广东技术师范学院自动化系主要从事工业电气自动化方面的教学、科研任务，现已配备有60台套S7-200系列可编程控制器，10台TD200文本显示器，4台TP-07触摸屏，6台变频器，建有一个PROFIBUS现场总线实验室，实验室配有WINCC、STEP7、WINAC等软件和一个基于PROFIBUS现场总线的模拟生产线，每年为社会培养约200名本专业的毕业生，毕业生遍布珠三角地区。
　　本项目旨在建立自动化专业教学当中的实践环节，让学生能够参与生产自动化过程控制的实践，把实际生产与理论教学紧密地联系起来，同时为教师科研提供一个平台。这条由广东技术师范学院自动化系、天津龙洲科技仪器有限公司共同研制的自动化模拟生产线，采用了SIEMENS公司的PROFIBUS-DP现场总线控制系统，选用了SIEMENS的S7-300做主站、S7-200做从站，配备了STEP 7编程软件和WIN CC监控软件。控制系统中包括七个从站点：送料单元、加盖单元、穿销单元、温度控制系统、检测单元、分检单元（气动机械手）、叠层立体仓库（见图1）。

系统介绍
　　这条多站点连续生产线上的工艺过程如下：送料单元（站

点1）工件托盘经传送带从此站前端开始进入下料仓出口，下料仓出口处的传感器检测到托盘到位后，定位气缸动作将托盘对准下料仓出口，此时直流减速电机工作，通过同步送料带将装配主体下落到托盘，经传感器检测到装配主体下落到位后，定位气缸动作放行，托盘带装配主体沿传送带向下站运行。加盖单元（站点2）托盘带装配主体进入本站后，托盘到站传感器和气缸到位传感器动作，摆臂机构摆动将上盖装在主体中，上盖检测传感器检测到上盖装好后，定位气缸动作放行，托盘带装配主体沿传送带向下站运行。穿销单元（站点3）托盘带装配主体进入本站后，经直线推动机构，将销钉准确装配到上盖与工作主体中，使三者成为整体，成为工件。销钉分为金属与非金属二种。当销钉传感器检测到位后，托盘带工件沿传送带向下站运行。模拟单元（站点4）工件进入本站检测到位后，进行加热和温度控制，完成PID调节后，工件沿传送带向下站运行。检测单元（站点5）工件进入检测单元，进行销钉材质的检测（金属、塑料）和工件颜色检测（深色、浅色）以确定工件是否合格，深色带销钉的为合格品，其余为不合格品。本站的检测结果作为下两站动作的依据。分检单元（站点6）工件进入本站后，首先由短程气缸下落，皮碗压紧工件，真空泵开关动作，排除皮碗内的空气，短程气缸上升，吸起工件让托盘继续前进，工件由摆动缸转动90度，若是合格品则工件下落到传送带继续沿传送带向下站运行，若是废品，无杆缸横移将废品投入废品槽。叠层立体仓库（站点7）该单元由升降梯与立体叠层仓库二部分组成，升降梯由升降台和链条提升部分组成，由步进电机做驱动。可根据检测单元检测结果（金属、塑料、深色、浅色），按类将工件传送到立体叠层仓库中。连续生产线示意图如图２。

　　这条模拟生产线由一个主站S7-300和七个从站S7-200并通过WINCC监控软件实现对整个模拟生产线的控制，所用主要设备型号、数量、控制对象列表如下表。
控制系统构成
　　由上面的工艺过程知，整条生产线共有七个站点，站点1、2、3主要完成顺序逻辑控制，站点4实现对温度的PID调节，站点5实现对工件的检测，站点6为气动机械手的控制，站点7则实现光电编码的检测和步进电机的控制，废品槽实现转送带的变频调速控制。每个站点都独立地完成一套动作，彼此又有一定的关联。为此，我们采用了PROFIBUS现场总线技术，通过一个主站S7-300和七个从站S7-200并通过WINCC监控软件实现对整个模拟生产线的控制。系统图如图３。

　　控制系统完成的功能
　　本系统的软件设计内容主要包括S7-300主站的硬件组态及一个主站运行程序的设计和七个从站点运行程序的设计。主站运行程序解决诸如系统启动、停止、复位、急停等连锁，并同时完成七个从站点之间的连锁；七个从站点程序中包括向主站发送本站连锁信息外，还根据主站发送来的信息完成本站的逻辑功能。由于采用了PROFIBUS-DP总线，主站与从站的通讯无需编写专门的通讯程序，而只需在S7-300主站的硬件组态中配置PROFIBUS总线中的DP模块EM 277的输入输出字节数即可。例如根据检测单元（站点5）检测结果，决定工件放在叠层立体仓库（站点7）中位置，也就是由步进电机控制的升降梯的位置可以这样实现。通常为了不使步进电机失步，其控制应按三段曲线设计，如图3。其加速段、减速段运行时间一定，而AB段的运行时间，就由检测单元（站点5）检测结果决定，这里给出了站点7的PLC S7-226实现对步进电机的控制程序供参考。S7-226是SIEMENS S7-200系列中的一种，它有2个高速脉冲输出端，Q0.0和Q0.1，最高

可实现20kHZ的脉冲输出，不仅具有一个脉冲串PTO输出指令（单段管线），而且还可以输出多个脉冲串PTO（多段管线），特别适合完成对步进电机的控制。

实施效果
　　本套模拟生产线由于采用了现场总线技术，技术先进，结构简单，扩展容易，既可采用整套运行方式也可采用独立单元运行方式，还可以进行监控软件的编程，是一套由浅入深，由点触面的自动化专业的实践设备，它真正地把计算机与控制对象连接了起来，自2001年底投入运行以来，为我校的学生提供了一个很好的实践场所，学生对PLC的学习兴趣和编程水平都有了很大的提高，大大提高了学生的社会竞争力，扩大了学校的社会影响，同时对提高教师业务水平、开展科研带来了实际效果。
　　本项目之所以采用SIEMENS公司的产品，主要考虑是它的品种齐全，便于教学和扩展，可为我校下一步建设一个“基于WEB浏览的PROFIBUS现场总线实验室”打下了基础，同时SIEMENS完善的服务体系、到位的技术支持也是一个重要考虑。

广东技术师范学院自动化系（广州市） 李虎山
天津龙洲科技仪器有限公司（天津市） 徐家怡