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可編程控制器

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         以滿足客戶的需求為宗旨 ,  以誠為本  ,  精益求精

 PLC在數(shù)控機(jī)床中的工作流程，和通常的PLC工作流程基本上是*的，分為以下幾個步驟:

    (1).輸入采樣:輸入采樣，就是PLC以順序掃描的方式讀入所有輸入端口的信號狀態(tài)，并將此狀態(tài)，讀入到輸入映象寄存器中。當(dāng)然，在程序運(yùn)行周期中這些信號狀態(tài)是不會變化的，除非一個新的掃描周期的到來，并且原來端口信號狀態(tài)已經(jīng)改變，讀到輸入映象寄存器的信號狀態(tài)才會發(fā)生變化。

   (2)、程序執(zhí)行:程序執(zhí)行階段系統(tǒng)會對程序進(jìn)行特定順序的掃描，并且同時讀入輸入映像寄存區(qū)、輸出映像寄存區(qū)的讀取相關(guān)數(shù)據(jù)，在進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算后，將運(yùn)算結(jié)果存入輸出映像寄存區(qū)供輸出和下次運(yùn)行使用。

    (3)、出刷新階段:在所指令執(zhí)行完成后，輸出映像寄存區(qū)的所有輸出繼電器的狀態(tài)(接通/斷開)在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，通過特定方式輸出，驅(qū)動外部負(fù)載。

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)*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，為了對整個直流系統(tǒng)進(jìn)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(yùn)行參數(shù)，并對數(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)行實時運(yùn)行控制和故障處理，并對蓄電池進(jìn)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、中國臺灣人機(jī)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(hù)、擴(kuò)展。為提高終端的抗*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(hù)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(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(jìn)行實時采集；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)用故障報警及保護(hù)子程序判斷故障報警及保護(hù)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(yùn)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(jìn)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(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(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，自動轉(zhuǎn)為恒壓均充電；當(dāng)充電電流逐漸減小，達(dá)到0.01c10a時，plc開始計時，均充計時達(dá)3小時后，自動轉(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，自動轉(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(yùn)行時，plc控制充電裝置自動進(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(diǎn)

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(yuǎn)端控制整流模塊的開/關(guān)機(jī)、自動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(jìn)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(hù)信號時，保護(hù)繼電器動作，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(yùn)行實踐表明，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(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)*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*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(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(diǎn)

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(yùn)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(yuǎn)，在橫移車上放置了遠(yuǎn)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(yuǎn)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(hù)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(diǎn)，PLC的輸出點(diǎn)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*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)行的一個方向為正方向（加脈沖），當(dāng)橫移車向設(shè)定的位置運(yùn)行時（工作運(yùn)行速度），高速計數(shù)器自動進(jìn)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(yùn)行，在到達(dá)設(shè)定的位置時，停止變頻器的輸出，同時實施機(jī)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

 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，對掛在總線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(jìn)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(jìn)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(jìn)，現(xiàn)場布線減少，自動化程度提高了，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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