西门子S7系列可编程控制器分为S7-400、S7-300、S7-200三个系列,分别为S7系列的大、中、小型可编程控制器系统。S7-200系列可编程控制器有CPU21X系列,CPU22X系列,其中CPU22X型可编程控制器提供了4个不同的基本型号,常见的有CPU221,CPU222,CPU224和CPU226四种基本型号。
小型PLC中,CPU221价格低廉能满足多种集成功能的需要。CPU 222是S7-200家族中低成本的单元,通过可连接的扩展模块即可处理模拟量。CPU 224具有更多的输入输出点及更大的存储器。CPU 226和226XM是功能强的单元,可完全满足一些中小型复杂控制系统的要求。四种型号的PLC具有下列特点:
(1)集成的24V电源
可直接连接到传感器和变送器执行器,CPU 221和CPU222具有180mA 输出。CPU224输出280mA,CPU 226、CPU 226XM输出400mA 可用作负载电源。
(2)高速脉冲输出
具有2 路高速脉冲输出端,输出脉冲频率可达20KHz,用于控制步进电机或伺服电机,实现定位任务。
(3)通信口
CPU 221、CPU222和CPU224具有1个RS-485通信口。CPU 226、CPU 226XM具有2个RS-485通信口。支持PPI、MPI通信协议,有自由口通信能力。
(4)模拟电位器
CPU221/222有1个模拟电位器,CPU224/226/226XM有2个模拟电位器。模拟电位器用来改变特殊寄存器(SMB28,SMB29)中的数值,以改变程序运行时的参数。如定时器、计数器的预置值,过程量的控制参数。
(5)中断输入允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。
(6)EEPROM 存储器模块(选件)
可作为修改与拷贝程序的工具,无需编程器并可进行辅助软件归档工作。
(7)电池模块
用户数据(如标志位状态、数据块、定时器、计数器)可通过内部的超级电容存储大约5 天。选用电池模块能延长存储时间到200天(10年寿命)。电池模块插在存储器模块的卡槽中。
(8)不同的设备类型
CPU 221~226 各有2种类型CPU,具有不同的电源电压和控制电压。
(9)数字量输入/输出点
CPU 221具有6个输入点和4个输出点;CPU 222具有8个输入点和6个输出点;CPU 224 具有14个输入点和10个输出点;CPU226/226XM 具有24个输入点和16个输出点。CPU22X主机的输入点为24V直流双向光电耦合输入电路,输出有继电器和直流(MOS型)两种类型。
(10)高速计数器
CPU 221/222有4个30KHz高速计数器,CPU224/226/226XM有6个30KHz的高速计数器,用于捕捉比CPU扫描频率更快的脉冲信号。
喷油器是柴油内燃机的一个关键部件,是油泵油嘴行业中的主导产品之一。随着我国汽车工业的发展,对喷油器的需求无论在数量上还是质量上都有了新的要求,针对这一情况,我们设计制造了用来加工喷油器的组合机床。
    该机床的机械结构复杂,动力头均由法国制造。要求加工精度高,电气挖掘系统功能强,工件加工动作紧,生产。
    为了实现该机床钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及复合钻孔等功能,我们选用了SIEMENS公司的SIMATIC S7-300可编程控制器和OP15字符操作员面板来达到电气控制的目的,使机床完成在自动方式、半自动方式和手动调零方式下的运行,并且可进行参数的设置及运行状态显示。当机床出现故障时,及时地发出报警信息,准确地排除故障,这种直观的显示方式,提供了良好的人机交互界面。
    S7-300可编程控制器的结构为导轨式模块组合,易于更换,可任意选择所需要的模块。而与之相配套的STEP BASIC软件则功能更加强大,具有多样化的编程方式,可在线调试程序或监视标志位、定时器、计数器的实际运行状态,实现PLC的故障诊断、信息查询等功能。
    OP15字符显示操作员面板可直接显示状态信息、错误住处和过程变量,这为使用者了角机床运行状态和故障住处带来了很大的方便。
    OP15的编程软件PROTOOL/LITE,用于定义OP15的功能和接口,可实现各种显示的画面。
OP15通过MPI接口与S7-300可编程控制器连接,并由S7程序通过用户数据区建立和OP15的通讯。
    有了上述的硬件和软件的支持,则非常有益于系统的软件设计。
机床的程序设计采用的是分布式编程,程序分成独立的指令块,每个块包含给定的作业组的逻辑。
    使用的编程方法是梯形图、语句表,根据实现的名作业功能编写出显示块、参数设置块、工作台运行块、自动循还块、动力注调整块等。这块程序块由组织块OB1调用,实现整体和程序的协调运行。
    该机床经过几年的运行表明,整个系统设计合理,控制精度高,运行可靠,提高了喷油器生产的自动化水平,减小了操作人员的劳动强度,提高了生产效率。