您好, 歡迎來(lái)到化工儀器網(wǎng)
西門(mén)子6ES7214-2BD23-0XB8參數(shù)詳細(xì)
西門(mén)子6ES7214-2BD23-0XB8參數(shù)詳細(xì)
西門(mén)子 S7-200 PLC 功能強(qiáng)大，性能可靠，但做數(shù)學(xué)運(yùn)算時(shí)不能象高級(jí)語(yǔ)言那樣做變量類(lèi)型自動(dòng)轉(zhuǎn)換，經(jīng)常要手工做 BTI、ITD 之類(lèi)轉(zhuǎn)換，計(jì)算完成后又要 DTI 等耗時(shí)操作，使代碼行數(shù)增加，程序可讀性不好，也降低了程序運(yùn)行效率。
本文給出一種可以避免使用這些指令小技巧，使你代碼看起來(lái)更簡(jiǎn)潔，也縮程序掃描周期。
就是計(jì)算機(jī)編程中做算法設(shè)計(jì)時(shí)典型以空間換時(shí)間思想。比如一個(gè)字變量，計(jì)算中經(jīng)常要向雙字變量轉(zhuǎn)換，則我們定義符號(hào)時(shí)讓該變量占據(jù)雙字內(nèi)存空間，將不用字清零，則可同時(shí)以字型或雙字型訪問(wèn)該變量而不需要進(jìn)行專(zhuān)門(mén)轉(zhuǎn)換。
S7-200 內(nèi)存格式與我們常用 PC 機(jī)正好相反，它是高字前，低字后。我們可以將字變量放后兩個(gè)字節(jié)，程序初始化時(shí)將前兩個(gè)字節(jié)清零(程序其它方不使用這兩個(gè)字節(jié))。
如我們定義符號(hào)時(shí)將字變量定義 VW2，同時(shí)保持 VW0 值為零。則程序中可以用 VW2 以字型訪問(wèn)該變量，同時(shí)也可以 VD0 以雙字型訪問(wèn)，避免了類(lèi)型轉(zhuǎn)換。
避免使用時(shí)混淆，最好以明確符號(hào)定義來(lái)區(qū)分字類(lèi)型和雙字類(lèi)型。此強(qiáng)烈推薦類(lèi)匈牙利命名法：以前綴指示變量類(lèi)型，用首字母大寫(xiě)有意義英文單詞組合作變量名。本人習(xí)慣下綴：
b ---- 字節(jié)型變量(byte)
w ---- 字型變量(word)
d ---- 雙字變量(double)
r ---- 實(shí)型變量(real)
f ---- 位變量(flag)
btn --- 自復(fù)位按鈕式輸入(button)
sw ---- 切換開(kāi)關(guān)或自鎖按鈕輸入(switch)
sig --- 傳感器、編碼等電平信號(hào)輸入(signal)
rly --- 輸出繼電器位(relay)
……
當(dāng)然，這個(gè)個(gè)人習(xí)慣來(lái)，沒(méi)有定則，主利于自己區(qū)分。
有一個(gè)字類(lèi)型變量名為 VarName，為使用前面轉(zhuǎn)換技巧，我們可以這樣定義：
wVarName ---- VW2
dVarName ---- VD0
程序初始化時(shí)將 VW0 清零是不需要記憶變量，直接將 dVarName 清零也可)數(shù)據(jù)塊中將 VW0 設(shè)置為零。則以后需要以字類(lèi)型訪問(wèn)變量時(shí)就用 wVarName，需要以雙字類(lèi)型訪問(wèn)變量時(shí)就用 dVarName。不需要類(lèi)型轉(zhuǎn)換。
本方法可以極大減少程序語(yǔ)句數(shù)，使程序更簡(jiǎn)潔、可讀性更好，不需要做耗時(shí)類(lèi)型轉(zhuǎn)換，程序運(yùn)行效率也到提高。且數(shù)學(xué)運(yùn)算量越大，效率提高越明顯。
缺點(diǎn)是要多占用兩字節(jié)內(nèi)存，以后程序中不能使用 VW0。但 S7-200 RAM 空間很大，一般是用不完，以 226 為例，有多達(dá) 10K RAM，偶從來(lái)沒(méi)有超過(guò) 1K。 這些 RAM 都是花錢(qián)買(mǎi)來(lái)，不用白不用，不用也是浪費(fèi)了。
同理，有字節(jié)型變量經(jīng)常需要與字類(lèi)型變量相互轉(zhuǎn)換，讓字節(jié)變量占用一個(gè)字內(nèi)存寬度浪費(fèi)一個(gè)字節(jié)，避免類(lèi)型轉(zhuǎn)換
今天，隨著對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的要求越來(lái)越高，以及大量控制設(shè)備和過(guò)程監(jiān)控裝置之間通信的需要，"監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集
系統(tǒng)"越來(lái)越受到用戶的重視。在動(dòng)力系統(tǒng)方面，以柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急備用電源的發(fā)電廠，在工廠、礦山、高層建筑、醫(yī)院、郵電、賓館、銀行等許多部門(mén)都得到了廣泛的應(yīng)用。為了提高供電質(zhì)量和供電可靠性，改善操作人員的工作條件，減少維護(hù)運(yùn)行人員，備用發(fā)電站迫切要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行和管理。該監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)視主機(jī)(包括通信板)和若干現(xiàn)場(chǎng)的從站(SIEMENSS7-200)組成。實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的數(shù)據(jù)采集、報(bào)警、存儲(chǔ)、備份等服務(wù)。本文主要介紹下位機(jī)S7-200的系統(tǒng)原理。
2、系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的需要，考慮該發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)化系統(tǒng)由5大功能部件組成(系統(tǒng)的硬件圖如圖1所示)。
(1)發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)啟動(dòng)和自動(dòng)停機(jī);
(2)工程市電和機(jī)電的自動(dòng)切換;
(3)發(fā)電機(jī)組電壓和頻率的自動(dòng)調(diào)節(jié);
(4)發(fā)電機(jī)組故障自動(dòng)檢測(cè)，報(bào)警和故障處理;
(5)發(fā)電機(jī)組電壓、電流、頻率、有功功率、啟動(dòng)電池電壓等電量參數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
3、系統(tǒng)組成
3.1S7-200系統(tǒng)PLC的特性和特點(diǎn)
西門(mén)子公司的S7-200系列可編程控制器，性價(jià)比高，硬件配置齊全，它的特點(diǎn)與性能如下:
(1)機(jī)內(nèi)有高速計(jì)數(shù)器，可同時(shí)輸入三路高速脈沖，并可輸出頻率和脈寬可調(diào)的高速脈沖信號(hào)。
(2)具有21個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先管理，并配有RS485接口，可實(shí)現(xiàn)PLC與PC機(jī)之間的遠(yuǎn)程通訊，便于上位機(jī)監(jiān)控和聯(lián)網(wǎng)。
(3)具有結(jié)構(gòu)緊湊、組裝靈活、編程簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)。
由此可見(jiàn)，它非常適用于工業(yè)控制中小型自動(dòng)控制系統(tǒng)。經(jīng)分析，決定采用S7-200系列可編程控制器作為發(fā)電機(jī)組自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心部件。
3.2PLC配置及I/O的分配和功能
經(jīng)過(guò)分析，本系統(tǒng)采用10個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入，10個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出和3個(gè)模擬量輸入，即可滿足系統(tǒng)控制需求，因此-
PLC配置如下:
CPU214PCPowerSupply,DCbbbbbs,DCOutputs
EM231Analogbbbbb,A13*12Bits
I/O的分配和功能如下:
開(kāi)關(guān)量輸入:
IO.0:輸入中斷(配合脈寬調(diào)制使用)
IO.1:方式選擇(0-遠(yuǎn)程控制1-自動(dòng))
IO.2:市電檢測(cè)(0-無(wú)市電1-有市電)
IO.3:機(jī)電檢測(cè)(0-無(wú)機(jī)電1-有機(jī)電)
IO.4:油壓低(0-油壓正常1-油壓偏低)
IO.5:油水溫高(0-油水溫正常1-油水溫偏高)
IO.6:高速計(jì)數(shù)器HSCI(利用高速計(jì)數(shù)器檢測(cè)啟動(dòng)電池電壓)
IO.7:緊急停車(chē)(0-非緊急停車(chē)狀態(tài)1-緊急停車(chē)狀態(tài))
IO.0:復(fù)位(1-手動(dòng)復(fù)位)
(利用高速計(jì)數(shù)器檢測(cè)轉(zhuǎn)速)
開(kāi)關(guān)量輸入:
Q0.0:高速脈沖輸出(通過(guò)控制直流電磁鐵調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速)
Q0.1:停機(jī)(1-停機(jī)電磁閥動(dòng)作)
Q0.2:啟動(dòng)(1-啟動(dòng)馬達(dá)動(dòng)作)
Q0.3:市電合閘(1-市電主開(kāi)關(guān)動(dòng)作)
Q0.4:機(jī)電合閘(1-機(jī)電主開(kāi)關(guān)動(dòng)作)
Q0.5:三啟失敗(1-三啟失敗信號(hào)燈亮)
Q0.6:機(jī)組故障(1-機(jī)組故障信號(hào)燈亮)
Q0.7警鈴(1-警鈴響)
Q1.0:自動(dòng)強(qiáng)激磁(1-強(qiáng)激磁繼電器動(dòng)作)
Q1.1:冷啟動(dòng)自動(dòng)輔助(1-冷啟動(dòng)輔助裝置電磁閥動(dòng)作)
模擬量輸入:
AIWO:母線電壓
AIW2:母線電流
AIW4:負(fù)載功率
4系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
發(fā)電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)由機(jī)組自動(dòng)啟?？刂疲D(zhuǎn)速自動(dòng)調(diào)節(jié)，電量參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)，故障自動(dòng)檢測(cè)等功能模塊組成。
4.1制動(dòng)啟?？刂?/p>
本功能模塊是根據(jù)各開(kāi)關(guān)量的輸入狀態(tài)，自動(dòng)控制機(jī)組的啟動(dòng)、停止和機(jī)電與市電的相互切換。這主要屬于順序控制具有較強(qiáng)的邏輯控制。用S7-200實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易而可靠。
4.2轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)
油機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)是通過(guò)CPU214中高速脈沖輸出脈寬調(diào)制(PWM)功能調(diào)節(jié)可控直流電磁鐵控制柴油機(jī)油門(mén)開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。用CPU214實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方法如下:轉(zhuǎn)速信號(hào)由安裝在柴油機(jī)上磁電式傳感器獲得，CPU214通過(guò)高速計(jì)數(shù)器測(cè)量油機(jī)轉(zhuǎn)速，測(cè)得轉(zhuǎn)速信號(hào)送入PID調(diào)節(jié)器，將調(diào)節(jié)器輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為脈沖寬度的時(shí)間量，再通過(guò)CPU214中的脈寬可調(diào)的高速脈沖輸出(QO，0)，經(jīng)過(guò)功率驅(qū)動(dòng)器控制可控制直流電磁鐵調(diào)節(jié)緊油機(jī)門(mén)開(kāi)度大小，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)油機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。
本系統(tǒng)屬于反饋控制和精確的數(shù)字控制，涉及到一些控制算法問(wèn)題。在CPU214中，方法實(shí)現(xiàn)了一種轉(zhuǎn)速控制的PID調(diào)節(jié)器。PID的模擬表達(dá)式:
M(t)=KC(1+1/Ti*fe(t)dt+Td*de(t)/de(t))
在CPU214中，微公和積分采用如下公式:
微分運(yùn)算:[新差值E(n)-舊差值E(n-1)]÷控制周期TC
積分運(yùn)算:[舊差值E(n-1)+新差值E(n)]×控制TO÷2
轉(zhuǎn)速-與轉(zhuǎn)速傳感器頻率關(guān)系的計(jì)算公式如下:
f----轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)頻率
n----轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)
z----傳感齒輪齒數(shù)
為更好的實(shí)現(xiàn)全程調(diào)速我們采用分程PID限幅
怠速時(shí)間:轉(zhuǎn)速設(shè)定值VW108=192
最小輸出值VW126=180
最大輸出值VW124=420
高速期間:轉(zhuǎn)速設(shè)定值VW108=VW212(由模擬電位器設(shè)定)
最小輸出值VW126=420
最大輸出值VW124=995
本系統(tǒng)中:n=1500r/mlnz=128齒
這樣f>3200Hz，故采用7kHz的高速計(jì)數(shù)器HSC2測(cè)量轉(zhuǎn)速。停機(jī)時(shí)，將轉(zhuǎn)速設(shè)定值和網(wǎng)緩沖器全部置0。輸出限制在VW106=5上，以使PWM能夠連續(xù)工作。同時(shí)使Q0.1=1，停機(jī)磁閥動(dòng)作，切斷油路達(dá)到停機(jī)目的。為了使設(shè)定值作常穩(wěn)定