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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(shè)備上的自動(dòng)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(gè)使用方面的情況。
 1.步進(jìn)，伺服脈沖定位控制。
  在設(shè)備的控制系統(tǒng)中，有關(guān)運(yùn)動(dòng)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(shí)現(xiàn)這   個(gè)功能。
  首先，確定使用哪個(gè)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(gè)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(shí)間基準(zhǔn)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(jí)周期，發(fā)脈沖的周期（也就是頻率）與脈沖個(gè)數(shù)都要重新輸入。10000101轉(zhuǎn)化為  16進(jìn)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(shí)也知道步進(jìn)電機(jī)的脈沖周期與沖個(gè)數(shù)的存放位置（對(duì)  Q0.0來說是SMW68與SMD72）。當(dāng)然，VW100與VD102內(nèi)的數(shù)據(jù)不同的話，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)就不一樣。
   還有一點(diǎn)需要說明得是：M0.0導(dǎo)通---PLC捕捉到上升沿發(fā)動(dòng)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(dòng)PLS即可，程序如下：

2.高速計(jì)數(shù)功能。
   西門子S7-200系列PLC具有高速計(jì)數(shù)的功能；舉一例子來談?wù)劯咚儆?jì)數(shù)的用途，我們采用普通電機(jī)來帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，我們想控制轉(zhuǎn)動(dòng)距離，怎么來解決這個(gè)問題？那么我們可在電機(jī)另一頭與一編碼器聯(lián)接，電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，編碼器也隨之轉(zhuǎn)一圈，同時(shí)根據(jù)規(guī)格發(fā)出不同的脈沖數(shù)。當(dāng)然，這些脈沖數(shù)的頻率比較高，PLC不能用普通的上升沿計(jì)數(shù)來取得這些脈沖，只能通過高速計(jì)數(shù)功能了。
   啟動(dòng)高速計(jì)數(shù)功能，也要具有控制字 
HSCO HSC1 描述 
 SM37.0  SM47.0  復(fù)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(dòng)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(jì)數(shù)器速率選擇 0=4X計(jì)數(shù)率， 1=1X計(jì)數(shù)率 
 SM37.3  SM47.3  計(jì)數(shù)方向控制位 0=減計(jì)數(shù)， 1=正計(jì)數(shù) 
 SM37.4  SM47.4  向HSC中寫入計(jì)數(shù)方向 0=不更新， 1=更新計(jì)數(shù)方向 
 SM37.5  SM47.5  向HSC中寫入預(yù)置值 0=不更新， 1=更新預(yù)置值 
 SM37.6  SM47.6  向HSC中寫入當(dāng)前值 0=不更新， 1=更新當(dāng)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(jì)數(shù)器，控制字為SMB47，現(xiàn)在我們啟動(dòng)高速計(jì)數(shù)器HSC1，選擇為增計(jì)數(shù)，更新計(jì)數(shù)方向，重新設(shè)置值，更新當(dāng)前值：這樣的話，HSC1的啟動(dòng)控制高為：11111000轉(zhuǎn)化為16進(jìn)制為 F8，將啟動(dòng)計(jì)數(shù)器時(shí)當(dāng)前值存放在SMD48中，將預(yù)存置放在SMD52中，具體的程序 如下：

同樣的，如果計(jì)數(shù)器在工作狀態(tài)下想停止計(jì)數(shù)器，也必須改變它的控制字后，啟動(dòng)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(dāng)?shù)暮唵危梢酝ㄟ^micro/win軟件的一個(gè)向?qū)С绦?，按照提?span>,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(gè)參數(shù)的具體意義：P為增益項(xiàng)，Ｐ越大，響應(yīng)起就快，在調(diào)節(jié)流量閥時(shí)：設(shè)定流量為50%，當(dāng)目前流量接近50%，剛超過，如果P值很大的話，那么流量閥會(huì)馬上會(huì)關(guān)閉，而不會(huì)控制在某一區(qū)域。這就是增益項(xiàng)太大引起。在調(diào)節(jié)的過程中應(yīng)該先將P值調(diào)節(jié)比較適當(dāng)了，再去調(diào)節(jié)I值，它為積分項(xiàng)，是在控制器回路中控制對(duì)當(dāng)前值與設(shè)定值相等的偏差范圍。D為微分項(xiàng)，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(diào)整過程中，針對(duì)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(dāng)目前距離設(shè)定值差距較大時(shí)，采用P值較大的一套PID參數(shù)，如果當(dāng)前值快接近設(shè)定值范圍時(shí)，采用P值較小的一套PID參數(shù)。

S7-200數(shù)據(jù)長度和數(shù)值范圍

S7-200 尋址時(shí)，可以使用不同的數(shù)據(jù)長度。不同的數(shù)據(jù)長度表示的數(shù)值范圍不同。S7-200 指令也分別需要不同的數(shù)據(jù)長度。

    S7-200系列在存儲(chǔ)單元所存放的數(shù)據(jù)類型有布爾型( BOOL)、整數(shù)型( INT )、實(shí)數(shù)型和字符串型四種。數(shù)據(jù)長度和數(shù)值范圍如表6所列。

表1   數(shù)據(jù)長度和數(shù)值范圍

● 實(shí)數(shù)的格式

    實(shí)數(shù)（浮點(diǎn)數(shù)）由32位單精度數(shù)表示，其格式按照ANSI/IEEE 754-1985標(biāo)準(zhǔn)中所描述的形式。實(shí)數(shù)按照雙字長度來存取。對(duì)于S7-200來說，浮點(diǎn)數(shù)精確到小數(shù)點(diǎn)后第六位。因而當(dāng)使用一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)常數(shù)時(shí)，多可以指定到小數(shù)點(diǎn)后第六位。
● 實(shí)數(shù)運(yùn)算的精度
    在計(jì)算中涉及到非常大和非常小的數(shù)，則有可能導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果不精確。 
● 字符串的格式
    字符串指的是一系列字符，每個(gè)字符以字節(jié)的形式存儲(chǔ)。字符串的第一個(gè)字節(jié)定義了字符串的長度，也就是字符的個(gè)數(shù)。一個(gè)字符串的長度可以是0到254個(gè)字符，再加上長度字節(jié)，一個(gè)字符串的大長度為255個(gè)字節(jié)。而一個(gè)字符串常量的大長度為126字節(jié)。
● 布爾型數(shù)據(jù)（0或1）。 
● S7-200CPU不支持?jǐn)?shù)據(jù)類型檢測
    例如：可以在加法指令中使用VW100中的值作為有符號(hào)整數(shù)，同時(shí)也可以在異或指令中將VW100中的數(shù)據(jù)當(dāng)作無符號(hào)的二進(jìn)制數(shù)。
● S7-200提供各種變換指令，使用戶能方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)制式及表達(dá)方式的變換。

• 用于故障安全SIMATIC S7系統(tǒng)的數(shù)字量輸出
• 兩種型號(hào)(1 x 源/源輸出，1 x 源/漏輸出)
• 用于連接電磁閥、DC 接觸器和指示燈
• 具有安全集成功能，用于安全運(yùn)行
• 用于故障安全模式
  • 集中式：帶 S7-31xF DP、S7-31xF PN/DP
  • ET200M 分布式：帶 SIMATIC IM 151-7 F-CPU、S7-31xF-2 DP、S7-41xF-2 及 S7-400F/FH

故障安全型數(shù)字量輸出模塊具有以下機(jī)械特性：

• 設(shè)計(jì)緊湊：
  • 每個(gè)輸出有兩個(gè)連接器，用于單通道或冗余執(zhí)行器控制
  • 綠色 LED，用于指示輸出的信號(hào)狀態(tài)
  • 一個(gè)綠色 LED 指示安全模式
  • 1個(gè)紅色組故障指示燈
  • 插入式設(shè)備，用于前連接器，通過前蓋保護(hù)
  • 前蓋上的標(biāo)簽區(qū)
• 安裝方便：
  安裝方法與ET 200M的其它 I/O 模塊相同
• 通過前連接器進(jìn)行用戶友好接線

這些模塊以集中形式被用于 SIMATIC S7-31xF-2 DP，或與 SIMATIC IM151-7 F-CPU、S7-31xF-2 DP、S7-416F-2 和 S7-400F/FH 一起在 ET 200M 分布式 I/O 設(shè)備中使用。

0 - 20 mA 和 4 - 20 mA 電流變送器（也包括 HART）可作為編碼器連接。

• 結(jié)構(gòu)緊湊、易于使用的低成本解決方案，用于滿足簡單控制任務(wù)
• 結(jié)構(gòu)緊湊、易于操作，無需附件即可廣泛應(yīng)用
• “一體式”產(chǎn)品，集成顯示屏和操作面板
• 僅需點(diǎn)擊按鈕或通過 PC 軟件即可連接 36 種不同的功能；使用次數(shù)多達(dá) 130 多次
• LOGO! 8: 通過按鈕或使用 PC 軟件，可鏈接 38/43 個(gè)不同功能；多 200/400 次
• 通過按鍵可以方便地更改功能。重接線無需更多耗時(shí)

LOGO! 邏輯模塊提供方便的、用戶友好的解決方案，用于滿足簡單的開環(huán)和閉環(huán)控制任務(wù)。

LOGO! 具有廣泛的通用性，例如：

• 樓宇/電氣安裝（照明、百葉窗、遮篷、門、門禁系統(tǒng)、柵欄、通風(fēng)系統(tǒng)，等。）
• 控制柜制造。
• 機(jī)電設(shè)備（泵，小型壓機(jī)，壓縮機(jī)，傳送帶，升降臺(tái)等）
• 暖房，溫室的特殊控制
• 對(duì)其他控制器的信號(hào)進(jìn)行處理

LOGO! 邏輯模塊可根據(jù)應(yīng)用情況進(jìn)行擴(kuò)展。

船級(jí)社認(rèn)證

美國船級(jí)社, 法國船級(jí)社, 挪威船級(jí)社,德國勞氏船級(jí)社, 英國勞氏船級(jí)社，等

LOGO! Modular 可提供多種電壓類型(12VDC, 24VDC, 24VAC, 115/230VDC, 115/230VAC)：

• 標(biāo)準(zhǔn)型：
• 純型號(hào)，成本經(jīng)過，不帶按鍵控制面板和顯示屏。

LOGO! 具有以下特性：

• R：繼電器輸出
• C:時(shí)鐘/時(shí)間切換
• E：以太網(wǎng)接口
• o:無顯示屏

LOGO!使用非常簡單：

• 按鍵控制面板和顯示屏位于一個(gè)設(shè)備中。無需其它工具。
• 通過集成式 EEPROM 備份切換程序和設(shè)定值（如定時(shí)器），以防電源故障。

LOGO! 節(jié)省空間：

• 例如：LOGO! 230RC：72 x 90 x 55 mm (W x H x D).
• 經(jīng)調(diào)整后，可安裝在配電箱中（尺寸與接地故障斷路器相同）。

LOGO! 提供大的靈活性和通用性：

• 可擴(kuò)展性：
  根據(jù)應(yīng)用情況可連接擴(kuò)展模塊。

LOGO! 具有通信功能：

• 使用可選的通信模塊，可連接到 AS-Interface 和 KNX Konnex 網(wǎng)絡(luò)。
• LOGO!7 和 8 可與其它 LOGO! 單元通信，或與 SIMATIC 控制器或 SIMATIC 面板通信

西門子SIMATIC S7-200系列PLC的特點(diǎn)、產(chǎn)品類型及編程軟件

S7-200系列PLC的特點(diǎn)：

是SIEMENS公司推出的一種小型PLC

（1）它結(jié)構(gòu)緊湊

（2）擴(kuò)展性良好

（3）指令功能強(qiáng)大

（4）價(jià)格低廉

成為當(dāng)代各種小型控制工程的理想控制器。

2．S7-200PLC的產(chǎn)品：

（1）集成一定數(shù)字I/O點(diǎn)的CPU：CPU221、CPU 222、CPU 224、CPU 226、CPU 226XM

（2）擴(kuò)展模塊：主要有

數(shù)字量擴(kuò)展模塊：EM221、EM222、EM223

模擬量擴(kuò)展模塊：EM231、EM 232、EM 235

通訊模塊：EM277、EM241等

其它模塊：特殊功能模塊

可以十分方便地組成不同規(guī)模的控制器。其控制規(guī)?？梢詮膸c(diǎn)到幾百點(diǎn)。S7-200PLC可以方便地組成PLC-PLC網(wǎng)絡(luò)和微機(jī)-PLC網(wǎng)絡(luò)，從而完成規(guī)模更大的工程。

3．S7-200的編程軟件：STEP7-Micro/WIN32。該編程軟件可以方便地在Windows環(huán)境下對(duì)PLC編程、調(diào)試、監(jiān)控。使得PLC的編程更加方便、快捷。可以說，S7-200可以完美地滿足各種小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的要求。

• 用于 SIMATIC S7-400H 和 S7-400F/FH。
• 可用于 S7-400H 容錯(cuò)系統(tǒng)
• 可通過 F 運(yùn)行版授權(quán)作為具有 F 功能的 CPU 在 S7-400F/FH 安全相關(guān)系統(tǒng)中使用
• 帶偶集成的 PROFIBUS DP 主站和組合 MPI/PROFIBUS DP 主站接口
• 帶集成 PROFINET 接口（2 端口交換機(jī)）
• 帶兩個(gè)用于 Sync 模塊的插槽

CPU 416-5H 可用于 SIMATIC S7-400H 和 S7-400F/FH。它可建立故障容錯(cuò) S7-400H 系統(tǒng)。也可結(jié)合 F 運(yùn)行授權(quán)一起用于 S7-400F/FH 故障安全自動(dòng)化系統(tǒng)。

內(nèi)置的 PROFIBUS-DP 接口使它能夠作為主站直接連接到 PROFIBUS-DP 現(xiàn)場總線。

基于帶交換機(jī)功能的內(nèi)置 PROFINET 接口，提供 2 個(gè)可外部訪問的 PROFINET 端口。這樣，可實(shí)現(xiàn)線性或環(huán)形結(jié)構(gòu)。

• CPU 用于 SIMATIC S7-400H 和 S7-400F/FH
• 可在高可用性 S7-400H 系統(tǒng)中使用
• 可結(jié)合故障安全 S7-400F/FH 系統(tǒng)中的 F-Runtime 授權(quán)和 F 兼容 CPU 使用
• 帶有集成 PROFIBUS DP 主站接口
• 帶有 2 個(gè)用于同步模塊的插槽

CPU 417-5H 是用于 SIMATIC S7-400H 和 S7-400 F/FH 的功能強(qiáng)大的 CPU， 可以用于實(shí)現(xiàn) S7-400H 高可用性系統(tǒng)。也可結(jié)合 F 運(yùn)行授權(quán)一起用于 S7-400F/FH 故障安全自動(dòng)化系統(tǒng)。

通過內(nèi)置 PROFIBUS-DP 接口，還可使它作為主站，直接連接到 PROFIBUS-DP 現(xiàn)場總線。

基于帶交換機(jī)功能的內(nèi)置 PROFINET 接口，提供 2 個(gè)可外部訪問的 PROFINET 端口。這樣，可實(shí)現(xiàn)總線性或環(huán)形結(jié)構(gòu)。

6SN1123-1AA00-0AA2電源模塊

用于基于 PC 自動(dòng)化的軟控制器

SIMATIC S7-1500 軟控制器用于在 SIMATIC IPC 上實(shí)現(xiàn) SIMATIC S7-1500 控制器。

它特別適用于專用機(jī)器制造中的控制解決方案，涉及高性能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制任務(wù)、集成 PC 應(yīng)用程序或在一臺(tái)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)多個(gè)任務(wù)。

S7-1500 軟控制器是 SIMATIC WinAC RTX 的長期后續(xù)產(chǎn)品。它可提供顯著提高的可用性和系統(tǒng)診斷，可在 TIA Portal 中完成全面組態(tài)。與 S7-1500 控制器一樣，該軟控制器具有集成運(yùn)動(dòng)控制功能以及經(jīng)過改進(jìn)的信息安全機(jī)制，適合知識(shí)產(chǎn)權(quán)和復(fù)制保護(hù)。

• SIMATIC S7-1500 軟控制器用于實(shí)現(xiàn)通過 SIMATIC IPC 完成的控制任務(wù)
• 采用創(chuàng)新的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，系統(tǒng)可用性高
• 經(jīng)過改進(jìn)的專有技術(shù)和復(fù)制保護(hù)
• 集成運(yùn)動(dòng)控制功能，可以控制速度控制軸和定位軸，支持外部編碼器
• 集成 Web 器，帶有創(chuàng)建用戶定義的 Web 站點(diǎn)的選項(xiàng)
• 通過功能強(qiáng)大的嵌入式 IPC427D 和 IPC477D 為解決方案提供優(yōu)功能
• 可在 SIMATIC IPC627D、IPC827D、IPC677D、IPC647D 和 IPC847D 上運(yùn)行
• SIMATIC ODK 1500S 用于通過語言 C/C++ 開發(fā)和集成控制功能和應(yīng)用程序

S7-1500 軟控制器執(zhí)行 S7-1500 控制器的功能，作為軟件在 SIMATC IPC 上的 Windows 系統(tǒng)中運(yùn)行。這樣，SIMATIC IPC 就能用于控制機(jī)器設(shè)備。

要通過 PROFINET 或 PROFIBUS 連接分布式 I/O，可以使用 SIMATIC IPC 的集成以太網(wǎng)和 PROFIBUS 接口。另外，CPU 通過易組態(tài)的塊提供全面控制功能，以及通過標(biāo)準(zhǔn)化 PLC-open 塊 提供連接至驅(qū)動(dòng)器的能力。

當(dāng)必須使用編程語言 C 或 C++ 來集成特殊自動(dòng)化功能或需要將 Windows 軟件與軟控制器直接連接時(shí)，該軟控制器顯示出特殊優(yōu)勢(shì)。

為此，可使用 SIMATIC ODK 1500S 來開發(fā)這種應(yīng)用程序。這些應(yīng)用程序可用于接口至 Windows 和 Windows 軟件（例如，數(shù)據(jù)庫、可視化系統(tǒng)或 Windows 文件系統(tǒng)），或用于實(shí)時(shí)應(yīng)用（例如，算法、控制器）。

標(biāo)準(zhǔn) CPU：

• SIMATIC S7-1500 軟控制器 CPU 1507S

特點(diǎn)	CPU 1507S
程序用工作存儲(chǔ)器，集成	5 MB
數(shù)據(jù)用工作存儲(chǔ)器，集成	20 MB
裝載存儲(chǔ)器	320 MB
命令執(zhí)行時(shí)間（Microbox IPC427D，Core i7，1.7 GHz）
位運(yùn)算	0.001 μs
字運(yùn)算	0.002 μs
定點(diǎn)運(yùn)算	0.002 μs
浮點(diǎn)運(yùn)算	0.006 μs
位存儲(chǔ)器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器
S7 計(jì)數(shù)器/定時(shí)器	各 2048
IEC 計(jì)數(shù)器	任意（僅受工作存儲(chǔ)器限制）
IEC 定時(shí)器	任意（僅受工作存儲(chǔ)器限制）
位存儲(chǔ)器	16 KB
I/O 地址范圍
輸入	32 KB（所有輸入都保存在過程映像中）
輸出	32 KB（所有輸出都保存在過程映像中）
運(yùn)動(dòng)
軸數(shù)	多 60
通信
PROFINET	√（通過 PC 接口） 2 x PN，其中 1 個(gè)為 PN IO RT
PROFIBUS	√（通過 PC 接口）
Web 器	√