参数：S7-200 SMART，EM DR08，数字量输出模块，8 x 继电器输出

S7-200SMART 在全自动金属带锯床上的应用

1 引言

日常生活中各种产品的生产和模具都有着密不可分的联系，而金属带锯床是在模具加工中的第一道生产工

序，它将钢厂生产出来的金属板材、棒材、管材加工成其它生产过程中所需的小块材料。

早在 20 世纪中后期，金属带锯床就已经大量出现。随着轴承工业及汽车工业的发展，大批量等长度加工

生产要求的产生，全自动金属带锯床开始出现，当时的控制系统多采用单片机控制，但不利于后期的功能升级，

同时维护成本较高。

随着 PLC 和人机界面技术的普及，由于其开放的性能和操作的简便性受到越来越多的认可，PLC 成为金

属带锯床的主流控制器而得到广泛应用。

2 全自动金属带锯床工艺要求

2.1 全自动金属带锯床结构

全自动金属带锯床由以下几部分组成:

(1) 油压控制系统，主要提供整机液化气压控制动力。

(2) 带前、后夹钳的自动送料床台系统，前夹钳和后夹钳主要对需要加工材料起夹紧的固定作用，由液压提供

动力，同时当一根完整材料加工完成后通过压力自动检测停机功能也是由夹钳的动作产生的信号；送料床

台部分执行材料运送及定寸功能，也是由液压提供动力，当送料床台前进送料及后退定寸时，通过小齿轮

带动旋转编码器转动，编码器反馈的高速脉冲输入到 S7-200 SMART 的高速计数器 HSC0 进行计数 N，通过

L=2πR，计算出编码器小齿轮转动一周的周长，同时⊿L=L/PPR（PPR 为编码器分辩率）。当实际所需的定寸

长度为 l 时，PLC 应接收的脉冲个数是 n=l/⊿L，当 N=n 时定位完成。

(3) 锯框及主马达，锯框带动金属带锯条升降，主马达为带锯条旋转提供动力，主马达由变频器控制，起到节

能和调速的功能，锯框的升降由油缸带动，通过压力调节阀和流量调节阀控制锯框锯切不同材料时的压力

和不同材料及不同锯带转速时的下降速度。

(4) 冷却及铁屑排除，在锯切过程中为刀具提供冷却及清除铁屑。整机图片如图 1 所示：

图 1 整机图

2．2 全自动金属带锯床工艺要求

开机锯切之前手动将材料放到送料床台,并将前后夹钳夹紧，再按下锯带启动按钮开始自动锯切，当锯切到下限

时前夹钳微开，锯框升起，当快降杆限位接通时，前夹钳夹紧，后夹钳松开，送料床台前进到床台前限归零，归零

完成送料床台后退到定位点，定位完成，后夹钳夹紧，夹紧确认有材料，前夹钳松开,送料床台前进送料，如果后夹

Unrestricted

夹紧检测无材料则停机，材料送到前限，前夹钳夹紧(前夹夹夹紧检测无材料则停机)，确认出有材料，锯框开始下降 锯切，如此循环往复。

3 硬件配置

本系统控制采用一路高速脉冲输入，计算送料长度，可做到单次送料 600mm 重复定位精度±0.15mm，满足生产工艺要求。根据以上要求，选用西门子 S7-200 SMART CPU SR60 和 7 寸的人机界面，PLC 与人机界面之间通过 RS485 串口进行通讯，波特率设为 9.6Kbps，S7-200 SMAR 系统块中通讯协议采用默认值即可。

4 软件设计

4.1 高速计数配置

S7-200 SMART 集成了4 路高速计数器，在本系统中只使用了高速计数器HSC0，用来接收当前送料床台位置反馈

脉冲，选择工作模式9，计数倍率为4倍，预设值地址:VD8004，当前值地址:VD8000，当事件 12 (HC0 的 CV = PV) 启

用中断并启动计数器。注意：在使用高速计数器时，请在系统块中将相对应的数字量输入的滤波时间改成0.2ms，如不修

改则高速计数器将不能正常工作，本配置中将I0.0和I0.1滤波时间改成0.2ms。

4.2 工作数据存贮

应客户要求，做到100个工作站，将常用的100种加工长度和数量记录起来，方便使用，因TK6070I的配方在实际使

用上操作人员很不习惯且不好操作，通过使用其项目选单功能来配合S7-200 SMART的指针进行间接寻址功能，很轻易

的实现了客户的要求，所占用地址从VD0-VD2396。

4．3 程序功能的实现

按照程实现的功能主要分成以下几部分

(1) 主程序部分 OB1，用来调用子程和手动控制程序及输出处理。

(2) 自动工艺控制部分 SBR0，按照图 2 工艺流程编制程序。

(3) 配方及选单功能 SBR1，通过 S7-200 SMART 的指针进行间接寻址功能，轻松实现 100 个工作站的数据存

贮和调用，编程简便，数据处理量少，节省了大量的工作量。

(4) 人机数据处理及报警功工能 SBR2，主要处理中英文、及厘米英寸转换、锯带转速计算和报警处理。

(5) 送料长度计算 SBR3，主要实现每次送料长度的计算，及设置长度下的送料次数，同时处理送料超过最大

允许误差时停机功能。

5 结束语

S7-200 SMART 硬件设计采用输入在上部，输出在下部，使现场人员更容易适应，配线更加方便。在编程过

程中向上、向下及向右的画线可方便的使用 Ctrl+方向键，不需再用鼠标一个一个的点击，操作简便。通过一根

普通的网线即可完成程序的下载，不需配备专用下载电缆，下载速度快，几秒钟完成工程的下载，同时增加了

下载选项的快捷按钮，方便实用。

本系统没有采用伺服电机带动送料机构，改成油缸推动送料机构，编码器反馈位置信号，从而大大的节省

的控制和机械结构的成本，重复定位精度满足生产需求，采用 S7-200 SMART PLC 提升了设备档次，提高了整机

控制系统的稳定性，大量节了了售后成本，得到客户的一至好评。

西门子200SMART输出模块EM DR08远销：

天津市、上海市、重庆市。石家庄市、呼和浩特市、沈阳市、长春市、哈尔滨市、南京市、杭州市、合肥市、福州市、南昌市、济南市、郑州市、武汉市、长沙市、广州市、南宁市、成都市、

贵阳市、昆明市、拉萨市、西安市、兰州市、西宁市、银川市、乌鲁木齐市、大连市、无锡市、宁波市、温州市、厦门市、青岛市、深圳市、烟台市、(36个城市)二级城市：

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内蒙古省地级市：（包头市、乌海市、赤峰市、通辽市、鄂尔多斯市、呼伦贝尔市、巴彦淖尔市、乌兰察布市。）8

辽宁省地级市：（鞍山市、抚顺市、本溪市、丹东市、锦州市、营口市、阜新市、辽阳市、盘锦市、铁岭市、朝阳市、葫芦岛市。）12

吉林省地级市：（吉林市、四平市、辽源市、通化市、白山市、松原市、白城市。）7

黑龙江省地级市：（齐齐哈尔市、鹤岗市、双鸭山市、鸡西市、大庆市、伊春市、牡丹江市、佳木斯市、七台河市、黑河市、绥化市。）11

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河南省地级市：（洛阳市、开封市、洛阳市、平顶山市、安阳市、鹤壁市、新乡市、焦作市、濮阳市、许昌市、漯河市、三门峡市、南阳市、商丘市、信阳市、周口市、驻马店市。）17

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四川省：（自贡市、攀枝花市、泸州市、德阳市、绵阳市、广元市、遂宁市、内江市、乐山市、南充市、眉山市、宜宾市、广安市、达州市、雅安市、巴中市、资阳市。）17

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甘肃省地级市：（金昌市、白银市、天水市、嘉峪关市、武威市、张掖市、平凉市、酒泉市、庆阳市、定西市、陇南市。）11

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霸州市、三河市、冀州市、深州市。）22内蒙古省：（霍林郭勒市、满洲里市、牙克石市、扎兰屯市、根河市、额尔古纳市、丰镇市、锡林浩特市、二连浩特市、乌兰浩特市、阿尔山市。）11

辽宁省：（新民市、瓦房店市、普兰店市、庄河市、海城市、东港市、凤城市、凌海市、北镇市、大石桥市、盖州市、灯塔市、调兵山市、开原市、凌源市、北票市、兴城市）17

吉林省：（九台市、榆树市、德惠市、舒兰市、桦甸市、蛟河市、磐石市、公主岭市、双辽市、梅河口市、集安市、临江市、大安市、洮南市、延吉市、图们市、敦化市、龙井市、珲春市、和龙市。）20黑龙江省：（尚志市、双城市、五常市、讷河市、密山市、虎林市、铁力市、绥芬河市、宁安市、海林市、穆棱市、同江市、富锦市、北安市、五大连池市、安达市、肇东市、海伦市。）18江苏省：（江阴市、宜兴市、邳州市、新沂市、金坛市、溧阳市、常熟市、张家港市、太仓市、昆山市、吴江市、如皋市、通州市、海门市、启东市、东台市、大丰市、高邮市、江都市、仪征市、丹阳市、扬中市、句容市、泰兴市、姜堰市、靖江市、兴化市。）27浙江省：（建德市、富阳市、临安市、余姚市、慈溪市、奉化市、瑞安市、乐清市、海宁市、平湖市、桐乡市、诸暨市、上虞市、嵊州市、兰溪市、义乌市、东阳市、永康市、江山市、临海市、温岭市、龙泉市。）22安徽省：（桐城市、天长市、明光市、界首市、宁国市。）5福建省：（福清市、长乐市、永安市、石狮市、晋江市、南安市、龙海市、邵武市、武夷山、建瓯市、漳平市、建阳市、福安市、福鼎市。）14江西省：（大冶市、丹江口市、洪湖市、石首市、松滋市、宜都市、当阳市、枝江市、老河口市、枣阳市、宜城市、钟祥市、应城市、安陆市、汉川市、麻城市、武穴市、赤壁市、广水市、仙桃市、天门市、潜江市、恩施市、利川市。）24山东省：（章丘市、胶南市、胶州市、平度市、莱西市、即墨市、滕州市、龙口市、莱阳市、莱州市、招远市、蓬莱市、栖霞市、海阳市、青州市、诸城市、寿光市、安丘市、高密市、昌邑市、曲阜市、兖州市、邹城市、新泰市、肥城市、乳山市、文登市、荣成市、乐陵市、禹城市、临清市。）31河南省：（巩义市、新郑市、新密市、登封市、荥阳市、中牟县、偃师市、汝州市、舞钢市、林州市、卫辉市、辉县市、沁阳市、孟州市、禹州市、长葛市、义马市、灵宝市、邓州市、永城市、项城市、济源市。）22湖北省：（大冶市、丹江口市、洪湖市、石首市、松滋市、宜都市、当阳市、枝江市、老河口市、枣阳市、宜城市、钟祥市、应城市、安陆市、汉川市、麻城市、武穴市、赤壁市、广水市、仙桃市、天门市、潜江市、恩施市、利川市。）24河南省：（浏阳市、醴陵市、湘乡市、韶山市、耒阳市、常宁市、武冈市、临湘市、汨罗市、津市市、沅江市、资兴市、洪江市、冷水江市、涟源市、吉首市。）16广东省：（从化市、增城市、乐昌市、南雄市、台山市、开平市、鹤山市、恩平市、廉江市、雷州市、吴川市、高州市、化州市、信宜市、高要市、四会市、兴宁市、陆丰市、阳春市、英德市、连州市、普宁市、罗定市。）

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