S7-200系列可編程控制器的特點(diǎn)分類及主要功能元件
西門子S7系列可編程控制器分為S7-400、S7-300、S7-200三個(gè)系列,分別為S7系列的大、中、小型可編程控制器系統(tǒng)。S7-200系列可編程控制器有CPU21X系列,CPU22X系列,其中CPU22X型可編程控制器提供了4個(gè)不同的基本型號(hào),常見(jiàn)的有CPU221,CPU222,CPU224和CPU226四種基本型號(hào)。
小型PLC中,CPU221價(jià)格低廉能滿足多種集成功能的需要。CPU 222是S7-200家族中低成本的單元,通過(guò)可連接的擴(kuò)展模塊即可處理模擬量。CPU 224具有更多的輸入輸出點(diǎn)及更大的存儲(chǔ)器。CPU 226和226XM是功能強(qiáng)的單元,可完全滿足一些中小型復(fù)雜控制系統(tǒng)的要求。四種型號(hào)的PLC具有下列特點(diǎn):
(1)集成的24V電源
可直接連接到傳感器和變送器執(zhí)行器,CPU 221和CPU222具有180mA 輸出。CPU224輸出280mA,CPU 226、CPU 226XM輸出400mA 可用作負(fù)載電源。
(2)高速脈沖輸出
具有2 路高速脈沖輸出端,輸出脈沖頻率可達(dá)20KHz,用于控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī),實(shí)現(xiàn)定位任務(wù)。
(3)通信口
CPU 221、CPU222和CPU224具有1個(gè)RS-485通信口。CPU 226、CPU 226XM具有2個(gè)RS-485通信口。支持PPI、MPI通信協(xié)議,有自由口通信能力。
(4)模擬電位器
CPU221/222有1個(gè)模擬電位器,CPU224/226/226XM有2個(gè)模擬電位器。模擬電位器用來(lái)改變特殊寄存器(SMB28,SMB29)中的數(shù)值,以改變程序運(yùn)行時(shí)的參數(shù)。如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的預(yù)置值,過(guò)程量的控制參數(shù)。
(5)中斷輸入允許以極快的速度對(duì)過(guò)程信號(hào)的上升沿作出響應(yīng)。
(6)EEPROM 存儲(chǔ)器模塊(選件)
可作為修改與拷貝程序的快速工具,無(wú)需編程器并可進(jìn)行輔助軟件歸檔工作。
(7)電池模塊
用戶數(shù)據(jù)(如標(biāo)志位狀態(tài)、數(shù)據(jù)塊、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器)可通過(guò)內(nèi)部的超級(jí)電容存儲(chǔ)大約5 天。選用電池模塊能延長(zhǎng)存儲(chǔ)時(shí)間到200天(10年壽命)。電池模塊插在存儲(chǔ)器模塊的卡槽中。
(8)不同的設(shè)備類型
CPU 221~226 各有2種類型CPU,具有不同的電源電壓和控制電壓。
(9)數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn)
CPU 221具有6個(gè)輸入點(diǎn)和4個(gè)輸出點(diǎn);CPU 222具有8個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn);CPU 224 具有14個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn);CPU226/226XM 具有24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)。CPU22X主機(jī)的輸入點(diǎn)為24V直流雙向光電耦合輸入電路,輸出有繼電器和直流(MOS型)兩種類型。
(10)高速計(jì)數(shù)器
CPU 221/222有4個(gè)30KHz高速計(jì)數(shù)器,CPU224/226/226XM有6個(gè)30KHz的高速計(jì)數(shù)器,用于捕捉比CPU掃描頻率更快的脈沖信號(hào)。
S7-200系列的基本邏輯指令
S7-200系列的基本邏輯指令與FX系列和CPM1A系列基本邏輯指令大體相似,編程和梯形圖表達(dá)方式也相差不多,這里列表表示S7-200系列的基本邏輯指令(見(jiàn)表)。 表 S7-200系列的基本邏輯指令
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通過(guò)熱電偶信號(hào)板 SB 1231,可使用連接的熱電偶進(jìn)行高精度溫度記錄。另外,也可記錄低電平模擬信號(hào) ±80 mV。可將熱電偶信號(hào)板 SB 1231 直接插到所有 SIMATIC S7-1200 CPU 中。
這為用戶提供了下列優(yōu)勢(shì):
SM 1231 RTD 模塊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和其他 S7-1200 系列模塊的相同:
通過(guò) RTD 信號(hào)板 SB 1231,可使用電阻式溫度檢測(cè)器進(jìn)行高精度溫度記錄??蓪?RTD 信號(hào)板 SB 1231 用于 SIMATIC S7-1200 CPU。可將 RTD 信號(hào)板 SB 1231 直接插到所有 SIMATIC S7-1200 CPU 中。
這為用戶提供了下列優(yōu)勢(shì):
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(chǎng)合中的檢測(cè),監(jiān)測(cè)及控制。
在這里,和大家一起來(lái)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(lái)看一看西門子S7-200系列PLC怎樣來(lái)實(shí)現(xiàn)這 個(gè)功能。
首先,確定使用哪個(gè)端口來(lái)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(shuō)明:
Q0.0 Q0.1 控制字節(jié)說(shuō)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(lái)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(lái)說(shuō)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(shuō)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(lái)談?wù)劯咚儆?jì)數(shù)的用途,我們采用普通電機(jī)來(lái)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng),我們想控制轉(zhuǎn)動(dòng)距離,怎么來(lái)解決這個(gè)問(wèn)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(lái)取得這些脈沖,只能通過(guò)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?jiǎn)單,可以通過(guò)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(guò),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(guò)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(chǎng)的PID參數(shù)的調(diào)整過(guò)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)。
S7-300PLC 6ES7368-3BB01-0AA0產(chǎn)品描述
SIMATIC S7-300,連接電纜,IM 360/IM 361之間,1M
導(dǎo)線
屬于產(chǎn)品IM 360/IM 361
導(dǎo)線長(zhǎng)度1 m
重量
重量,約270 g
6ES7194-4CA00-0AA0鏈接模塊產(chǎn)品描述
SIMATIC DP,連接模塊,用于數(shù)字量和模擬量電子模塊 ET 200PRO4 X M12
附件 | |
功能說(shuō)明 | CM IO 4 x M12 |
重量 | |
重量,約 | 300 g |
結(jié)構(gòu)緊湊,功能強(qiáng)大
SIMATIC ET 200SP 開(kāi)放式控制器時(shí)此類控制器當(dāng)中將 ET 200SP 控制器的功能與可視化和 PC 應(yīng)用程序合并在一個(gè)堅(jiān)固耐用的緊湊型控制系統(tǒng)(帶有集中 I/O)的控制器。
ET 200SP 開(kāi)放式控制器 CPU 1515SP PC 是一種堅(jiān)固耐用的緊湊型系統(tǒng),它將 ET 200SP 控制器的功能與基于 PC 的平臺(tái)組合在一起。該 CPU 提供了 ET 200SP 系統(tǒng)、S7-1500 控制器系列以及 TIA 環(huán)境的完整功能。該控制器可用于控制特殊及系列機(jī)器設(shè)備,或用于控制分布式配置中的設(shè)備。該控制器尤其適用于數(shù)量較高的機(jī)器設(shè)備,例如,可用于攝像頭檢查以及圖像傳輸或打印機(jī)連接的質(zhì)量。在必須使用編程語(yǔ)言 C 或 C++ 來(lái)集成特殊自動(dòng)化功能時(shí)、將 Windows 軟件緊密連接到軟件控制器時(shí)或必須存儲(chǔ)較大量的數(shù)據(jù)時(shí),CPU 1515SP PC 尤其顯示出自身的優(yōu)點(diǎn)。
預(yù)裝有 WinCC Runtime Advanced V13 SP1 的 CPU 1515SP PC + HMI 提供了額外 HMI 功能??梢栽谝慌_(tái)設(shè)備上集成控制和可視化功能。
同步模塊直接插入 CPU 41xH 的預(yù)留插槽中。每個(gè) CPU 需要兩個(gè)同步模塊。通過(guò)光纜連接子單元中的模塊。
Y-型鏈接
- 2 IM 157 接口模塊
- 1 個(gè) Y-型聯(lián)結(jié)器
- 1 個(gè) RS 485 轉(zhuǎn)發(fā)器
Y-型聯(lián)結(jié)器
配置選項(xiàng)與約束
冗余 PROFIBUS-DP 主站可通過(guò)下述方式由 Y-型鏈接進(jìn)行擴(kuò)展:
通過(guò)熱電偶信號(hào)板 SB 1231,可使用連接的熱電偶進(jìn)行高精度溫度記錄。另外,也可記錄低電平模擬信號(hào) ±80 mV。可將熱電偶信號(hào)板 SB 1231 直接插到所有 SIMATIC S7-1200 CPU 中。
這為用戶提供了下列優(yōu)勢(shì):
信號(hào)板直接插到每個(gè) S7-1200-CPU 前面的支架中。
SM 1231 RTD 模塊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和其他 S7-1200 系列模塊的相同:
通過(guò) RTD 信號(hào)板 SB 1231,可使用電阻式溫度檢測(cè)器進(jìn)行高精度溫度記錄??蓪?RTD 信號(hào)板 SB 1231 用于 SIMATIC S7-1200 CPU。可將 RTD 信號(hào)板 SB 1231 直接插到所有 SIMATIC S7-1200 CPU 中。
這為用戶提供了下列優(yōu)勢(shì):