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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。

不同性能级别的 2 种标准 CPU：

• SIPLUS CPU 1510SP-1 PN
• SIPLUS CPU 1512SP-1 PN

• SIPLUS CPU 1510SP-1 PN 的 SIPLUS ET 200SP 基于SIPLUS-S7-1500 CPU 1511-1 PN
• 用于采用 ET 200SP 的高性能控制解决方案
• 增强了系统和设备的可用性
• 用于多 64 个 IO 设备的 PROFINET IO 控制器
• PROFINET I-Device，用于连接作为智能 PROFINET 设备、带 SIMATIC 或第三方 PROFINET I/O 控制器的 CPU
• 适用于 4 个控制器的 PROFINET 共享智能设备
• PROFINET IO IRT 接口，带 3 个端口集成交换机
• 经由 PROFINET 的等时同步模式
• 具有多种通信功能：
  PG/OP 通信、PROFINET IO 通信、开放式 IE 通信（TCP、ISO-on-TCP 和 UDP）、Web 器和 S7 通信（带可装载的函数块）
• 可选 PROFIBUS DP 主站，用于 125 个 PROFIBUS DP 从站（带 CM DP 模块 6ES7545-5DA00-0AB0）
• 可选 PROFIBUS DP 从站（带 CM DP 模块 6ES7545-5DA00-0AB0）
• 组态控制（选项处理）
• 集成运动控制功能，可以控制速度控制轴和定位轴，支持外部编码器

CPU 1510SP-1 PN 是经济型入门级 CPU，用于不连续生产技术中对处理速度和响应速度要求不高的应用。CPU 1510SP-1 PN 可被用作 PROFINET IO 控制器或分布智能系统（PROFINET 智能设备）。集成式 PROFINET IO IRT 接口的设计形式为 3 端口交换机，这样就可以在系统中通过端口 1 和 2 建立总线型拓扑，并且也可通过端口 3 来连接编程设备/PC 或 HMI 设备。

作为智能设备使用时，CPU 1510SP-1 PN 可实现在本地对过程数据进行分布式预处理，并且仅将实际需要的信息传输到上位控制器。这样做有以下优势：

• 减轻中央控制器的工作负荷
• 缩短对现场重要信号的响应时间
• 数据量减少，总线系统上的负荷降低
• 各单元经过预测试并进行平行调试，设置更快速
• 由于自带机械装置,增加了可用性和灵活性
• 组态清晰明了

CPU 1510SP-1 PN 完全独立于中央控制器运行。如果其发生故障，CPU 1510SP-1 PN 仍继续运行。

位模块化设计的 ET 200SP I/O 系统和 CPU 1510SP-1 PN 可实现面向功能的站设计。

另外，CPU 通过易组态的块提供全面控制功能，以及通过标准化 PLC-open 块 提供连接至驱动器的能力。

CPU 1510SP-1 PN CPU 直接卡装到 DIN 导轨上，并具有：

• A powerful processor:
  The CPU achieves command execution times as low as 72 ns per binary instruction.
• 大容量工作存储器：
  100 KB 用于程序，750 KB 用于数据
• SIMATIC 存储卡作为装载存储器；
  允许附加固件更新、数据日志和归档等功能
• 位模块化扩展性，灵活性好；
  任意组合达 64 个 I/O 模块（I/O 模块、工艺模块和通信模块）。大 1 m 的站宽度。
• PROFINET IO IRT 接口，带集成 3 端口交换机：
  • 端口 1 和 2 通过总线适配器来连接（CPU 1510SP-1 PN 未提供总线适配器，不使用该适配器也可运行）。
    如果需要，相应的总线适配器（BA 2xRJ45 或 BA 2xFC）需单独订购。）
  • 端口 3 通过集成式 RJ45 接口来连接
• 集成通信功能：
  • 编程器/OP 通信
  • PROFINET IO
  • 开放式 IE 通讯（TCP，ISO-on-TCP 和 UDP）
  • Web 器
  • S7 通信
  • S7 路由
  • 数据集路由
• 免维护数据备份（无电池）
• 用于错误 (Error)、运行状况 (RUN/Stop)、维护 (MT)、电源 (PWR) 以及每个端口一个链路 LED 的诊断显示
• 可选标签采用浅灰色或黄色标签条。有两种材料可供选择：
  • 标签箔和带有 500 个标签条的标签卷，用于热转印打印机
  • 标签纸 (280 g/m²)，规格 DIN A4，每张 100 个标签条，适用于激光打印机
• ET 200SP CPU 可带有一个参考 ID 标签
• 借助于总线适配器，可实现不同的 PROFINET 连接类型
  • 在标准环境条件下，BA 2xRJ45 用于通过 RJ45 插头进行连接
  • 对于运行期间的机械负荷和/或更高的 EMC 要求，可使用 BA 2xFC 来直接连接 PROFINET 电缆
• 在将 AC I/O 模块或 AI Energy Meter ST 用作第一个 I/O 模块时，应将深色的基本单元用作 ET 200SP CPU 后面的第一个基本单元

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

编程，参数设置

S7 -400®H 象 S7 -400® 一样编程。所有可用的 STEP® 7 功能都可使用。

S7 -400^®H 编程需要使用 STEP® 7 V5. 1 。

S7 -400^®H 选件包

基本上， S7 - 400®H 的配置与用于 S7 -400® 的程序并无不同，例如

• 建立项目和站
• 配置硬件和网络
• 把系统数据装入目标系统

需要 S7 -400®H 选件包来配置与 S7 -400 结构不同的 S7 -400®H 结构。对于安装，必须安装 STEP® 7 标准包 V.5. 1 或更高的版本。

• 故障安全的自动化系统，可满足高度安全要求
• 符合安全要求，可达 SIL 3（IEC 61508 标准）、AK6（DIN V 19250 标准） 以及4 类标准（EN 954-1 标准）
• 如果需要，也可通过冗余设计而实现容错
• 故障安全 I/O 不增加接线：
  通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP 进行安全通讯
• 基于带有故障安全模块的 S7-400H 和 ET 200M
• 标准模块可应用在自动化系统的非故障安全型应用场合
• 隔离模板，用于在一个 ET 200M 的安全模式中故障安全和标准模块的组合使用。

MicroMaster440变频器

MicroMaster440变频器是全新一代可以广泛应用的多功能西门子标准变频器。它采用高性能的矢量控制技术，提供低速高转矩输出和良好的动态特性，同时具备超强的过载能力，以满足广泛的应用场合。创新的BiCo（内部功能互联）功能有无可比拟的灵活性。 
主要特征： 
200V-240V ±10%，单相/三相，交流，0.12kW-45kW； 
380V-480V±10%，三相，交流，0.37kW-250kW； 
矢量控制方式，可构成闭环矢量控制，闭环转矩控制； 
高过载能力，内置制动单元； 
三组参数切换功能。
控制功能： 
线性v/f控制，平方v/f控制，可编程多点设定v/f控制，磁通电流控制免测速矢量控制，闭环矢量控制，闭环转矩控制，节能控制模式； 
标准参数结构，标准调试软件； 
数字量输入6个，模拟量输入2个，模拟量输出2个，继电器输出3个； 
独立I/O端子板，方便维护； 
采用BiCo技术，实现I/O端口自由连接； 
内置PID控制器，参数自整定； 
集成RS485通讯接口，可选PROFIBUS-DP/Device-Net通讯模块； 
具有15个固定频率，4个跳转频率，可编程； 
可实现主/从控制及力矩控制方式； 
在电源消失或故障时具有"自动再起动"功能； 
灵活的斜坡函数发生器，带有起始段和结束段的平滑特性； 
快速电流限制（FCL），防止运行中不应有的跳闸； 
有直流制动和复合制动方式提高制动性能。
保护功能： 
过载能力为200％额定负载电流，持续时间3秒和150％额定负载电流，持续时间60秒； 
过电压、欠电压保护； 
变频器、电机过热保护； 
接地故障保护，短路保护； 
闭锁电机保护，防止失速保护； 
采用PIN编号实现参数连锁。 

模块化设计，可灵活扩展 
面向未来的驱动理念，用户可以在同一变频器系统中实现不断的创新。出众的维护和维修友好性。 应用：灵活驱动，适用于各种应用完全集成的安全保护功能，全球具有SS1和SLS功能的产品。 
基于集成化的安全保护技术，设备运行更安全，操作更简便。
由于集成了安全保护功能，使具有安全保护的自动化和驱动系统的购建费用大大降低。也有效的了人机安全。应用：生产机械（包装机、纺织机），材料运输机械等。
PROFIBUS和PROFINET总线标准——全球将这两种总线通讯直接集成在变频器中。 
更多节点，多种网络拓扑，具有更高的性能PROFIBUS和PROFINET的优点不见在于它是被众多用户广泛使用的总线，而且表现在其的工程和组态结构。它们使成熟的IT技术应用于工业领域，并使办公工具应用在工业控制中。 
应用：远程控制生产机线和传动设备（例如汽车工业）。 
再生能量回馈能力：该输出功率范围内全球。 
节能，节省空间，无需制动电阻。采用创新的功率模块，可实现的能量回馈。全功率段都能实现换相整流，不产生任何系统干扰。而且所需线电流小，与常规变频器相比，降低到80%。 
应用：适用于车辆运输、离心机以及其它具有高惯性矩的生产机器的驱动。
采用全新冷却概念，鲁棒性大大增强。 
通过外部散热片冷却功率模块，散热效率高。 
功率部分的散热全部由外部散热片来完成，电子部分的冷却则通过系统对流，这使其可用于更加苛刻的气候环境。电子部分增加了牢固的涂层。 
应用：可用于气候条件苛刻、具有空气污染的应用场合（例如纺织工业）
提供690V可选型 
应用：标准的输入电压适合基本工业和过程工业的应用
下篇推荐：MM430变频器

数字量输入模块具有下列机械特性：

• 紧凑型设计：
  坚固的塑料机壳里包括：
  • 绿色 LED，用于指示输入的信号状态。
  • 前连接器插座，通过前门保护。
  • 前门上的标签区。
  • 连接器针脚分配，用于在前门内部进行配线。
• 安装方便：
  没有插槽规则；输入地址由插槽决定。
  当在 ET 200M 中与有源总线模块一起使用时，可以进行热插拔，而不会有任何反应。
• 方便用户接线。

具有8、16、32或64通道的模块。

数字量输入模块将来自过程的外部数字信号电平转换成控制器的内部信号电平（逻辑“0”或“1”）。

多种输入电压，可支持连接不同的控制信号：

• 24 V DC
• 48 - 125 V DC
• 120/230 V AC

除了经济性以及易于处理的特点外，该模块还具有其他特殊功能：

• 可在等时模式下使用
• 过程和诊断报警
• 使用源电流或漏电流

特殊模块还可处理过程工程，例如支持 NAMUR 标准。

数字量输出模块具有下列机械特性：

• 紧凑型设计：
  • 绿色 LED，用于指示输出的信号状态。
  • 前连接器插座，通过前门保护。
  • 前门上的标签区。
  • 连接器针脚分配，用于在前门内部进行配线。
• 安装方便：
  没有插槽规则；输出地址由插槽决定。
  当在 ET 200M 中与有源总线模块一起使用时，可以进行热插拔，而不会有任何反应。
• 方便用户接线。
• RC 滤波器 （用于继电器模块 6ES7 322-1HF20）：
  继电器模块 6ES7 322-1HF20-0AA0 有一个可连接的 RC 网络(300Ω/0.1μF) ，用于大电感负载开关时灭弧(功率因数 = 0.4)。例如，这样可以：
  • 对于框架规格 5 的 NEMA 电机的起动器，触点寿命从 100,000 增加到 200,000 次切换操作。

具有8、16、32或64通道的模块。

数字量输出模块将控制器的内部信号电平（逻辑“0”或“1”）转换成过程所需的外部信号电平。

多种输出电压，可支持输出不同的过程信号：

• 24 VDC,额定电流 0.5 A/通道
• 24 VDC,额定电流 2 A/通道
• 48 - 125 V DC
• 120/230 V AC

除了经济性以及易于处理的特点外，该模块还具有其他特殊功能：