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通過實(shí)例玩轉(zhuǎn)西門子PLC之模擬量轉(zhuǎn)換

S7-300模擬量I/O模塊包括模擬量輸入模塊SM331,模擬量輸出模塊SM332，模擬量輸入/輸出模塊SM334和SM335。

1、模擬量變送器

生產(chǎn)過程中大量的連續(xù)變化的模擬量需要用PLC來測量或控制，有的是非電量，如溫度、壓力、流量等，有的是強(qiáng)電電量，如發(fā)電機(jī)的電流、電流、有功功率、功率因素等。變送器用于將傳感器提供的電量或非電量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)量程的直流電流和直流電壓信號，例如4~20mA，0~10V等

2、SM331模擬量輸入模塊的基本結(jié)構(gòu)

模擬量輸入模塊用于將模擬量信號轉(zhuǎn)換為CPU內(nèi)部處理用的數(shù)字信號，其主要的組成部分是A/D轉(zhuǎn)換器，模擬量輸入模塊的輸入信號一般是模擬量變送器輸出的標(biāo)準(zhǔn)量程的直流電壓、直流電流信號。SM331也可以直接連接不帶附加放大器的溫度傳感器（熱電偶或熱電阻）。

SM331模塊中各個(gè)通道可以分別或分組使用電流輸入或電壓輸入，并選用不同的量程。大多數(shù)模塊的分辨率（轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)）可以在組態(tài)時(shí)設(shè)置，轉(zhuǎn)換時(shí)間與分辨率有關(guān)。

模擬量輸入模塊由多路開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器、光隔離原件、內(nèi)部電源和邏輯電路組成。各模擬量輸入通道共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，用多路開關(guān)切換被轉(zhuǎn)換的通道，模擬量輸入模塊各輸入通道的A/D轉(zhuǎn)換過程和轉(zhuǎn)換結(jié)果的存儲與傳送是順序進(jìn)行的。

各個(gè)通道的轉(zhuǎn)換結(jié)果被保存到各自的存儲器，直到被下一次的轉(zhuǎn)換值覆蓋?？梢杂棉D(zhuǎn)入指令“L PIW...”來訪問轉(zhuǎn)換結(jié)果。

3、傳感器與模擬量輸入模塊的接線

傳感器與模擬量輸入模塊的連接分為下列各種情況：連接帶電隔離的傳感器、連接不帶電隔離的傳感器、連接電壓傳感器、電流互感器、連接電阻或熱電阻、連接帶內(nèi)部補(bǔ)償?shù)臒犭娕肌⑦B接帶外部補(bǔ)償?shù)臒犭娕肌?/p>

模擬量輸入模塊的參數(shù)設(shè)置

將模擬量輸入模塊的輸出值轉(zhuǎn)換為實(shí)際的物理量

模擬量輸入/輸出模塊中模擬量對應(yīng)的數(shù)字成為模擬值，模擬值用16位二進(jìn)制補(bǔ)碼（整數(shù)）來表示，最高位（第15位）為符號位，正數(shù)符號位為0，負(fù)數(shù)符號位為1，

模擬量經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)值的位數(shù)（即轉(zhuǎn)換精度）可以設(shè)置為9~16位（與模塊的型號和組態(tài)有關(guān)），如果小于16位（包括符號位），則轉(zhuǎn)換值被自動左移，使其最高位（符號位）在16位字的最高位，模擬量左移后未使用的低位則填入0。這種方法稱為左對齊，設(shè)模擬量精度為12位加符號位，左移三位后未使用的低位（第0~2位）位0，相當(dāng)于實(shí)際的模擬值被乘以8,下圖中給出了模擬量輸入模塊的模擬值與以百分?jǐn)?shù)表示的模擬量之間的對應(yīng)關(guān)系，其中最重要的關(guān)系是雙極性模擬量的量程的上下限（100%和100%）分別對應(yīng)于模擬值的27648和-27648，單極性的上下限（100%和0%）分別對應(yīng)于27648和0。

西門子PLC型號主要分為：小型、中型、大型三種，依次為：s7-200， s7-300， S7-400系列。它們之間沒有什么區(qū)別， 西門子PLC的選型與一般PLC選型原則無異。

西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。

擴(kuò)展資料：

西門子產(chǎn)品分類

可編程控制器是由現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要而產(chǎn)生的，可編程序控制器的分類也必然要符合現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。

一般來說可以從三個(gè)角度對可編程序控制器進(jìn)行分類。其一是從可編程序控制器的控制規(guī)模大小去分類，其二是從可編程序控制器的性能高低去分類，其三是從可編程序控制器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)去分類。

控制性能

可以分為高檔機(jī)、中檔機(jī)和低檔機(jī)。

1、低檔機(jī)

這類可編程序控制器，具有基本的控制功能和一般的運(yùn)算能力。工作速度比較低，能帶的輸入和輸出模塊的數(shù)量比較少。

比如，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-200就屬于這一類。

2、中檔機(jī)

這類可編程序控制器，具有較強(qiáng)的控制功能和較強(qiáng)的運(yùn)算能力。它不僅能完成一般的邏輯運(yùn)算，也能完成比較復(fù)雜的三角函數(shù)、指數(shù)和PID運(yùn)算。工作速度比較快，能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量也比較多，輸入和輸出模塊的種類也比較多。

比如，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-300就屬于這一類。

3、高檔機(jī)

這類可編程序控制器，具有強(qiáng)大的控制功能和強(qiáng)大的運(yùn)算能力。它不僅能完成邏輯運(yùn)算、三角函數(shù)運(yùn)算、指數(shù)運(yùn)算和PID運(yùn)算，還能進(jìn)行復(fù)雜的矩陣運(yùn)算。

工作速度很快，能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量很多，輸入和輸出模塊的種類也很全面。這類可編程序控制器可以完成規(guī)模很大的控制任務(wù)。在聯(lián)網(wǎng)中一般做主站使用。

比如，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-400就屬于這一類。

三、結(jié)構(gòu)

1、整體式

整體式結(jié)構(gòu)的可編程序控制器把電源、CPU、存儲器、I/O系統(tǒng)都集成在一個(gè)單元內(nèi)，該單元叫做作基本單元。一個(gè)基本單元就是一臺完整的PLC。

控制點(diǎn)數(shù)不符合需要時(shí)，可再接擴(kuò)展單元。整體式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是非常緊湊、體積小、成本低、安裝方便。

2、組合式

組合式結(jié)構(gòu)的可編程序控制器是把PLC系統(tǒng)的各個(gè)組成部分按功能分成若干個(gè)模塊，如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等等。其中各模塊功能比較單一，模塊的種類卻日趨豐富。

比如，一些可編程序控制器，除了－些基本的I/O模塊外，還有一些特殊功能模塊，像溫度檢測模塊、位置檢測模塊、PID控制模塊、通訊模塊等等。組合式結(jié)構(gòu)的PLC特點(diǎn)是CPU、輸入、輸出均為獨(dú)立的模塊。模塊尺寸統(tǒng)一、安裝整齊、I/O點(diǎn)選型自由、安裝調(diào)試、擴(kuò)展、維修方便。

3、疊裝式

疊裝式結(jié)構(gòu)集整體式結(jié)構(gòu)的緊湊、體積小、安裝方便和組合式結(jié)構(gòu)的I/O點(diǎn)搭配靈話、安裝整齊的優(yōu)點(diǎn)于一身。它也是由各個(gè)單元的組合構(gòu)成。

其特點(diǎn)是CPU自成獨(dú)立的基本單元（由CPU和一定的I/O點(diǎn)組成），其它I/O模塊為擴(kuò)展單元。在安裝時(shí)不用基板，僅用電纜進(jìn)行單元間的聯(lián)接，各個(gè)單元可以一個(gè)個(gè)地疊裝。使系統(tǒng)達(dá)到配置靈活、體積小巧。

四、保養(yǎng)

1、設(shè)備定期測試、調(diào)整

（1） 每半年或季度檢查PLC柜中接線端子的連接情況，若發(fā)現(xiàn)松動的地方及時(shí)重新堅(jiān)固連接；

（2） 對柜中給主機(jī)供電的電源每月重新測量工作電壓；

2、設(shè)備定期清掃

（1） 每六個(gè)月或季度對PLC進(jìn)行清掃，切斷給PLC供電的電源把電源機(jī)架、CPU主板及輸入/輸出板依次拆下，進(jìn)行吹掃、清掃后再依次原位安裝好，將全部連接恢復(fù)后送電并啟動PLC主機(jī)。認(rèn)真清掃PLC箱內(nèi)衛(wèi)生；

（2） 每三個(gè)月更換電源機(jī)架下方過濾網(wǎng)；

3、檢修前準(zhǔn)備

（1） 檢修前準(zhǔn)備好工具；

（2） 為保障元件的功能不出故障及模板不損壞，必須用保護(hù)裝置及認(rèn)真作防靜電準(zhǔn)備工作；

（3） 檢修前與調(diào)度和操作工聯(lián)系好，需掛檢修牌處掛好檢修牌；

4、設(shè)備拆裝順序及方法

（1） 停機(jī)檢修，必須兩個(gè)人以上監(jiān)護(hù)操作；

（2） 把CPU前面板上的方式選擇開關(guān)從“運(yùn)行”轉(zhuǎn)到“停”位置；

（3） 關(guān)閉PLC供電的總電源，然后關(guān)閉其它給模坂供電的電源；

（4） 把與電源架相連的電源線記清線號及連接位置后拆下，然后拆下電源機(jī)架與機(jī)柜相連的螺絲，電源機(jī)架就可拆下；

（5） CPU主板及I/0板可在旋轉(zhuǎn)模板下方的螺絲后拆下；

（6） 安裝時(shí)以相反順序進(jìn)行；

檢修工藝及技術(shù)要求

（1） 測量電壓時(shí)，要用數(shù)字電壓表或精度為1%的萬能表測量

（2）電源機(jī)架，CPU主板都只能在主電源切斷時(shí)取下；

（3） 在RAM模塊從CPU取下或插入CPU之前，要斷開PC的電源，這樣才能保證數(shù)據(jù)不混亂；

（4） 在取下RAM模塊之前，檢查一下模塊電池是否正常工作，如果電池故障燈亮?xí)r取下模塊RAM內(nèi)容將丟失；

（5） 輸入/輸出板取下前也應(yīng)先關(guān)掉總電源，但如果生產(chǎn)需要時(shí)I/0板也可在可編程控制器運(yùn)行時(shí)取下，但CPU板上的QVZ（超時(shí)）燈亮；

（6） 撥插模板時(shí)，要格外小心，輕拿輕放，并運(yùn)離產(chǎn)生靜電的物品；

（7） 更換元件不得帶電操作；

（8） 檢修后模板安裝一定要安插到位。

Micrologix1000 PLC在交通燈控制上的應(yīng)用

美國羅克韋爾自動化生產(chǎn)的micrologix1000系列微型可編程控制器具有體積小、使用簡單、通用性強(qiáng)、快速高效等特點(diǎn)。它是一種集成式控制器，集成了電源、輸入模塊、輸出模塊和處理器于一身，輸入輸出狀態(tài)led指示，內(nèi)裝rs-232通訊接口，可連接手持編程器輸入指令程序或連接計(jì)算機(jī)直接編制梯形圖程序，并且通過1761-net-aic通訊模塊可聯(lián)成dh-485網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)長度1200m，波特率為32.5kbps。

　　micrologix1000系列plc的內(nèi)部有輸入繼電器i;輸出繼電器o;輔助繼電器b;計(jì)時(shí)器t;計(jì)數(shù)器c;狀態(tài)繼電器s等。它們的編號均從0開始，例如i/0，i/1，…，o/0，o/1等，個(gè)數(shù)則與型號有關(guān)。

　　2實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　下面通過用micrologix1000系列中型號為1761－l16bwa的可編程控制器控制十字路口交通燈的實(shí)驗(yàn)例子來說明可編程控制器的硬件和軟件設(shè)計(jì)步驟和手持編程器的使用方法。

　　交通燈系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)“正常時(shí)序控制”及“急車強(qiáng)通控制”兩種控制方式。

　　正常時(shí)序控制要求如下：當(dāng)起動開關(guān)接通時(shí)，信號燈系統(tǒng)開始工作，先南北紅燈亮，東西綠燈亮，南北紅燈亮維持28s，在南北紅燈亮的同時(shí)東西綠燈也亮，并維持19s，19s延時(shí)到，東西綠燈閃亮，綠燈閃亮周期2s（亮1s熄1s），綠燈閃亮3次后熄滅，東西黃燈亮，并維持3s，3s延時(shí)到，東西黃燈熄，東西紅燈亮，同時(shí)南北紅燈熄，南北綠燈亮。東西紅燈亮維持33s，南北綠燈亮維持24s，24s延時(shí)到，南北綠燈閃亮3次后熄滅，南北黃燈亮，并維持3s。3s延時(shí)到，南北黃燈熄，南北紅燈亮，同時(shí)東西紅燈熄，東西綠燈亮，開始第二周期的動作，以后周而復(fù)始地循環(huán)。

　　急車強(qiáng)通控制要求如下：急車強(qiáng)通信號受急車強(qiáng)通開關(guān)控制。無急車時(shí)，信號燈按正常時(shí)序控制。有急車來時(shí)，將急車強(qiáng)通開關(guān)接通，不管原來信號燈的狀態(tài)如何，一律強(qiáng)制讓急車來車方向的綠燈亮，使急車放行，直至急車通過為止。急車一過，將急車強(qiáng)通開關(guān)斷開，信號燈的狀態(tài)立即轉(zhuǎn)為急車放行方向的綠燈閃亮3次，隨后按正常時(shí)序控制。

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