四平西門子直流調(diào)速器代理商                            四平西門子直流調(diào)速器代理商

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西門子竭誠為您服務(wù)

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SIEMENS  西門子直流調(diào)速器技術(shù)參數(shù)

1 引言

　　由于PLC結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、靈活性強(qiáng)，因而廣泛應(yīng)用于各種自動化系統(tǒng)?，F(xiàn)在普遍采用觸摸屏加plc的方法來監(jiān)控設(shè)備，但觸摸屏視角窄、不適應(yīng)惡劣環(huán)境，且plc的數(shù)據(jù)存儲能力相當(dāng)有限、不易實現(xiàn)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。有鑒于此，我們采用優(yōu)秀的可視化軟件visual basic，由計算機(jī)加plc組建監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)既克服了由觸摸屏加plc組建的監(jiān)控系統(tǒng)的不足，又可完成對設(shè)備的實時監(jiān)控。

　　2 串行通訊協(xié)議

　　計算機(jī)與plc通訊時，一般由計算機(jī)發(fā)命令給plc，啟動通信，plc收到命令后自動發(fā)回應(yīng)答。下面給出了命令幀、應(yīng)答幀以及幀檢查的結(jié)構(gòu)。

　　fcs（frame checksum）表示報頭開始到報文結(jié)束間所有數(shù)據(jù)執(zhí)行邏輯加操作所得的結(jié)果。

　　它由兩位ascii碼字符組成，每次plc接收到計算機(jī)發(fā)送過來的一幀數(shù)據(jù)，即計算其校驗和，結(jié)果記為fcs2，將fcs2與幀中所包含的fcs1比較，可檢查該幀是否有數(shù)據(jù)錯誤。如果有數(shù)據(jù)錯誤，plc立即發(fā)送錯誤信息給計算機(jī)，利用這一機(jī)制，有效防止了數(shù)據(jù)傳輸錯誤。

　　3 串行通信口初始化

　　3.1 計算機(jī)串行通信口初始化

　　vb的mscomm控件通過串行端口傳送和接收數(shù)據(jù)。因此，可通過對visual basic的mscomm控件的相關(guān)屬性的設(shè)置來對串口進(jìn)行初始化。

　　西門子s7-200可以采用用戶定義通信協(xié)議（自由口）模式實現(xiàn)計算機(jī)與plc、plc與plc的通信。自由口通信是通過用戶程序控制s7-200 cpu串行通信口的操作模式。利用自由口模式可實現(xiàn)用戶定義通信協(xié)議連接多種智能設(shè)備。s7-200 cpu自由口的控制字節(jié)描述如表2。

　　4 實時數(shù)據(jù)傳輸處理

　　因為各種原因，使得系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生了變化，因此，監(jiān)控系統(tǒng)必須具備實時性要求，也就是說，只要設(shè)備狀態(tài)一改變，監(jiān)控系統(tǒng)就將信息采集并傳送到計算機(jī)，以便監(jiān)控人員及時了解現(xiàn)場，對現(xiàn)場情況作出判斷、進(jìn)行相應(yīng)的操作。實時性包括計算機(jī)與plc實時通信以及plc實時監(jiān)控所聯(lián)設(shè)備狀態(tài)兩方面內(nèi)容。

　　4.1 計算機(jī)實時數(shù)據(jù)處理

　　該部分由vb的timer控件完成。通過引發(fā)timer事件（timer事件是vb模擬實時計時器的事件），timer控件可以定時執(zhí)行規(guī)定的操作，使得plc所連接的設(shè)備狀態(tài)信息及時傳送到計算機(jī)。

　　timer控件主要屬性如表3，該部分的程序框圖如圖1所示。

　　4.2 plc實時數(shù)據(jù)處理

　　由于s7-200系列plc在自由口模式下，通信協(xié)議*由梯形圖程序控制。s7-200cpu連續(xù)掃描用戶程序、執(zhí)行用戶任務(wù)。plc在程序執(zhí)行過程中，基于穩(wěn)定、快速、靈活等方面考慮，cpu每個掃描周期都通過輸入輸出映像寄存器來執(zhí)行實際輸入輸出操作，即讀實際輸入點值到映像寄存器、寫映像寄存器值到實際輸出點。由于在中斷中不能順利進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫操作，因此，可通過編程，利用plc循環(huán)掃描執(zhí)行程序的特點，使得在程序掃描期間實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲區(qū)與輸入輸出映像寄存器區(qū)交換數(shù)據(jù)，也就是說，計算機(jī)只要通過與數(shù)據(jù)存儲區(qū)實時完成通信就可達(dá)到實時監(jiān)控實際輸入輸出點的效果。

一個實際的PLC控制系統(tǒng)是以PLC為核心組成的電氣控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對生產(chǎn)設(shè)備和工業(yè)過程的自動控制。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的好壞直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量和企業(yè)的生產(chǎn)效率，關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時要全面了解被控對象的機(jī)構(gòu)和運行過程，明確動作的邏輯關(guān)系，最大限度地滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過程的控制要求，同時力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維護(hù)方便，并保證控制系統(tǒng)安全可靠。

　　用戶在使用PLC進(jìn)行實際系統(tǒng)設(shè)計的過程中，會自覺或不自覺地遵循一定的方法和步驟。PLC是一種特殊的計算機(jī)，在體系結(jié)構(gòu)、運行方式和編程語言等方面有別于普通計算機(jī)，因此在設(shè)計方法和步驟上有其特殊性。雖然不能要求必須先做什么，后做什么，具體應(yīng)該怎樣做，但必須遵循一些共同的原則，使PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計方法和步驟符合科學(xué)化，形成工程化，趨于標(biāo)準(zhǔn)化。

　　一、 設(shè)計原則及方法

　　1.系統(tǒng)設(shè)計的基本原則

　　在進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計時，一般應(yīng)遵循以下幾個原則：

　?。?）*被控對象的工藝要求。

　?。?）在滿足控制要求和技術(shù)指標(biāo)的前提下，盡量使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)。

　?。?）控制系統(tǒng)要安全可靠。

　　（4）在設(shè)計時要給控制系統(tǒng)的容量和功能預(yù)留一定的裕度，便于以后的調(diào)整和擴(kuò)充。

　　2.設(shè)計內(nèi)容

　?。?）根據(jù)被控對象的特性及用戶的要求，擬定PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)條件和設(shè)計指標(biāo)，并寫出詳細(xì)的設(shè)計任務(wù)書，作為整個控制系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)。

　?。?）參考相關(guān)產(chǎn)品資料，選擇開關(guān)種類、傳感器類型、電氣傳動形式、繼電器/接觸器的容量以及電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

　　（3）選擇PLC的型號及程序存儲器容量，確定各種模塊的數(shù)量。

　?。?）繪制PLC的輸入/輸出端子接線圖。

　?。?）設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的監(jiān)控程序。

　?。?）輸入程序并調(diào)試，根據(jù)設(shè)計任務(wù)書進(jìn)行測試，提交測試報告。

　　（7）根據(jù)要求設(shè)計電氣柜、模擬顯示盤和非標(biāo)準(zhǔn)電器元部件。

　　（8）編寫設(shè)計說明書和使用說明書等設(shè)計文檔。

　　3.設(shè)計方法及步驟

　　（1）詳細(xì)了解和分析被控對象的工藝條件，根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過程的控制要求，分析被控對象的機(jī)構(gòu)和運行過程，明確動作的邏輯關(guān)系（動作順序、動作條件）和必須要加入的聯(lián)鎖保護(hù)及系統(tǒng)的操作方式（手動、自動）等。

　?。?）根據(jù)被控對象對PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，確定所需輸入/輸出信號的點數(shù)，選配適當(dāng)?shù)腜LC。

　?。?）根據(jù)控制要求有規(guī)則、有目的地分配輸入/輸出點（I/O分配），設(shè)計PLC的I/O電氣接口圖（PLC的I/O口與輸入/輸出設(shè)備的連接圖）。繪出接線圖并接線施工，完成硬件設(shè)計。

　　（4）根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求畫出系統(tǒng)的工藝流程圖。

　　（5）根據(jù)系統(tǒng)的工藝流程圖設(shè)計出梯形圖，同時可進(jìn)行電氣控制柜的設(shè)計和施工。

　　（6）如用編程器，需將梯形圖轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的指令并輸入到PLC中。

　?。?）調(diào)試程序，*行模擬調(diào)試，然后再進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。調(diào)試時可模擬用戶輸入設(shè)備的信號給PLC，輸出設(shè)備可暫時不接，輸出信號可通過PLC主機(jī)的輸出指示燈監(jiān)控通斷變化，對于內(nèi)部數(shù)據(jù)的變化和各輸出點的變化順序，可在上位計算機(jī)上運行軟件的監(jiān)控功能，查看運行動作時序圖。

　?。?）程序模擬調(diào)試通過后，接入現(xiàn)場實際控制系統(tǒng)與輸入/輸出設(shè)備聯(lián)機(jī)調(diào)試，如不滿足要求，再修改程序或檢查更改接線，直至滿足要求。調(diào)試成功后做程序備份，同時提交測試報告。

　?。?）編寫有關(guān)技術(shù)文件（包括I/O電氣接口圖、流程圖、程序及注釋文件、故障分析及排除方法等），完成整個PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計。

　　以上是設(shè)計一個PLC控制系統(tǒng)的大致步驟，具體系統(tǒng)設(shè)計要根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模的大小、控制要求的復(fù)雜程度、控制程序步數(shù)的多少靈活處理，有的步驟可以省略，也可作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

　　4.設(shè)計任務(wù)書的確定

　　生產(chǎn)工藝流程的特點和要求是設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的主要依據(jù)，所以必須詳細(xì)了解和分析對象的特性。設(shè)計任務(wù)書一般應(yīng)包括以下幾個方面：

　?。?）控制系統(tǒng)的名稱。

　　（2）控制的任務(wù)和范圍。在設(shè)計任務(wù)書中指明控制對象的范圍，必須完成的動作，包括動作時序和方式（手動、自動，點動、間斷、連續(xù)等）等。

　　（3）檢測和控制的參數(shù)表（I/O分配表）。根據(jù)工藝指標(biāo)、操作要求和安全措施等確定檢測點和控制點的含義、數(shù)量、量程、精度、特性、安裝位置等。一般在滿足控制要求和技術(shù)指標(biāo)的前提下，檢測點和控制點應(yīng)盡可能地少，并且精度要求也應(yīng)以滿足實際需要為準(zhǔn)，否則將使控制系統(tǒng)復(fù)雜化，增加系統(tǒng)成本。

　　（4）參數(shù)之間的關(guān)系。明確在控制過程中各輸入/輸出量之間的先后順序和邏輯關(guān)系。

　　二、 PLC的選型

　　PLC是一種通用的智能化工業(yè)控制設(shè)備，其檔次和功能面向各種各樣的應(yīng)用，眾多的生產(chǎn)廠家提供了各種系列、各種功能的產(chǎn)品。目前常見的國內(nèi)外PLC產(chǎn)品有幾百種型號。這為用戶提供了廣泛的選擇余地，但也給一般用戶的選型帶來一些不便。下面簡要介紹如何合理地選型，以組成經(jīng)濟(jì)實用的控制系統(tǒng)。

　　1.PLC的形式與規(guī)模的選擇

　　PLC的選型前提是在功能上應(yīng)滿足生產(chǎn)過程的工藝要求。對于只含有開關(guān)量控制的系統(tǒng)，一般的小型PLC即可滿足要求，不需要特別考慮PLC的掃描速度。

　　如果被控對象以開關(guān)量控制為主，只有少量的模擬量控制，則可考慮選用小容量、高性能的機(jī)型，如FP3、FP5等系列。這類PLC除了開關(guān)量處理外，還具有較強(qiáng)的算術(shù)運算和數(shù)據(jù)處理等功能。對于模擬量控制，就需要考慮PLC的掃描速度。

　　復(fù)雜的控制系統(tǒng)一般含有較多的開關(guān)量輸入/輸出，如對模擬量的控制要求也較高，可考慮選用中檔和高檔機(jī)型，如FP10、FP10S、FP10SH等系列的PLC。中、高檔PLC都具有模擬量輸入/輸出、PID運算、閉環(huán)控制和快速響應(yīng)等功能，但價格較高。對于更復(fù)雜的控制系統(tǒng)，其控制點既多又分散，一般要求較快的響應(yīng)速度，并具有數(shù)據(jù)處理、文件管理、分析決策等功能，就要選用具有通信聯(lián)網(wǎng)等功能的PLC系統(tǒng)，以組成分布式工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。

　　2.PLC的機(jī)型與容量的選擇

　?。?）PLC機(jī)型的選擇

　　根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求和容量來選擇PLC，首先是PLC生產(chǎn)廠家的選擇，在完成相同功能的情況下，選擇廠家在考慮可靠性的同時兼顧經(jīng)濟(jì)性。接下來根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的技術(shù)資料選擇機(jī)型，注意考慮輸出類型（如晶體管型、繼電器型和晶閘管型）、I/O點數(shù)和工作電源等。若電氣控制柜還需與其他控制柜聯(lián)網(wǎng)運行，選型時還需考慮有無聯(lián)網(wǎng)功能。對于工藝過程相對穩(wěn)定、使用環(huán)境相對較差的場合，宜選用整體式PLC。對于較復(fù)雜的系統(tǒng)，可選用模塊式PLC，以便于調(diào)整、擴(kuò)充以及快速方便地判斷與處理故障。

　　此外，對于一個單位而言，應(yīng)盡量使機(jī)型統(tǒng)一，以便于系統(tǒng)的設(shè)計、管理、使用和維護(hù)。

　?。?）PLC容量的選擇

　　PLC容量包括輸入/輸出點數(shù)和用戶程序存儲器兩個方面。

　?、佥斎?輸出點數(shù)（I/O點數(shù)）的估算

　　根據(jù)被控對象的輸入信號與輸出信號的總點數(shù)，再考慮15%～20%的備用量，以便以后的調(diào)整和擴(kuò)充。

　?、谟脩舫绦虼鎯ζ魅萘康墓浪?/p>

　　用戶程序存儲器容量與許多因素有關(guān)，如I/O點數(shù)、運算處理量以及程序的結(jié)構(gòu)等，因此不可能預(yù)先準(zhǔn)確地計算出程序容量，只能作粗略的估算。一些項目所占的存儲空間可參照以下原則進(jìn)行估算：

　　l開關(guān)量輸入：5～10步/點。

　　l開關(guān)量輸出：3～5步/點。

　　l模擬量輸入/輸出：50～80步/通道。

　　l定時器/計數(shù)器：3～5步/個。

　　l通信接口：200步/個。

　　l數(shù)據(jù)處理：5～10步/量。

　　最后按所估算的總步數(shù)再加100%的備用量。需要注意的是，有些小型PLC的用戶程序存儲器容量是固定的，在選擇時要充分考慮。  　　3.開關(guān)量輸入/輸出模塊的選擇

　　不同的開關(guān)量I/O模塊的電路組成不同，開關(guān)量I/O模塊的選擇主要是根據(jù)點數(shù)、電路結(jié)構(gòu)、電壓形式、電壓范圍等方面。

　?。?）開關(guān)量輸入模塊的選擇

　　PLC的開關(guān)量輸入模塊用來檢測來自現(xiàn)場（如按鍵、行程開關(guān)、接近開關(guān)等）的通斷信號，并經(jīng)過隔離、放大、整形和電平轉(zhuǎn)換等處理后輸入PLC內(nèi)部。對開關(guān)量輸入模塊，主要是選擇點數(shù)和輸入電壓形式，輸入電壓一般有24V的直流和110V或220V的交流。

　　選擇輸入模塊應(yīng)考慮以下幾點：

　?、佥斎肽K的工作電壓應(yīng)盡量與現(xiàn)場輸入設(shè)備（有源的）的*，可以省掉轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。

　?、诟呙芏鹊妮斎肽K，如32點或64點，因受工作電壓、工作電流和環(huán)境溫度的限制，一般可同時接通的點數(shù)不得超過該模塊輸入點數(shù)的60%。

　?。?）開關(guān)量輸出模塊的選擇

　　PLC的輸出模塊是將其內(nèi)部的低電平控制信號經(jīng)隔離后轉(zhuǎn)換成外部所需電平的輸出信號，以驅(qū)動外部負(fù)載。對開關(guān)量輸出模塊，主要是選擇其點數(shù)和輸出方式。輸出方式有晶體管、晶閘管和繼電器三種。選擇輸出模塊應(yīng)考慮以下幾點：

　　①輸出方式

　　繼電器輸出可任意使用交流或直流工作電源，價格相對便宜，輸出電壓適應(yīng)范圍廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬時過電壓和過電流的能力強(qiáng)，具有隔離作用。但繼電器觸點的響應(yīng)速度慢，工作壽命較短，適用于動作不頻繁的交直流負(fù)載。在驅(qū)動感性負(fù)載時，最高通斷頻率一般不超過1Hz。晶體管（使用直流工作電源）和晶閘管輸出（使用交流工作電源）都為無觸點開關(guān)輸出，適用于驅(qū)動動作頻繁的負(fù)載。

　?、谳敵鲭妷海娏鳎?/p>

　　輸出模塊的輸出電壓（電流）必須大于負(fù)載電壓（電流）的額定值，并留有足夠的余量。

　?、墼试S同時接通的輸出點數(shù)

　　在選用輸出模塊時，不但要看一個輸出點的驅(qū)動能力，還要保證不超過公共端（COM端）所允許的電流值。

　　4.模擬量輸入/輸出模塊的選擇

　?。?）模擬量輸入模塊的選擇

　　對于輸入連續(xù)變化的電壓、壓力、流量等物理量，需采用相應(yīng)的傳感器或變送器轉(zhuǎn)變?yōu)橐欢ǚ秶鷥?nèi)的電壓或電流信號，然后使用模擬量模塊輸入到PLC中。模擬量輸入模塊按通道分為2、4、8通道等規(guī)格，按電路結(jié)構(gòu)分為普通型和隔離型，按輸入信號形式和范圍有－10～10V、0～5V、1～5V、0～20mA、4～20mA等。有的模塊可設(shè)定電流還是電壓，甚至可設(shè)定范圍，選擇輸入模塊應(yīng)考慮以下幾點：

　?、佥斎敕绞郊胺秶?/p>

　　根據(jù)輸入設(shè)備來選擇電壓型或電流型輸入方式的模塊，電流型的抗*力高于電壓型。模塊的輸入有效范圍越大，其適應(yīng)性較強(qiáng)，但誤差偏大。

　　②轉(zhuǎn)換分辨率

　　分辨率與系統(tǒng)的控制精度有關(guān)。一般的模塊有12位以上的分辨率，可以滿足一般的要求。如輸入信號范圍可變，可分辨的最小的信號單位也隨之變化。

　?、坜D(zhuǎn)換速度

　　轉(zhuǎn)換速度與控制系統(tǒng)的實時性有關(guān)。模塊的轉(zhuǎn)換速度有快有慢，考慮到濾波效果，模擬量輸入模塊大多采用積分式A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換速度一般為毫秒級。通常各通道的轉(zhuǎn)換以串行方式進(jìn)行，如因轉(zhuǎn)換速度而影響控制性能時，可選用的高速模塊。

　?。?）模擬量輸出模塊的選擇

　　模擬量輸出模塊能輸出被控設(shè)備所需的規(guī)定信號范圍的電壓或電流，如0～5V、－10～10V或4～20mA等。模擬量輸出模塊的選擇考慮與模擬量輸入模塊相同。為了滿足特殊的需求，可選用相應(yīng)的智能模塊。

　　此外還要考慮與PLC的I/O口相連的輸入/輸出設(shè)備的選型，包括輸入設(shè)備（如按鈕、行程開關(guān)、傳感器、變送器等）和輸出設(shè)備（繼電器、接觸器、調(diào)節(jié)閥、信號指示燈等）的選型，以及由輸出設(shè)備驅(qū)動的各種控制對象（如電動機(jī)、電磁閥等）的選型，選擇此類設(shè)備要考慮備件的通用性。

　　以上簡要地介紹了PLC選型的一般依據(jù)和通常需考慮的幾個因素，設(shè)計者應(yīng)根據(jù)實際的需要綜合考慮，選擇性能價格比合適的產(chǎn)品，*被控對象的控制要求，充分發(fā)揮PLC的功能，并兼顧到系統(tǒng)的擴(kuò)充性。

　　三、 系統(tǒng)設(shè)計

　　PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計一般包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分，硬件設(shè)計一般相對比較簡單，通常在輸入/輸出選型后將外部設(shè)備連接到PLC即可。軟件設(shè)計通常是用梯形圖將控制任務(wù)描述出來，實現(xiàn)相應(yīng)的控制功能。所以畫梯形圖（即軟件設(shè)計）是PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的核心任務(wù)。