西門子6ES74175HT060AB0    西門子6ES74175HT060AB0

西門子6ES74175HT060AB0

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Area of application

不同性能范圍的 標(biāo)準(zhǔn) CPU 可用于 SIMATIC S7-400：

CPU 412-1 和 CPU 412-2:
用于中等性能范圍的小型設(shè)備。

CPU 414-2, CPU 414-3, CPU 414-3 PN/DP:
用于具有對(duì)編程、處理速度和通訊有額外要求的中型設(shè)備。

CPU 416-2, CPU 416-3, CPU 416-3 PN/DP:
滿足高端性能要求。

CPU 417-4 DP:
滿足最高端的性能要求。

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(jī)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(duì)整個(gè)直流系統(tǒng)進(jìn)行合理的實(shí)時(shí)監(jiān)控、管理，本文設(shè)計(jì)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(shí)時(shí)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(yùn)行參數(shù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，判斷直流系統(tǒng)的運(yùn)行工況，并根據(jù)pid控制理論進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)行控制和故障處理，并對(duì)蓄電池進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，為電力綜合自動(dòng)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(gè)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(tái)灣人機(jī)電子mt-510t觸摸屏等組成。

3 程序設(shè)計(jì)

3.1 程序流程圖設(shè)計(jì)

plc終端軟件采用stl語言編寫，程序設(shè)計(jì)采用模塊化，功能化結(jié)構(gòu)，便于維護(hù)、擴(kuò)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(shí)鐘處理子程序、充電轉(zhuǎn)換子程序、故障報(bào)警及保護(hù)子程序、交流中斷子程序、pid調(diào)節(jié)計(jì)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(yùn)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(jì)數(shù)器、plc工作模式、定時(shí)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(jìn)行實(shí)時(shí)采集；調(diào)用充電程序運(yùn)行方式子程序決定監(jiān)控器的運(yùn)行方式；調(diào)用故障報(bào)警及保護(hù)子程序判斷故障報(bào)警及保護(hù)繼電器輸出；調(diào)用時(shí)鐘處理子程序?qū)π铍姵爻潆姵绦蚋鞣N運(yùn)行時(shí)間累計(jì)；調(diào)用交流電中斷子程序保證系統(tǒng)在交流中斷后自動(dòng)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(duì)硅鏈進(jìn)行自動(dòng)投切控制；調(diào)用通訊子程序（中斷方式）實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)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(yùn)行方式。當(dāng)標(biāo)志字為0時(shí)調(diào)用浮充電子程序；當(dāng)標(biāo)志字為1時(shí)調(diào)用恒流充電子程序；當(dāng)標(biāo)志字為2時(shí)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(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)初次上電后用0.1c10a給定恒流充電，電壓達(dá)到整定值（2.30-2.40）v×n（n為單體電池節(jié)數(shù)）時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)為恒壓均充電；當(dāng)充電電流逐漸減小，達(dá)到0.01c10a時(shí)，plc開始計(jì)時(shí)，均充計(jì)時(shí)達(dá)3小時(shí)后，自動(dòng)轉(zhuǎn)為浮充電狀態(tài)運(yùn)行，充電電壓為（2.23-2.28）v×n。正常運(yùn)行浮充狀態(tài)下每隔720小時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)入恒流充電狀態(tài)運(yùn)行，按閥控式密封鉛酸蓄電池正常充電程序進(jìn)行充電。

（2）交流電中斷子程序：當(dāng)電網(wǎng)事故停電，這時(shí)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(shí)監(jiān)控器發(fā)出告警信號(hào)。交流電源中斷超過0.5小時(shí)以上，恢復(fù)送電運(yùn)行時(shí)，plc控制充電裝置自動(dòng)進(jìn)入恒流充電狀態(tài)運(yùn)行，按閥控式密封鉛酸蓄電池正常充電程序進(jìn)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(duì)串行通訊的超時(shí)限制則通過內(nèi)部定時(shí)中斷來控制，其事件號(hào)為10，定時(shí)時(shí)間由smb34來確定。為減少通訊的誤碼，采用crc16校驗(yàn)措施［4］。

4 裝置功能特點(diǎn)

檢測(cè)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(shí)，監(jiān)控器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并重新均分整流模塊負(fù)載；可本地或遠(yuǎn)端控制整流模塊的開/關(guān)機(jī)、自動(dòng)控制電池充電均浮充轉(zhuǎn)換；可本地或遠(yuǎn)端連續(xù)設(shè)置整流模塊的輸出電壓；監(jiān)測(cè)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(shí)發(fā)出聲光報(bào)警；監(jiān)測(cè)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(shí)，如果電池電壓降至低壓告警值，監(jiān)控模塊發(fā)出聲光報(bào)警；當(dāng)市電恢復(fù)后監(jiān)控系統(tǒng)可對(duì)電池進(jìn)行自動(dòng)均衡充電管理；提供硅鏈控制口，可支持5級(jí)、7級(jí)硅鏈自動(dòng)控制；支持母線分段支路絕緣監(jiān)測(cè)，絕緣阻值過低報(bào)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(dòng)化系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)的“遙信，遙測(cè)，遙控，遙調(diào)”四遙功能；監(jiān)控器對(duì)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(cè)到輸出過壓、過流等保護(hù)信號(hào)時(shí)，保護(hù)繼電器動(dòng)作，跳高頻模塊交流輸入空開，從而保護(hù)高頻整流模塊。

5 結(jié)束語

本文利用西門子s7-200和人機(jī)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(shí)現(xiàn)了智能化的管理、豐富的人機(jī)接口。目前，隨著高頻整流模塊的智能化，現(xiàn)已實(shí)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(duì)整流模塊的實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過幾十套的現(xiàn)場運(yùn)行實(shí)踐表明，該監(jiān)控器功能強(qiáng)、可靠性高、維護(hù)量少、操作方便，同時(shí)可方便地通過通訊接入綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，可為電力綜合自動(dòng)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(huì)經(jīng)濟(jì)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(dòng)化控制領(lǐng)域中，相同功能有不同實(shí)現(xiàn)方式，針對(duì)不同的設(shè)備對(duì)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(shí)現(xiàn)最優(yōu)的性價(jià)比。本文介紹的一種應(yīng)用西門子S7-300 PLC的高速計(jì)數(shù)模塊ET200S和70系列變頻器通過PROFIBUS總線通訊的功能來實(shí)現(xiàn)的定位控制的實(shí)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(jī)設(shè)備，它主要完成將前一工序生產(chǎn)的鋼管搬運(yùn)到下一工序，或有序地暫放在臺(tái)架的每個(gè)工位上。隨著對(duì)生產(chǎn)線自動(dòng)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(duì)橫移車實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)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(hào)，通過PLC的高速計(jì)數(shù)模塊讀取，CPU經(jīng)過運(yùn)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(shí)現(xiàn)橫移車的準(zhǔn)確 定位控制。因?yàn)榭紤]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(diǎn)

1．PLC作為控制的核心，主要用來接收編碼器的反饋信號(hào)，與設(shè)定的位置信號(hào)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(yùn)轉(zhuǎn)，到位時(shí)準(zhǔn)確停止。為了實(shí)現(xiàn)精確定位還設(shè)有零位置傳感器，到零位時(shí)將計(jì)數(shù)器的計(jì)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(yuǎn)，在橫移車上放置了遠(yuǎn)程I/O模塊和高速計(jì)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(hào)直接連接在遠(yuǎn)程I/O和計(jì)數(shù)模塊上，減少了現(xiàn)場的走線和故障的發(fā)生，維護(hù)方便。通訊速率可過1.5M，整個(gè)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(gè)輸出點(diǎn)，PLC的輸出點(diǎn)也減少了。

2．高速計(jì)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(jì)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(yùn)行的一個(gè)方向?yàn)檎较颍用}沖），當(dāng)橫移車向設(shè)定的位置運(yùn)行時(shí)（工作運(yùn)行速度），高速計(jì)數(shù)器自動(dòng)進(jìn)行加/減速計(jì)數(shù)，在距離設(shè)定位置300—400mm時(shí)，控制變頻器的輸出頻率，以低速運(yùn)行，在到達(dá)設(shè)定的位置時(shí)，停止變頻器的輸出，同時(shí)實(shí)施機(jī)械抱閘，完成了準(zhǔn)確定位。

讀取高數(shù)計(jì)數(shù)模塊的程序段如下：

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

T MD 20 //當(dāng)前計(jì)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(jìn)行硬件配置時(shí)，對(duì)掛在總線PROFIBUS 站點(diǎn)都分配了物理地址，PLC與變頻器進(jìn)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(duì)變頻器進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入和讀出時(shí)，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(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入和讀出，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jìn)，現(xiàn)場布線減少，自動(dòng)化程度提高了，人為參與減少了，加強(qiáng)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(jià)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(qiáng)大和好用。

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