西門子模擬量模塊6ES7431-1KF10-0AB0

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上海君俞自動化科技有限公司

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德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等。 西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強，可靠性高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。

本公司主要是通過電子商務(wù)經(jīng)營大眾消費品，消費品行業(yè)所有知名品牌產(chǎn)品等。本公司秉承“顧客至上，銳意進取”的經(jīng)營理念，堅持“客戶第一”的原則為廣大客戶提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。歡迎廣大客戶惠顧！

上海君俞自動化科技有限公司憑借雄厚的技術(shù)實力及多年從事 SIEMENS 產(chǎn)品的銷售經(jīng)驗，本著樹立公司形象和對用戶認(rèn)真負(fù)責(zé)的精神開展業(yè)務(wù)，贏得了 SIEMENS 公司與廣大用戶的好評及大力支持。但公司并未僅僅滿足與現(xiàn)狀：隨著 SIMATIC S7 系列中小型 PLC 產(chǎn)品 S7200 、 S7300 及變頻器 MM420 、 MM440 系列的成功推出，其優(yōu)越的性能價格比受到眾多配套生產(chǎn)廠商的關(guān)注，在紡織機械生產(chǎn)行業(yè)上海羋錚公司先后采用 S7 PLC 及 MM 、 MDV 變頻器產(chǎn)品的電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計與編程，并在北京國際紡機展覽會上獲得了全面的成功；在其他行業(yè)如、上海供水裝置的合作中也取得了良好的業(yè)績，并在售后服務(wù)方面贏得了用戶的一致好評。 
熱情周到 為廣大用戶提供一流的服務(wù)
上海君俞自動化科技有限公司愿為您解答任何有關(guān) SIEMENS 可編程控制器及變頻器的技術(shù)問題，并提供詳細的技術(shù)資料。公司還在某大型研究所內(nèi)設(shè)有設(shè)施一流的培訓(xùn)中心，定期舉辦 S7 － 200/300 及變頻器、全數(shù)字直流調(diào)速裝置的技術(shù)培訓(xùn)班，為您盡快掌握 SIEMENS 自動化產(chǎn)品的使用提供便利。

西門子S7-200 PLC在直流電源監(jiān)控器中的應(yīng)用

1 知道

直流電源設(shè)備是電力系統(tǒng)不可缺少的輔機設(shè)備。供給斷路器分合閘用電，后備電池充電以及二次回路的儀器儀表等低壓設(shè)備用電都采用直流電源。目前國內(nèi)發(fā)電廠及變電站使用的直流電源設(shè)備已廣泛采用高頻整流模塊為功率單元，為了對整個直流系統(tǒng)進行合理的實時監(jiān)控、管理，本文設(shè)計了一種基于西門子s7-200plc［1］的高頻直流監(jiān)控器。其功能主要是實時采集直流系統(tǒng)的電壓、電流及供電支路的開關(guān)狀態(tài)等運行參數(shù)，并對數(shù)據(jù)進行分析處理，判斷直流系統(tǒng)的運行工況，并根據(jù)pid控制理論進行實時運行控制和故障處理，并對蓄電池進行在線監(jiān)測，為電力綜合自動化控制系統(tǒng)提供安全、穩(wěn)定、可靠的直流電源。

2 系統(tǒng)硬件組成及工作原理

系統(tǒng)硬件組成原理框圖如圖1所示。系統(tǒng)主要由高頻直流監(jiān)控器（以下簡稱監(jiān)控器）、模擬量采樣板、高頻整流模塊等組成。其中監(jiān)控器是整個系統(tǒng)的核心部分，主要由西門子s7-216cpu配以em-235模擬量模塊、臺灣人機電子mt-510t觸摸屏等組成。

3 程序設(shè)計

3.1 程序流程圖設(shè)計

plc終端軟件采用stl語言編寫，程序設(shè)計采用模塊化，功能化結(jié)構(gòu)，便于維護、擴展。為提高終端的抗干擾能力，軟件控制中采用了數(shù)字濾波、故障自檢、控制口令等措施，保證控制操作的正確性和可靠性。裝置plc主要程序流程如圖2所示，主要由初始化程序、數(shù)據(jù)采集處理子程序、時鐘處理子程序、充電轉(zhuǎn)換子程序、故障報警及保護子程序、交流中斷子程序、pid調(diào)節(jié)計算子程序、硅鏈投切控制子程序等組成。

           、

主程序始終處于循環(huán)運行狀態(tài)，其中初始化程序主要完成系統(tǒng)的初始化，設(shè)定各寄存器、計數(shù)器、plc工作模式、定時器中斷、通訊方式等參數(shù)初始值等。然后不斷調(diào)用模擬量采集及處理子程序?qū)ο到y(tǒng)數(shù)據(jù)進行實時采集；調(diào)用充電程序運行方式子程序決定監(jiān)控器的運行方式；調(diào)用故障報警及保護子程序判斷故障報警及保護繼電器輸出；調(diào)用時鐘處理子程序?qū)π铍姵爻潆姵绦蚋鞣N運行時間累計；調(diào)用交流電中斷子程序保證系統(tǒng)在交流中斷后自動恢復(fù)；調(diào)用硅鏈投切子程序根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的控母電壓定值對硅鏈進行自動投切控制；調(diào)用通訊子程序（中斷方式）實現(xiàn)與上位機監(jiān)控系統(tǒng)及其它智能設(shè)備通訊。

3.2 主要子程序原理

（1）充電轉(zhuǎn)換子程序：通過判斷標(biāo)志字v152的值來決定監(jiān)控器的運行方式。當(dāng)標(biāo)志字為0時調(diào)用浮充電子程序；當(dāng)標(biāo)志字為1時調(diào)用恒流充電子程序；當(dāng)標(biāo)志字為2時調(diào)用均充電子程序。各充電子程序之間通過程序內(nèi)部自動進行轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)初次上電后用0.1c10a給定恒流充電，電壓達到整定值（2.30-2.40）v×n（n為單體電池節(jié)數(shù)）時，自動轉(zhuǎn)為恒壓均充電；當(dāng)充電電流逐漸減小，達到0.01c10a時，plc開始計時，均充計時達3小時后，自動轉(zhuǎn)為浮充電狀態(tài)運行，充電電壓為（2.23-2.28）v×n。正常運行浮充狀態(tài)下每隔720小時，自動轉(zhuǎn)入恒流充電狀態(tài)運行，按閥控式密封鉛酸蓄電池正常充電程序進行充電。

（2）交流電中斷子程序：當(dāng)電網(wǎng)事故停電，這時充電裝置停止工作，蓄電池通過降壓模塊，無間斷地向二次控制母線送電，同時監(jiān)控器發(fā)出告警信號。交流電源中斷超過0.5小時以上，恢復(fù)送電運行時，plc控制充電裝置自動進入恒流充電狀態(tài)運行，按閥控式密封鉛酸蓄電池正常充電程序進行充電。

（3）通訊子程序：接受命令采用中斷處理，通過atch指令使中斷事件8在接受不同特征命令下執(zhí)行不同的程序。對串行通訊的超時限制則通過內(nèi)部定時中斷來控制，其事件號為10，定時時間由smb34來確定。為減少通訊的誤碼，采用crc16校驗措施［4］。

4 裝置功能特點

檢測高頻整流模塊的輸出電流和故障狀態(tài)：當(dāng)模塊有故障時，監(jiān)控器發(fā)出聲光報警信號，并重新均分整流模塊負(fù)載；可本地或遠端控制整流模塊的開/關(guān)機、自動控制電池充電均浮充轉(zhuǎn)換；可本地或遠端連續(xù)設(shè)置整流模塊的輸出電壓；監(jiān)測各直流饋電輸出的電壓、電流，各饋電輸出開關(guān)狀態(tài)、熔斷器狀態(tài)、絕緣狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生異常情況時發(fā)出聲光報警；監(jiān)測電池電壓及充放電電流：當(dāng)市電中斷由蓄電池維持向負(fù)載供電時，如果電池電壓降至低壓告警值，監(jiān)控模塊發(fā)出聲光報警；當(dāng)市電恢復(fù)后監(jiān)控系統(tǒng)可對電池進行自動均衡充電管理；提供硅鏈控制口，可支持5級、7級硅鏈自動控制；支持母線分段支路絕緣監(jiān)測，絕緣阻值過低報警；采用原電力部頒標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，rs232或rs485串行通訊接口，可方便的與電力自動化系統(tǒng)對接，實現(xiàn)電源系統(tǒng)的“遙信，遙測，遙控，遙調(diào)”四遙功能；監(jiān)控器對重要故障信息提供繼電器輸出，故障內(nèi)容可按用戶需要自行設(shè)定；當(dāng)監(jiān)控器檢測到輸出過壓、過流等保護信號時，保護繼電器動作，跳高頻模塊交流輸入空開，從而保護高頻整流模塊。

5 結(jié)束語

本文利用西門子s7-200和人機電子mt-510t為核心組成高頻直流監(jiān)控器，充分利用了s7-200plc的各種智能功能，實現(xiàn)了智能化的管理、豐富的人機接口。目前，隨著高頻整流模塊的智能化，現(xiàn)已實現(xiàn)整流模塊與監(jiān)控器的直接通訊，可由監(jiān)控器直接將控制量下發(fā)到整流模塊，減少了中間調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，可更快速、精準(zhǔn)、可靠地完成對整流模塊的實時監(jiān)控。通過幾十套的現(xiàn)場運行實踐表明，該監(jiān)控器功能強、可靠性高、維護量少、操作方便，同時可方便地通過通訊接入綜合自動化系統(tǒng)，可為電力綜合自動化系統(tǒng)提供安全、穩(wěn)定、可靠的直流電源，有著顯著的社會經(jīng)濟效益。

西門子S7-300 PLC和70系列變頻器位置控制應(yīng)用

一． 概述

在自動化控制領(lǐng)域中，相同功能有不同實現(xiàn)方式，針對不同的設(shè)備對精度和響應(yīng)速度的要求，選用合適的定位控制系統(tǒng)以實現(xiàn)最優(yōu)的性價比。本文介紹的一種應(yīng)用西門子S7-300 PLC的高速計數(shù)模塊ET200S和70系列變頻器通過PROFIBUS總線通訊的功能來實現(xiàn)的定位控制的實際應(yīng)用。

二． 控制思路

橫移車是鋼管生產(chǎn)線中不可缺少的輔機設(shè)備，它主要完成將前一工序生產(chǎn)的鋼管搬運到下一工序，或有序地暫放在臺架的每個工位上。隨著對生產(chǎn)線自動化程度要求的日益提高，減輕操作人員的工作量和操作失誤。要求對橫移車實現(xiàn)全自動準(zhǔn)確定位控制。

其控制核心就是利用裝在橫移車車輪上的編碼器采集的位置信號，通過PLC的高速計數(shù)模塊讀取，CPU經(jīng)過運算處理與設(shè)定位置作比較，控制變頻器的多段速度，從而實現(xiàn)橫移車的準(zhǔn)確 定位控制。因為考慮到控制成本和操作方便，采用PROFIBUS總線控制方式，減少了布線，控制方便，靈活。

三．系統(tǒng)的構(gòu)成和特點

1．PLC作為控制的核心，主要用來接收編碼器的反饋信號，與設(shè)定的位置信號作比較，通過通訊功能來控制變頻器的輸出頻率減小，提前減速，到位前低速運轉(zhuǎn)，到位時準(zhǔn)確停止。為了實現(xiàn)精確定位還設(shè)有零位置傳感器，到零位時將計數(shù)器的計數(shù)值清零，消除累積誤差，保證定位的準(zhǔn)確，使橫移車能平穩(wěn)地放下和舉起鋼管。

由于放置主站CPU和變頻器的控制柜與橫移車比較遠，在橫移車上放置了遠程I/O模塊和高速計數(shù)器模塊ET200S，通過PROFIBUS總線相連，將現(xiàn)場的傳感器，編碼器信號直接連接在遠程I/O和計數(shù)模塊上，減少了現(xiàn)場的走線和故障的發(fā)生，維護方便。通訊速率可過1.5M，整個系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖如1。

由于使用通訊功能，可以省去用于控制變頻器的幾個輸出點，PLC的輸出點也減少了。

2．高速計數(shù)器模塊ET200S的控制系統(tǒng)中所選的編碼器分辨率為2048P/R，輪徑φ250，齒輪比3，可計算出脈沖精度：250×3.14/2048×3=0.127mm/脈。能完全滿足橫移車的準(zhǔn)確定位精度。

精確定位過程如下：

首先設(shè)定好橫移車運行的一個方向為正方向（加脈沖），當(dāng)橫移車向設(shè)定的位置運行時（工作運行速度），高速計數(shù)器自動進行加/減速計數(shù)，在距離設(shè)定位置300—400mm時，控制變頻器的輸出頻率，以低速運行，在到達設(shè)定的位置時，停止變頻器的輸出，同時實施機械抱閘，完成了準(zhǔn)確定位。

讀取高數(shù)計數(shù)模塊的程序段如下：

L PID 272 //模塊開始地址，將計數(shù)器模塊狀態(tài)值存放到MD20~MD27

T MD 20 //當(dāng)前計數(shù)值

L PID 276

T MD 24

L 123 //裝載比較值

T MD 30

SET

= M 34.0 //打開軟件門

A M 10.0 //使能傳送比較值功能

= M35.2

L MD 30

T PQD 272

L MD 34

T PQD 276

3．PLC和變頻器通訊

在CPU進行硬件配置時，對掛在總線PROFIBUS 站點都分配了物理地址，PLC與變頻器進行通訊也有相應(yīng)的物理地址，CPU內(nèi)部有專用通訊功能塊SFC14，SFC15，使用內(nèi)部的寄存器DB塊存放數(shù)據(jù)，當(dāng)PLC對變頻器進行數(shù)據(jù)的寫入和讀出時，就需知道PLC和變頻器定義的相關(guān)功能的地址，然后依據(jù)這些地址進行數(shù)據(jù)的寫入和讀出，才能實現(xiàn)對變頻器的控制。

此控制系統(tǒng)變頻器需設(shè)定的參數(shù)介紹如下：

P60=1，P53=6，P554=3100，P571=3101

P572=3102，P443=3002，P566=3107

P734.1=32，，P734.2=148

其它的參數(shù)可以按出廠默認(rèn)值即可

四．結(jié)束語

通過這次的電氣改進，現(xiàn)場布線減少，自動化程度提高了，人為參與減少了，加強了安全生產(chǎn)。生產(chǎn)效率有了很大的提高，通訊控制替代了硬接線的端子控制，不僅降低了成本，面且操作更方便，性價比更優(yōu)異。也證明了西門子PLC和變頻器的通訊功能非常強大和好用。

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