南宁西门子PLC模块

五、测控系统实现的功能
　中文动态人机操作界面，设备运行状态动态显示，电气参数、工艺参数、实时显示，
具备实时曲线显示、历史曲线显示、大型动态标准数据库，提供年报表、月报表、日报
表和随机打印报表的功能；
　通过监控站可监测与控制现场设备的开/停，干预生产过程
　弹出菜单方式进行参数设置、更改；包括速度设定、温度设定、厚度设定、订单更改、订单参数设置，并能下传至现场控制器PLC单元，更改工艺参数和控制过程；
配方参数设置：可根据生产需要设置上百种配方，使*多能成为现实
美观的立体动态设备图形和工艺运行图界面
自动运行，电脑远程控制运行
内置数据库、能进行各类年报表、月报表和日报表及即时报表，方便的打印与输出功? 自动搜索数据传输速率 ? 数据传输速率 45.45 kbit/s ? 24 V DC 电源显示 ? 显示段 1 和段 2 的总线状态 ? 通过开关将段 1 和段 2 隔离 ? 当打开终端电阻时，可以隔离右侧的段 ? 在出线静态干扰时，将段 1 和段 2 去耦合 ? 增加站点数和扩展距离 ? 段间光电隔离 ? 调试启动帮助 － 用于断开段的开关 － 显示总线活动 － 对不正确插入终端电阻器的区段加以隔离
能
三级口令保护、只有授权的人员可以相应操作
提示与记录数据库
精确的厚度设定与厚度控制
全线速度同步与速度跟踪、整机同步联控等功能
温度设定、显示、与控制
烟道阀门开度调节与开度显示

参考文献
1、WinAC使用手册SIEMENS
2、STEP7使用手册SIEMENS
3、WinCC使用手册SIEMENS
4、电气自动控制机械工业出版社
5、电力电子技术机械工业出版社
本例说明如何将SIMATIC S7-212或S7-214与条形码阅读器配合使用。
读入条形码的信息并经翻译后，再通过自山通信u模式(Freeport Mode)把信息传入SIMATIC。在S7-212或214的内存中有两个缓冲区，用来存储条形码信息，这两个缓冲区轮流地存储每次新读入的条形码。
通常这些数据可供程序调用。但本例中仅仅将信息存入接收缓冲区，可以用S7-200程序包来查看。
? PRB 是一种低成本的将 PROFIBUS DP 通讯延伸到滑触线或滑环的通讯 设备，防护等级为 IP20 ? 允许的通讯速率可以从 9.6 k ~ 500 kbit/s，可以自动调整 ? 允许的总线长度：500 kbit/s 为 25 m，9.6 kbit/s 为 1200 m ? 使用 PRB Checker 软件进行配置 ? 每个段大可以为 125 个节点 ? 对数据传输是透明梯形图程序设计语言是小型PLC中，CPU221价格低廉能满足多种集成功能的需要。CPU 222是S7-200家族中低成本的单元，通过可连接的扩展模块即可处理模拟量。CPU 224具有更多的输入输出点及更大的存储器。CPU 226和226XM是功能强的单元，可完全满足一些中小型复杂控制系统的要求。四种型号的PLC具有下列特点：
（1）集成的24V电源
可直接连接到传感器和变送器执行器，CPU 221和CPU222具有180mA 输出。CPU224输出280mA，CPU 226、CPU 226XM输出400mA 可用作负载电源。
（2）高速脉冲输出
具有2 路高速脉冲输出端，输出脉冲频率可达20KHz，用于控制步进电机或伺服电机，实现定位任务。
（3）通信口
CPU 221、CPU222和CPU224具有1个RS-485通信口。CPU 226、CPU 226XM具有2个RS-485通信口。支持PPI、MPI通信协议，有自由口通信能力。
（4）模拟电位器
CPU221/222有1个模拟电位器，CPU224/226/226XM有2个模拟电位器。模拟电位器用来改变特殊寄存器（SMB28，SMB29）中的数值，以改变程序运行时的参数。如定时器、计数器的预置值，过程量的控制参数。
（5）中断输入允许以较快的速度对过程信号的上升沿作出响应。
（6）EEPROM 存储器模块（选件）
可作为修改与拷贝程序的快速工具，*编程器并可进行辅助软件归档工作。
（7）电池模块
用户数据（如标志位状态、数据块、定时器、计数器）可通过内部的**级电容存储大约5 天。选用电池模块能延长存储时间到200天（10年寿命）。电池模块插在存储器模块的卡槽中。
（8）不同的设备类型
CPU 221~226 各有2种类型CPU，具有不同的电源电压和控制电压。
（9）数字量输入/输出点
CPU 221具有6个输入点和4个输出点；CPU 222具有8个输入点和6个输出点；CPU 224 具有14个输入点和10个输出点；CPU226/226XM 具有24个输入点和16个输出点。CPU22X主机的输入点为24V直流双向光电耦合输入电路，输出有继电器和直流（MOS型）两种类型。
（10）高速计数器

控制*二个转子接触器的输出Q0.2被置位。T39和T40重复上述步骤，它们靠设置相应的输出Q0.3和Q0.4来分别起动转子接触器3和4。这样，电机终按额定转速旋转。当输入I0.1和10.2小再有任何电压时，也就是OFF点动开关打开或电机电路断路器打开时，电闭。


串联电路块的并联连接指令OLD
两个或两个以上的接点串联连接的电路叫串联电路块。串联电路块并联连接时，分支开始用LD、LDN指令，分支结束用OLD指令。OLD指令与后述的ALD指令均为无目标元件指令，而两条无目标元件指令的步长都为一个程序步。OLD有时也简称或块指令。
2、并联电路的串联连接指令ALD
两个或两个以上接点并联电路称为并联电路块，分支电路并联电路块与前面电路串联连接时，使用ALD指令。分支的起点用LD、LDN指令，并联电路结束后，使用ALD指令与前面电路串联。ALD指令也简称与块指令，ALD也是无操作目标元件，是一个程序步指令。
3、输出指令 =SIMATIC ET 200SP 作为 ET 200 分布式 I/O 家族的新成员，是一款面向过程自动化和工厂自动化 的创新产品。ET 200SP 可以帮助用户有效应对提高过程效率和工厂生产力的挑战。ET 200SP 具 有众多创新特性，可归纳为 ：简单易用，身形小巧，功能强大。
1、= 输出指令是将继电器、定时器、计数器等的线圈与梯形图右边的母线直接连接，线圈的右边不允许有触点，在编程中，触点以重复使用，且类型和数量不受限制。
4、置位与复位指令S、R
S为置位指令，使动作保持；R为复位指令，使操作保持复位。从*的位置开始的N个点的寄存器都被置位或复位,N=1～255如果被*复位的是定时器位或计数器位,将清除定时器或计数器的当前值。
5、跳变触点EU,ED
正跳变触点检测到一次正跳变(触点的入信号由0到1)时,或负跳变触点检测到一次负跳变(触点的入信号由1到0)时,触点接通到一个扫描周期.正/负跳变的符号为EU和ED,他们没有操作数,触点符号中间的”P”和”N”分别表示正跳变和负跳变
6、空操作指令NOP
NOP指令是一条无动作、无目标元件的一个序步指令。空操作指令使该步序为空操作。用NOP指令可替代已写入指令，可以改变电路。在程序中加入NOP指令，在改动或追加程序时可以减少步序号的改变。
7、程序结束指令END
SIMATIC ET 200SP 是新一代分布式 I/O 系统，具有体积小，使用灵活，性能**的特点 ? 防护等级 IP20，支持 PROFINET 和 PROFIBUS ? 更加紧凑的设计，单个模块多支持 16 通道 ? 直插式端子，*工具单手可以完成接线 ?
程序的调试及运行监控是程序开发的重要环节，很少有程序一经编制就是完整的，只有经过调试运行甚至现场运行后才能发现程序中不合理的地方，从而进行修改。STEP7—Micro/WIN4.0编程软件提供了一系列工具，可使用户直接在软件环境下调试并监视用户程序的执行。
(1) 程序的运行
单击工具栏的按钮，或执行菜单【PLC】→【运行】选项，在对话框中确定进入运行模式，这时STOP（停止）状态指示灯灭，绿色RUN（运行）灯点亮。
（2）、程序的调试
在程序调试中，经常采用程序状态监控、状态表监控和趋势图监控三种监控方式反映程序的运行状态。下面结合示例介绍基本使用情况。
取反（NOT）指令将它左边电路的逻辑运算结果取反，运算结果若为1则变为0，为0则变为1，该指令没有操作数。能流到达该触点时即停止；若能流未到达该触点，该触点给右侧提供能流。
? 正（EU，Edge Up，上升沿）/（ED，Edge Down）负跳变指令 正跳变触点检测到一次正跳变（触点的输入信号由0变为1）时，或负跳变触点检测到一次负跳变（触点的输入信号由1变为0）时，触点接通一个扫描周期。它们没有操作数，触点符号中间的“P”和“N”分别表示正跳变（Positive Transition）和负跳变(Negative Transition)。
（一）决定系统所需的动作及次序。
当使用可编程控制器时，重要的一环是决定系统所需的输入及输出。输入及输出要求：
(1) 步是设定系统输入及输出数目。
(2) 第二步是决定控制先后、各器件相应关系以及作出何种反应。
（二）对输入及输出器件编号
每一输入和输出，包括定时器、计数器、内置寄存器等都有一个的对应编号，不能混用。
（三）画出梯形图。
根据控制系统的动作要求，画出梯形图。
（四）将梯形图转化为程序
把继电器梯形图转变为可编程控制器的编码，当完成梯形图以后，下一步是把它的编码编译成可编程控制器能识别的程序。

（3）两路脉冲输入的单相加/减计数。即有两个脉冲输入端，一个是加计数脉冲，一个是减计数脉冲，计数值为两个输入端脉冲的代数和。如图3所示。



（4）两路脉冲输入的双相正交计数。即有两个脉冲输入端，输入的两路脉冲A 相、B相，相位互差90°（正交），A 相**前B相90°时，加计数；A 相滞后B相90°时，减计数。在这种计数方式下，可选择1x 模式（单倍频，一个时钟脉冲计一个数）和4x 模式（四倍频，一个时钟脉冲计四个数）。如图4，图5所示。


高速计数器指令有两条：高速计数器定义指令HDEF、高速计数器指令HSC。指令格式如表1所示。
（1）高速计数器定义指令HDEF。指令*高速计数器（HSCx）的工作模式。工作模式的选择即选择了高速计数器的输入脉冲、计数方向、复位和起动功能。每个高速计数器只能用一条“高速计数器定义”指令。
（2）高速计数器指令HSC。根据高速计数器控制位的状态和按照HDEF指令*的工作模式，控制高速计数器。参数N*高速计数器的号码。
表1 高速计数器指令格式
LAD
STL HDEF HSC，MODE HSC N
功能说明 高速计数器定义指令HDEF 高速计数器指令HSC
操作数 HSC：高速计数器的编号，为常量（0～5）数据类型：字节
MODE工作模式，为常量（0～11）
数据类型：字节 N：高速计数器的编号，为常量（0～5）数据类型：字
ENO=0的出错条件 SM4.3（运行时间），0003（输入点冲突），
0004（中断中的非法指令），000A（HSC重复定义） SM4.3 （运行时间），0001（HSC在HDEF之前），0005（HSC/PLS同时操作）
对于立即写（Immediate Write）功能，必须如下面举例所示，生成符号程序段。
对于有时间限制的应用，可以以比每OB1 扫描循环一次的正常情况快的速度，将一个数字量输出的当前状态发送到输出模板。立即写功能可以在扫描立即写逻辑程序级的同时，将一个数字量输出写入输出模板。否则，当 Q存储区使用 P存储状态更新时，必须等到下一OB1扫描循环结束。
为了将一个输出立即写入输出模板，应使用输出（PQ）存储区，而不使用输出（Q）
存储区。输出存储区可以作为一个字节、一个字或一个双字读取。因此，通过一个线圈元素，不能更新一个单独的数字量输出。为了将一个数字量输出的状态立即写入输出模板， 包含相关位的Q存储器的字节、 字或双字可以有条件地到相应的PQ存储器中 （直接输出TPC1062K的模板地址）。这个问题可以通过转换器的正确设置或使用合适的线路适配器(空调制解调式的适配器)来解决。
程序和注解
此打印程序向并行打印机发送信息。
主程序检查S7-200模式开关，如果模式开关为RUN模式，则切换到自由通信口模式。
根据输入把相应的信息传送到打印机，主程序定义了这些内存变量。
以下的任务由子程序0完成:
子程序0包括设置自由通信日模式的参数和相应于小同输入的打印输出文本。

程序结构如下：
MAIN(主程序)—初始化和输入请求
SBRO(子程序)—打印设置


可逆电动机起动器电路一一适用于改变三相交流感应电动机旋转方向
这个示例程序用于控制可双向运转的三相感应电动机。
当与输入点I0.0相连的左转点动开关(Le)闭合时，电动机逆时针方向旋转，当与输入点I0.1相连的右转点动开关(Ri)闭合时，电动机顺时针方向旋转。但这要有一个前题，即与输入点I0.3相连的电动机电路断路器和与输入点I0.2相连的停机开关(OFF)都没有动作。只有按下停机开关，并等待5秒钟之后，才可以改变电动机的旋转方向。这样做是为了让电动机有足够的时问刹车停转，然后再反向起动，如果需要电动机反转的话。如
果与I0.0和I0.1相连的点动开关同时按下，电动机停转，并且小起动。
程序和注释
在程序起始部分，程序检查是否必须激活互锁电路。互锁电路防比电动机误起动，或者按错误方向起动。只有当所有点动开关都没有动作(位于起始状态)或者等待时问溢出时，互锁才清除，即M2.0被置成逻辑0.
如果电动机断路器(输入点10.3)没有动作，停机点动开关(输入点10.2)也没有动作(这两个触点都是常闭触点);并且状态位M1门没有被设置成顺时针旋转标志，则使能位M 2.1被置为逻辑1。电动机才有可能逆时针旋转。代表逆时针旋转的状态位是M1.0。用类似方法可得到顺时针方向旋转的起动条件。
当点动起动开关(1e和Ri)这一动作，并且互锁位和状态位都没有被设置成相反的旋转方向时，电动止起动。即相关的输出位和状态位被置位，状态位的作用是使输出能够自保。电动止逆时针方向旋转起动器由输出点Q0.0控制。电动机顺时针方向旋转起动器由输出点Q0.1控制。
除此外，另有一组信号灯指示电动机当前的运行状态;逆时针方向旋转指示灯(Le)与输出点00.4相连;顺时针方向旋转指示灯(Ri)与输出点00.3相连;关电机指示灯(OFF)与输出点00.2相连。
当电动机被停机时，"ED”的下降沿将辅助存储位M 2.3置为1，进入停机模式。当M 2.3被置位时，限制电动机再次起动的定时器开始计时，该定时器的预置时问是5秒(500 X10ms)，经过5秒钟后，内部存储器位M 2.3被复位。在这段强制等待时问内与输出点Q0.5相连的信号灯(Wait)闪烁。如果状态位都没有被置位，则点亮与输出点00.2相连的停止状态指示灯(OFF)。

和2台振动测量装置(振动变送器)组成，用PLC实现压缩机出口压力单回路闭环PID控制以及压缩机起动、停止、切换、故障处理等各种电气控制功能，由振动变送器对压缩机状态进行监控分析，以实现预测性维护维修。主回路如图2。

ET 200S 电机启动器 订货号 5.5 kW/400 V，直接电机启动器，9.0 ~ 12 A 3RK1 301-1KB00-0AA2 45 mm 宽端子模块，用于高性能直接启动器，带进线端子 3RK1 903-0AB00 45 mm 宽端子模块，用于高性能直接启动器，无进线端子 3RK1 903-0AB10 1.1 kW/400 V，高性能可逆电机启动器，0.3 ~ 3 A 3RK1 301-0AB10-0AB4 3 kW/400 V，高性能可逆电机启动器，2.4 ~ 8 A 3RK1 301-0BB10-0AB4 7.5 kW/400 V，高性能可逆电机启动器，2.4 ~ 16 A 3RK1 301-0CB10-0AB4 130 mm 宽端子模块，用于高性能可逆电机启动器，带进线端子 3RK1 903-0AL00 130 mm 宽端子模块，用于高性能可逆电机启动器，无进线端子 3RK1 903-0AL10

(1)PID运算功能的实现
S7-200系列中CPU215/216具有32位浮点运算指令和内置PID调节运算指令等特殊功能。使用时，只需在PLC内存中填写1张PID控制参数表(见下表)，再执行指令：PID TABLE, LOOP，即可完成PID运算。其中操作数TABLE使用变量存储器VBx，用来指明控制环的起始地址；操作数LOOP是控制环号(常数，0～7)。编号为2、4、5、6、7的参数固定不变，可在PLC主程序中设定；编号为1、3、8、9的参数具有实时性，须在调用PID指令时填入。

由于S7-200输入和输出为开关量，而变频器、压力变送器和振动变送器的信号为模拟量，因此EM235模块要实现D/A转换。一个EM235模块可同时扩展3路模拟量输入通道(接1路压力信号，2路振动信号)和1路模拟量输出通道(接至变频器)。
　　 (2)起动
M1和M2各有两种起动方式，可通过转换开关选择变频/工频起动方式。
　 (3)运行
根据以下不同条件，扩展电缆可以安装在以上箭头所指 的任何位置: √ CPU 的计算机：IBM 486以上兼容机，内存8MB以上，VGA显示器，至少50MB以上硬盘空间，Windows 支持的鼠标。
通信电缆：PC/PPI电缆（或使用一个通信处理器卡），用来将计算机与PLC连接。
2　软件安装
STEP 7-Micro/WIN 32编程软件在一张光盘上，用户可按以下步骤安装：
①将光盘插入光盘驱动器。
②系统自动进入安装向导，或单击“开始”按钮启动Windows 菜单。
③单击“运行”菜单。
④按照安装向导完成软件的安装。
⑤在安装结束时，会出现是否重新起动计算机选项 。
3　硬件连接
可以用PC/PPI电缆建立个人计算机与PLC之间的通信。这是单主机与个人计算机的连接，不需要其他硬件，如调制解调器和编程设备等。
典型的单主机连接及CPU组态如下图所示。

4　参数设置
安装完软件并且设置连接好硬件之后，可以按下面的步骤核实默认的参数：
（1）在STEP 7-Micro/WIN 32运行时单击通信图标，或从菜单中选择View中选择选项Communications，则会出现一个通信对话框。
（2）在对话框中双击PC/PPI电缆的图标，将出现PG/PC接口的对话框。
（3）单击Properties按钮，将出现接口属性对话框，如图8.16所示。检查各参数的属性是否正确，其中通信波特率默认值为9600波特。
PLM是西门子公司开发的可编程控制器模拟软件，它在step7集成状态下实现无硬件模拟，也可以与WinCC flexible一同集成与Step7环境下实现上位机监控模拟。S7-PLM是学习S7-300*的软件，不需要连接真实的CPU即可以仿真运行，直接安装即可，支持Windows 7
一、PLM的主要功能
1.显示对象工具栏

2.CPU模式工具栏
3.录制/回放工具栏
二、使用仿真软件调试程序的步骤
①在STEP 7编程软件中生成项目，编写用户程序。
②点击STEP 7的SIMATIC管理器工具条中的【Simulation on/off】按钮，打开S7-PLM窗口，窗口中自动出现CPU视图对象。
③在S7-PLM窗口中用菜单命令“PLC”→“Power On”接通仿真PLC的电源；在CPU视图对象中点击STOP小框，令仿真PLC处于STOP模式。执行菜单命令“Execute”→“Scan Mode” →“Continuous Scan”,令仿真PLC的扫描方式为连续扫描。
④在SIMATIC管理器中打开要仿真的用户项目，选中“块”对象，点击工具条中的下载按钮，将块对象下载到仿真PLC中。
⑤执行菜单命令“Insert”→“Input Variable”(插入输入变量)，创建输入IB字节的视图对象。
⑥用视图对象来模拟实际PLC的输入/输出信号，用它来产生PLC的输入信号，或通过它来观察PLC的输出信号和内部元件的变化情况。

三、换模与维护维修

1、换模时可以把模式转换到调整位，进行必要的操作。
2、机器出现故障维修时，本系统配置了状态信号显示面板。
3、机器出现故障维修时，在调整手动状态下还可以使用操作按钮面板上的按钮来控制。
4、本系统采用了编程的方式将系统出现的常见故障输入到PLC中，会在人机界面上显示当前的故障，给维护人员带来更大的方便。

四、注意事项：

1、实施接线时，务必关闭电源。

2、控制柜电源必须采用符合标准的三相五线制供电，所有设备体上之接地端子务必正确的接地，可提高产品的安全性。

3、交流电源不可连接于行程开关等信号端，否则可能造成严重的损坏，因此在通电前请再次确认接线是否正确。

4、为了防止干扰，触摸屏与控制柜之间的连线请务必使用有被覆的屏蔽线，且不可与AC200V以上的回路并排走向。

五、PLC程序的编制：

西门子S7-200使用西门子的STEP 7-MicroWIN 进行方便快捷的编程，它可以在STL、梯形图、FBD逻辑方框图之间切换编程，丰富的指令集基本上可以满足中小型设备的应用。
部分梯形图：

下面的PLC梯形图程序实现泵每五分钟工作一次，工作五分钟后，再停五分钟，循环往复运行。

图1 泵往复循环工作的PLC梯形图
图1是用S7-200编写的梯形图，图中用一个按钮做电机运行与停车开关（I 0.0）
动作原理：PLC通电运行的个扫描周期，SM0.1=1，使M2.0=0电机不工作，按一下启动按钮I0.0，SR触发器翻转，M2.0=1，使电机上电运转。同时使T100上电，延时5分钟，T100吸合，其常闭点断开，使电机停转，T100的常开触点闭合，使T101上电开始延时，延时5分钟，T101吸合，其常闭触点断开，使T100断电，T100断电又使T101断电，T101断电其常闭点闭合，使电机又通电运行………………，如此这样电机运行5分钟停止5分钟循环运行。如果此时按一下I0.0，会使SR触发器翻转，使M2.0=0，电机停止工作。
西门子S7系列可编程控制器分为S7-400、S7-300、S7-200三个系列，分别为S7系列的大、中、小型可编程控制器系统。S7-200系列可编程控制器有CPU21X系列，CPU22X系列，其中CPU22X型可编程控制器提供了4个不同的基本型号，常见的有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226四种基本型号。　轧面皮厚度测控系统由光栅传感器、PLC 、步进电机组成闭环实时监控系统。
　　面皮厚度通过KA-300光栅检测，检测精度为0.02mm。
　　厚度反馈值由PLC处理后进行PID计算并控制步进马达，形成闭环控制系统，消除机械累积误差。
　　闭环控制系统能够实时在线校正厚度。提高产品质量。
　　五相步进马达，步角0.72度 输出频率9KHz,V=1.95 A=0.75 N.M=0.45(4.5公斤力)
DPV0/DPV1 从站 ? 支持组态控制(选项处理) ? 2 个背板总线 (ET connection) ，各带16 个 I/O 模块，共 32个模块 ET 200SP连接模块" ? 快连式，用于连接 ET connection 内部总线 ? 多连接16个 I/O 模块到 ET 200SP站 ? 可以连接到ET 200SP的高性能接口模块: - IM 155-6 PN HF 固件版本V3.0以上 - IM 155-6 DP HF 固件版本V3.0以上 IM 157- PROFINET接口模块 ?
? ET 200 eco PROFINET 站点为一个整体，*选择连接模块，ET 200eco PN 接口模块可以在没有 MMC 卡的情况下，正常运行；更换设备时，也 * PG 或其他编程器支持。 ? PROFINET IO通讯 ? 支持RT和IRT功能 ? 数据传输速率: 100 Mbit/s，全双工 ? 工作温度范围可达 -40 oC ~ 60 oC ? 抗震能力可达 20 g (连续) ? 防护等级 IP65, IP66, IP67

烘炉温度控制系统
　　烘炉温度分为8个区每区温度都是一个闭环测控系统并配备有智能算法控制精度
可达到+1OC.
　　**的热电偶模块进行温度采集面温与底温分别控制
　　控制可控硅调功器从而控制温度.
　　SCR调功器的输入信号为0—10V, 输出功率可连续调节三相平衡式调功器共8个调
功器
　　温区烟囱根据配方调节开度进行流量控制
　　自动检测钢带打滑并自动调整
　　智能闭环控制算法,自适应参数整定功能
　　中控站可进行温度设定与温度监视
? PROFIBUS 总线终端单元，通讯速率支持 9.6 K ~ 12 Mbit/s ? 于总线站点的电源供电工业级的设计 ? 通过内置电源，可实现与端子无关的总线终端