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西門子PLC S7-1500系列的運動控制功能介紹如下：
1. 運動控制功能
西門子PLC S7-1500系列的運動控制功能支持旋轉軸，定位軸，同步軸，外部編碼器等工藝對象。具有PROFIdrive功能的驅動裝置或者帶模擬量設定值接口的驅動裝置通過標準的運動控制指令來進行控制。西門子PLC S7-1500還具有在線和診斷功能，這樣有利于用戶完成驅動裝置的調試任務；
　　
2. 運動控制原理
用戶在使用西門子PLC S7-1500系列的運動控制功能時，通過編程軟件-博途軟件，來進行項目的創(chuàng)建和組態(tài)，并將組態(tài)好的程序下載到CPU中，運動控制功能在CPU中進行處理。用戶可以使用專門的運動控制指令來控制更終的工藝對象，通過使用博圖軟件，可以應用它強大的調試和診斷功能，從而方便調試；
　　
3. 工藝對象
西門子PLC S7-1500系列運動控制的工藝對象可以是驅動裝置，用戶可以通過博途軟件中的運動控制指令來調用工藝對象的各種功能。例如：對于定位軸工藝對象，用戶可以通過定位軸工藝對象的運動控制指令來控制驅動裝置的位置，然后再通過用戶程序中的指令來為軸進行定位操作；
　　
4. 驅動裝置
西門子PLC S7-1500系列的運動控制中，驅動裝置用于控制軸的運動，在硬件配置中將驅動裝置集成在一起。用戶在軟件程序中執(zhí)行運動控制時，工藝對象用戶控制驅動裝置，并讀取位置編碼器的值。

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• 矢量控制(VC)方式 　　矢量控制變頻調速的做法是將異步電動機在三相坐標系下的定子電流Ia、Ib、Ic、通過三相－二相變換，等效成兩相靜止坐標系下的交流電流Ia1Ib1，再通過按轉子磁場定向旋轉變換，等效成同步旋轉坐標系下的直流電流Im1、It1(Im1相當于直流電動機的勵磁電流；It1相當于與轉矩成正比的電樞電流)，然后模仿直流電動機的控制方法，求得直流電動機的控制量，經(jīng)過相應的坐標反變換，實現(xiàn)對異步電動機的控制。其實質是將交流電動機等效為直流電動機，分別對速度，磁場兩個分量進行獨立控制。通過控制轉子磁鏈，然后分解定子電流而獲得轉矩和磁場兩個分量，經(jīng)坐標變換，實現(xiàn)正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有劃時代的意義。然而在實際應用中，由于轉子磁鏈難以準確觀測，系統(tǒng)特性受電動機參數(shù)的影響較大，且在等效直流電動機控制過程中所用矢量旋轉變換較復雜，使得實際的控制效果難以達到理想分析的結果。 　　直接轉矩控制(DTC)方式 　　1985年，德國魯爾大學的DePenbrock教授*提出了直接轉矩控制變頻技術。該技術在很大程度上解決了上述矢量控制的不足，并以新穎的控制思想、簡潔明了的系統(tǒng)結構、優(yōu)良的動靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。目前，該技術已成功地應用在電力機車牽引的大功率交流傳動上。 直接轉矩控制直接在定子坐標系下分析交流電動機的數(shù)學模型，控制電動機的磁鏈和轉矩。它不需要將交流電動機等效為直流電動機，因而省去了矢量旋轉變換中的許多復雜計算；它不需要模仿直流電動機的控制，也不需要為解耦而簡化交流電動機的數(shù)學模型。 　　矩陣式交—交控制方式 　　VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉矩控制變頻都是交—直—交變頻中的一種。其共同缺點是輸入功率因數(shù)低，諧波電流大，直流電路需要大的儲能電容，再生能量又不能反饋回電網(wǎng)，即不能進行四象限運行。為此，矩陣式交—交變頻應運而生。由于矩陣式交—交變頻省去了中間直流環(huán)節(jié)，從而省去了體積大、價格貴的電解電容。它能實現(xiàn)功率因數(shù)為l，輸入電流為正弦且能四象限運行，系統(tǒng)的功率密度大。該技術目前雖尚未成熟，但仍吸引著眾多的學者深入研究。其實質不是間接的控制電流、磁鏈等量，而是把轉矩直接作為被控制量來實現(xiàn)的。具體方法是： 　　——控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器，實現(xiàn)無速度傳感器方式； 　　——自動識別(ID)依靠精確的電機數(shù)學模型，對電機參數(shù)自動識別； 　　——算出實際值對應定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實際的轉矩、定子磁鏈、轉子速度進行實時控制； 　　——實現(xiàn)Band—Band控制按磁鏈和轉矩的Band—Band控制產(chǎn)生PWM信號，對逆變器開關狀態(tài)進行控制。 　　矩陣式交—交變頻具有快速的轉矩響應(<2ms)，很高的速度精度(±2％，無PG反饋)，高轉矩精度(<＋3％)；同時還具有較高的起動轉矩及高轉矩精度，尤其在低速時(包括0速度時)，可輸出150％～200％轉矩。

　　變頻器干擾的主要傳播途徑

　　變頻器工作時，作為一個強大的干擾源，其干擾途徑一般分為輻射、傳導、電磁耦合、二次輻射和邊傳導邊輻射等。主要途徑如圖4所示：

　　                                                      圖4變頻器干擾的主要傳播途徑

　　從上圖可以看出，變頻器產(chǎn)生的輻射干擾對周圍的無線電接收設備產(chǎn)生強烈的影響，傳導干擾使直接驅動的電機產(chǎn)生電磁噪聲，使得銅損、鐵損大幅增加，同時傳導干擾和輻射干擾對電源輸入端所連接或鄰近的電子敏感設備有很大的影響。

　　針對這兩次調試情況和變頻器產(chǎn)生干擾及干擾的途徑，我們聯(lián)合電源濾波器生產(chǎn)廠商的工程師進行了分析總結，并與北京康拓生物工程有限公司的工程師多次進行了溝通，了解了其工作原理、布線情況，分析認為主要還是變頻器輸入端產(chǎn)生的高頻諧波造成的干擾。因裝變頻器后，變頻器的輸入線在原動力線槽內，而輸出線不在線槽內，離電機也比較近。再者，原布線系統(tǒng)不太合理，動力線槽與控制線槽距離較近，只有20cm，按規(guī)定應不少于50cm，且兩線槽平行走線，這些都是比較忌諱的。變頻器的地線接的也不太合理，接在了電源線的走線槽上，線槽的作用一是支撐電源線、二是起屏蔽的作用，變頻器的干擾又通過地線到了線槽上。變頻器產(chǎn)生的高次諧波通過變頻器的輸入線和地線輻射到其它設備的電源線和信號線上（尤其是比較敏感的傳感器的信號線。這里強調一點：我們的變頻器與DCS控制系統(tǒng)不是同一臺變壓器給電，可以排除直接傳導干擾），干擾了控制系統(tǒng)的正常工作。

　　分析這些問題，由于原布線系統(tǒng)已成定型，再動幾乎是不可能，因此改變電源線和信號線布線的想法應予以排除，變頻器地線可以另走，拉一根地線直接接至配電室電控柜的地線上，對變頻器的輸入端再加強濾波措施，按理論問題應于解決。

在現(xiàn)場原發(fā)酵罐停車后，我們在原濾波器基礎上又增加了一套共模及差模磁環(huán)，在輸入、輸出每相線上各套二個差模環(huán)，在輸入的三根相線上套兩個共模磁環(huán)，并將地線接至配電室的地上。這樣處理后開機運行，在電機空載的情況下運行正常，沒有出現(xiàn)干擾報警現(xiàn)象。

　　帶載運行時，305、307罐出現(xiàn)干擾報警。將地線改至控制307罐（該罐已使用變頻器，線槽內走的是該變頻器的輸出線）變壓器的地線上，305罐不再干擾報警，但307罐仍間隔幾分鐘出現(xiàn)干擾報警現(xiàn)象，分析可能是兩臺變頻器產(chǎn)生的共模干疊加所至，也可能是地線放在動力線槽內，走線較長引起的，于是在地線上加裝地線濾波器，但效果也不太好。后來將地線拆除（經(jīng)測量變頻器整機漏電流很小，對人體不會造成危害，所以可以將地線拆除），效果好一些，但報警現(xiàn)象也是間斷出現(xiàn)，這樣分析應該不是地線引起的，還是輸入端的濾波措施不夠，沒有將高頻干擾濾除干凈。因此停機，在輸入的每相線上再加兩只差模環(huán)，在三條輸入相線上再套三個共模環(huán)，這樣開機運行，工作正常，整個系統(tǒng)不再出現(xiàn)干擾現(xiàn)象。系統(tǒng)處理后的框圖如圖5所示。

西門子的工業(yè)軟件分為三個不同的種類：

　　（1）編程和工程工具編程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于編程、組態(tài)、模擬和維護等控制所需的工具。STEP7標準軟件包SIMATICS7是用于S7-300/400，C7PLC和SIMATICWinAC基于PC控制產(chǎn)品的組態(tài)編程和維護的項目管理工具，STEP7-Micro/WIN是在Windows平臺上運行的S7-200系列PLC的編程、在線仿真軟件。

　?。?）基于PC的控制軟件基于PC的控制系統(tǒng)WinAC允許使用個人計算機作為可編程序控制器（PLC）運行用戶的程序，運行在安裝了WindowsNT4.0操作系統(tǒng)的SIMATIC工控機或其它任何商用機。WinAC提供兩種PLC，一種是軟件PLC，在用戶計算機上作為視窗任務運行。另一種是插槽PLC（在用戶計算機上安裝一個PC卡），它具有硬件PLC的全部功能。WinAC與SIMATICS7系列處理器*兼容，其編程采用統(tǒng)一的SIMATIC編程工具（如STEP7），編制的程序既可運行在WinAC上，也可運行在S7系列處理器上。

　?。?）人機界面軟件人機界面軟件為用戶自動化項目提供人機界面（HMI）或SCADA系統(tǒng)，支持大范圍的平臺。人機界面軟件有兩種，一種是應用于機器級的ProTool，另一種是應用于監(jiān)控級的WinCC。

　　ProTool適用于大部分HMI硬件的組態(tài)，從操作員面板到標準PC都可以用集成在STEP7中的ProTool有效地完成組態(tài)。ProTool/lite用于文本顯示的組態(tài)，如：OP3，OP7，OP17，TD17等。ProTool/Pro用于組態(tài)標準PC和所有西門子HMI產(chǎn)品，ProTool/Pro不只是組態(tài)軟件，其運行版也用于Windows平臺的監(jiān)控系統(tǒng)。

　　WinCC是一個真正開放的，面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集的SCADA（SupervisoryControlandDataAcquisition）軟件，可在任何標準PC上運行。WinCC操作簡單，系統(tǒng)可靠性高，與STEP7功能集成，可直接進入PLC的硬件故障系統(tǒng)，節(jié)省項目開發(fā)時間。它的設計適合于廣泛的應用，可以連接到已存在的自動化環(huán)境中，有大量的通信接口和全面的過程信息和數(shù)據(jù)處理能力，其新的WinCC5.0支持在辦公室通過IE瀏覽器動態(tài)監(jiān)控生產(chǎn)過程