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S7-200系列PLC編程器的使用示例

Siemens編程器S7-200系列用在中小型設備上的自動系統(tǒng)的控制單元，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測，監(jiān)測及控制。
   在這里，和大家一起來討論S7-200幾個使用方面的情況。
 1.步進，伺服脈沖定位控制。
  在設備的控制系統(tǒng)中，有關運動控制是很重要的，下面我們來看一看西門子S7-200系列PLC怎樣來實現這   個功能。
  首先，確定使用哪個端口來發(fā)脈沖，如采用Q0.0發(fā)脈沖，則它的控制字為SMB67，脈沖同期為SMW68，脈   沖個數存放在SMD72中，
  
  下面是控制字節(jié)的說明： 
Q0.0 Q0.1 控制字節(jié)說明 
 SM67.0  SM77.0  PTO/PWM更新周期值 0=不更新，1=更新周期值 
 SM67.1  SM77.1  PWM更新脈沖寬度值 0=不更新，1=脈沖寬度值 
 SM67.2  SM77.2  PTO更新脈沖數 0=不更新，1=更新脈沖數 
 SM67.3  SM77.3  PTO/PWM時間基準選擇 0=1微秒值，1=1毫秒值 
 SM67.4  SM77.4  PWM更新方法 0=異步更新，1=同步更新 
 SM67.5  SM77.5  PTO操作 0=單段操作，1=多段操作 
 SM67.6  SM77.6  PTO/PWM模式選擇 0=選擇PTO，1=選擇PWM 
 SM67.7  SM77.7  PTO/PWM允許 0=禁止PTO/PWM，1=允許 
  這樣根據以上表格，我們得出Q0.0控制字：SMB67為：10000101
采用PTO輸出，微妙級周期，發(fā)脈沖的周期（也就是頻率）與脈沖個數都要重新輸入。10000101轉化為  16進制 為85，有了控制字以后，我們來寫這一段程序：

根據上面這段程序，我們知道了控制字的使用，同時也知道步進電機的脈沖周期與沖個數的存放位置（對  Q0.0來說是SMW68與SMD72）。當然，VW100與VD102內的數據不同的話，步進電機的轉速和轉動圈數就不一樣。
   還有一點需要說明得是：M0.0導通---PLC捕捉到上升沿發(fā)動脈沖輸出后，想停止的話，只須改變端口脈沖的 控制字，再啟動PLS即可，程序如下：

2.高速計數功能。
   西門子S7-200系列PLC具有高速計數的功能；舉一例子來談談高速計數的用途，我們采用普通電機來帶動絲桿轉動，我們想控制轉動距離，怎么來解決這個問題？那么我們可在電機另一頭與一編碼器聯(lián)接，電機轉一圈，編碼器也隨之轉一圈，同時根據規(guī)格發(fā)出不同的脈沖數。當然，這些脈沖數的頻率比較高，PLC不能用普通的上升沿計數來取得這些脈沖，只能通過高速計數功能了。
   啟動高速計數功能，也要具有控制字 
HSCO HSC1 描述 
 SM37.0  SM47.0  復位有效電平控制位 0=高電平有效， 1=低電平有效 
 SM37.1  SM47.1  啟動有效電平控制位于 0=高電平有效， 1=低電平有效 
 SM37.2  SM47.2  正交計數器速率選擇 0=4X計數率， 1=1X計數率 
 SM37.3  SM47.3  計數方向控制位 0=減計數， 1=正計數 
 SM37.4  SM47.4  向HSC中寫入計數方向 0=不更新， 1=更新計數方向 
 SM37.5  SM47.5  向HSC中寫入預置值 0=不更新， 1=更新預置值 
 SM37.6  SM47.6  向HSC中寫入當前值 0=不更新， 1=更新當前值 
 SM37.7  SM47.7  HSC允許 0=禁止HSC， 1=允許HSC 

  參照上面的表格，我們選擇HSC1高速計數器，控制字為SMB47，現在我們啟動高速計數器HSC1，選擇為增計數，更新計數方向，重新設置值，更新當前值：這樣的話，HSC1的啟動控制高為：11111000轉化為16進制為 F8，將啟動計數器時當前值存放在SMD48中，將預存置放在SMD52中，具體的程序 如下：

同樣的，如果計數器在工作狀態(tài)下想停止計數器，也必須改變它的控制字后，啟動HSC具體程序 如下：

３． PID回路控制功能。
  西門子S7-200系列PLC的PID控制相當的簡單，可以通過micro/win軟件的一個向導程序，按照提示,一步一步執(zhí)行您所要求PID控制的屬性即可，在這里談一談PID這三個參數的具體意義：P為增益項，Ｐ越大，響應起就快，在調節(jié)流量閥時：設定流量為50%，當目前流量接近50%，剛超過，如果P值很大的話，那么流量閥會馬上會關閉，而不會控制在某一區(qū)域。這就是增益項太大引起。在調節(jié)的過程中應該先將P值調節(jié)比較適當了，再去調節(jié)I值，它為積分項，是在控制器回路中控制對當前值與設定值相等的偏差范圍。D為微分項，主要作用是避免給定值的微分作用而引起的跳變。
  在現場的PID參數的調整過程中，針對西門子S7-200型PLC我的建議是在不同的控制階段，采用不同的PID參數組，具體而言就是當目前距離設定值差距較大時，采用P值較大的一套PID參數，如果當前值快接近設定值范圍時，采用P值較小的一套PID參數。

西門子PLC的發(fā)展史 

SIMATIC商標S7-200是西德西門子公司的產品之一，其注冊商標為SIMATIC。1．西門子公司的產品最早是1975年投放市場的SIMATIC S3，它實際上是帶有簡單操作接口的二進制控制器；2．1979年，S3系統(tǒng)被SIMATIC S5所取代，該系統(tǒng)廣泛地使用了微處理器；3．20世紀80年代初，S5系統(tǒng)進一步升級——U系列PLC，較常用機型：S5-90U、95U、100U、115U、135U、155U4．1994年4月，S7系列誕生，它具有更國際化、更高性能等級、安裝空間更小、更良好的WINDOWS用戶界面等優(yōu)勢，其機型為：S7-200、300、4005．1996年，在過程控制領域，西門子公司又提出PCS7（過程控制系統(tǒng)7）的概念，將其優(yōu)勢的WINCC（與WINDOWS兼容的操作界面）、PROFIBUS（工業(yè)現場總線）、COROS（監(jiān)控系統(tǒng)）、SINEC（西門子工業(yè)網絡）及控調技術溶為一體6．現在，西門子公司又提出TIA（Totally Integrated Automation）概念，即全集成自動化系統(tǒng)，將PLC技術溶于全部自動化領域。

MicroMaster440變頻器

MicroMaster440變頻器是全新一代可以廣泛應用的多功能西門子標準變頻器。它采用高性能的矢量控制技術，提供低速高轉矩輸出和良好的動態(tài)特性，同時具備超強的過載能力，以滿足廣泛的應用場合。創(chuàng)新的BiCo（內部功能互聯(lián)）功能有無可比擬的靈活性。 
主要特征： 
200V-240V ±10%，單相/三相，交流，0.12kW-45kW； 
380V-480V±10%，三相，交流，0.37kW-250kW； 
矢量控制方式，可構成閉環(huán)矢量控制，閉環(huán)轉矩控制； 
高過載能力，內置制動單元； 
三組參數切換功能。
控制功能： 
線性v/f控制，平方v/f控制，可編程多點設定v/f控制，磁通電流控制免測速矢量控制，閉環(huán)矢量控制，閉環(huán)轉矩控制，節(jié)能控制模式； 
標準參數結構，標準調試軟件； 
數字量輸入6個，模擬量輸入2個，模擬量輸出2個，繼電器輸出3個； 
獨立I/O端子板，方便維護； 
采用BiCo技術，實現I/O端口自由連接； 
內置PID控制器，參數自整定； 
集成RS485通訊接口，可選PROFIBUS-DP/Device-Net通訊模塊； 
具有15個固定頻率，4個跳轉頻率，可編程； 
可實現主/從控制及力矩控制方式； 
在電源消失或故障時具有"自動再起動"功能； 
靈活的斜坡函數發(fā)生器，帶有起始段和結束段的平滑特性； 
快速電流限制（FCL），防止運行中不應有的跳閘； 
有直流制動和復合制動方式提高制動性能。
保護功能： 
過載能力為200％額定負載電流，持續(xù)時間3秒和150％額定負載電流，持續(xù)時間60秒； 
過電壓、欠電壓保護； 
變頻器、電機過熱保護； 
接地故障保護，短路保護； 
閉鎖電機保護，防止失速保護； 
采用PIN編號實現參數連鎖。 

模塊化設計，可靈活擴展 
面向未來的驅動理念，用戶可以在同一變頻器系統(tǒng)中實現不斷的創(chuàng)新。出眾的維護和維修友好性。 應用：靈活驅動，適用于各種應用完全集成的安全保護功能，全球首款具有SS1和SLS功能的產品。 
基于集成化的安全保護技術，設備運行更安全，操作更簡便。
由于集成了安全保護功能，使具有安全保護的自動化和驅動系統(tǒng)的購建費用大大降低。也有效的保證了人機安全。應用：生產機械（包裝機、紡織機），材料運輸機械等。
PROFIBUS和PROFINET總線標準——全球首次將這兩種總線通訊直接集成在變頻器中。 
更多節(jié)點，多種網絡拓撲，具有更高的性能PROFIBUS和PROFINET的優(yōu)點不見在于它是被眾多用戶廣泛使用的總線，而且表現在其的工程和組態(tài)結構。它們使成熟的IT技術應用于工業(yè)領域，并使辦公工具應用在工業(yè)控制中。 
應用：遠程控制生產機線和傳動設備（例如汽車工業(yè)）。 
再生能量回饋能力：該輸出功率范圍內全球獨一無二。 
節(jié)能，節(jié)省空間，無需制動電阻。采用創(chuàng)新的功率模塊，可實現的能量回饋。全功率段都能實現換相整流，不產生任何系統(tǒng)干擾。而且所需線電流最小，與常規(guī)變頻器相比，降低到80%。 
應用：適用于車輛運輸、離心機以及其它具有高慣性矩的生產機器的驅動。
采用全新冷卻概念，魯棒性大大增強。 
通過外部散熱片冷卻功率模塊，散熱效率高。 
功率部分的散熱全部由外部散熱片來完成，電子部分的冷卻則通過系統(tǒng)對流，這使其可用于更加苛刻的氣候環(huán)境。電子部分增加了牢固的涂層。 
應用：可用于氣候條件苛刻、具有空氣污染的應用場合（例如紡織工業(yè)）
提供690V可選型 
應用：標準的輸入電壓適合基本工業(yè)和過程工業(yè)的應用
下篇推薦：MM430變頻器

SM 1234 模擬量輸入/輸出允許使用模擬量輸入/輸出。

這為用戶提供了下列優(yōu)勢：

• 最佳適應性：
  使用模擬和數字擴展模塊，用戶可以使其控制器最佳地滿足更加復雜的任務要求
• 傳感器和執(zhí)行器的直接連接
  高達 14 位的分辨率加符號位和不同的輸入/輸出范圍允許在沒有附加放大器的情況下連接傳感器和執(zhí)行器
• 靈活性：
  如果任務后續(xù)有所擴展，可以升級控制器。更新用戶程序非常簡單。

SM 1234 模擬量輸入/輸出信號模塊具有與基本設備相同的設計特點。

• 安裝在 DIN 導軌上：
  模塊安裝在右側 CPU 旁邊的導軌上，相互電氣、機械地連接，并且通過滑塊機構連接到 CPU。
• 直接安裝：
  水平或垂直安裝在 DIN 導軌上或使用集成插片直接安裝在控制柜中。

• 溫度記錄方便，精確度高
• 可以使用 7 種通用型號的熱電偶
• 另外，也可測量低電平模擬信號 (±80 mV)。
• 對現有裝置改裝非常容易

熱電偶模塊 SM 1231 的結構特點和其他 S7-1200 系列模塊的相同：

• 安裝在 DIN 導軌上：
  將模塊卡裝到 CPU 右側的導軌上，互相連接以后再通過集成背板總線連接到 CPU 12xx。
• 直接安裝：
  通過鉆孔，可將模塊直接螺栓安裝到墻壁上。在易受劇烈振動的場合建議采用這種安裝方式。
• 熱電偶：
  可以使用 4 種類型的 J、K、T、E、R、S 和 N 型熱電偶。無需放大器即可直接連接到模塊上。
• 安裝位置：
  為了實現最大的測量和重復精度，應將熱電偶模塊安裝在溫度變化較小的位置。

不同的量程:
J、K、T、E、R、S 和 N 型熱電偶；模擬量信號記錄 ±80mV。

開路檢查。

冷端補償：
避免了熱電偶和模之間連接處由于接觸電壓導致的故障；記錄模擬信號 (±80 mV) 時將自動禁止補償。

溫度單位：
溫度測量單位可以用 ℃ 或 ℉。

SINAMICS S120 驅動系統(tǒng)

SINAMICS S120 西門子變頻器是全系列通用和模塊化的產品 ，標準裝置功率范圍從0.12kW-4500KW，供電電壓從200-690V均有覆蓋。在所有功率范圍中的裝置（變頻器、逆變器）和系統(tǒng)元件（整流單 元、制動單元）都有一個統(tǒng)一的設計和相同的接線系統(tǒng)。他們能以任何方式組合并能并列安裝以滿足傳動系統(tǒng)各種要求。作為系統(tǒng)模塊，該產品可用于建立單獨傳 動、成組傳動或多電機傳動的最佳傳動系統(tǒng)。 SINAMICS S120 高品質變頻器是西門子功能最強大的低壓變頻系統(tǒng)，可以驅動各種低壓異步電機、低壓同步電機以及伺服電機。
6SE70數字交流變頻器,SINAMIC S120變頻器具有AC/AC單機變頻和DC/AC多機傳動兩種形式SINAMICS S120是一種高性能、高精度的變頻器。硬件上具有模塊化的結構設計，安裝、維護簡單易行；強大的軟件功能，使其適用于各種復雜應用的場合。既能做伺服控制，也能做矢量控制，能實現速度控制，轉矩控制，位置控制多種控制方式，同時能滿足運動控制的要求；多種冷卻方式，更使其能適應于各種場合和應用。
西門子變頻器G120 系統(tǒng)其它選件     西門子 G150變頻柜    西門子 G130變頻柜  西門子Sinamics G120L變頻器

• 用于 SIMATIC S7-400H 和 S7-400F/FH。
• 可應用在高可用性的 S7-400H 系統(tǒng)中
• 可與故障安全 S7-400F/FH 系統(tǒng)中 F 運行授權與 F 兼容 CPU 一起使用。
• 帶有內置的 PROFIBUS DP 主站接口
• 帶兩個用于 Sync 模塊的插槽

CPU 414-5H 擁有：

• 功能強大的處理器： 
  CPU 處理每條二進制指令的時間小于 18.75 ns。
• 4 MB 主存儲器（2 MB 用于程序，2 MB 用于數據）；
  裝載存儲器用于存放 S7-400H F/FH 自動化系統(tǒng)的用戶程序和組態(tài)數據；高速主存儲器用于存放與過程相關的用戶程序的子程序
• 存儲卡： 
  用于擴展內置裝載存儲器。 除程序本身之外，裝載存儲器中所含的信息還包括 S7-400H F/FH 的組態(tài)數據，這就是要在存儲器中占據雙倍空間的原因。 其結果是：
  
  • 內置的裝載存儲器不能滿足大程序量的要求，因此需要存儲卡。 
    提供有 RAM 和 FEPROM 卡（FEPROM 用于在斷開電源時保存數據）。
• 靈活的擴展選件： 
  多達 131,072 點數字量和 81,932 點模擬量輸入/輸出。
• MPI 多點接口： 
  MPI 可用來建立一個 32 個節(jié)點的簡單網絡，數據傳輸速率 187.5 Kbit/s。CPU 可以與通信總線（C 總線）上的節(jié)點和 MPI 上的節(jié)點建立最多 64 個連接。 
  注：
  當同時使用 PROFIBUS DP 和 MPI 接口時，只能將下列總線連接器連接到 MPI 接口：
  
  • 帶插口： 6ES7 972-0BB42-0XA0
  • 不帶插口： 6ES7 972-0BA42-0XA0
• PROFIBUS DP 接口： 
  通過 PROFIBUS DP 接口，可以實現冗余、分布式自動化組態(tài)，從而提高了速度，便于使用。對用戶來說，分布式 I/O 作為集中式 I/O 來處理（相同的組態(tài)、編址和編程）。
• PROFINET 接口，帶 2 個端口（交換機）： 
  支持系統(tǒng)冗余和 MRP（介質冗余協(xié)議）
• 模式選擇開關： 
  撥動開關設計。
• 診斷緩沖區(qū)： 
  最后的 120 個報警和中斷事件保存在一個環(huán)形緩沖區(qū)中，用于進行診斷。
• 實時時鐘： 
  CPU 提供帶日期和時間的診斷報告。
• PROFIBUS DP 接口： 
  通過帶 PROFIBUS DP 主站接口的 CPU 414-5H，可迅速建立起操作方便的分布式自動化系統(tǒng)。對用戶來說，分布式 I/O 作為集中式 I/O 來處理（相同的組態(tài)、編址和編程）。 
  注：
  當同時使用 PROFIBUS DP 和 MPI 接口時，只能將下列總線連接器連接到 MPI 接口：
  
  • 帶插口： 6ES7 972-0BB42-0XA0
  • 不帶插口： 6ES7 972-0BA42-0XA0