基于PROFIBUS—DP的PCB壓合控制系統設計

摘要：文章論述了Profibus-DP現場總線在PCB壓合過程的物流輸送控制中的應用，根據物流監控系統的實際需要，完成了監控系統硬件和軟件的設計，實現了PLC自動控制疊板、拆板、清洗等工藝步驟。

關鍵詞：PROFIBUS-DP；PLC；PCB壓合；物流控制系統；物流輸送控制 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP272 文章編號：1009-2374（2015）12-0022-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.12.011

1 概述

PCB壓合系統是生產PCB板的主要工序，PCB板是整個電子行業的基礎元件，沒有PCB板就沒有“現代科技”。PCB壓合系統由壓合機系統、工藝底板輸送系統、工藝鋼板清洗輸送系統、工藝蓋板輸送系統、銅箔疊配輸送系統等子系統組成。整個工序的工藝設備共計33臺，有較大的占地面積，各子系統相互聯系緊密。毫無疑問，這是一個集散控制系統。傳統現場級控制系統與車間級傳統的現場控制系統，是一對一連接現場層設備與控制器的，即是I/O接線方式，其缺點主要是集成信息的能力較弱，系統也不夠開放，無法擴展，有時不能保證可靠性，維護起來也略微困難。PCB壓合系統是一個可靠性要求很高的系統，系統一旦出現問題，將出現大批價格昂貴的銅箔、內層板報廢。本文在此背景下，提出了基于PROFIBUS-DP現場總線的PCB壓合控制系統的控制方案。

2 控制系統的構成

2.1 系統硬件結構

PCB壓合系統由壓合機系統、工藝底板輸送系統、工藝鋼板清洗輸送系統、工藝蓋板輸送系統、銅箔疊配輸送系統等子系統組成。其中壓合機系統由于是德國制造，無法集中考慮，因而是單獨DCS控制系統，本系統分為四個子系統，即工藝底板輸送系統，工藝鋼板清洗輸送系統，工藝蓋板輸送系統，銅箔、鋼板疊配輸送系統等。37臺變頻器、觸摸屏和二層的PLC通過PROFIBUS總線有機連在一起。省去了大量的I/O點和布線費用，可靠性也得到了極大的提升。具體主要有以下六部分：

2.1.1 主站S7-300，主要負責銅箔、鋼板疊配輸送系統按“三明治”規律全自動的運動控制及收集各個子系統EM277通信模塊發送來的工位工作狀態信息（包括工位忙與不忙、操作中等）及工位采集數據的信息（包括銅箔規格、鏡板規格、內層代碼、成品代碼），再通過總控工控機的PQ20橋接模塊發送給總控進行

處理。

2.1.2 從站（工藝底板輸送系統）的S7-200負責工藝底板在拆板和排板之間按規定的路線高效傳送和精確定位，從站內采集的數據信息和運動狀態信息（工藝底板傳送的路線各工位的狀態信息，例如“正在輸送”、“允許輸送”、“禁止進入”）通過PROFIBUS總線送至主站進行處理。主站隨時掌握各子系統的運動狀態。從站內，大量的I/O信號不進入主站，由從站的S7-200處理。如傳感器等運動控制，由從站的S7-200按設定的程序執行。由于其間設備距離比較近，從站的S7-200和主站S7-300之間的數據通過PROFIBUS總線進行交換，因而大大節省了相關的電纜敷設費用。

2.1.3 從站（工藝鏡板清洗輸送系統）的S7-200負責成品分解、鋼板的磨刷清洗、儲存及高效輸送。通過PROFIBUS總線送至主站進行處理。主站隨時掌握本站的運動狀態。本從站內，大量的I/O信號不進入主站，由從站的S7-200處理。傳感器等運動控制，由從站的S7-200按設定的程序執行。從站的S7-200和主站S7-300之間距離較進，其數據通過PROFIBUS總線進行交換，因而大大節省了相關的電纜敷設費用。

2.1.4 從站（工藝蓋板輸送系統）的S7-200負責工藝蓋板在上料和卸料之間的高效傳送和精確定位，從站內采集的數據信息和運動狀態信息（工藝蓋板存放工位高度、工藝蓋板卸載工位、工藝蓋板放置工位的狀態信息，例如“正在輸送”、“允許放置”、“禁止進入”、“正在校正”）通過PROFIBUS總線送至主站進行處理。本從站內，大量的I/O信號不進入主站，由從站的S7-200處理。傳感器等運動控制，由從站的S7-200按設定的程序執行。由于從站的控制系統和相關設備距離比較近，從站的S7-200和主站S7-300之間的數據通過PROFIBUS總線進行交換，因而大大節省了相關的電纜敷設費用。

2.1.5 從站彩色觸摸屏，負責本系統內的手動操作、數據設定及運動控制的動態顯示。

2.1.6 總控工控機由于信息采集的關系，也屬于PROFIBUS的從站，總控可以通過組態軟件顯示系統的運行與產品信息，總控組態軟件也可以將信息傳入到SQL數據庫中以保存信息。

基于PROFIBUS-DP的PCB壓合控制系統的平面布置圖中顯示：控制系統分為總控室（工控機）、系統主站：“三明治”疊配系統、系統從站1：工藝底板輸送；系統從站2：工藝鏡板清洗輸送；系統從站3：工藝蓋板

輸送。

2.2 系統軟件設計

控制系統的軟件設計包含主站軟件、3個從站軟件、總控工控機軟件。

2.2.1 主站軟件：主站軟件包括S7-300硬件組態，分配DP地址，從站的輸入輸出字節地址、與3個從站（S7-200）內采集的數據信息和運動狀態信息通信、與總控工控機的數據收集轉發程序、“三明治”疊配系統的控制程序。

第一，S7-300硬件組態：由于采用PROFIBUS-DP現場總線，主站和各從站的通訊無需編寫專門通訊程序，只要在S7-300硬件組態中，配置PROFIBUS總線DP地址與輸入輸出字節地址及字節數即可。

第二，與3個從站（S7-200）內采集的數據信息和運動狀態信息通信：主站S7-300與從站S7-200通訊，其數據通過EM277模塊從主站傳輸給從站，達到數據交換。在S7-200的程序中，V0.0～V3.7是作為S7-300主機向S7-200主機傳送數據的輸入點使用的，V4.0～V7.7是作為S7-200主機向S7-300主機傳送數據的輸出點使用的，在S7-200中作為輸出給S7-300的數據，可以是Q*.*，也可以是I*.*，而作為S7-300輸出給S7-200的數據，可以是Q*.*，或者是I*.*，例如S7-200站的I0.0，可以通過V4.0～V7.7間任一點傳送到S7-300主站上去，也可以讓S7-300主站通過V0.0～V3.7間任一點傳送到S7-200站來。

第三，總控工控機軟件，可將采集到的所有數據，經過PROFIBUS-DP存入總控工控機的SQL 2000數據庫

存儲。

2.2.2 從站（工藝底板輸送系統）軟件：工藝底板高效輸送和精確定位的控制程序、向主站發送工藝底板傳送的路線各工位的狀態信息（例如“正在輸送”、“允許輸送”、“禁止進入”）和接受主站指令信息。

2.2.3 從站（工藝鏡板清洗輸送系統）軟件：成品分解、鏡板磨刷清洗、儲存及高效輸送的控制程序、向主站發送工藝鏡板傳送的路線各工位的狀態信息（例如“正在輸送”、“允許輸送”、“禁止進入”、“正在清洗”）和接受主站指令信息。

2.2.4 從站（工藝蓋板輸送系統）軟件：工藝蓋板在上料和卸料之間的高效傳送和精確定位的控制程序、向主站發送從站內采集的數據信息和運動狀態信息（工藝蓋板存放工位高度、工藝蓋板卸載工位、工藝蓋板放置工位的狀態信息，例如“正在輸送”、“允許放置”、“禁止進入”、“正在校正”）和接受主站指令信息。

2.2.5 總控工控機軟件：工控機的程序用VB編寫，VB通過ADO對象，對SQL 2000數據庫進行插入、查詢、刪除等操作，記錄顯示各個工位數據信息和運動狀態信息。

參考文獻

[1] 王國華.現代物流技術與裝備[M].北京：中國鐵道出版社，2004.

作者簡介：何云松（1973-），男，浙江杭州人，杭州華日電冰箱股份有限公司工程師，研究方向：自動化控制。

（責任編輯：周 瓊）