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西門(mén)子模塊6ES7511-1FL03-0AB0參數(shù)詳細(xì)
軟件設(shè)計(jì)
計(jì)時(shí)器：利用系統(tǒng)的特殊寄存器標(biāo)志位SM0.5作為計(jì)時(shí)脈沖，接通一次（或斷開(kāi)一次）為1秒，用計(jì)數(shù)器累計(jì)時(shí)間，滿60向前進(jìn)位。
時(shí)間累計(jì)：實(shí)時(shí)的小時(shí)計(jì)是*次的累計(jì)時(shí)間加本次的工作時(shí)間。H=h0+h1。
時(shí)間存儲(chǔ)：用*存儲(chǔ)的方式存儲(chǔ)時(shí)間數(shù)據(jù)到EEPROM存儲(chǔ)器。
存儲(chǔ)周期：存儲(chǔ)周期長(zhǎng)，EEPROM存儲(chǔ)器使用的時(shí)間長(zhǎng)，但計(jì)時(shí)精度低；存儲(chǔ)，計(jì)時(shí)精度高，但EEPROM存儲(chǔ)器使用的時(shí)間短。這是一個(gè)矛盾的統(tǒng)一，設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況確定合適的存儲(chǔ)周期，一般設(shè)計(jì)為3-5分鐘。進(jìn)行一次*存儲(chǔ)的操作，掃描時(shí)間會(huì)增加15-20ms。
小時(shí)計(jì)編輯功能�？紤]到CPU有可能損壞的原因，更換CPU后小時(shí)計(jì)的數(shù)據(jù)會(huì)清零，所以，小時(shí)計(jì)要有編輯的功能才更完善，當(dāng)更換CPU后，通過(guò)界面可以把以前的工作數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)并*存儲(chǔ)，在這項(xiàng)操作時(shí)，為了使編輯的數(shù)據(jù)能夠成功存儲(chǔ)到*存儲(chǔ)區(qū)，必須在數(shù)據(jù)編輯完后，讓CPU再運(yùn)行一個(gè)大于存儲(chǔ)周期的時(shí)間。當(dāng)然，為了使工作數(shù)據(jù)的嚴(yán)謹(jǐn)性，小時(shí)計(jì)的編輯一定要密碼進(jìn)入。
存儲(chǔ)地址更換：為了小時(shí)計(jì)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，存儲(chǔ)周期不能設(shè)計(jì)得太長(zhǎng)，一般設(shè)計(jì)為3-5分鐘。EEPROM存儲(chǔ)器操作的安全次數(shù)為10萬(wàn)次，那么一個(gè)EEPROM存儲(chǔ)器安全計(jì)時(shí)時(shí)間為100000×3/60=5000小時(shí)，一般機(jī)器的工作壽命是大于這個(gè)時(shí)間。解決這個(gè)問(wèn)題的辦法是在計(jì)時(shí)次數(shù)超過(guò)100000次時(shí)，更換存儲(chǔ)地址。為了存儲(chǔ)地址更換的方便，小時(shí)計(jì)的尋址方式采用間接尋址。
存儲(chǔ)次數(shù)存儲(chǔ)。為了小時(shí)計(jì)存儲(chǔ)地址更換的需要，存儲(chǔ)次數(shù)也要與小時(shí)計(jì)一樣進(jìn)行*存儲(chǔ)，并到100000次后更換地址。
地址更換的次數(shù)存儲(chǔ)。為了小時(shí)計(jì)存儲(chǔ)地址更換的需要，地址更換的次數(shù)也要與小時(shí)計(jì)一樣進(jìn)行*存儲(chǔ)，由于次數(shù)不多，所以，不要更換地址誤差分析
小計(jì)時(shí)產(chǎn)生誤差的原因有兩方面，一個(gè)是計(jì)時(shí)誤差，另一個(gè)是存儲(chǔ)誤差。
計(jì)時(shí)誤差：本小時(shí)計(jì)的計(jì)時(shí)器是用系統(tǒng)特殊寄存器標(biāo)志位SM0.5，它的狀態(tài)變化周期是500ms，如果程序運(yùn)行時(shí)捕捉不到狀態(tài)的變化就產(chǎn)生誤差。通過(guò)長(zhǎng)期的監(jiān)控實(shí)驗(yàn)，這個(gè)計(jì)時(shí)誤差很小，1小時(shí)的誤差不到1秒，可以忽略不計(jì)。
存儲(chǔ)誤差：機(jī)器在關(guān)機(jī)時(shí)，*后一次存儲(chǔ)還沒(méi)來(lái)得及執(zhí)行，產(chǎn)生存儲(chǔ)誤差。這個(gè)誤差是一個(gè)負(fù)差，計(jì)時(shí)時(shí)間比實(shí)際的工作時(shí)間表小。每次關(guān)機(jī)的*大誤差是一個(gè)存儲(chǔ)周期的時(shí)間3分鐘
SIEMENS PLC在中國(guó)的產(chǎn)品，根據(jù)規(guī)模和性能的大小，主要有 S7-200 S7-300和S7-400三種，下面就簡(jiǎn)單介紹一下該三種產(chǎn)品的一些特性。
S7-200
針對(duì)低性能要求的摸塊化小控制系統(tǒng)，它*多可有7個(gè)模塊的擴(kuò)展能力，在模塊中集成背板總線，它的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接有RS-485通訊接口和PROFIBUS兩種，可通過(guò)編程器PG訪問(wèn)所有模塊，帶有電源、CPU和I/O的一體化單元設(shè)備。
其中的擴(kuò)展模塊（EM）有以下幾種：數(shù)字量輸入模塊（DI）——24VDC 和120/230VAC；數(shù)字量輸出（DO）——24VDC 和繼電器；模擬量輸入模塊（AI）——電壓、電流、電阻和熱電偶；模擬量輸出模塊——電壓和電流。 還有一個(gè)比較特殊的模塊-通訊處理器（CP）——該塊的功能是可以把S7-200作為主站連接到AS-接口（傳感器和執(zhí)行器接口），通過(guò)AS-接口的從站可以控制多達(dá)248個(gè)設(shè)備，這樣就可以顯著的擴(kuò)展S7-200的輸入和輸出點(diǎn)數(shù)。
CPU設(shè)計(jì)
有3種手動(dòng)選擇操作模式：STOP——停機(jī)模式，不執(zhí)行程序；TERM——運(yùn)行程序，可以通過(guò)編程器進(jìn)行讀/寫(xiě)訪問(wèn)；RUN——運(yùn)行程序，通過(guò)編程器僅能進(jìn)行讀操作。
狀態(tài)指示器（LED）：SF——系統(tǒng)錯(cuò)誤或（和）CPU內(nèi)部錯(cuò)誤；RUN——運(yùn)行模式，綠燈；STOP——停機(jī)模式，黃燈；DP——分布式I/O（僅對(duì)CPU-215）。
存儲(chǔ)器卡——用來(lái)在沒(méi)電的情況下不需要電池就可以保存用戶程序。PPI口用來(lái)連接編程設(shè)備、文本顯示器或其他CPU。
S7-300
相比較S7-200，S7-300針對(duì)的是中小系統(tǒng)，他的模塊可以擴(kuò)展多達(dá)32個(gè)模塊，背板總線也在模塊內(nèi)集成，它的網(wǎng)絡(luò)連接已比較成熟和流行，有MPI（多點(diǎn)接口）、PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)，使通訊和編程變的簡(jiǎn)單和多選性，并可以借助于HWConfig工具可以進(jìn)行組態(tài)和設(shè)置參數(shù)。
S7-300的模塊稍微多一點(diǎn)，除了信號(hào)模塊（SM）和200的EM模塊同類型之外，它還有接口模塊（IM）——用來(lái)進(jìn)行多層組態(tài)，把總線從一層傳到另一層；占位模塊（DM）——為沒(méi)有設(shè)置參數(shù)的信號(hào)模塊保留一個(gè)插槽或?yàn)橐院蟀惭b的接口模塊保留一個(gè)插槽；功能模塊（FM）——執(zhí)行特殊功能，如計(jì)數(shù)、定位、閉環(huán)控制相當(dāng)于對(duì)CPU功能的一個(gè)擴(kuò)展或補(bǔ)充；通訊處理器（CP）——提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接、PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)。
CPU設(shè)計(jì)
模式選擇器有：MRES=模塊復(fù)位功能；STOP=停止模式，程序不執(zhí)行；RUN=程序執(zhí)行，編程器只讀操作；RUN-P=程序執(zhí)行，編程器可讀寫(xiě)操作。
狀態(tài)指示器：SF，BATF=電池故障；DC5V=內(nèi)部5 VDC電壓指示；FRCE=表示至少有一個(gè)輸入或輸出被強(qiáng)制；RUN=當(dāng)CPU啟動(dòng)時(shí)閃爍，在運(yùn)行模式下常亮；STOP=在停止模式下常亮，有存儲(chǔ)器復(fù)位請(qǐng)求時(shí)慢速閃爍，正在執(zhí)行復(fù)位時(shí)快速閃爍。
MPI接口用來(lái)連接到編程設(shè)備或其他設(shè)備，DP接口用來(lái)直接連接到分布式I/O。
S7-400
同300的區(qū)別主要是規(guī)模和性能上更強(qiáng)大，啟動(dòng)類型有冷啟動(dòng)（CRST）和熱啟動(dòng)（WRST）之分，其他基本一樣。哦，它還有一個(gè)外部的電池電源接口，當(dāng)在線更換電池時(shí)可以向RAM提供后備電源。
編程設(shè)備
編程設(shè)備主要有PG720 PG740PG760——可以理解成裝有編程軟件的手提電腦；也可以直接用安裝有STEP7（SIEMENS的編程軟件）的PC來(lái)完成。而實(shí)現(xiàn)通訊（要編程首先要和PLC的CPU通訊上）的要求主要在于接口：1.可以在PC上裝CP5611卡——上面有MPI口，可用電纜直接連接。2.加個(gè)PC適配器，把MPI口轉(zhuǎn)換成RS-232口后接到PC上。3.PLC加CP343卡，使它具有以太網(wǎng)口
云連接控制器、工業(yè)PC和智能設(shè)備的全新產(chǎn)品組合補(bǔ)充了艾默生PlantwebTM數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)，使艾默生更專注于幫助客戶利用自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。對(duì)于混合過(guò)程和離散控制來(lái)制造和交付成品的生命科學(xué)、金屬和采礦、電力和水處理、食品和飲料以及包裝等行業(yè)的客戶來(lái)說(shuō)，自動(dòng)化和控制產(chǎn)品組合將提高其運(yùn)營(yíng)性能和效率。
艾默生系統(tǒng)和解決方案業(yè)務(wù)集團(tuán)總裁 Jim Nyquist表示：“我們繼續(xù)向控制系統(tǒng)投入大量資金，增加新功能，幫助企業(yè)優(yōu)化項(xiàng)目投資和運(yùn)營(yíng)性能。通過(guò)全新的產(chǎn)品組合，我們拓展了自動(dòng)化專業(yè)技能，為市場(chǎng)帶來(lái)新的數(shù)字解決方案，從而無(wú)縫集成工廠裝置，加快完善運(yùn)營(yíng)性能、安全性和可靠性�！�
未來(lái)還計(jì)劃連接艾默生的DeltaVTM和OvationTM過(guò)程控制系統(tǒng)，幫助流程行業(yè)工廠內(nèi)眾多的自動(dòng)化孤島，以及破除其地執(zhí)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型計(jì)劃的限制和增強(qiáng)IIoT驅(qū)動(dòng)的資本優(yōu)化的能力。
新產(chǎn)品組合提供全面的機(jī)器控制和離散控制應(yīng)用產(chǎn)品，例如 PACSystems、PACMotion、VersaMaxIO和 ，它們將為原始設(shè)備制造商（OEM）和*應(yīng)用提供強(qiáng)大技術(shù)支持
1.該顯示了當(dāng)指令位置突然改變100mm時(shí)將會(huì)發(fā)生什么�？刂戚敵鲈�*飽和，執(zhí)行器突然加速。實(shí)際位置則慢慢的接近100mm的目標(biāo)值。
模擬量控制的PLC設(shè)置
PLC控制的一個(gè)挑戰(zhàn)發(fā)生在液壓缸的指令和實(shí)際位置相差很大的情況，因?yàn)榇藭r(shí)輸出至閥的信號(hào)可能很大。就是液壓缸全速運(yùn)動(dòng)至指令位置。在指令位置的時(shí)候會(huì)發(fā)生什么就取決于增益和負(fù)載大小了。有時(shí)候液壓缸會(huì)平滑減速至指令位置，但是如果負(fù)載很大，也會(huì)產(chǎn)生超調(diào)，并帶有衰減振蕩。
關(guān)于此問(wèn)題可以有多種解決方案。一個(gè)簡(jiǎn)單的辦法就是限制輸出值為***的某個(gè)值。更好的解決辦法就是準(zhǔn)備一個(gè)目標(biāo)發(fā)生器，從而可以朝著指令位置的的方向增加目標(biāo)值。接著，不是比較指令位置與實(shí)際位置，而是比較實(shí)際位置與下一個(gè)目標(biāo)位置。目標(biāo)位置在當(dāng)前位置開(kāi)始啟動(dòng)，按照期望的速率增加并達(dá)到指令位置。對(duì)于長(zhǎng)行程運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)，則可以避免初始運(yùn)動(dòng)時(shí)的振動(dòng)和沖擊。這種解決方案相對(duì)來(lái)說(shuō)也比較容易實(shí)施。
舉個(gè)例子，如果兩個(gè)液壓缸跟隨同樣的目標(biāo)位置，其位置同步是相對(duì)容易的。如果兩個(gè)缸所受的負(fù)載完全一致，目標(biāo)值的跟蹤誤差也應(yīng)該一致，因此它們的實(shí)際位置也會(huì)非常接近。那么，對(duì)于只有比例控制的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，跟蹤誤差是什么呢？
跟蹤誤差公式：
Ef = v/(K ? Kp)
此處:
Ef - 跟蹤誤差，mm,
v - 速度, mm/s,
K - 開(kāi)環(huán)增益, (mm/s)/%
Kp - 比例增益， %/mm.
2.該曲線與圖1說(shuō)設(shè)想的方案一樣，只是指令位置只改變10mm。注意的是它們用了同樣的時(shí)間。這是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)控制的時(shí)間常數(shù)是5倍。5倍時(shí)間常數(shù)即0.358s。意味著1mm的運(yùn)動(dòng)要花0.358s才能達(dá)到目標(biāo)值的1%。
單位很重要，并需要保持一致。百分比代表控制輸出的百分?jǐn)?shù)�？刂戚敵龅陌俜�?jǐn)?shù)可以是 ±10 V, ±20mA的百分?jǐn)?shù)，或者其它的，只要單位一致就可以。當(dāng)使用PLC的時(shí)候，跟蹤誤差通常情況并沒(méi)有那么重要，液壓缸只需要能夠大體的接近指令位置即可。上面的等式適用于對(duì)跟蹤誤差有限定的應(yīng)用。用戶可以決定動(dòng)作速度，以滿足應(yīng)用要求。
計(jì)算開(kāi)環(huán)增益需要用到VCCM公式，其計(jì)算了在*控制輸出時(shí)*大的穩(wěn)態(tài)速度。該公式在相關(guān)論壇已經(jīng)討論過(guò)很多次。(延伸閱讀：VCCM-如果流量計(jì)算不再是Q=A*V？)
比例增益的計(jì)算稍微復(fù)雜一些。你可以嘗試使用試錯(cuò)法，確定一個(gè)可以看起來(lái)可以工作的數(shù)值。如果增益太低，液壓缸響應(yīng)會(huì)很遲緩。如果增益太高，執(zhí)行器會(huì)有振蕩的可能。然而，*優(yōu)的增益是可以計(jì)算的：
Kp = 2 ? ζ? ωn ? (9 ? 8 ? ζ2)/(27 ? K)
此處：
Kp - 比例增益，輸入偏差信號(hào)變化的相對(duì)值mm與輸出信號(hào)變化的相對(duì)值之比的百分?jǐn)?shù)表示,
ζ - 阻尼系數(shù)（未知時(shí)定為0.3333）,
ω - 自然頻率，弧度/s
K - 開(kāi)環(huán)增益