹配)、N_OK (代码不可辨认)。根据参数设置，通过PROFIBUS DP、PROFINET IO或RS-232以太网接口转换器的RS-232接口或TCP服务器输出读取结果。通过显示面板上的菜单指导操作。 在显示面板的前三行中显示菜单条目。 光标指向选定的菜单条目。 在显示面板的第4行，可以看到当前可使用的控制面板的按钮(确定、ESC、s、t、)。 通过控制面板的按钮，可在菜单内浏览，并从一个菜单转移到另一个菜单： 通过箭头按钮s和t，可以上下移动光标，选择所需要的菜单命令。 通过确定按钮，可以确认选择，并前进到下一步。 通过ESC按钮，可以打开上一个菜单。（三）调整传感器调试SIMATICVS130之前，必须使用基于Web的安装支持正确调整探测头。 之后，可以看到探测头观察到的图像。 步骤动作11. 通过Internet Explorer接通PC或PG。接通处理单元。建立处理单元与PC/PG之间的TCP/IP连接。 可直接通过跨接电缆或通过在现有网络中接入处理单元来完成该操作。 在在线帮助中详细描述了这两种可选方法。通过Internet Explorer输入处理单元的地址。结果：一旦启动安装支持，就会在PC/PG监视器上显示传感器的视野。 每秒钟多次更新所显示的图像。 2调整传感器1. 将代码放到图像中。通过正确调整探测头末端与代码之间的距离，设置一个清晰图像。如有必要，更正快门速度和亮度，或使用其中一种自动模式(自动V1或自动)。通过以较小的角度浏览代码，将反射光降至最小。激活仅当触发时复选框来测试触发信号和触发设置(触发源)。按要求调整更多设置。注意：如果错误太多，则使用一块无棉绒的布料清洁镜头和漫射器。3 固定传感器，然后检查传感器位置是否正确。4 调整其它参数设置。5 检查读取结果。6 设置参数，以指定过程接口。7 如果已知代码，则培训代码。8 切换到处理模式(运行)。9分析可能发生的任何错误。（四）在HW Config中集成DP从站VS130-2设备主数据文件SIEM8111.GSD包含VS130-2 DP标准从站的PROFIBUS属性。 如果使用低于V5.3 SP1的STEP 7版本，则HW Config的模块目录中不包括视觉传感器VS130-2。 在这种情况下，必须通过选项 安装GSD.将其添加到目录中。相应的位图文件VS1X0_N.DIB必须和GSD文件位于相同的文件夹中。然后在PROFIBUS DP 附加现场设备常规机器视角下的模块目录中显示视觉传感器VS130-2 (参见下面的屏幕画面)。 在本例中，VS130-2的控制字节被设为输出地址0，VS130-2的状态字节被设为CPU的输入地址0 (DP主站，插槽1)。 如果这些地址均位于OB1的过程映像中(过程映像分区OB1 PI)，则可通过过程映像访问在OB1中操作(例如，AI0.6或SQ0.1)。视觉传感器VS130-2的16个字长的连续通讯区的起始地址设为输入地址1和输出地址1 (插槽2)。 如果这些地址均位于OB1的过程映像中(过程映像分区OB1 PI)，则可通过过程映像访问在OB1中操作(例如，L EW 2、T AB 1)，而不会破坏一致性。如果这些地址不在OB1的过程映像内，则必须使用SFC 14DPRD_DAT和15DPWR_DAT来访问VS130-2的通讯区，以确保一致性。 在处理单元的设置 端口 DP地址菜单中设置VS130-2的PROFIBUS地址。 不支持通过PROFIBUS修改PROFIBUS地址。如果通过PROFIBUS给视觉传感器VS130-2分配参数值，则只能设置其缺省值(全部为零)。 如果在此输入非零数值，则产生一条从站诊断消息(无效DP参数)。 如果将S7 CPU作为DP主站，则触发诊断中断(由于CPU处于STOP模式，没有启动OB82)： 在诊断缓冲区中输入故障模块，SFLED点亮。 二 西门子S7-300 PLC的工作原理 SIMATIC S7-300能适合自动化工程中的各种应用场合，尤其是在生产制造工程中的应用。模块化、无排风扇结构、易于实现分布式的配置、以及用户易于掌握等特点，使得S7-300在以下工业部门中实施各种控制任务时，成为一种既经济又切合实际的解决方案。 S7-300 具有以下显著特点： 循环周期短、处理速度高 指令集功能强大、可用于复杂功能 产品设计紧凑、可用于空间有限的场合 有不同档次的CPU、各种各样的功能模块和I/O 模块可供选择 已检定合格的、可在恶劣气候条件下露天使用的模块类型 S7-300 的硬件结构 1.负载电源（选项） 6.存储卡（CPU313以上）2.后备电池（CPU313以上） 7.MPI多点接口3.24V DC连接 8.前连接器4.模式开关 9.前门5.状态和故障指示灯 结构性能概述 SIMATIC S7-300 可编程序控制器是模块化结构设计，各种单独的模块之间可进行广泛组合以用于扩展。从左向右依次排列：。负载电源模块（PS）：用于将S7-300连接到120/230V AC电源，并转换为24V，供CPU 和I/O模块使用。中央处理器单元（CPU）：各种CPU有各种不同的性能，例如，有的CPU上集成有PRFIBUS-DP通讯接口等。通信处理器（CP）：用于连接网络和点对点连接，用于PLC与计算机和其它智能设备之间的通信可以将PLC接入PROFIBUS，AS-I和工业以太网，或用于实现点对点信号。信号模块（SM）：用于数字量输入/输出，信号模块是数字量输入/输出和模拟量I/O的总称，它们使不同的过程信号电压或电流，与PLC内部信号电平匹配，信号模块SM321(IM),SM322(OUT)。模拟量输入SM331(IN),SM332(OUT)。模拟量输入模块（热电阻，热电偶，DC 4-20MA,0-10V）,每个模块上有一个背板总线连接器，现场过程信号连接到前连接器的端子上。功能模块（FM）：主要用于对实时性和存储容量，要求高的控制任务，用于高数计数，定位操作（开环或闭环控制）和闭环控制，例如：计数器模块，快速/慢速进给驱动位置控制模块，电子凸轮控制模块，步进电动机定位模块，伺服电动机定位模块，定位和连续路径控制模块，闭环控制模块，工业标识系统的接口模块，称重模块，位置输入模块，超声波位置解码器。接口模块（IM）：用于多机架配置时连接主机架（CR）和扩展机架（ER），S7-300通信分布式的主机架和3个扩展机架，最多可安装配置32个信号模块，功能模块和通信处理器。其中每个机架（CR/ER）可以插入8个模块。通过接口模块连接，每个机架上都有它自己的接口模块。它总是插在CPU旁边的槽内，负责与其它扩展机架自动地进行通讯.三 Profibus-DP的功能特点PROFIBUS现场总线是一种国际化的、开放的、不依赖于设备生产商的现场总线标准。它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：PROFIBUSFMS、PROFIBUSDP、PROFIBUSPA。DP主要用于现场级的高速数据传输(96kbitS12Mbits)，解决自动控制系统通过高速串行总线与分散的现场设备之间的通信任务，传输技术主要用RS485，PROFIBUS-DP的通信任务是由一些固定服务(SAP)来完成的。DP从站能够接PROFIBUS的PLC或PC主站的控制数据，构成一个数字化、智能双向、多点的现场总线通信网络，实现最优控制；而且DP智能从站执行器具有可靠性高、性价比高等特点，因此开发智能化DP从站具有巨大的前景。 Profibus-DP的特性及系统组成 Profibus-DP使用物理层，数据链接层和用户接口，用于现场层的高速数据传送。主站周期地读取从站地输入信息并周期地向从站发送输出信息。总线循环时间必须要比主站程序循环时间短。此外，PROFIBUS-DP还提供智能化现场设备所需的非周期性通信以进行组态、诊断和报警处理及复杂设备在运行中参数的确定。Profibus-DP基本功能和特性如下:(1) 远距离高速通信支持9.6Kbps到12Mbps的传输速率; 12Mbps时最大传输距离为100m，1.5Mbps时为200m，另外还可以用中继器延长;(2) 分布式结构各主站间令牌传递，主站与从站为主从传送;每段可有32个站，用连接线可扩展到126个站;(3) 易于安装，开放式的通讯网络;(4) 可靠性高，具备自诊断功能。 Profibus-DP主站分为一类主站和二类主站。一类主站完成总线通信控制与管理，完成周期性数据访问，包括PLC、PC或可做一类主站的控制器。二类主站完成非周期性数据访问，如数据读写、系统配置、故障诊断等，包括操作员工作站(如PC机加图形监控软件)、编程器、HMI等。PROFIBUS- DP从站主要进行输入、输出信号采集和发送，包括PLC或其他控制器、分散式I/O、智能现场设备等。PROFIBUS 协议的优点在于： PROFIBUS 通讯速率快，最高可达12Mbit/S, 8个节点的网络系统的总线循环时间最快可至0.2ms。尤其适合于高实时性和高动态响应要求的应用场合。 每个总线节点的单帧最大数据传输长度可达244字节，通讯效率高。当与驱动装置、机器人、PLC等进行整个参数的传输时能确保在一个数据帧内完成，从而，确保设备启动的安全性和快速响应能力。 网络中如有一处节点发生故障，不影响网络中其它节点的正常工作，且网络无需重新初始化，从而避免了短时的通讯中断。 支持总线型、星型、环形、树型等网络拓扑结构，适用于各种工业现场布局和特殊工艺要求。 网络规模大，采用光纤可构建100