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S7-200系列PLC编程器的使用示例

Siemens编程器S7-200系列用在中小型设备上的自动系统的控制单元，适用于各行各业，各种场合中的检测，监测及控制。
   在这里，和大家一起来讨论S7-200几个使用方面的情况。
 1.步进，伺服脉冲定位控制。
  在设备的控制系统中，有关运动控制是很重要的，下面我们来看一看西门子S7-200系列PLC怎样来实现这   个功能。
  首先，确定使用哪个端口来发脉冲，如采用Q0.0发脉冲，则它的控制字为SMB67，脉冲同期为SMW68，脉   冲个数存放在SMD72中，
  
  下面是控制字节的说明： 
Q0.0 Q0.1 控制字节说明 
 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更新脉冲宽度值 0=不更新，1=脉冲宽度值 
 SM67.2  SM77.2  PTO更新脉冲数 0=不更新，1=更新脉冲数 
 SM67.3  SM77.3  PTO/PWM时间基准选择 0=1微秒值，1=1毫秒值 
 SM67.4  SM77.4  PWM更新方法 0=异步更新，1=同步更新 
 SM67.5  SM77.5  PTO操作 0=单段操作，1=多段操作 
 SM67.6  SM77.6  PTO/PWM模式选择 0=选择PTO，1=选择PWM 
 SM67.7  SM77.7  PTO/PWM允许 0=禁止PTO/PWM，1=允许 
  这样根据以上表格，我们得出Q0.0控制字：SMB67为：10000101
采用PTO输出，微妙级周期，发脉冲的周期（也就是频率）与脉冲个数都要重新输入。10000101转化为  16进制 为85，有了控制字以后，我们来写这一段程序：

根据上面这段程序，我们知道了控制字的使用，同时也知道步进电机的脉冲周期与冲个数的存放位置（对  Q0.0来说是SMW68与SMD72）。当然，VW100与VD102内的数据不同的话，步进电机的转速和转动圈数就不一样。
   还有一点需要说明得是：M0.0导通---PLC捕捉到上升沿发动脉冲输出后，想停止的话，只须改变端口脉冲的 控制字，再启动PLS即可，程序如下：

2.高速计数功能。
   西门子S7-200系列PLC具有高速计数的功能；举一例子来谈谈高速计数的用途，我们采用普通电机来带动丝杆转动，我们想控制转动距离，怎么来解决这个问题？那么我们可在电机另一头与一编码器联接，电机转一圈，编码器也随之转一圈，同时根据规格发出不同的脉冲数。当然，这些脉冲数的频率比较高，PLC不能用普通的上升沿计数来取得这些脉冲，只能通过高速计数功能了。
   启动高速计数功能，也要具有控制字 
HSCO HSC1 描述 
 SM37.0  SM47.0  复位有效电平控制位 0=高电平有效， 1=低电平有效 
 SM37.1  SM47.1  启动有效电平控制位于 0=高电平有效， 1=低电平有效 
 SM37.2  SM47.2  正交计数器速率选择 0=4X计数率， 1=1X计数率 
 SM37.3  SM47.3  计数方向控制位 0=减计数， 1=正计数 
 SM37.4  SM47.4  向HSC中写入计数方向 0=不更新， 1=更新计数方向 
 SM37.5  SM47.5  向HSC中写入预置值 0=不更新， 1=更新预置值 
 SM37.6  SM47.6  向HSC中写入当前值 0=不更新， 1=更新当前值 
 SM37.7  SM47.7  HSC允许 0=禁止HSC， 1=允许HSC 

  参照上面的表格，我们选择HSC1高速计数器，控制字为SMB47，现在我们启动高速计数器HSC1，选择为增计数，更新计数方向，重新设置值，更新当前值：这样的话，HSC1的启动控制高为：11111000转化为16进制为 F8，将启动计数器时当前值存放在SMD48中，将预存置放在SMD52中，具体的程序 如下：

同样的，如果计数器在工作状态下想停止计数器，也必须改变它的控制字后，启动HSC具体程序 如下：

３． PID回路控制功能。
  西门子S7-200系列PLC的PID控制相当的简单，可以通过micro/win软件的一个向导程序，按照提示,一步一步执行您所要求PID控制的属性即可，在这里谈一谈PID这三个参数的具体意义：P为增益项，Ｐ越大，响应起就快，在调节流量阀时：设定流量为50%，当目前流量接近50%，刚超过，如果P值很大的话，那么流量阀会马上会关闭，而不会控制在某一区域。这就是增益项太大引起。在调节的过程中应该先将P值调节比较适当了，再去调节I值，它为积分项，是在控制器回路中控制对当前值与设定值相等的偏差范围。D为微分项，主要作用是避免给定值的微分作用而引起的跳变。
  在现场的PID参数的调整过程中，针对西门子S7-200型PLC我的建议是在不同的控制阶段，采用不同的PID参数组，具体而言就是当目前距离设定值差距较大时，采用P值较大的一套PID参数，如果当前值快接近设定值范围时，采用P值较小的一套PID参数。

需要以紧凑室外结构提供单轴运动控制和 PLC 功能时，SIMOTION D410-2 是理想解决方案。不过，该解决方案也可用于块型小型多轴组（通常为 2 到 3 轴，大 8 轴）。实现这些应用时，SINAMICS 控制单元通过 PROFIBUS 或 PROFINET 与 SIMOTION D410-2 连接。

SIMOTION D410-2 应用示例包括：

• 自主控制单轴
• 横向切断机
• 缠绕机应用
• 送料装置/滚柱进给/印刷机送料机
• 同步加工设备
• 紧凑型机器模块，例如
  • 印后应用中的送料机
  • 收缩包装机。
• 模块型小型多轴组（通常为 2 至 3 轴）

含 3 个轴（1 × D410-2 DP/PN，2 × CU310-2 PN）的 SIMOTION D410-2 轴组

SIMOTION D410-2 支持“定位”(POS)、“同步运行/电子齿轮”(GEAR) 和“凸轮”(CAM) 这些工艺功能在内的运动控制。但 V4.4 不支持“轨迹插补”(PATH)。

接口

显示和诊断

• 使用 LED 指示灯来显示运行状态和错误
• 3 个测量插座
• 维修开关和模式选择开关
• 诊断按钮

内置 I/O

• 5 点数字量输入
• 8 点数字量输入/输出（多 8 点用作凸轮输出或者多 8 点用作测量输入）
• 3 点故障安全双通道输入 (F-DI)；也可用作 6 DI
• 1 点故障安全输出 (F-DO)；也可用作 1 DO
• 1 点模拟量输入（可以是 ± 10 V 或 ± 20 mA）

通信

• 1 x DRIVE-CLiQ
• 1 x PROFINET IO（1 个接口带两个 端口，仅限 D410-2 DP/PN）
• 1 x PROFIBUS DP（(D410-2 DP：2 × PROFIBUS DP）

数据备份

• 1 个 SIMOTION CF 卡插槽

其它接口

• 24 V 电路电源端子
• 1 点编码器输入，用于
  • HTL/TTL 增量编码器
  • SSI 值编码器（不带增量信号）
• 1 点温度传感器输入（KTY84-130 或 PTC）
• 背面的 PM IF 接口（功率模块接口），用于直接连接模块型 SINAMICS S120 PM240-2 或 PM340 功率模块

组装/安装

SIMOTION D410-2 可直接插到模块型 SINAMICS S120 功率模块中。

或者，可以将 SIMOTION D410-2 安装在安装板（需单独订购）上，然后通过 DRIVE-CLiQ 连接到电源模块。这种情况下，必须将 CUA31/CUA32 控制单元适配器连接到电源模块。SIMOTION D410-2 只能连接一个控制单元适配器。

注：

通过 CUA31/CUA32 连接电源模块时，不能通过内置端子（F-DI、F-DO）使用安全集成扩展功能。

AC/AC 装置型功率模块通过 DRIVE-CLiQ 接口连接到 SIMOTION D410-2。书本型逆变单元无法连接 SIMOTION D410-2。

安装在安装板上的 SIMOTION D410-2 也可在不使用功率模块的情况下运行，例如

• 在液压应用中，将 TM31 用于模拟量输入和模拟量输出
• 用于连接带模拟 ± 10 V 设定值接口 (IM 174/ADI 4) 的驱动器

数据存储/数据备份

SIMOTION D410-2 控制单元将以免维护的方式存储保持性过程数据（有关所需的存储器大小，请参见技术数据）。将通过 SuperCap 备份实时时钟数天时间。

运行系统软件、用户数据和用户程序均在 SIMOTION CF 卡上备份。控制单元的保持性过程数据也可以通过系统命令存储在此 CF 卡上，例如在需要备件时。

可连接的 I/O

PROFINET IO：（仅限 D410-2 DP/PN）

• 通过的 PROFINET 设备
• 分布式 SIMATIC ET 200S/SP/M/MP/eco PN/pro
• SIMATIC HMI

PROFIBUS DP：

• 通过的 PROFIBUS 标准从站（DP-V0、DP-V1 和 DP-V2）
• SIMATIC ET 200S/SP/M/MP/eco/pro 分布式 I/O 系统
• SIMATIC HMI

DRIVE-CLiQ：

SINAMICS 系列中的模块：

• 终端模块（多 8 个），其中
  • 多 3 个为 TM15、TM17 高性能型或 TM41
  • 多 8 个为 TM15 DI/DO 或 TM31
  • 多 1 个为 TM54F
  • SMC/SME 编码器单元（通过 DRIVE-CLiQ 多连接 5 个编码器系统）
  • DMC20/DME20 DRIVE?CLiQ 集线器模块（多 1 个）
  • 带 DRIVE-CLiQ 接口的电机

ET 200S 的中央处理单元和 I/O 模块

适用于 ET 200S 的标准型 CPU：

• IM 151-7 CPU
• IM 151-8 PN/DP CPU

适用于 ET 200S 的故障安全型 CPU：

• IM 151-7 F-CPU
• IM 151-8 F PN/DP CPU

SIMATIC ET 200S 标准型 CPU：

• SIMATIC IM 151-7 CPU
• SIMATIC IM 151-8 PN/DP CPU
• IM 151 CPU 接口模块的主接口模块
• SIPLUS 型号

• 这是带有集成 S7-CPU 314 的接口模块，用于 SIMATIC ET 200S 分布式系统
• 用于 ET 200S 中的高性能控制解决方案
• 提高设备和机械的系统使用率。
• 通过 PROFIBUS DP编程
• 特点是采用了新型的SIMATIC微型存储器卡(MMC)
• 集成的12Mbit/sPROFIBUS DP从站/MPI接口
• 根据CPU S7-314集成的CPU
• 提供有IM 151-7 FO
• 可以使用带有故障保护功能的接口模块IM 151-7 F-CPU PROFIsafe
• 也可以使用，因为 IM 151-8(F) PN/DP CPU 带有 PROFINET 接口

IM 151-7 CPU接口模块可以用于具有中等程序空间的分布式自动化系统。 这一接口模块支持过程数据的就地分散处理，并作为PROFIBUS DP 系统的从站，与主站进行通讯。这样做有以下几个优点：

• 减少中央控制器的负载
• 缩短对现场重要信号的响应时间
• 由于数据量较小,减轻了总线系统的负担
• 由于各个单元预先进行了测试和并行调试, 调试过程非常快
• 由于自带机械装置,增加了可用性和灵活性
• 配置情况一目了然

在 DP 主站出现故障的情况下, 接口模块 IM 151-7 CPU 仍然自动地继续运行。

ET 200S分布式 I/O 系统和 IM151-7 CPU 模块进行精细的模块化设计, 因此, 具有智能化从站优点的各个站的结构可以按功能来定向。

西门子PLC的发展史 

SIMATIC商标S7-200是西德西门子公司的产品之一，其注册商标为SIMATIC。1．西门子公司的产品早是1975年投放市场的SIMATIC S3，它实际上是带有简单操作接口的二进制控制器；2．1979年，S3系统被SIMATIC S5所取代，该系统广泛地使用了微处理器；3．20世纪80年代初，S5系统进一步升级——U系列PLC，较常用机型：S5-90U、95U、100U、115U、135U、155U4．1994年4月，S7系列诞生，它具有更国际化、更高性能等级、安装空间更小、更良好的WINDOWS用户界面等优势，其机型为：S7-200、300、4005．1996年，在过程控制领域，西门子公司又提出PCS7（过程控制系统7）的概念，将其优势的WINCC（与WINDOWS兼容的操作界面）、PROFIBUS（工业现场总线）、COROS（监控系统）、SINEC（西门子工业网络）及控调技术溶为一体6．现在，西门子公司又提出TIA（Totally Integrated Automation）概念，即全集成自动化系统，将PLC技术溶于全部自动化领域。

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