西门子S7-200

西门子S7-200（精选九篇）

西门子S7-200 篇1

二十世纪六十年代，世界首台可编程逻辑控制器（PLC），诞生于在美国DEC公司。七十年代，这一技术被日本和西欧一些国家引进，并得到了长足的发展。2015年政府发布的《中国制造2025》报告中提到，建设重点领域智能工厂/数字化车间，必将把PLC的应用推向新的高度。

西门子作为全球电子电气工程专业领头羊公司，其生产的小型可编程逻辑控制器S7-200系列，具有极高的稳定性、多种内置功能和强劲的通讯能力，在工业、农业、化工业等领域得到了广泛的应用。

1 串口通讯方式

S7-200本身配置了两个通讯/编程接口，具有Point to-Point Interface模式、Multi Point Interface模式及自由口通讯三种通讯模式。三种方式均可实现与计算机的通讯，但MPI和PPI模式多用于对程序的编译与传输，自由口通讯方式更多的完成与第三方设备的通讯任务。

1.1 MPI通讯方式

Multi Point Interface（简称MPI）多点通讯，是一种保密的通讯协议。应用的系统对通讯速率要求不高、通讯量不大时，MPI通信不失为一种简约经济的通讯方式。其网络的通信速率为19.2kbps～12Mbps，能够连接最高32个节点，通信距离亦可通过中继器来进行扩展。

1.2 PPI通讯方式

Point-to-Point Interface（简称PPI）点对点接口，是PLC中央处理器的默认通讯协议。其采用了一种主从式通讯方式，主站设备发出控制指令，从站设备响应，但从站设备不主动发出信息[2]。

1.3 自由端口通讯方式

选择自由端口通讯方式，编译者可以通过发送中断、接收中断、RCV指令、XMT指令来控制通信端口的操作，用户可自行定义通讯协议。自由口除了可以连接组态工具监控PLC，也可以读写变量存储区（V区）、位存储区（M区）等存储区域内的数据。使用自由口通讯，可以将多种兼容RS232接口的设备连接到PLC上，应用更加灵活。

2 通讯实例

2.1 硬件配置

本例硬件配置依托于某型视觉检测系统，通过S7-200PLC本体的两个串口实现PLC与上位系统及下位数据采集设备之间的信息交互。具体为Port 0端口用于PLC与数据采集设备通讯，Port 1端口执行PLC与上位系统的数据交互任务。其他电平信号与PLC的过程映像寄存器（I/O）连接。

上位系统计算机串口与PLC串口均为RS485接口，可利用屏蔽电缆将两设备直接连接。

下位数据采集设备采用RS232接口，例如SYMBOL MS1204固定式扫码器。数据采集设备与PLC连接时需要信号转换。该信号转换通过RS232/RS485通信协议转换模块实现，PLC、转换器、扫码器的接线示意如图1所示。

2.2 程序设计

2.2.1 通讯端口设置

PLC串口设置自由口通讯方法，如表1所示。

2.2.2 使能中断

2.2.3 端口0接收数据

当接收字符不是回车、换行时，当前中断接收的字符拼接在接收字符串的最后一个，并将指针VD690、接收计数器VW694分别自加1。

端口0接收到回车时，表示接收结束，置位PORT0接收完成标志M4.3，清空入口SN条码区；将接收字符计数器VW694赋给入口SN条码区的首字节VB1500、将接收区VB660的接收字符串赋给入口SN条码区的字符区；对指针、接收字符计数器设定初始值。

2.2.4 端口1接收数据

当接收字符不是;时，当前中断接收的字符拼接在接收字符串的最后一个，并将指针VD650、接收字符计数器VW654分别自加1。

PLC检测到;时PORT1接收结束，将PORT1接收完成标志M4.4置位；清空入口SN条码区；将接收字符计数器VW654以字节的形式存在VB640中，对指针VD650、接收字符计数器VW654赋初值。

PORT1的接收数据最终输出在VB640开始的若干字节中，且VB640存放的是该字串的长度。因此字串长度赋值对像是VB640，而对指针VD650赋初值时，是指定VB641的地址作为VD650的初值的，这一点与PORT0不同。

2.2.5 端口1发送数据

使用XMT指令通过PORT1向视觉PC发送拍照前查询型号指、拍照/坐标指令等。此处以发送预先设置好的复位指令“RESET;”为例；

3 结论

本文对S7-200的串口通讯方式进行分析研究。结合理论，应用性价比高、易操作的器件，将自由通讯模式应用到工程实例中。经过工程验证，此种通讯方式编程简单，易于移植，运行稳定，安全可靠。

参考文献

[1]PLC的发展历程浅析[OL].中国工控网,2014.

[2]潘必胜.西门子PLC的PPI通讯协议协议研究[J].单片机与嵌入式系统应用,2009(12).

西门子S7-200 篇2

经历了炎热的一天，6.25，记忆犹新，不但是天气炎热，心里也实在很冒火，但是还是静下心来把S7-200和组态王的活搞得七七八八了，还有一些小问题可以解决的别人也可以解决，很简单，不可以解决的就属于驱动的问题了。

现在是早上5点钟（MSN的时间总是不对，难道我写成美国时间了？？），怕一睡下去就醒不过来了，又没有水洗澡，就写写调试过程吧。

调试过程很简单分为两步

1、PLC的调试

PLC和数据中心通信采用了ModBus协议，S7-200CPU自带了ModBus，安装完Micro/win之后需要再次安装Modbus协议库，安装文件可以参看共享文件夹里面Tbox_V32_STEP7.zip。

PLC的模拟输入采用AIW0~AIW32寄存器，输出采用AQW0～，变量VB表示字节，VW表示字，貌似short int和他是一个类型，VD是DWORD，可以是浮点数。

用ModBus读输入寄存器的时候要用3000×，读保持寄存器要用400××。

2、组态王调试注意事项

不得不说组态王比较烂，我想过国产软件不太好使用，不过没有想过这么不好使，汗一个！首先安装了组态王之后需要更新GPRS驱动和ModBus驱动（我的天啊，我就用了这两个功能，就要更新两个驱动，什么天理啊！）

在调试串口，包括虚拟串口的时候波特率，数据位、校验位、停止位一定好设置好，不然就傻了吧。唉，可怜的孩子。

从组态王中取PLC中VD变量用900××。

ModBus地址与PLC V区地址的对应关系（A××××=PLC地址/2+1），A根据不同情况取值，当是AIW×的时候去3，V区WORD取4，V区DWORD取9。

西门子S7-200 篇3

Abstract：SIMATIC S7-200 PLC is subminiature product which is produced by SLC I IA&DT.It is applied to all sectors，and various occasions in the automatic detection，monitoring and control.It is powerful，even if it can run complex control functions alone.

【关键词】可编程序控制器；梯形图；位移位指令

可编程序控制器（简称PLC）是以微处理器为核心的计算机控制系统，采用循环扫描的工作方式，它种类繁多，其中德国西门子公司的可编程序控制器以其体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性更高等优点，广泛地应用在我国工业控制中，如冶金、化工、印刷生产线、制造业等领域。

西门子PLC指令丰富，功能强大，可以用不同的指令完成相同的功能，也可以用同一指令完成不同的功能要求，其中位移位寄存器指令（SHRB）就是属于后者，应用该指令不仅可以完成相应的功能要求，又可使程序得到简化和优化。

如图1所示为灯光喷泉，要求按顺序轮流点亮彩灯，采用位移位寄存器指令实现，程序如图2所示。

程序中因为采用了位移位寄存器指令，只用了四个网络就按要求实现了功能。若采用一般逻辑关系则需要七个定时器，二十余个网络才能实现。相比之下，位移位寄存器指令的优化简化程序作用显而易见。

再举一个例子，如图3所示，在自动化生产线中，需要机械手完成上升、下降、平移、抓紧和放松等动作，要求编写相应的PLC程序完成这些功能。分析一下机械手的动作过程，可以发现，在A位置机械手要完成下降和上升的动作，在B位置同样要求完成和A位置完全相同的两个动作，但在A位置需要夹紧工件，而在B位置需要放松工件，即A位置和B位置虽然上升和下降的动作条件和结果相同，但要按步骤来进行，不能混淆，西门子S7—200PLC有顺序控制继电器指令，可以实现按步进行的顺序控制功能，能够完成机械手的控制要求。但使用顺序控制指令需要在每一步激活下一步和结束本步骤，要完成机械手控制功能需要二十余个网络，如果采用位移位指令可以使程序得到简化，并简单易读易懂。程序的核心网络如图4所示。

程序中使用一个位移位寄存器指令，将每步转换条件作为该指令的EN信号，借助中间继电器指令，即使机械手运动的步骤再复杂，也只需要一个位移位寄存器指令就可轻松完成相应的功能。

由以上两个应用实例可以看出，位移位指令具有很强的实用性，易于理解和运用，并可以进行扩展，其应用范围也很广泛。

参考文献

[1]高强主编.PLC应用技术[M].北京邮电大学出版社.

[2]阮友德主编.电气控制与PLC实训教程[M].人民邮电出版社.

[3]田淑珍主编.S7-200 PLC原理及应用[M].机械工业出版社.

作者简介：于立影（1980—），女，博士研究生在读，讲师，工程师，曾任长春工业大学教师和沈阳航空职业技术学院电工电子系教师，现任沈阳航空职业技术学院教务处长。

西门子S7-200 篇4

一、交通灯的控制具有的功能

1. 当按下启动按钮后，交通信号灯控制系统开始工作。设按下启动按钮后先是南北向绿灯亮，东西向红灯亮。南北向绿灯维持亮15s，同时东西向红灯维持亮15s→南北向绿灯和东西向红灯亮到12s时，南北向黄灯闪3s后熄灭→接着南北向红灯维持亮20s，同时东西向绿灯维持亮20s→南北向红灯和东西向绿灯亮到17s时，东西向黄灯闪3s后熄灭。上述工作周而复始。

2. 当按下停止按钮后，所有信号灯熄灭。

3. 东西向绿灯和南北向绿灯不能同时亮;东西向红灯和南北向红灯不能同时亮。

二、控制系统的设计

选用西门子S7-200系列CPU226型PLC，在进行控制系统的设计时，主要按照下面几步进行：

1. I/O分配

2. 时序图分析

其中Q0.4和Q0.0时序一致，Q0.1和Q0.3时序一致，在此省略Q0.4和Q0.1。

3. 梯形图

下面是以南北绿灯、东西红灯和南北黄灯为例编制的梯形图，南北红灯、东西绿灯和东西黄灯只要在梯形图后面再补上两个网络既可。

四、结论

可编程序控制器在工业自动化中的地位极为重要，广泛地应用于各个行业。随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、可靠性高，在现代工业中的作用更加突出。本文分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的PLC设计方案。实验证明该系统实现简单、经济，能够有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。

参考文献

[1]田淑珍.可编程控制器原理及应用[M].北京:机械工业出版社, 2005.

[2]廖常初.S7-200PLC基础教程[M].北京:机械工业出版社, 2009.

[3]王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2003.

西门子S7-200 篇5

关键词：PLC,锅炉,设计

1 引言

(Programmable logic contoroller) 简称PLC, 是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发而来的, 是一种数字运算的操作系统, 它已微处理器为核心, 用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数、和算术运算等, 并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制生产过程。目前城市供暖的锅炉在启停和运行的过程中都需要精确的适时控制, 大多数锅炉系统的控制还采用继电器逻辑控制。这类系统自动化程度很低, 大部分操作还是由手动来完成, 只能处理一些开关量问题, 无法处理系统的模拟量, 即使控制一些开关量, 其电气线路复杂, 可靠性不高, 不便维护, 而采用西子S7-200系列可编程控制器设计的控制系统, 实现了供热常压锅炉系统自动控制, 锅炉系统的安全性能与热效率有了极大的提高。

2 控制器与测量仪表的选定

热水常压锅炉控制系统的设计首先需要详细了解工艺流程, 确定控制方案, 根据控制方案确定控制点位, 控制点位分为AI、AO、DI、DO即模拟量输入点、模拟量输出点、开关量输入点、开关量输出点, 热水锅炉工艺参数主要有温度、压力、液位, 需要检测控制主要工艺参数有锅炉出水管压力, 锅炉回水管压力, 炉膛内压力, 生活水管压力, 锅炉出水管温度, 锅炉回水管温度, 锅炉内温度, 排烟温度, 生活水管温度, 锅炉水位等参数, 根据锅炉的电气控制原理图控制连锁点位有手动运行、自动运行、起停炉、负荷调节、检漏故障、燃烧熄火故障、燃气压力异常故障、检漏和程控盒复位、采暖循环泵控制、生活热水泵控制等连锁点, 其中锅炉出水管压力, 锅炉回水管压力, 炉膛内压力, 生活水管压力, 锅炉出水管温度, 锅炉回水管温度, 锅炉内温度, 排烟温度, 生活水管温度属于模拟量输入点, 检漏故障、燃烧熄火故障、燃气压力异常故障、锅炉水位点位属于开关量输入点, 手动运行、自动运行、起停炉、负荷调节、检漏和程控盒复位、采暖循环泵控制、生活热水泵控制点位属于开关量输出点。根据控制点位确定PLC的规格型号为西门子S7-200224XP, 另需模拟量模块EM231 2块, 确定控制点位、选定控制器。

其次根据工艺参数确定温度测量仪表、压力测量仪表, 锅炉出水管压力为P=0.4MPa, 锅炉回水管压力为P=0.2 MPa, 生活水管压力为P=0.2M P a, 选定仪表为压力变送器 (0~1M p a) , 炉膛内压力为P=0.02M P a, 选定仪表为压力变送器 (-0.1~0.15Mp a) , 锅炉出水管温度为T=85℃, 锅炉回水管温度为T=60℃, 生活水管温度为T=45℃, 选定仪表为温度变送器 (p t100 0~100℃) , 锅炉内温度为130℃, 排烟温度为T=240℃, 选定仪表为温度变送器 (pt100 0~400℃) 。

3 自控图纸设计

热水常压锅炉控制系统的图纸设计主要有自控设备表、控制室平面布置图、控制柜正面布置及开孔图、控制柜背面电气接线图、控制柜电气原理图、电缆平面敷设图、电缆外部连接系统图。

3.1 自控设备表编制

根据确定的控制点位, 编制控制点位号并对该点位的特性进行描述, 例如锅炉出水管压力点位, 控制点位号编为PI101、测量控制对象为锅炉出水管压力、介质特性为水温度为T=85℃、压力为P=0.4MPa, 测量变送单元为压力变送器 (0~1Mpa) 调节显示单元为现场控制柜, 其他点位依次编写。自控设备表的编写是自控设计的核心也是设计开展的最重要部分。

3.2 控制室平面布置图绘制

控制室平面布置图绘制首先详细查阅规范, 在图中画出控制柜的位置并标出柜子尺寸与距屋内墙体距离。

3.3 控制柜正面布置及开孔图绘制

控制柜正面布置及开孔图的绘制首先标出柜体尺寸, 然后画出中心线对控制柜正面仪表、按钮进行详细定位, 并标出仪表定位尺寸, 按钮定位尺寸, 列出仪表开孔尺寸明细表, 最后在右下角进行仪表代号说明, 热水常压锅炉控制系统选用现场控制柜尺寸为 (500 mm×700 mm×200 mm宽×高×厚) , 盘面仪表有触摸屏一块尺寸为 (宽×高×深220 mm×160 mm×30 mm) , 盘面按钮有电源指示、手动指示、运行指示、故障报警、电源开关、手动/停/自动、小火/停/大火、急停, 开孔尺寸均为Φ25。

3.4 控制柜背面电气接线图绘制

控制柜背面电气接线图的绘制主要是绘制端子接线, 热水常压锅炉控制系统主要接线端子有24VDC稳压电源端子, 220VAC交流电源端子, 模拟量开关量输入输出接线端子, 主要设备有现场仪表供电并传输信号的安全栅, 24VDC电源模块, S7-200 224XP PLC模块, EM231模拟量输入模块, 中间继电器等电器元件, 电源端子为柜内PLC、安全栅等模块提供电源, 端子接线的绘制首先是现场仪表采集的模拟量输入、开关量输入, 控制柜内电器元件需要联动的开关量输入接入模拟量开关量输入输出接线端子, 其次模拟量输入信号进入安全栅进行信号隔离与供电, 开关量输入接入电气元件, 模拟量输入信号出安全栅进入PLC模拟量模块, PLC输出信号经过模拟量开关量输入输出接线端子进入现场进行泵、风机等进行联锁、报警联动。

3.5 控制柜电气原理图绘制

控制柜电气原理图工程中都需厂家提供, 对于热水常压锅炉控制系统, 电气原理图由锅炉厂家提供。

3.6 电缆平面敷设图绘制

电缆平面敷设图是现场控制柜到检测仪表之间的线路走向, 在图中列出电缆编号、始端、终端, 现场检测点的位号。

3.7 电缆外部连接系统图绘制

控制电缆采用KVVP 4×1.0出仪表柜穿镀锌钢管沿地、墙刨槽暗敷设, 埋深0.3m, 保护管与现场变送器之间应用不锈钢网防水软管连接。

4 结论

本设计已在工程中应用, 工程已完工并已投入使用, 利用PLC进行控制, 系统功能完善, 结构先进合理, 能耗小, 扩展灵活, 便于维护, 并且可靠性高, 而且还极大地提高了供热的生产效率和经济效益。

参考文献

[1]杨后川, 等.西门子S7200PLC应用100例[M].北京:电子工业出版社.2009.4

[2]张宏建, 等.自动检测技术与装置[M].北京:化学工业出版社.2004.7.1

[3]住房城乡建设部工程质量安全监管司市政公用工程设计[M].北京:中国建筑工业出版社.2012.8

西门子S7-200 篇6

本文着重讨论其电气自动控制系统，该系统电气自动控制部分采用SIMATICS7-200PLC作为该控制系统的核心部件，用TD-200文本显示器作为该系统的人机界面。

2 控制系统硬件部分

根据煤泥泵自动控制要求，开关量输入需28点，开关量输出需19点，模拟量输入需1点，模拟量输出需1点，选择6ES7216--2BD23--0XB0和6ES7223-1HF22-0XA8和6ES7235-0KD22-0XA8作为该控制系统的核心部件，同时结合人机界面的要求，选择TD200C作为操作界面。先后通过13只中间继电器控制煤泥主泵、上料螺旋、液压站、预压螺旋、搓和机、主缸控制、摆缸控制和仓搅拌等设备的启停控制，通过EM235扩展模块的模拟量输入输出功能监控煤泥泵泵送开度。具体I/O地址分配表如下：

Cpu-226 EM223 EM235

3 控制系统软件结构

根据工艺要求和I/O表地址分配表，程序设计成一个主程序，十个子程序：主泵控制、泵送控制、上料螺旋、液压站、预压螺旋、仓搅拌、搓和机、分配器、料位显示和流量设定部分，各部分功能简要概述如下：

1)主泵控制：按下“主泵启停”按钮，PLC上I0.0输入点指示灯，输出点Q0.0指示灯量，主泵运行状态指示灯I1.7通道点亮;电机星型运行方式6秒后，“星—角”转换输出点Q0.1指示灯亮，主泵由星型运行方式转换成三角形运行方式，主泵启动完成。

2)泵送控制：自动泵送是将摆缸和主缸有机地配合，以完成物料输送的工作。主泵运行以后，按下“泵送启停”按钮，PLC的输入点I0.1指示灯亮，PLC输出点Q1.0和Q0.6分别控制摆缸电磁阀1和主缸电磁阀1;当主缸行程到位时，PLC输入点I1.0有效，PLC输出点Q0.6和Q1.0释放复位;同时，PLC输出点Q1.1和Q0.7动作，相对应摆缸电磁阀2和主缸电磁阀2动作;当主缸行程到位时，PLC输入电I1.1有效，PLC输出点Q0.7和Q1.1释放，主缸电磁阀2和摆缸电磁阀2停止工作。如此往复工作。自动泵送停止时可以通过主缸和摆缸点动按钮控制主泵和摆缸点动工作。

3)上料螺旋：在主泵和泵送在运行状态下，按下“上料螺旋启停”按钮，PLC输入点I2.0指示灯亮，上料螺旋电机运行。

4)液压站：按下“液压站启停”按钮，PLC输出点Q0.3点亮，液压站运行状态通道I2.6指示灯点亮。当液压站行程开关1有效时，PLC输出点Q1.2动作，液压站电磁阀1动作;当液压站行程开关2有效时，PLC输出点Q1.3动作，液压站电磁阀2动作。如此往复运动。

5)预压螺旋：按下“预压螺旋启停”按钮，PLC输入点I2.2点亮，PLC输出点Q2.3动作，预压螺旋运行状态I2.4通道点亮，预压螺旋启动。

6)仓搅拌：按下“仓搅拌启停”按钮，PLC输入点I2.3点亮，PLC输出点Q1.4动作，仓搅拌启动。

7)搓和机：按下“搓和机启停”按钮，PLC输入点I0.7指示灯亮，PLC输出点Q0.5动作，搓和机启动。

8)通过TD200控制内部变量VB1503等于1时，PLC输出点Q2.0动作，分配器上移，到分配器上限行程开关动作，PLC输入点I3.1有效时，分配器上升工作完成;当VB1503不等于1时，PLC输出点Q2.1动作，分配器下移，PLC输入点I3.2有效时，分配器下降工作完成。

9)料位显示：应用扩展模块EM235的AI煤泥输入功能实现搅拌仓料位的等百分比显示。

10)流量给定：应用TD200调节变量VW48的数值实现流量的等百分比开度调节，同时程序设定流量的最小开度为25%，通过EM235模块的AQ模拟输出信号功能实现煤泥泵开度的调节。

另外，该系统还设有搅拌仓高、低料位报警停机保护，希油堵，压力保护，油温高保护和系统急停等保护。

4 总结

西门子S7-200PLC的丰富集成功能、扩展模块和指令集，以及与TD200文本显示器的完美配合，实现本系统的电气控制和煤泥泵的开度调节，和利用继电器和手操器实现该系统电气控制相比，控制系统接线简单，可靠性大大提高，具有很高的性价比。

摘要：本文着重讨论其电气自动控制系统, 该系统电气自动控制部分采用SIMATICS7-200PLC作为该控制系统的核心部件, 用TD-200文本显示器作为该系统的人机界面。

西门子S7-200 篇7

关键词：S7-200PLC,MM440,USS

0 引言

S7-200PLC上的通信口在自由口模式下,可以支持USS通信协议。这是因为S7-200PLC的自由口模式的(硬件)字符传输格式,可以定义为USS通信对象所需要的模式,因而可以实现S7-200和驱动装置之间的USS通信控制,其中S7-200 CPU将在USS通信中作为主站。

1 USS通信协议简介

USS(Universal Serial Interface,即通用串行通信接口)是西门子专为驱动装置开发的通信协议,多年来也经历了一个不断发展、完善的过程。最初USS用于对驱动装置进行参数化操作,即更多地面向参数设置。近来USS因其协议简单、硬件要求较低,也越来越多地用于和控制器(如PLC)的通信,实现一般水平的通信控制。

USS协议的基本特点如下:

(1)支持多点通信(因而可以应用在RS 485等网络上);

(2)采用单主站的“主-从”访问机制;

(3)一个网络上最多可以有32个节点(最多31个从站);

(4)简单可靠的报文格式,使数据传输灵活高效;

(5)容易实现,成本较低。

USS的工作机制是,通信总是由主站发起,USS主站不断循环轮询各个从站;从站根据收到的指令,决定是否以及如何响应。从站永远不会主动发送数据。从站在以下条件满足时应答:

(1)接收到的主站报文没有错误;

(2)本从站在接收到主站报文中被寻址。

上述条件不满足,或者主站发出的是广播报文,从站不会作任何响应。

对于主站来说,从站必须在接收到主站报文之后的一定时间内发回响应,否则主站将视为出错。

1.1 USS字符帧格式

USS的字符传输格式符合UART规范,即使用串行异步传输方式。USS在串行数据总线上的字符传输帧为11位长度,包括:

连续的字符帧组成USS报文。在一条报文中,字符帧之间的间隔延时要小于两个字符帧的传输时间(当然这个时间取决于传输速率)。

把S7-200的自由口定义为以上字符传输模式,就能通过编程,实现USS协议报文的发送和接收。主站控制器所支持的通信模式必须和要控制的驱动装置所要求的一致,这是实现S7-200和西门子驱动装置通信的基础。

1.2 USS报文帧格式

USS协议的报文简洁可靠,高效灵活。报文由一连串的字符组成,协议中定义了它们的特定功能:

以上每小格代表一个字符(字节),其中:

(1)STX:起始字符,总是02 h;

(2)LGE:报文长度;

(3)ADR:从站地址及报文类型;

(4)BCC:BCC校验符。

在ADR和BCC之间的数据字节,称为USS的净数据。主站和从站交换的数据都包括在每条报文的净数据区域内。

净数据区由PKW区和PZD区组成:

以上每小格代表一个字(两个字节),其中:

(1)PKW:此区域用于读写参数值、参数定义或参数描述文本,并可修改和报告参数的改变;

(2)PKE:参数ID,包括代表主站指令和从站响应的信息,以及参数号等;

(3)IND:参数索引,主要用于与PKE配合定位参数;

(4)PWEm:参数值数据;

(5)PZD:此区域用于在主站和从站之间传递控制和过程数据,控制参数按设定好的固定格式在主、从站之间对应往返;

(6)PZD1:主站发给从站的控制字/从站返回主站的状态字;

(7)PZD2:主站发给从站的给定/从站返回主站的实际反馈;

(8)PZDn:……

根据传输的数据类型和驱动装置的不同,PKW和PZD区的数据长度都不是固定的,它们可以灵活改变以适应具体的需要。但是,在用于与控制器通信的自动控制任务时,网络上的所有节点都要按相同的设定工作,并且在整个工作过程中不能随意改变。

2 USS驱动装置控制功能块软件设计

本文中将以MM440变频器与S7-200之间的USS通信为例,编写并调用USS_CTRL功能块用于对单个驱动装置进行运行控制。

主要参数如下:

(1)EN:使用SM0.0使能USS_CTRL指令;

(2)RUN:驱动装置的启动/停止控制;

(3)OFF2:停车信号2。此信号为“1"时,驱动装置将封锁主回路输出,电机自由停车;

(4)OFF3:停车信号3。此信号为”1"时,驱动装置将快速停车;

(5)F_ACK:故障确认。当驱动装置发生故障后,将通过状态字向USS主站报告;如果造成故障的原因排除,可以使用此输入端清除驱动装置的报警状态,即复位。注意这是针对驱动装置的操作;

(6)DIR:电机运转方向控制,其“0/1”状态决定运行方向;

(7)Drive:驱动装置在USS网络上的站号。从站必须先在初始化时激活才能进行控制;

(8)Type:向USS_CTRL功能块指示驱动装置类型;

(9)Speed_SP:速度设定值。速度设定值必须是一个实数,给出的数值是变频器的频率范围百分比还是绝对的频率值取决于变频器中的参数设置(如MM 440的P2009);

(10)Resp_R:从站应答确认信号。主站从USS从站收到有效的数据后,此位将为“1”一个程序扫描周期,表明以下的所有数据都是最新的;

⑾Error:错误代码。0=无出错;

⑿Status:驱动装置的状态字。此状态字直接来自驱动装置的状态字,表示了当时的实际运行状态;

⒀Speed:驱动装置返回的实际运转速度值,实数。是否频率值跟随设定值的规格化设定;

⒁Run_EN:运行模式反馈,表示驱动装置是运行(为1)还是停止(为0);

⒂D_Dir:指示驱动装置的运转方向,反馈信号;

⒃Inhibit:驱动装置禁止状态指示(0—未禁止,1—禁止状态)。禁止状态下驱动装置无法运行,要清除禁止状态,故障位必须复位,并且RUN,OFF2和OFF3都为0;

⒄Fault:故障指示位(0—无故障,1—有故障)。表示驱动装置处于故障状态,驱动装置上会显示故障代码(如果有显示装置)。要复位故障报警状态,必须先消除引起故障的原因,然后用F_ACK或者驱动装置的端子或操作面板复位故障状态。

3 结束语

本文中USS_CTRL功能块创新地利用了USS协议中的PZD数据传输,所以控制和反馈信号更新较快,非常适合一些低成本的、比较简易的变频器USS通信控制场合。在那些对通信要求高的场合,应当选择实时性更好的通信方式,如PROFIBUS-DP等。在进行系统设计时,必须考虑到USS的这一局限性。

参考文献

[1]西门子S7-200相关手册.

[2]蒋蔚.基于USS协议的多台变频器的远程监控[J].仪器仪表学报,2002,23.

西门子S7-200 篇8

传统的PLC实训设备多采用按键、开关来模拟各类传感器的输入类控制信号, 利用LED发光二极管、指示灯来模拟电动机、接触器等工业控制中的执行机构, 存在以下缺点:①直观性差, 在程序输入运行后, 仅通过指示灯的发光来判断程序的正确性, 不能连接电动机等真正的执行机构;②实训设备不具备开发性、功能单一, 只能完成PLC课程实训课程, 不能有效的与电气控制、电机拖动等课程相关联。③实训设备维护复杂, 由于各设备生产厂家采用元件的差异性, 在实训设备正常损耗后, 采购原配元件的困难较大。鉴于传统的实训设备存在较多缺点, 很多高校开始自行设计适合本校教学的PLC实验系统, 并取得良好的教学效果和经济效益[2]。

1 实验系统工作原理与结构

1.1 实训系统工作原理

本实训系统对被控对象进行多样化控制, 将PLC控制、变频调速控制及电气控制集于一体, 主要分两大部分:一种是PLC逻辑控制类, 主要通过PLC的逻辑编程完成对应项目, 以控制电路设计为主;一种是PLC电气控制类, 主要包括继电器、接触器、变频器等, 以硬线线路控制设计为主。整体由输入设备、逻辑控制部分和执行机构组成。输入设备为直接传送给PLC控制器的设备, 主要包括各种开关、按键以及传感器的模拟信号、开关量等;逻辑控制部分通过西门子PLC实现对输入信号进行逻辑判断处理, 并将其转换成对应的控制信号来驱动执行机构;执行机构主要包括中间继电器 (+24V) 、交流继电器、电动机、电磁阀、指示灯、变频器等[3]。

1.2 实训系统的结构组成

根据实训系统的工作原理, 实训系统采用区域化与模块化设计, 使得各个模块既可以独立使用又可以组合联调, 增强实训系统的扩展性。实训系统主要包括电脑、PLC主机、PLC逻辑控制区 (包括各个项目功能模块) 、PLC电气控制以及变频器区, 详细信息如下:

PLC逻辑控制区实物如图1所示, 主要包括:基本指令模块、天塔之光模块、星-角转换模块、数码管模块、交通灯模块、模拟电梯控制模块、继电器控制模块以及PLC输入输出按键、指示灯等[3]。

PLC电气控制以及变频器区实物如图2所示, 包括两大部分: (1) 电气控制, 用来完成PLC对继电器、交流接触器、电动机等强电控制类项目; (2) 变频器控制, 除完成其本身独立实验项目, 还要完成PLC模拟量、通信等对变频器、电动机的联调等控制类项目。

PLC主机采用的型号为西门子CPU224XP-CN, 共14点输入和10点输出, 带有模拟量与数字量转换功能, 把独立结构封装成实训箱后进行端子外接, 以方便在进行PLC联调实验中移动。

实训台采用开放式设计, 充分考虑实训者的可操作性、舒适度以及元件控制柜的布局合理性、实训台的快速安装与拆卸维护等因素。除电脑安放在实验台上, PLC主机、PLC逻辑控制区、PLC电气与变频器控制区都相对独立, 可根据课程的不同选用对应的项目使用, 也可以组合使用。

1.3 I/O端口连接线设计与说明

实训系统采用直插式连接插口设计, 方便耐用。I/O端口输出按每个模块所对应的接插口设计, 将指示灯、继电器等执行器件按功能要求引出连接端口, 将每个模块的I/O端口、共用COM端口集中引出, 减少连接出错的可能性及端子出线个数。事先设计好各传感器、LED数码管的电路板, 并接好相应的电阻, 实验过程中直接引入所需要的信号即可[3]。

I/O端口输入接口除采用直插式插口, 还在电气控制中采用LAY50-22B工业按键开关, 贴近工程实际操作, I/O端口实物图如图3所示。

1.4 电源供电设计

电源区采用模块化独立供电方式, 首先经过三相漏电保护、过电流及过电压保护, 再通过380V-220V隔离变压器后供给各用电模块, 采用多重保护来保护人身和设备安全。提供实验系统用的380V执行机构的供电电源、220V外接电源、24V PLC供电电源、具有电压指示的0-10V可调线性电源等, 为24V以下电源提供直插式插口以方便使用。

1.5 执行机构区

执行机构区由直流电机模块、交流异步电动机模块、步进电机模块、伺服直流电动机模块等组成, 主要以实际PLC电气综合控制实训项目为主。

2 系统使用软件

系统采用西门子公司的STEP7-Micro/Win32编程软件。该软件是基于Windows的应用软件, 支持在线状态监控功能;MCGS通用监控系统的组态软件, 它能够在基于Windows平台上运行, 通过对现场数据的采集处理, 以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式输出信息, 在工业控制领域有着广泛的应用。

3 实验系统的功能

本实训台可按照不同的课程要求来开发、设计并完成PLC实验和电气控制实验, 可以实现单机独立实验和综合实验, 也可实现从简单的LED指示灯模拟实物到交通灯、电梯控制等常见PLC综合控制应用的开发;在电气控制实验中, 可将传统的电气控制实训与PLC、变频器等应用相结合, 也可以充分利用有限的设备来完成尽可能多的PLC实验。实现从基础到综合应用、从易到难得解决PLC电气控制的问题, 可以使学生深入了解PLC电气控制并掌握其实际应用的能力。

3.1 基础实训

PLC课程实训:通过选择功能模块与对应执行机构模块, 经过连线与调试可以完成PLC课程实验实训项目, 学习PLC逻辑编程、实现不同的控制要求。主要完成PLC基本指令实验、功能块指令实验、PLC功能模块区控制项目等任务。

PLC电气控制实验:通过选择功能模块与对应执行机构, 经过连线与调试可以实现PLC电气控制电机正反转、点动、顺序启动等项目, 也可实现变频器的多个功能实验项目。

3.2 PLC综合实训

PLC综合实训以PLC与变频器联机控制转速实验为例[5]:

3.2.1 综合实验说明

(1) 电动机正转

按下电动机正转开关S1, I/O输入端口I 0.0为“ON”, 电动机正转运行。

(2) 电动机反转

按下电动机反转开关S2, I/O输入端口I 0.1为“ON”, 电动机反转运行。

(3) 变频器频率控制

电动机转速由PLC的模拟量输出端口来控制, 模拟量端口输出电压信号在0~10 V变化, 对应变频器的频率在0~50 Hz变化 (通过BOP面板观察) , 对应电动机的转速在0~额定转速 (约1480转) 之间变化。当按下S3时, 变频器频率从1Hz逐次递增, 对于电动机转速提升至额度转速。

(4) 电动机停止

按下电动机停止开关S4, 电动机停止, 同时PLC的模拟量参量:AQW0=0, 使模拟电压输出量为0 V。

3.2.2 地址操作表

地址操作表如表1所示。

3.2.3 PLC与变频器接线图

将变频器参数调试正确后, 使PLC主机与变频器控制端连接, 注意不要将控制端口编号连接错误, 具体接线如图4所示:

3.2.4 程序设计

梯形图程序设计如图5所示。

4 结束语

该实训平台适合多学科交叉使用, 可以完成多个实训功能项目, 具有良好的功能扩展性, 不受设备空间的制约, 可以按照不同要求添加设备完成功能;采用真实电气元件与控制电路, 直观性强, 可以让同学更深的体会工业控制的重要性;综合实用性强, 缓解教学仪器设备数量不足的问题, 同时大大缓解高校经费紧张, 具有良好的经济性。该实训平台一方面可以解决学生对实验教学内容与工程实际应用脱节的问题, 可以使学生从实际中学习理论知识, 培养学生的工程应用意识;另一方面该自制实训平台的成本较低, 在补充实训设备的同时也能培养和锻炼高校教师的技术、科研能力, 促进教师的理论知识水平和科研攻关能力, 具有很好的经验推广价值[4]。

摘要：为了满足教学实训的需要, 针对目前PLC实训设备的不足, 运用区域化、模块化设计方法设计基于西门子S7-200系列PLC综合实训平台, 具有开放性、综合性和扩展性。文中介绍该实训系统的原理、结构、功能等信息, 提出整体设计方案, 给出综合实验的实例, 可以完成电气控制技术、PLC原理等课程的各种实验。该实训平台对提高学生的工程实践能力和锻炼教师的科研创新能力有积极的作用。

关键词：PLC,实训平台,综合性

参考文献

[1]张如萍, 吕兴荣.多功能一体化PLC实验实训系统设计[J].科教导刊, 2010, (27) :108-109.

[2]汪洋.基于三菱FX系列的PLC实验系统的设计[J].咸宁学院学报, 2009, 29 (3) :81-83.

[3]冯刘中.基于PLC的开放式综合实验系统设计[J].实验科学与技术, 2007, 5 (4) :153-155.

[4]鲁梦阳, 沈佐湘.利用自身优势自制实验设备的探索[J].实验技术与管理, 2003, 20 (6) :103-105.

西门子S7-200 篇9

关键词：S7-200,PLC,吊车负荷安全保护系统,TP270

0 引言

中海油田服务有限公司旗下的钻井平台多是国外20世纪70年代末的产品,平台上的吊车大多是随平台一起引进。吊车上只安装机械式指重表和角度仪,在操作室有吊车载荷安全曲线表,操作时需要同时看指重表和角度仪,在吊车载荷安全曲线表的两个额定数据区间只能依靠主观判断来进行操作,这就存在很大的安全隐患,操作时经常会超出吊车的安全负荷。为提高吊车的安全系数,保障设备和人员的安全,对吊车指重系统进行了改造,在吊车上加装吊车负荷安全保护系统。该系统采用西门子S7-200 PLC作为控制中心,TP270-10作为监控和操作界面,选用优质传感器进行测量。

1 系统构成

系统结构如图1所示,分别由CPU224控制单元、EM231扩展模块、TP270-10触摸屏、开关电源、角度传感器、重量传感器、风速传感器、限位开关、报警灯和报警喇叭等组成。

2 系统硬件配置表

系统硬件配置见表1。

3 系统功能及特点

系统主界面中间是扒杆角度和扒杆幅度的指针、数字显示;左边是额定载荷值和实际载荷值,只有实际载荷值比额定载荷值小,扒杆才能动作;右边是各种限位开关报警以及风速/风力显示,提示吊车司机注意风速,当风速大于13.8m/s(六级风以上)时,将禁止起重作业;下方是中英文切换、吊重曲线、旁通及消音等各种功能键。系统主界面如图2所示。

上位监控系统采用西门子组态软件WINCC6.0进行编程,TP270-10与CPU224之间的数据通信通过1根5m长的通信电缆进行,通信方式可由TP头上的拨码开关进行选择,该系统采用Profibus-DP通信方式。当开机进入监控屏的组态画面后,即可设定系统参数,同时对传感器进行标定。

4 系统程序设计

系统程序共分为5个部分:

(1)主程序OB1;

(2)上电清零子程序SBR0;

(3)系统功能子程序SBR1;

(4)模拟额定载重曲线子程序SBR2;

(5)风速/风力转换子程序SBR3。

在系统程序设计中最困难的是子程序SBR2,即如何模拟吊车额定载重曲线。因为吊车载荷安全曲线表里提供的数据是区间性的,这就需要某种运算才能使吊车额定载荷值显示为一条连续的曲线。以PCM-120AS吊车为例,此吊车的扒杆长度为120FT,扒杆角度φ由角度传感器测出,扒杆幅度R=扒杆长度L×cosφ,在计算时将扒杆幅度R分成每5英尺1段,在程序符号表里将VD30定义为吊车扒杆幅度(FT),将VD54定义为吊车额定载荷(T)。以扒杆幅度在115～120FT区间为例,4.36—3.40=0.96,即115FT与120FT的额定载荷差值,吊车额定载荷VD54=3.40+(0.96/5)×(120—VD30),将此值与吊车的实际载荷值进行比较,这样在任何一个角度上都能显示扒杆的额定载荷和实际载荷值。如果某个角度的实际载荷值超过了额定载荷值,那么系统就会被保护,吊车不能继续操作,同时发出声光报警。

5 结束语