一種基于profibus總線(xiàn)的故障設(shè)置系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鐵路實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)教具，特別是涉及一種適用于電氣自動(dòng)化、機(jī)電一體化等專(zhuān)業(yè)進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)的基于PR0FIBUS總線(xiàn)的故障設(shè)置系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)用于電氣自動(dòng)化、機(jī)電一體化等專(zhuān)業(yè)進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)的教具，是亞龍科技集團(tuán)公司開(kāi)發(fā)的YL — 221型自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)，根據(jù)目前實(shí)際的教學(xué)實(shí)踐，YL - 221生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)存在以下不足:
1.YL — 221型自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)由一臺(tái)上位機(jī)、一個(gè)S7 - 300PLC主站和7個(gè)S7 — 200PLC從站組成一個(gè)分布式控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)體積龐大(整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)占地約50m2)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整體調(diào)試?yán)щy，任何一個(gè)工作站出現(xiàn)故障均可能造成系統(tǒng)無(wú)法聯(lián)機(jī)運(yùn)行，將其應(yīng)用于教學(xué)的門(mén)檻較高；
2.即便將其用于實(shí)際教學(xué)，由于學(xué)生對(duì)設(shè)備的接線(xiàn)、拆裝次數(shù)過(guò)多，造成設(shè)備損壞率過(guò)高，增加設(shè)備維護(hù)難度和教學(xué)難度；
3.實(shí)踐證明，最有效的實(shí)訓(xùn)教學(xué)方式是訓(xùn)練學(xué)生的排除故障能力，而該系統(tǒng)故障設(shè)置環(huán)節(jié)非常簡(jiǎn)陋，故障點(diǎn)太少，訓(xùn)練工作量不夠，不能涵蓋生產(chǎn)線(xiàn)的基本原理及其核心技術(shù)，而且通過(guò)機(jī)械開(kāi)關(guān)設(shè)置故障智能化程度不高；
4.故障點(diǎn)設(shè)置方式只能單站通過(guò)面板的拔位開(kāi)關(guān)設(shè)置3- 5個(gè)故障點(diǎn)，作為教師機(jī)的上位機(jī)不能設(shè)置從站的故障，無(wú)形增加了教師不必要的工作量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述問(wèn)題，在YL — 221型自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，提供一種適用于電氣自動(dòng)化、機(jī)電一體化等專(zhuān)業(yè)進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)的基于PR0FIBUS總線(xiàn)的故障設(shè)置系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述不足，滿(mǎn)足鐵路院校實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的教學(xué)需求。
[0004]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:一種基于PR0FIBUS總線(xiàn)的故障設(shè)置系統(tǒng)，包括PR0FIBUS-DP總線(xiàn)、上位機(jī)、CP5611通訊卡、主站和7個(gè)從站，所述主站包括主站可編程控制器、DI/D0和導(dǎo)軌，所述從站包括從站可編程控制器和EM277通信模塊，所述主站可編程控制器采用S7 - 300PLC，從站可編程控制器采用S7 — 200PLC ；
所述上位機(jī)通過(guò)CP5611通訊卡與PR0FIBUS-DP總線(xiàn)掛接，
所述主站通過(guò)RS-485通信接口與PR0FIBUS-DP總線(xiàn)掛接；
所述從站可編程控制器通過(guò)擴(kuò)展的EM277通信模塊與PR0FIBUS-DP總線(xiàn)掛接；
所述一種基于PR0FIBUS總線(xiàn)的故障設(shè)置系統(tǒng)還包括從站故障設(shè)置裝置、基于PR0FIBUS-DP總線(xiàn)的硬件組態(tài)、觸摸屏組態(tài)故障設(shè)置界面和上位機(jī)WINCC監(jiān)控界面；
所述從站故障設(shè)置裝置用于本站的故障設(shè)置、信息監(jiān)控和數(shù)據(jù)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)既在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行故障設(shè)置，同時(shí)又監(jiān)視生產(chǎn)過(guò)程中的各種狀態(tài)信息，并顯示生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生故障時(shí)的報(bào)警信息；
7個(gè)從站故障設(shè)置裝置結(jié)構(gòu)相同、包括觸摸屏、輸入檢測(cè)模塊、輸出驅(qū)動(dòng)模塊、繼電器矩陣驅(qū)動(dòng)電路模塊和RS - 485通信電纜；
所述觸摸屏通信端口通過(guò)RS - 485通信電纜與從站可編程控制器連接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，所述輸入檢測(cè)模塊的輸出端與從站可編程控制器的一個(gè)輸入端口連接，所述從站可編程控制器的一個(gè)輸出端口與輸出驅(qū)動(dòng)模塊的一個(gè)輸入端連接，從站可編程控制器的另一個(gè)輸出端口與繼電器矩陣驅(qū)動(dòng)電路模塊的輸入端連接，繼電器矩陣驅(qū)動(dòng)電路模塊的輸出端同時(shí)與輸入檢測(cè)模塊的輸入端和輸出驅(qū)動(dòng)模塊的另一個(gè)輸入端連接；
所述從站可編程控制器作為從站的控制核心，擔(dān)負(fù)著本站所有數(shù)據(jù)信號(hào)的采集及外部信號(hào)的驅(qū)動(dòng)控制:
一是接收操作者在觸摸屏上設(shè)置的數(shù)據(jù)，
二是將經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)回送到觸摸屏顯示，
三是接收輸入檢測(cè)模塊輸入的檢測(cè)信號(hào)并進(jìn)行內(nèi)部運(yùn)算及處理，
四是向輸出驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)出動(dòng)作指令，
五是通過(guò)繼電器矩陣驅(qū)動(dòng)電路控制故障點(diǎn)的通斷以實(shí)現(xiàn)故障的發(fā)生與否；
所述輸入檢測(cè)模塊包括用于檢測(cè)啟動(dòng)、復(fù)位、停止、急停狀態(tài)的檢測(cè)電路；
所述輸入檢測(cè)模塊的作用:一是檢測(cè)本裝置啟動(dòng)、停止、復(fù)位、急停等信號(hào)是否產(chǎn)生或發(fā)出，二是檢測(cè)本站生產(chǎn)過(guò)程中所需的各種傳感器信號(hào)、溫度信號(hào)以及該輸入模塊的所有開(kāi)關(guān)量信號(hào)和模擬信號(hào)，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)送入從站可編程控制器；
所述輸出驅(qū)動(dòng)模塊包括:電磁閥控制氣路、直流電機(jī)電路、用于驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)電路的中間繼電器、信號(hào)燈顯示電路和模擬量輸出電路；
所述輸出驅(qū)動(dòng)模塊通過(guò)電磁閥控制氣路的線(xiàn)圈、中間繼電器的線(xiàn)圈、信號(hào)燈分別與從站可編程控制器的輸出端口相連接，并根據(jù)從站可編程控制器的輸出指令驅(qū)動(dòng)電磁閥控制氣路、直流電機(jī)電路、信號(hào)燈顯示電路和模擬量輸出電路，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣路、直流電機(jī)、信號(hào)燈顯示電路和溫度控制電路的控制；
所述繼電器矩陣驅(qū)動(dòng)電路模塊包括繼電器、行繼電器、列繼電器以及對(duì)應(yīng)的續(xù)流二極管、行續(xù)流二極管和列續(xù)流二極管；
所述繼電器矩陣驅(qū)動(dòng)電路模塊作為故障設(shè)置系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其作用:一是通過(guò)設(shè)計(jì)繼電器矩陣驅(qū)動(dòng)電路或擴(kuò)展I/O模塊以解決輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的不足，二是通過(guò)繼電器矩陣驅(qū)動(dòng)電路控制故障點(diǎn)的通斷以實(shí)現(xiàn)故障的發(fā)生與否；
所述觸摸屏用于人機(jī)交互，一是通過(guò)觸摸屏操控本工作站的啟動(dòng)、停止、參數(shù)設(shè)置、故障設(shè)置，二是監(jiān)視本站的運(yùn)行狀態(tài)。
[0005]其進(jìn)一步的技術(shù)方案是:
所述從站可編程控制器采用西門(mén)子公司生產(chǎn)的S7 - 200 CPU226 PLC作為主控單元； 所述觸摸屏采用昆侖通態(tài)公司開(kāi)發(fā)TPC7062K ；
所述繼電器、行繼電器、列繼電器采用型號(hào)為t73的通靈小型電磁繼電器，其輸入額定電壓為DC24V，觸點(diǎn)切換電壓250VAC/30VDC，觸點(diǎn)負(fù)載10A，具有一組常開(kāi)觸點(diǎn)和一組常閉觸點(diǎn)；
所述續(xù)流二極管、行續(xù)流二極管和列續(xù)流二極管采用1N5819肖特基二極管，其正向平均電流為1A，反向峰值電壓為40V，可以較好的保護(hù)PLC的輸出觸點(diǎn)不被中間繼電器線(xiàn)圈擊穿。
[0006]更進(jìn)一步:所述基于PR0FIBUS-DP總線(xiàn)的硬件組態(tài)為以一個(gè)主站可編程控制器S7 — 300PLC、7個(gè)從站可編程控制器S7 — 200PLC和擴(kuò)展的EM277通信模塊為基礎(chǔ)的PR0FIBUS-DP分布式控制系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)主站與下位機(jī)的數(shù)據(jù)通信。
[0007]所述觸摸屏組態(tài)故障設(shè)置界面為以觸摸屏為人機(jī)界面的故障設(shè)置界面，用于從站單站進(jìn)行故障設(shè)置、故障查看以及故障監(jiān)控。
[0008]所述上位機(jī)WINCC監(jiān)控界面用于實(shí)現(xiàn)在上機(jī)位設(shè)置從站故障，包括向?qū)Ы缑嬉约?個(gè)從站的故障設(shè)置界面，即:第一從站故障設(shè)置界面、第二從站故障設(shè)置界面、第三從站故障設(shè)置界面、第四從站故障設(shè)置界面、第五從站故障設(shè)置界面、第六從站故障設(shè)置界面和第七從站故障設(shè)置界面，當(dāng)進(jìn)入某個(gè)從站故障設(shè)置界面時(shí)，利用上位機(jī)的鼠標(biāo)單擊故障按鈕完成故障點(diǎn)的設(shè)置。
[0009]由于采取上述技術(shù)方案，本發(fā)明之一種基于PR0FIBUS總線(xiàn)的故障設(shè)置系統(tǒng)具有如下有益效果:
1.運(yùn)用本發(fā)明之一種基于PR0FIBUS總線(xiàn)的故障設(shè)置系統(tǒng)，教師可以通過(guò)上位機(jī)對(duì)所有從站進(jìn)行故障設(shè)置，同時(shí)，為了方便學(xué)生的自評(píng)自測(cè)，也可以在下位機(jī)通過(guò)各個(gè)從站的觸摸屏設(shè)置本工作站的若干個(gè)故障，學(xué)生在充分掌握自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)工作原理的基礎(chǔ)上根據(jù)這些故障現(xiàn)象去分析、判斷、檢查、調(diào)試，最終找出故障點(diǎn)并將其排除，故障設(shè)置方便、靈活、快捷，既讓學(xué)生在實(shí)踐中得到充分鍛煉，又在很大程度上減少了教師的工作量，實(shí)訓(xùn)教學(xué)的訓(xùn)練效果明顯改善；
2.本發(fā)明之一種基于PR0FIBUS總線(xiàn)的故障設(shè)置系統(tǒng)，自動(dòng)化程度較高，易于操作，集成度高；在觸摸屏上可以顯示運(yùn)行的狀態(tài)信息和發(fā)生故障時(shí)的報(bào)警信息等，通過(guò)PR0FIBUS總線(xiàn)，在上位機(jī)的WINCC界面上可以完成各個(gè)從站的故障設(shè)置及狀態(tài)信息的監(jiān)控，在現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)區(qū)，可以通過(guò)各個(gè)從站的觸摸屏進(jìn)行本站的故障設(shè)置，不必頻繁拆裝電路故障點(diǎn)，相比之前通過(guò)人工斷開(kāi)電路連接方式進(jìn)行故障設(shè)置，不僅大大提高了工作效率，而且降低了設(shè)備的損壞率和設(shè)備的維護(hù)難度，減少維護(hù)成本；
3.本發(fā)明之一種基于PR0FIBUS總線(xiàn)的故障設(shè)置系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，宜于實(shí)現(xiàn)和安裝，操作方便、運(yùn)行可靠、界面友好，在很大程度上提高了教學(xué)和學(xué)生實(shí)訓(xùn)的趣味性，二次開(kāi)發(fā)的成本不高，可滿(mǎn)足的實(shí)訓(xùn)需求，具有很好的實(shí)用價(jià)值和推廣價(jià)值；
4.本發(fā)明之一種基于PR0FIBUS總線(xiàn)的故障設(shè)置系統(tǒng)在YL— 221基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，對(duì)原有的硬件電路進(jìn)行改造，創(chuàng)新性地在硬件上增加故障設(shè)置裝置，充分利用從站PLC剩余的I/