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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(xiàn)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(shù)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(shù) 0=不更新，1=更新脈沖數(shù) 
 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(jù)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(shù)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(jù)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(shù)的存放位置（對  Q0.0來說是SMW68與SMD72）。當然，VW100與VD102內的數(shù)據(jù)不同的話，步進電機的轉速和轉動圈數(shù)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(shù)功能。
   西門子S7-200系列PLC具有高速計數(shù)的功能；舉一例子來談談高速計數(shù)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(jù)規(guī)格發(fā)出不同的脈沖數(shù)。當然，這些脈沖數(shù)的頻率比較高，PLC不能用普通的上升沿計數(shù)來取得這些脈沖，只能通過高速計數(shù)功能了。
   啟動高速計數(shù)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(shù)器速率選擇 0=4X計數(shù)率， 1=1X計數(shù)率 
 SM37.3  SM47.3  計數(shù)方向控制位 0=減計數(shù)， 1=正計數(shù) 
 SM37.4  SM47.4  向HSC中寫入計數(shù)方向 0=不更新， 1=更新計數(shù)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(shù)器，控制字為SMB47，現(xiàn)在我們啟動高速計數(shù)器HSC1，選擇為增計數(shù)，更新計數(shù)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(shù)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(shù)器在工作狀態(tài)下想停止計數(shù)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?shù)暮唵?，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(shù)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(xiàn)場的PID參數(shù)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(shù)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(shù)，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(shù)。

S7-200系列 PLC的數(shù)據(jù)存儲器尋址

在S7-200PLC中所處理數(shù)據(jù)有三種，即常數(shù)、數(shù)據(jù)存貯器中的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)對象中的數(shù)據(jù)。

1．常數(shù)及類型

    在S7-200的指令中可以使用字節(jié)、字、雙字類型的常數(shù)，常數(shù)的類型可指定為十進制、

十六進制（6#7AB4）、二進制（2#10001100）或ASCII字符（‘SIMATIC’）。PLC不支持數(shù)據(jù)類型的處理和檢查，因此在有些指令隱含規(guī)定字符類型的條件下，必須注意輸入數(shù)據(jù)的格式。

2．數(shù)據(jù)存貯器的尋址

（1）數(shù)據(jù)地址的一般格式  數(shù)據(jù)地址一般由二個部分組成，格式為：Aal.a2。其中：A區(qū)域代碼（I，Q，M，SM，V），al字節(jié)首址，a2位地址（0~7）。例如I10.1表示該數(shù)據(jù)在I存儲區(qū)10號地址的第1位。

（2）數(shù)據(jù)類型符的使用  在使用以字節(jié)、字或雙字類型的數(shù)據(jù)時，除非所用指令已隱含有規(guī)定的類型外，一般都應使用數(shù)據(jù)類型符來指明所取數(shù)據(jù)的類型。數(shù)據(jù)類型符共有三個，即B（字節(jié)），W（字）和D（雙字），它的位置應緊跟在數(shù)據(jù)區(qū)域地址符后面。例如對變量存貯器有VBl00、VW100、VDl00。同一個地址，在使用不同的數(shù)據(jù)類型后，所取出數(shù)據(jù)占用的內存量是不同的。

3．數(shù)據(jù)對象的尋址

數(shù)據(jù)對象的地址基本格式為：An，其中A為該數(shù)據(jù)對象所在的區(qū)域地址。A共有6種：T（定時器），C（計數(shù)器），HC（高速計數(shù)器），AC（累加器），AIW（模擬量輸入），AQW（模擬量輸出）。

基本型控制器

基本型控制器是適合中低端應用的智能控制器。包括標準型和安全型。通過其集成輸入和輸出以及工藝功能，可實現(xiàn)高性價比的緊湊解決方案。使用基本型控制器，可通過集成和可選通信接口，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)簡便的靈活解決方案。

基本型控制器可在 TIA 博途平臺中進行組態(tài)和編程。工程組態(tài)效率高，而且，隨著應用復雜性的增加，還可方便地轉為使用高級型控制器。

• 中低端緊湊型控制器
• 大規(guī)模集成，節(jié)省空間，功能強大
• 具有出色的實時性能和功能強大的通信選件：
  • 帶有集成 PROFINET IO 接口的控制器，可與 SIMATIC 控制器、HMI、編程設備和其它自動化組件進行通信
• 所有 CPU 都可用于單機模式、網(wǎng)絡以及分布式結構
• 安裝、編程和操作極為簡便
• 集成式 Web 器，帶有標準和用戶特定 Web 頁面
• 數(shù)據(jù)記錄功能，用于歸檔用戶程序的運行數(shù)據(jù)
• 強大的集成工藝功能，如計數(shù)、測量、閉環(huán)控制和運動控制
• 集成數(shù)字量和模擬量輸入/輸出
• 靈活的擴展設備
  • 可直接用于控制器的信號板卡
  • 可通過 I/O 通道對控制器進行擴展的信號模塊
  • 附件，如電源、開關模塊或 SIMATIC 存儲卡等

SIMATIC S7-1200 控制器用于處理機械設備制造和工廠建造中的開環(huán)和閉環(huán)控制任務。

由于具有模塊化的緊湊型設計，同時又具有高性能，SIMATIC S7-1200 適用于廣泛的自動化應用。其應用范圍從取代繼電器和接觸器，一直延伸到網(wǎng)絡中以及分布式結構內的復雜自動化任務。

S7-1200 在先前出于經(jīng)濟原因而開發(fā)專用電子裝置的領域中日益得到應用。

例如，應用的例子包括：

• 貼片系統(tǒng)
• 傳送帶系統(tǒng)
• 電梯和自動扶梯
• 物料輸送設備
• 金屬加工機械
• 包裝機械
• 印刷機械
• 紡織機械
• 混合系統(tǒng)
• 淡水處理廠
• 污水處理廠
• 外置顯示器
• 配電站
• 室溫控制
• 加熱/冷卻系統(tǒng)控制
• 能源管理
• 消防系統(tǒng)
• 空調
• 照明控制
• 泵控制
• 安防/門禁系統(tǒng)

SIMATIC S7-1200 系列包括以下模塊：

• 性能分級的不同型號緊湊型控制器，以及豐富的交/直流控制器。
• 各種信號板卡（模擬量和數(shù)字量），用于在 CPU 上進行經(jīng)濟的模塊化控制器擴展，同時節(jié)省安裝空間。
• 各種數(shù)字量和模擬量信號模塊。
• 各種通信模塊和處理器。
• 帶 4 個端口的以太網(wǎng)交換機，用于實現(xiàn)各種網(wǎng)絡拓撲
• SIWAREX 稱重系統(tǒng)終端模塊
• PS 1207 穩(wěn)壓電源裝置，電源電壓 115/230 V AC，額定電壓 24 VDC

機械特性

• 堅固、緊湊的塑料機殼
• 連接和控制部件易于接觸，并由前蓋板提供保護
• 模擬量或數(shù)字量擴展模塊也具有可拆卸的連接端子

設備特性

• 國際標準：
  SIMATIC S7-1200 符合 VDE、UL、CSA 和 FM（I 類，類別 2；危險區(qū)組別 A、B、C 和 D，T4A）。生產(chǎn)質量管理體系已按照 ISO 9001 進行。

通信

SIMATIC S7-1200 支持各種通信機制：

• 集成 PROFINET IO 控制器接口
• 帶 PROFIBUS DP 主站接口的通信模塊
• 帶 PROFIBUS DP 從站接口的通信模塊
• GPRS 模塊，用于連接到 GSM/G 移動電話網(wǎng)絡
• LTE 模塊，用于在第四代 LTE（長期演進）移動電話網(wǎng)絡中進行通信。
• 通信處理器，可通過以太網(wǎng)接口連接到 TeleControl Server Basic 控制中心軟件，并借助于基于 IP 的網(wǎng)絡進行安全通信。
• 通信處理器，可連接到應用的控制中心。
• RF120C，可連接到 SIMATIC Ident 系統(tǒng)。
• 模塊 SM1278，用于連接 IO-Link 傳感器和執(zhí)行器。
• 通過通信模塊實現(xiàn)點到點連接。

PROFINET 接口

通過集成 PROFINET 接口，可與以下設備通信：

• 編程設備
• HMI 設備
• 其它 SIMATIC 控制器
• PROFINET IO 自動化組件

支持以下協(xié)議：

• TCP/IP
• ISO-on-TCP
• S7 通信

可連接以下設備：

• 通過標準 5 類電纜連接現(xiàn)場編程器和 PC。
  

在編程器和 SIMATIC S7-1200 的 CPU 之間建立連接

• SIMATIC HMI 精簡面板

在精簡面板和 SIMATIC S7-1200 的 CPU 之間建立連接

• 其它 SIMATIC S7-1200 控制器

通過 CSM 1277 以太網(wǎng)交換機連接多臺設備

點到點接口，可自由編程的接口模式

通信模塊可通過點到點連接進行通信。采用 RS232 和 RS485 物理傳輸介質。在 CPU 的“自由口 (Freeport)”模式下進行數(shù)據(jù)傳輸。采用面向位的用戶特定通信協(xié)議（例如，ASCII 協(xié)議、USS 或 Modbus）。

可以連接任何具有串行接口的終端設備，如驅動、打印機、條碼讀碼器、調制解調器等。

在可編程接口模式下，通過 CM 1241 實現(xiàn)點到點連接

Benefits

Design

使用SIMOTION D的自動化解決方案的典型設計

SIMOTION D元件和接口

• 顯示各種狀態(tài)/誤差顯示
• 內置數(shù)字量 I/O
• 選件插槽（接口，僅限于 D4x5-2），例如，用于通過 TB30 端子板的附加 I/O 進行擴展
• 用于連接的綜合通信接口：
  • SINAMICS S120 變頻調速柜
  • 分布式 I/O
  • HMI 系統(tǒng)
  • 編程器/PC
  • 運動控制器和自動化系統(tǒng)之間
  • 其它帶數(shù)字整定值接口的 SINAMICS S110/S120 變頻調速柜
• 用于數(shù)據(jù)備份的 CF 卡插槽

帶 SIMOTION D410-2 的單軸結構

以下組件構成 SIMOTION D410-2 單軸系統(tǒng)：

• 一個 SIMOTION D410-2 控制單元，用于單驅動器的開環(huán)及閉環(huán)
• 一個SINAMICS S120 PM340電源模塊，塊形式（結合饋電模塊和電源模塊）
• 其他驅動元件，如
  • 電源電壓
  • 濾波器
  • 扼流圈等。

SIMOTION D410-2 和 SINAMICS S120 PM340 功率模塊之間可通過集成 PM-IF 接口或通過 DRIVE-CLiQ 接口（若使用的是 CUA31/CUA32 控制單元適配器）進行連接。

采用 SIMOTION D410-2 的單軸系統(tǒng)結構

為了創(chuàng)建帶 SIMOTION D410-2 的多軸系統(tǒng)，通過 PROFIBUS 或 PROFINET 將附加的 SINAMICS S110/S120 控制單元連接至 SIMOTION D410-2。

SIMOTION D410-2 通過使用 SIMOTION 技術功能來集中進行運動控制。

采用 SIMOTION D4x5-2 的單軸系統(tǒng)結構

以下組件可用于構建 SIMOTION D4x5-2 多軸系統(tǒng)：

• 一個 SIMOTION D4x5-2 控制單元，用于控制多軸系統(tǒng)的開環(huán)及閉環(huán)
• 一個SINAMICS S120線路模塊（饋電模塊）
• 一個或以上SINAMICS S120電機模塊（電源模塊）
• 其他驅動元件，如
  • 電源電壓
  • 濾波器
  • 扼流圈等。

SIMOTION D 控制單元與 SINAMICS S120 變頻調速柜模塊之間通過 DRIVE-CLiQ 進行連接。

注意：
通過使用 CUA31/CUA32 控制單元適配器，SINAMICS S120 PM340 塊型功率模塊可運行在 SIMOTION D4x5-2上。

使用 I/O 進行擴展

SIMOTION D可擴展出下列I/O：

• 分布式 I/O 站，(例如，SIMATIC ET 200)
• 基于驅動的的控制柜I/O（如：TM15、TM31端子模塊等）
• 書本型變頻調速柜中的 I/O 模塊（例如，TMC1080 PN 等）