紹興西門(mén)子代理商

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CPU ST40模塊本身集成了24個(gè)數(shù)字量輸入（DI）和16個(gè)數(shù)字量輸出（DO），在IO點(diǎn)數(shù)不超過(guò)該范圍的項(xiàng)目中，可以直接使用CPU本身集成的數(shù)字量輸入/輸出通道。但是，如果項(xiàng)目的IO點(diǎn)數(shù)超過(guò)了CPU集成的點(diǎn)數(shù)范圍怎么辦呢？CPU本身集成的是數(shù)字量輸入/輸出，如果現(xiàn)場(chǎng)需要處理模擬量信號(hào)又該怎么辦呢？答案是：使用S7-200 Smart系列PLC的擴(kuò)展模塊（當(dāng)然，還可以使用信號(hào)板）。

擴(kuò)展模塊的英文名稱(chēng)為“Expansion Module"，簡(jiǎn)寫(xiě)為“EM"。Smart系列PLC提供了多種擴(kuò)展模塊，有數(shù)字量輸入/輸出模塊、模擬量輸入/輸出模塊、熱電偶模塊及電阻測(cè)溫模塊。今天這篇文章，我們就先來(lái)認(rèn)識(shí)下數(shù)字量輸入的擴(kuò)展模塊（EM DE）。

Smart系列PLC的數(shù)字量輸入擴(kuò)展模塊包括：8通道數(shù)字量輸入（EM DE08）和16通道數(shù)字量輸入（EM DE16）兩種。下面這張圖是EM DE16的外觀圖：

模塊的右邊有一個(gè)背板總線擴(kuò)展口，左邊有一個(gè)向外伸出的總線連接器，可以連接到CPU模塊（或其它擴(kuò)展模塊）的擴(kuò)展口上，從而實(shí)現(xiàn)模塊的擴(kuò)展連接。S7-200 Smart系列PLC的標(biāo)準(zhǔn)型CPU模塊支持多6個(gè)擴(kuò)展模塊（緊湊型不支持?jǐn)U展），下圖這張圖可以看到CPU ST40右側(cè)的背板總線擴(kuò)展接口：

來(lái)談?wù)剶U(kuò)展模塊的命名規(guī)則：以“EM DE08"為例，“EM"表示擴(kuò)展模塊（Expansion Module）；“D"表示數(shù)字量（Digital）；“E"是德文“Eingabe"的首字母，表示輸入（Input）；“08"表示有8個(gè)通道。因此，EM DE08就是有著8個(gè)輸入通道的數(shù)字量輸入擴(kuò)展模塊。無(wú)論是8通道的數(shù)字量輸入還是16通道的數(shù)字量輸入模塊，都支持源型和漏型兩種輸入方式；兩種模塊消耗背板5V電流相同，均為105mA，在選擇電源模塊時(shí)要注意電流的計(jì)算。

(一)按控制不同的物理置及負(fù)載特性選用變頻器

1.速度控制變頻器的選擇：(1)根據(jù)系統(tǒng)要求必須選擇能覆蓋所需轉(zhuǎn)速控制范圍的變頻器；(2)為避免危險(xiǎn)速度下的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)選用具有頻率跳變功能的變頻器。

2.位置控制變頻器的選擇：(1)應(yīng)選用容量足夠的變頻器以得到大的加減速轉(zhuǎn)矩；(2)應(yīng)選擇負(fù)載慣性極低的設(shè)備與變頻器配合使用。

  　3.張力控制變頻器的選擇：(1)采用轉(zhuǎn)矩電流控制張力必須選用有速度限制功能的變頻器；(2)采用拉延控制張力必須選用具有速度反饋控制的變頻器；(3)采用調(diào)節(jié)輥的張力控制應(yīng)選用u／f控制通用變頻器；(4)采用張力檢測(cè)器的張力控制應(yīng)選用矢量控制方式的變頻器。

  　4.流量控制變頻器的選擇：對(duì)于有可能因外部因素導(dǎo)致發(fā)生反轉(zhuǎn)的場(chǎng)合必須選用大容量的變頻器，以便能充分耐受從反轉(zhuǎn)狀態(tài)下啟動(dòng)的沖擊電流。

5.溫度控制變頻器的選擇：(1)應(yīng)優(yōu)先選用IGBT、IPM調(diào)制頻率高的變頻器；(2)應(yīng)優(yōu)先根據(jù)設(shè)備的啟動(dòng)電流和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間選擇變頻器。

  　6.壓力控制變頻器的選擇：(1)應(yīng)選擇具有無(wú)供水保護(hù)和具有市電節(jié)電功能的變頻器；(2)應(yīng)選擇裝設(shè)單向閥并具備瞬停對(duì)策和啟動(dòng)聯(lián)鎖功能的變頻器。

  　7.負(fù)載特性要求響應(yīng)快變頻器的選擇：(1)系統(tǒng)要求短時(shí)間內(nèi)能進(jìn)行加減速時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇過(guò)載容量大具有限流功能的轉(zhuǎn)差頻率控制或矢量控制的變頻器；(2)在需要交叉角頻率Wc比較大、響應(yīng)速度比較快的場(chǎng)合，應(yīng)優(yōu)先選用主電路開(kāi)關(guān)頻率高、過(guò)載容量大、系統(tǒng)諧振頻率高的變頻器；(3)對(duì)于PWM控制的變頻器要求開(kāi)關(guān)頻率為1—3KHZ，能夠滿(mǎn)足機(jī)床等用途。

  　8.負(fù)載特性要求調(diào)節(jié)準(zhǔn)確度高變頻器的選擇：(1)當(dāng)系統(tǒng)要求±0.05％高準(zhǔn)確度時(shí)應(yīng)選用采用PLG模擬控制和低漂移控制電路的變頻器；(2)當(dāng)系統(tǒng)要求±0.01％轉(zhuǎn)速控制準(zhǔn)確度時(shí)應(yīng)選擇采用PLG反饋全數(shù)字控制的變頻器。

  　9.負(fù)負(fù)載變頻器的選擇：(1)用于起重機(jī)、電梯、生產(chǎn)流水線時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用帶再生整流器的變頻器；(2)在要求減速制動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)要有效防止過(guò)電壓跳閘應(yīng)采用帶二極管整流器的晶體管變頻器；(3)使用制動(dòng)單元時(shí)必須充分注意散熱，不要對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生不良影響。

10.沖擊負(fù)載變頻器的選擇：(1)應(yīng)選用容量充分大的變頻器以耐受沖擊過(guò)電流；(2)增設(shè)飛輪可以減輕直接加在電動(dòng)機(jī)上的沖擊負(fù)載，應(yīng)優(yōu)先選用轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻器。

(二)按不同電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)選擇變頻器

1　標(biāo)準(zhǔn)籠型電動(dòng)機(jī)變頻器的選擇

(1)根據(jù)電動(dòng)機(jī)電流選擇變頻器

1)在連續(xù)運(yùn)行的場(chǎng)合應(yīng)按變頻器的額定輸出電流≥(0.5—1.1)電動(dòng)機(jī)的額定電流，即：I變額≥(0.5～1.1)I電額。

2)加減速時(shí)變頻器容量的選定：一般情況下對(duì)于短時(shí)間的加減速而言變頻器允許達(dá)到額定輸出電流130％～150％(視變頻器容量有別)。 　3)電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)所需變頻器容量的選定，可按下式選取變頻器的額定電流： 　即：I變額t>I堵轉(zhuǎn)／kg

I變額——變頻器的額定電流(A)

I堵轉(zhuǎn)——額定電壓額定頻率下電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的堵轉(zhuǎn)電流(A)

K廣變頻器的允許過(guò)載倍數(shù)Kg=1.3～1.5。

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對(duì)S7-1500 PLC的模擬量模塊進(jìn)行接線，為保證信號(hào)安全，必須帶有屏蔽支架和屏蔽線夾。另外，模擬量模塊還需要使用電源元件，將電源元件插入前連接器，可為模擬量模塊供電。電源元件的接線如圖5-186所示，其中端子41(L+)和44(M)連接電源電壓，通過(guò)端子42(L+)和43(M)為下一個(gè)模塊供電。

模擬量輸出模塊是指驅(qū)動(dòng)硬件輸出和相關(guān)數(shù)據(jù)通路，按照運(yùn)行方式選擇當(dāng)前的設(shè)定值，也可根據(jù)需要反向并提供結(jié)果給硬件輸出或軟件輸出。模塊可以設(shè)置為CAS_IN和RCAS_IN自動(dòng)方式。SP經(jīng)選擇器（SPSELECTOR）對(duì)CASIN、SPLOCAL（本機(jī)設(shè)定）和RCASIN以及反饋值進(jìn)行選擇后輸出設(shè)定值。 [1]

為避免設(shè)定值SP的劇烈變化設(shè)置了限制器（(rate limiter)，對(duì)SP進(jìn)行速率限制，再經(jīng)限位器(clamper)對(duì)SP進(jìn)行值限制后，進(jìn)入一個(gè)按特殊功能做的特性補(bǔ)償器（characterization）。特性補(bǔ)償后，SP與偏置值相加后分三路：*路返回SP選擇器；第二路進(jìn)入反向通路輸出參數(shù)選擇器；第三路在轉(zhuǎn)換器中將工程單位轉(zhuǎn)換為百分?jǐn)?shù)，標(biāo)度參數(shù)為PVSCALE（SP%），也可通過(guò)開(kāi)關(guān)（INCCLOSE）輸出反向（INVERT SPAN 100 VALUE)設(shè)定值（INV.SP%），并由傳送輸出給轉(zhuǎn)換器（塊）。SP支持串聯(lián)（級(jí))結(jié)構(gòu)，CAS方式必須把其他模塊的輸出作為A0模塊的SP，SP設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)的速率和值限制。

模擬量采集模塊采用RS485通訊網(wǎng)路，將分散的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)點(diǎn)的模擬量經(jīng)AD變換傳輸?shù)街鳈C(jī)或由PC控制遠(yuǎn)程主站點(diǎn)。 具有*的雙看門(mén)狗安全設(shè)計(jì)。DATA-7215模擬量采集模塊具有計(jì)量數(shù)據(jù)采集、測(cè)量數(shù)據(jù)采集、設(shè)備開(kāi)關(guān)狀態(tài)采集和對(duì)外邏輯控制等多項(xiàng)功能，主要用作各種測(cè)控終端的數(shù)據(jù)采集、控制和顯示設(shè)備，適用于各行業(yè)的自動(dòng)化、信息化系統(tǒng) [1]  。

模

 在上述通信方式下，由于只用兩根線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，所以不能夠利用硬件握手信號(hào)作為檢測(cè)手段。因而在PC機(jī)與PLC通信中發(fā)生誤碼時(shí)，將不能通過(guò)硬件判斷是否發(fā)生誤碼，或者當(dāng) PC與 PLC工作速率不一樣時(shí)，就會(huì)發(fā)生沖突。這些通信錯(cuò)誤將導(dǎo)致PLC控制程序不能正常工作，所以必須使用軟件進(jìn)行握手，以保證通信的可靠性。

由于通信是在PC機(jī)以及PLC之間協(xié)調(diào)進(jìn)行的，所以PC機(jī)以及PLC中的通信程序也必須相互協(xié)調(diào)，即當(dāng)一方發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)另一方必須處于接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)。如圖7-18、圖7-19所示分別是PC、PLC的通信程序流程。

圖7-18  PC機(jī)通信程序流程圖

圖7-19  S7-PLC通信程序流程圖

通信程序的工作過(guò)程：PC每發(fā)送一個(gè)字節(jié)前首先發(fā)送握手信號(hào)，PLC收到握手信號(hào)后將其傳送回PC，PC只有收到PLC傳送回來(lái)的握手信號(hào)后才開(kāi)始發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。PLC收到這個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)以后也將其回傳給PC，PC將原數(shù)據(jù)與PLC傳送回來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，若兩者不同，則說(shuō)明通信中發(fā)生了誤碼，PC機(jī)重新發(fā)送該字節(jié)數(shù)據(jù)；若兩者相同，則說(shuō)明PLC收到的數(shù)據(jù)是正確的，PC機(jī)發(fā)送下一個(gè)握手信號(hào)，PLC收到這個(gè)握手信號(hào)后將前一次收到的數(shù)據(jù)存入的存儲(chǔ)區(qū)。這個(gè)工作過(guò)程重復(fù)一直持續(xù)到所有的數(shù)據(jù)傳送完成。

    采用軟件握手以后，不管PC與PLC的速度相差多遠(yuǎn)，發(fā)送方永遠(yuǎn)也不會(huì)超前于接收方。軟件握手的缺點(diǎn)是大大降低了通信速度，因?yàn)閭魉兔恳粋€(gè)字節(jié)，在傳送線上都要來(lái)回傳送兩次，并且還要傳送握手信號(hào)。但是考慮到控制的可靠性以及控制的時(shí)間要求，犧牲一點(diǎn)速度是值得的，也是可行的。

PLC方的通信程序只是PLC整個(gè)控制程序中的一小部分，可將通信程序編制成PLC的中斷程序，當(dāng)PLC接收到PC發(fā)送的數(shù)據(jù)以后，在中斷程序中對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。PC方的通信程序可以采用VB、VC等語(yǔ)言，也可直接采用西門(mén)子組態(tài)軟件，如STEP7、WinCC。

. 程序設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作

程序設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作就是要了解控制系統(tǒng)的全部功能、規(guī)模、控制方式、輸入/輸出信號(hào)的種類(lèi)和數(shù)量、是否有特殊功能的接口、與其它設(shè)備的關(guān)系、通信的內(nèi)容與方式等，從而對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)建立一個(gè)整體的概念。接著進(jìn)一步熟悉被控對(duì)象，可把控制對(duì)象和控制功能按照響應(yīng)要求、信號(hào)用途或控制區(qū)域分類(lèi)，確定檢測(cè)設(shè)備和控制設(shè)備的物理位置，了解每一個(gè)檢測(cè)信號(hào)和控制信號(hào)的形式、功能、規(guī)模及之間的關(guān)系。

2. 設(shè)計(jì)程序框圖

根據(jù)軟件設(shè)計(jì)規(guī)格書(shū)的總體要求和控制系統(tǒng)的具體情況，確定應(yīng)用程序的基本結(jié)構(gòu)、按程序設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)繪制出程序結(jié)構(gòu)框圖，然后再根據(jù)工藝要求，繪出各功能單元的功能流程圖。

3. 編寫(xiě)程序

根據(jù)設(shè)計(jì)出的框圖逐條地編寫(xiě)控制程序。編寫(xiě)過(guò)程中要及時(shí)給程序加注釋