西门子变频器6SE64402UD230BA1

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S7-200系列PLC编程器的使用示例

Siemens编程器S7-200系列用在中小型设备上的自动系统的控制单元，适用于各行各业，各种场合中的检测，监测及控制。
在这里，和大家一起来讨论S7-200几个使用方面的情况。
1.步进，伺服脉冲定位控制。
在设备的控制系统中，有关运动控制是很重要的，下面我们来看一看西门子S7-200系列PLC怎样来实现这　　　个功能。
首先，确定使用哪个端口来发脉冲，如采用Q0.0发脉冲，则它的控制字为SMB67，脉冲同期为SMW68，脉　　　冲个数存放在SMD72中，

下面是控制字节的说明： 
Q0.0 Q0.1 控制字节说明 
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更新脉冲宽度值 0=不更新，1=脉冲宽度值 
SM67.2  SM77.2  PTO更新脉冲数 0=不更新，1=更新脉冲数 
SM67.3  SM77.3  PTO/PWM时间基准选择 0=1微秒值，1=1毫秒值 
SM67.4  SM77.4  PWM更新方法 0=异步更新，1=同步更新 
SM67.5  SM77.5  PTO操作 0=单段操作，1=多段操作 
SM67.6  SM77.6  PTO/PWM模式选择 0=选择PTO，1=选择PWM 
SM67.7  SM77.7  PTO/PWM允许 0=禁止PTO/PWM，1=允许 
这样根据以上表格，我们得出Q0.0控制字：SMB67为：10000101
采用PTO输出，微妙级周期，发脉冲的周期（也就是频率）与脉冲个数都要重新输入。10000101转化为 16进制　为85，有了控制字以后，我们来写这一段程序：

根据上面这段程序，我们知道了控制字的使用，同时也知道步进电机的脉冲周期与冲个数的存放位置（对 Q0.0来说是SMW68与SMD72）。当然，VW100与VD102内的数据不同的话，步进电机的转速和转动圈数就不一样。
还有一点需要说明得是：M0.0导通---PLC捕捉到上升沿发动脉冲输出后，想停止的话，只须改变端口脉冲的　控制字，再启动PLS即可，程序如下：

2.高速计数功能。
西门子S7-200系列PLC具有高速计数的功能；举一例子来谈谈高速计数的用途，我们采用普通电机来带动丝杆转动，我们想控制转动距离，怎么来解决这个问题？那么我们可在电机另一头与一编码器联接，电机转一圈，编码器也随之转一圈，同时根据规格发出不同的脉冲数。当然，这些脉冲数的频率比较高，PLC不能用普通的上升沿计数来取得这些脉冲，只能通过高速计数功能了。
启动高速计数功能，也要具有控制字 
HSCO HSC1 描述 
SM37.0  SM47.0  复位有效电平控制位 0=高电平有效， 1=低电平有效 
SM37.1  SM47.1  启动有效电平控制位于 0=高电平有效， 1=低电平有效 
SM37.2  SM47.2  正交计数器速率选择 0=4X计数率， 1=1X计数率 
SM37.3  SM47.3  计数方向控制位 0=减计数， 1=正计数 
SM37.4  SM47.4  向HSC中写入计数方向 0=不更新， 1=更新计数方向 
SM37.5  SM47.5  向HSC中写入预置值 0=不更新， 1=更新预置值 
SM37.6  SM47.6  向HSC中写入当前值 0=不更新， 1=更新当前值 
SM37.7  SM47.7  HSC允许 0=禁止HSC， 1=允许HSC 

参照上面的表格，我们选择HSC1高速计数器，控制字为SMB47，现在我们启动高速计数器HSC1，选择为增计数，更新计数方向，重新设置值，更新当前值：这样的话，HSC1的启动控制高为：11111000转化为16进制为 F8，将启动计数器时当前值存放在SMD48中，将预存置放在SMD52中，具体的程序　如下：

同样的，如果计数器在工作状态下想停止计数器，也必须改变它的控制字后，启动HSC具体程序　如下：

３． PID回路控制功能。
西门子S7-200系列PLC的PID控制相当的简单，可以通过micro/win软件的一个向导程序，按照提示,一步一步执行您所要求PID控制的属性即可，在这里谈一谈PID这三个参数的具体意义：P为增益项，Ｐ越大，响应起就快，在调节流量阀时：设定流量为50%，当目前流量接近50%，刚超过，如果P值很大的话，那么流量阀会马上会关闭，而不会控制在某一区域。这就是增益项太大引起。在调节的过程中应该先将P值调节比较适当了，再去调节I值，它为积分项，是在控制器回路中控制对当前值与设定值相等的偏差范围。D为微分项，主要作用是避免给定值的微分作用而引起的跳变。
在现场的PID参数的调整过程中，针对西门子S7-200型PLC我的建议是在不同的控制阶段，采用不同的PID参数组，具体而言就是当目前距离设定值差距较大时，采用P值较大的一套PID参数，如果当前值快接近设定值范围时，采用P值较小的一套PID参数。

S7-200系列PLC的比较指令

在SIEMENS S7-200的编程软件STEP-7中，有专门的比较指令：IN1与IN2比较，比较的数据类型可以是B、I（W）、D、R，即字节、字整数、双字整数和实数；还可以有其他的比较式：>、<、≥、≤、<>等等。当满足比较等式，则该触点闭合。

与LMODSOFT指令对照：在LMODSOFT中，没有直接的数的比较指令，但SUB指令可以通过其执行减法功能后的三个输出端的状态实现整数的比较功能。

若与LMODSOFT 中的SUB指令对应，则在STEP-7中应有三个比较指令： >、=、< 来分别对应SUB 指令的三个输出；若还要对应≥、≤、或<>，则根据SUB指令三个输出端的不同组合，均可找到对应的比较指令。                               比如：①（30007）＞（40030）

②（30007）=（40030）

③ （30007）＜（40030）

①＋②（30007）≥

②＋③（30007）≤（40030）

①＋③（30007）＜＞（40030）

PLC系统的基本构成

1.   PLC的硬件结构

可编程控制器主要由中央处理单元(CPU)、存储器(RAM、ROM)、输入输出单元(I/O)、电源和编程器等几组成。PLC硬件结构如图1所示：

图1 PLC硬件结构

2.   中央控制处理单元(CPU)

可编程控制器中常用的CPU主要采用通用微处理器、单片机和双极型位片式微处理器三种类型。

通用微处理器有8080、8086、80286、80386等；单片机有8031、8096等；位片式微处理器的AM2900、AM2903等。FX2可编程控制器使用的微处理器是16位的8096单片机。

3.   存储器

可编程控制器配有两种存储器：系统存储器和用户存储器。

系统存储器：存放系统管理程序。

用户存储器：存放用户编制的控制程序。

4.   输入接口电路

PLC通过输入单元可实现将不同输入电路的电平进行转换，转换成PLC所需的标准电平供PLC进行处理。

接到PLC输入接口的输入器件是：各种开关、按钮、传感器等。各种PLC的输入电路大都相同，PLC输入电路中有光耦合器隔离，并设有RC滤波器，用以消除输入触点的抖动和外部噪声干扰。PLC输入电路通常有三种类型：直流(12∽24)V输入、交流(100∽120)V输入与交流(200∽240)V输入和交直流(12∽24)V输入

图2  直流输入模块

图3  交、直流输入模块

图4  交流输入模块

5.   输出接口电路

PLC的输出有三种形式，即继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出。如图所示：

图5  场效应晶体管输出方式（直流输出）

图6  可控硅输出方式（交流输出）

图7  继电器输出方式（交直流输出）

输出端子有两种接法：

一种是输出各自独立，无公共点：各输出端子各自形成独立回路。

一种为每4∽8个输出点构成一组，共有一个公共点：在输出共用一个公共端子时，必须用同一电压类型和同一电压等级，但不同的公共点组可使用不同电压类型和等级的负载，且各输出公共点之间是相互隔离的。

输入输出端子处理的过程如下：

6.   电源

PLC的供电电源一般是市电，也有用直流24V电源供电的。

7.   编程器

利用编程器可将用户程序输入PLC的存储器，还可以用编程器检查程序、修改程序；利用编程器还可以监视PLC的工作状态。编程器一般分简易型 和智能型。

8.   PLC的软件结构

在可编程控制器中，PLC的软件分为两大部分：

1.      系统监控程序：用于控制可编程控制器本身的运行。主要由管理程序、用户指令解释程序和标准程序模块，系统调用。

2.      用户程序：它是由可编程控制器的使用者编制的，用于控制被控装置的运行。

设计PLC控制系统时应遵循的基本原则

任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：

1. **限度地满足被控对象的控制要求

充分发挥PLC的功能，**限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计中**的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关**的国内、国外资料。同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。

2. 保证PLC控制系统安全可靠

保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。例如：应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。

3. 力求简单、经济、使用及维修方便

一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。

4. 适应发展的需要

由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时，要适当留有裕量，

S7-300 PROFIBUS DP系统组态

PROFIBUS DP系统组态可分为带DP口的主站系统，采用通讯模板CP的主站系统以及带智能从站的DP系统。三种DP系统中带DP口的主站系统，采用通讯模板CP的主站系统在硬件组态时基本相同。

1. PROFIBUS DP系统之一：带DP口的主/从系统

带DP口的主/从系统设计十分灵活，它允许用CPU中不同的数据区域来储存DP过程数据。对数据区域的选择取决于CPU的类型和应用。过程映像区，位存储器以及数据块都可用于DP输入，输出数据。

过程映像是标准的数据分配。在CPU的过程映像中须有充分的空间为DP保留一个连续的输入区域和一个连续的输出区域。这可能受中央配置中过程映像大小和信号模块数量的限制。

位存储器与过程映像相同，这个区域适合于DP信号的全局存储。例如，如果过程映像可利用的空间(没有被中央信号模块占据的空间)不够用，则可以使用位存储区。

数据块也可以用来存储DP信号。**在有关的DP数据区只被一个程序调用时使用这种存储。

F      建立S7-300 PLC主站的硬件组态（带DP口）：双击“X2/DP”栏或“CP342-5”栏，在对话框内选中“DP-Master”

F      在PROFIBUS总线上添加ET-200 从站：

主站/从站的I/O地址不能重复，它是由系统软件分配的。如果用户需要对地址进行修改，可以通过模板特性对话框重新设置。

2．PROFIBUS DP系统之二：带通讯模板CP的主站系统。

采用通讯模板CP的主站/从站系统，则主站/从站的I/O地址可以重复，因为此时的PLC系统相当于两个CPU。用户可以通过模板特性对话框任意设置I/O地址，只是主站或从站内的I/O地址不能重复。

当配置CP时，必须设定操作模式。（Operating Mode）

CP342-5 DP总是需要DP-SEND和DP-RECV。这些组块通过底板总线在CPU和CP之间转移数据．

CP342-5的数据总是连续地传输。主站**数据长度是240字节，从站**数据长度是86字节。

DP-SEND（发送）将CPU中的指定的DP数据区的数据发送到PROFIBUS CP的发送缓冲器，以便传送给DP从站；DP-RECV（接收）从DP从站中读出数据，将PROFIBUSCP接收缓冲区的数据放入CPU指定的DP数据区中。

DP-SEND（发送块）和DP-RECV（接收块）结构

DP-RECV（接收块）各端子参数的类型及功能

DP-SEND（发送块）各端子参数的类型及功能

3.  PROFIBUS DP系统之三：带智能从站的DP系统。

传感器在工业自动控制、环境、交通运输、医疗、家用电器等领域的典型应用

近年来，由于传感器的不断发展和完善，已经广泛应用于国防军事、航空航天、土木工程、、能源、机器人、工业自动控制、环境保护、交通运输、医疗化工、家用电器及遥感技术中。下面我们来看几个典型的应用。

1）传感器在航空航天领域中的应用

如图2所示宇宙飞船除使用传感器进行速度、加速度和飞行距离的测量外，飞行的方向、飞行姿态、飞行环境、飞行器本身的状态及内部设备的监控也都要通过传感器进行检测，还有飞船内部环境（如湿度、温度、空气成份等）都要通过传感器进行检测。

图2  传感器在航天航空中的应用实例

另外，从飞机、人造卫星、宇宙飞船及船舶上对远距离的广大区域的被测物体及其状态进行大规模探测应用的就是遥感技术。图3为在卫星上通过遥感技术拍摄的美国空军基地。

图3  传感器在航天航空中的应用实例

2）传感器在机器人中的应用

在劳动强度大或危险作业的场所和一些高速度、高精度的工作，已逐步使用机器人取代人的工作。但要使机器人和人的功能更为接近，这就要给机器人安装视觉传感器和触觉传感器，使机器人通过视觉对物体进行识别和检测，通过触觉对物体产生压觉、力觉、滑动感觉和重量感觉。 如图4所示机器人控制中使用了多种传感器。

3）传感器在工业自动控制系统中的应用

传感器是自动检测与自动控制的首要环节，如果没有传感器对原始信息（信号或参数）进行**、可靠的测量，就无法实现从信号的提取、转换、处理到生产或控制过程的自动化。可见，传感器在自动控制系统中是必不可少的。如图5是传感器在楼宇自动控制系统中的应用实例。

4）传感器在环境保护中的应用

环球的大气污染、水质污浊及噪声已严重地破坏了地球的生态平衡和我们赖以生存的环境，为保护环境，利用传感器制成的各种环境监测仪器正在发挥着积极的作用。如用生物传感器监测水质，排污监控系统中排污量的检测、污水成分的鉴定等，都使用传感器来监测。 如图6所示为传感器在烟气测量中的应用。

图6  传感器在环境保护中的应用实例

5）传感器在医学上的应用

传感器在医学上可以用来对人体的表面和内部温度、血压、腔内压力、血液及呼吸流量、肿瘤、血液的分析、脉搏及心音、心脑电波等进行高难度的诊断。在早期诊断、早期治疗、远距离诊断及人工器官的研制等广泛的范围内发挥作用。

图7  传感器在医学上的应用实例

例如：光纤光栅传感器能够通过**小限度的侵害方式测量人体组织内部的温度、压力、声波场的**局部信息。 光纤光栅传感器还可用来测量心脏的效率，实现心脏功能监测。生物医学传感器在现代医学仪器设备中是必不可少的一个关键部件。

6）传感器在交通运输中的应用

传感器在交通运输中应用也非常广泛，在车辆运输中使用传感器检测车轴数、轴距、车速监控、车型分类、动态称重、收费站地磅、闯红灯拍照、停车区域监控、交通信息采集（道路监控）及机场滑行道。在车辆中也已不只局限于对行驶速度、行驶距离和发动机旋转速度的监控，还用于安全监控，如汽车安全气囊系统、防盗装置、防滑控制系统、防抱死装置、电子变速控制装置、排气循环装置、电子燃料喷射装置及汽车“黑匣子”等都得到了实际应用。

7）传感器在日常生活中的应用

传感器在我们的日常生活中随处可见，如图8所示的家用电器中都使用了传感器：电冰箱、电饭煲中的温度传感器；空调中的温度和湿度传感器；洗衣机中的液位传感器；煤气灶中的煤气泄漏传感器；水表、电表、电视机和影碟机中的红外遥控器；照相机中的光传感器；汽车中燃料计和速度计等等。

PLC程序的经验设计法 什么是PLC程序的经验设计法?

1、PLC程序的经验设计法

在PLC发展的初期，沿用了设计继电器电路图的方法来设计梯形图程序，即在已有的些典型梯形图的基础上，根据被控对象对控制的要求，不断地修改和完善梯形图。有时需要多次反复地调试和修改梯形图，不断地增加中间编程元件和触点，**后才能得到一个较为满意的结果。这种方法没有普遍的规律可以遵循，设计所用的时间、设计的质量与编程者的经验有很大的关系，所以有人把这种设计方法称为经验设计法。它可以用于逻辑关系较简单的梯形图程序设计。

用经验设计法设计PLC程序时大致可以按下面几步来进行：分析控制要求、选择控制原则；设计主令元件和检测元件，确定输入输出设备；设计执行元件的控制程序；检查修改和完善程序。

2、经验设计法的特点

经验设计法对于一些比较简单程序设计是比较奏效的，可以收到**、简单的效果。但是，由于这种方法主要是依靠设计人员的经验进行设计，所以对设计人员的要求也就比较高，特别是要求设计者有一定的实践经验，对工业控制系统和工业上常用的各种典型环节比较熟悉。经验设计法没有规律可遵循，具有很大的试探性和随意性，往往需经多次反复修改和完善才能符合设计要求，所以设计的结果往往不很规范，因人而异。

经验设计法一般适合于设计一些简单的梯形图程序或复杂系统的某一局部程序（如手动程序等）。如果用来设计复杂系统梯形图，存在以下问题：

   1)．考虑不周、设计麻烦、设计周期长

  用经验设计法设计复杂系统的梯形图程序时，要用大量的中间元件来完成记忆、联锁、互锁等功能，由于需要考虑的因素很多，它们往往又交织在一起，分析起来非常困难，并且很容易遗漏一些问题。修改某一局部程序时，很可能会对系统其它部分程序产生意想不到的影响，往往花了很长时间，还得不到一个满意的结果。

  2)．梯形图的可读性差、系统维护困难

用经验设计法设计的梯形图是按设计者的经验和习惯的思路进行设计。因此，即使是设计者的同行，要分析这种程序也非常困难，更不用说维修人员了，这给PLC系统的维护和改进带来许多困难。