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潯之漫 智控技術(shù)有限公司  上海詩(shī)慕自動(dòng)化設(shè)備有限公司

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SIEMENS定位器的工作原理與傳統(tǒng)定位器*不同。

工作方式

采用微處理器對(duì)給定值和位置反饋?zhàn)鞅容^。如果微處理器檢測(cè)到偏差，它就用一個(gè)五步開(kāi)關(guān)程序來(lái)控制壓電閥，壓電閥進(jìn)而調(diào)節(jié)進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣室的氣流量。

微處理器根據(jù)偏差（給定值W與位置反饋信號(hào)X）的大小和方向輸出一個(gè)電控指令給壓電閥。壓電閥將控制指令轉(zhuǎn)換為氣動(dòng)位移增量，當(dāng)控制偏差很大時(shí)（高速區(qū)），定位器輸出一個(gè)連續(xù)信號(hào)；當(dāng)控制偏差不大（低速區(qū)），定位器輸出連續(xù)脈沖；當(dāng)控制器偏差在允許誤差范圍內(nèi)（自適應(yīng)或可調(diào)死區(qū)狀態(tài)），則沒(méi)有控制指令輸出。

SIEMENS定位器采用適當(dāng)?shù)陌惭b組件固定到直行程或角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的直線(xiàn)或轉(zhuǎn)角位移通過(guò)安裝的組件檢測(cè)并到耐磨連接導(dǎo)電塑料電位轉(zhuǎn)換器。

裝在直行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的組件檢測(cè)的角度誤差被自動(dòng)地校正。當(dāng)SIEMENS定位器采用二線(xiàn)制連接時(shí)，它*從4至20mA給定信號(hào)中獲取電源。亦可從PROFIBUS總線(xiàn)信號(hào)中獲取電源。對(duì)于基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)(FF)同樣適用。

帶預(yù)控壓電閥的氣動(dòng)閥組

壓電閥可以釋放很短的控制脈沖，因而能夠達(dá)到很高的定位精度。主導(dǎo)元件是一個(gè)壓電柔韌開(kāi)關(guān)，它同主控氣路連在一起。壓電閥組具有極長(zhǎng)的工作壽命。

現(xiàn)場(chǎng)操作

現(xiàn)場(chǎng)操作由內(nèi)置LCD和3個(gè)輸入按鍵完成。自動(dòng)、手動(dòng)和組態(tài)可通過(guò)按鈕切換。

手動(dòng)模式時(shí)，可在整個(gè)量程范圍驅(qū)動(dòng)閥門(mén)動(dòng)作。

通過(guò)SIMATIC PDM軟件進(jìn)行操作和監(jiān)控

SIMATIC PDM軟件允許通過(guò)PC或手提電腦方便實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作和監(jiān)控，定位器也能使用該軟件組態(tài)，利用過(guò)程數(shù)據(jù)和對(duì)比數(shù)據(jù)可確定整機(jī)故障診斷和維護(hù)的重要信息。

SIMATIC PDM軟件支持HART通訊，也支持PROFIBUSPA通訊協(xié)議。

當(dāng)進(jìn)行HART通訊時(shí)，用雙芯電纜，通過(guò)HART調(diào)制解調(diào)器連接到PC機(jī)或筆記本的COM口。HART通訊所使用的信號(hào)是采用頻移鍵控方式疊加在電流信號(hào)上。

自動(dòng)初始化

使用一個(gè)簡(jiǎn)單的組態(tài)菜單可以快速配置SIEMENS定位器，也可以通過(guò)自動(dòng)初始化功能調(diào)節(jié)SIEMENS定位器。

在初始化時(shí)，微處理自動(dòng)確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的零頭，大行程，作用方向和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的定位速度，用這些來(lái)確定小脈沖時(shí)間和死區(qū)，從而優(yōu)化控制效果。

低耗氣量

SIEMENS定位器的特點(diǎn)就是耗氣量極少。傳統(tǒng)的定位器耗氣量很大?，F(xiàn)代壓電技術(shù)的使用，使SIEMENS定位器只在動(dòng)作的時(shí)候消耗氣體，這就意味它在很短時(shí)間內(nèi)就可以收回本身投資。

豐富的診斷功能

SIEMENS定位器具有檢測(cè)功能，能報(bào)告執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥變化的多項(xiàng)豐富的信息，這種信息對(duì)調(diào)節(jié)閥和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的診斷和檢測(cè)是非常重要的。

可實(shí)現(xiàn)測(cè)量（一些極值可調(diào)整）和監(jiān)控的功能，包括： 

·行程累積

·行程方向改變次數(shù)

·報(bào)警技數(shù)

·死區(qū)自調(diào)整

·閥門(mén)極限位置（例如：閥座的磨損）

·高/低溫度下的運(yùn)行小時(shí)數(shù)（按照溫度范圍）

·壓電閥運(yùn)行次數(shù)

·閥門(mén)定位時(shí)間

·執(zhí)行機(jī)構(gòu)泄漏

2）電源故障檢查

3）運(yùn)行故障檢查

4）輸入輸出故障檢查

5）外圍環(huán)境的檢查

6）故障的處理

3、內(nèi)部錯(cuò)誤的故障診斷

1）故障診斷的基本方法

2）利用CPU診斷緩沖區(qū)進(jìn)行詳細(xì)故障診斷

3）錯(cuò)誤處理組織塊

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幾種常用的PLC梯形圖控制程序

1、啟動(dòng)、保持和停止電路

實(shí)現(xiàn)Y10的啟動(dòng)、保持和停止的四種梯形圖如圖所示。這些梯形圖均能實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、保持和停止的功能。X0為啟動(dòng)信號(hào)，X1為停止信號(hào)。圖a、c是利用Y10 常開(kāi)觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自鎖保持，而圖b、d是利用SET、RST指令實(shí)現(xiàn)自鎖保持。

2、三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制

3、常閉觸點(diǎn)輸入信號(hào)的處理

如果輸入信號(hào)只能由常開(kāi)觸點(diǎn)提供，梯形圖中的觸點(diǎn)類(lèi)型與繼電器電路的觸點(diǎn)類(lèi)型*一致。

如果接入PLC的是輸入信號(hào)的常閉觸點(diǎn)，這時(shí)在梯形圖中所用的X1的觸點(diǎn)的類(lèi)型與PLC外接SB2的常開(kāi)觸點(diǎn)時(shí)剛好相反，與繼電器電路圖中的習(xí)慣也是相反的。建議盡可能采用常開(kāi)觸點(diǎn)作為PLC的輸入信

4、多繼電器線(xiàn)圈控制電路

下圖是可以自鎖的同時(shí)控制4個(gè)繼電器線(xiàn)圈的電路圖。其中X0是起動(dòng)按鈕，X1是停止按鈕。

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PLC的應(yīng)用特點(diǎn)

1 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)

高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路

集成電路是采用半導(dǎo)體制作工藝，在一塊較小的單晶硅片上制作上許多晶體管及電阻器、電容器等元器件，并按照多層布線(xiàn)或遂道布線(xiàn)的方法將元器件組合成完整的電子電路。它在電路中用字母"IC"(也有用文字符號(hào)"N"等)表示。

      技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了*進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器

接觸器是一種應(yīng)用廣泛的開(kāi)關(guān)電器。接觸器主要用于頻繁接通或分?jǐn)嘟?、直流主電路和大容量的控制電路，可遠(yuǎn)距離操作，配合繼電器可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)操作，聯(lián)鎖控制及各種定量控制和失壓及欠壓保護(hù)，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制電路，其主要控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)，也可用于控制其它電力負(fù)載，如電熱器、照明、電焊機(jī)、電容器組等。 [全文]

系統(tǒng)相比，電氣接線(xiàn)及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)的可靠性*。

2 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)

PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。多種多樣的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。

3 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎

PLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門(mén)。

      4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作量小，維護(hù)方便，容易改造

三級(jí)報(bào)警狀態(tài)監(jiān)測(cè)

SIEMENS定位器有更多的額外監(jiān)測(cè)功能，狀態(tài)顯示源自故障信號(hào)的監(jiān)測(cè)。故障信號(hào)按“交通燈”的方式進(jìn)行分類(lèi)，用綠色、黃色和紅色扳手表示（PDM軟件）：

·需要維修（綠色扳手）

·急需維修（黃色扳手）

·臨近故障或故障（紅色扳手）

這使用戶(hù)在閥門(mén)或執(zhí)行器在產(chǎn)生重大故障前能夠提前檢測(cè)到，可避免系統(tǒng)停車(chē)。通過(guò)故障信號(hào)的指示，例如執(zhí)行器隔膜的損壞、動(dòng)作滯后等，用戶(hù)可利用適當(dāng)?shù)木S護(hù)策略保證系統(tǒng)可靠。

三級(jí)報(bào)警同樣可提早監(jiān)測(cè)和顯示故障，例如填料盒的靜摩擦力、閥芯/閥座的磨損，及掛料與結(jié)垢等。

這些故障信號(hào)即可通過(guò)接線(xiàn)輸出，也可通過(guò)HAPT、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)接口輸出。在這種情況下，帶有HAPT、PROFIBUS FF版本SIEMENS定位器可顯示關(guān)鍵過(guò)程變量的多種故障信號(hào)，以及趨勢(shì)圖和柱狀圖

PLC的CPU處于STOP模式時(shí),自由口通信停止

可以用反映CPU作方式的特殊寄存器位SMO. 7來(lái)控制自由口方式的進(jìn)

RUN模式,可選擇自由口通信。通過(guò)向SMB30或SMB130 ( SMB30用于設(shè)置端口0,而SNBBBO用于設(shè)置端

口1)的協(xié)議選擇位置1,可以將通信端口置為自由口模

校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位。發(fā)送指令XMT啟動(dòng)自由口模式下數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的

符,果有中斷程序連接到發(fā)送結(jié)束事件上,在發(fā)送完成后,端口

狀態(tài)位SM4. 5的變化,接收指令RCV可以初始化接收信息服

沖區(qū)內(nèi),在接收完成后一個(gè)字符

S7 - 200 CPU上的通信口是符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170中的PROF IBUS標(biāo)準(zhǔn)的RS - 485兼容9針D型連

接器。利用RS - 485總線(xiàn)連接這個(gè)端口可以方便地

S7-200 CPU的通信口可以設(shè)置為自由口模式。選擇自由口模式后，用戶(hù)程序就可以完

S7-200 CPU上的通信口在電氣上是標(biāo)準(zhǔn)的RS-485半雙工起始位

7或8位字符（數(shù)據(jù)字節(jié)）

一個(gè)奇/偶校驗(yàn)位，或者沒(méi)有校驗(yàn)位

一個(gè)停止位

自由口通信速波特率可以設(shè)置為1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或112500。

凡是符合這些格式的串行通信設(shè)備，理論上都可以

自由口式可以靈活應(yīng)用。Micro/WIN的兩個(gè)指令庫(kù)（USS和Modbus RTU）就是使用自由口模式編程實(shí)現(xiàn)的。

在進(jìn)自由口通信程序調(diào)試時(shí)，可以使用PC/PPI電纜（設(shè)置到自由口通信模式）連接PC和CPU，在PC上運(yùn)行串口調(diào)試軟件

自由口通信要點(diǎn)

應(yīng)用自由口通信首先要把通信口定義為自由口模式，同時(shí)設(shè)置相應(yīng)的通信波特率和上述通信格式。用戶(hù)程序通過(guò)特殊存儲(chǔ)

CPU通口工作在自由口模式時(shí)，通信口就不支

，此通信口不能再與編程軟件Micro/WIN通信。CPU停止時(shí)，自由口

通信口的工作模式，是可以在運(yùn)行過(guò)程中

如果調(diào)試時(shí)需要在自由口模式與PPI模式之間切換，可以使用SM0.7的狀態(tài)決定通信口的模式；而SM0.7的狀態(tài)反映的是CPU運(yùn)行狀態(tài)開(kāi)關(guān)的位置（在

自由口通信的核心指令是發(fā)送（XMT）和接收（RCV）指令。在自由口通信常用的中斷有“接收指令結(jié)束

與網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)指令（NetR/NetW）類(lèi)似，用戶(hù)程序不能直接控制通信芯片而必須通過(guò)操作系統(tǒng)。用戶(hù)程

XMT和RCV指令的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)類(lèi)似，起始字節(jié)為需要發(fā)送的或接收的字符個(gè)數(shù)，隨后是數(shù)據(jù)字節(jié)本身

調(diào)用XMT和RCV指令時(shí)只需要通信口和

XMT和RCV指令與NetW/NetR指令不同的是，它們與網(wǎng)絡(luò)上通信對(duì)象的“地址”無(wú)關(guān)，而僅對(duì)本地的通信端口操作。如果網(wǎng)絡(luò)上有多個(gè)設(shè)備，消息中必然包含地址

由于S7-200的通信端口是半雙工RS-485芯片，XMT指令和RCV指令不能同時(shí)有效。

XMT和RCV指令

XMT發(fā)送）指令的使用比較簡(jiǎn)單。RCV（接