昆明西門子代理商

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應(yīng)用描述

        S7-200 SMART PLC 將微處理器、集成電源、輸入和輸出電路、運動控制、RS-485 通訊口以及以太網(wǎng)通訊口組合到一個設(shè)計緊湊的外殼中形成了功能強大的控制器。S7-200 SMART PLC 集成的 RS-485 口支持 PPI、modbus RTU 、USS 等通訊協(xié)議，擴展 SB CM01 RS485/232 通信板可以使用 RS-485 或 RS-232 連接方式。       
        SIMATIC RF200R 系列是一種緊湊型低成本讀寫裝置，尤其適合在工業(yè)小型裝配線和內(nèi)部系統(tǒng)中使用。通過 RF200R 極為經(jīng)濟有效地實現(xiàn) HF 范圍（13.56 MHz，ISO 15693）內(nèi)的中等性能識別任務(wù)。RF200R 讀寫裝置可與 MOBY D 產(chǎn)品系列 (MDS Dxxx) 中的 ISO 數(shù)據(jù)載體一起使用。
        S7-200 SMART PLC 使用 SB CM01 RS485/232 通信板可與 RF200R 讀寫器通過 RS-232 連接方式，采用 RFID_smart_library 指令庫實現(xiàn)與 RF200R 進行通信來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)載體的讀寫。               

解決方案

       本文以 ST40 CPU 和 RF260R 為例，具體講解了S7-200 SMART PLC 采用 RFID_smart_library 指令庫實現(xiàn)與 RF260R 的編程和調(diào)試過程。

圖01. S7-200 SMART 與RF260R 設(shè)備的基本連接

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　一、控制繼電器存在的缺點

今天繼電器已應(yīng)用到家庭及工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。他們比以往的產(chǎn)品具有更高的可靠性。但是，這也是隨之帶來的一些問題。如絕大多數(shù)控制繼電器都是長期磨損和疲條件下進行的，容易損壞。而且繼電器的觸點容易產(chǎn)生電弧，甚至會熔在一起產(chǎn)生誤操作，引起嚴重的后果。再者，對一個具體使用的裝有上百個繼電器的設(shè)備，其控制箱將是龐大而笨重的。在全負荷運載的情況下，大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲，同時也消耗了大量的電能。并且繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線、安裝，如果有簡單的改動，也需要花費大量時間及人力和物力去改制、安裝和調(diào)試。

二、可編程序控制器的優(yōu)勢、特點及功能

可編程控制器以體積小功能強大所著稱，它不但可以很容易地完成順序邏輯、運動控制、定時控制、計數(shù)控制、數(shù)字運算、數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動控制。特別是現(xiàn)在，由于信息、網(wǎng)絡(luò)時代的到來，擴展了PLC的功能，使它具有很強的聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣泛地應(yīng)用于眾多行業(yè)。

１、順序控制

順序控制是PLC最基本、應(yīng)用較廣泛的領(lǐng)域。所謂的順序控制，就是按照工藝流程的順序，在控制信號的作用下，使得生產(chǎn)過程的各個執(zhí)行機構(gòu)自動地按照順序動作。由于它還具有編程設(shè)計靈活、速度快、可靠性高、成本低、便于維護等優(yōu)點，所以在實現(xiàn)單機控制、多機群控制、生產(chǎn)流程控制中可以*取代傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)。它主要是根據(jù)操作按扭、限位開關(guān)及其它現(xiàn)場給來的指令信號和傳感器信號，控制機械運動部件進行相應(yīng)的操作，從而達到了自動化生產(chǎn)線控制。比較典型應(yīng)用在自動電梯的控制、管道上電磁伐的自動開啟和關(guān)閉、皮帶運輸機的順序啟動等。例如我分廠的原料混料系統(tǒng)就是利用了PLC的順序控制功能。

２、閉環(huán)過程控制

以往對于過程控制的模擬量均采用硬件電路構(gòu)成的PID模擬調(diào)節(jié)器來實現(xiàn)開、閉環(huán)控制。而現(xiàn)在*可以采用PLC控制系統(tǒng)，選用模擬量控制模塊，其功能由軟件完成，系統(tǒng)的精度由位數(shù)決定，不受元件影響，因而可靠性更高，容易實現(xiàn)復(fù)雜的控制和*的控制方法，可以同時控制多個控制回路和多個控制參數(shù)。例如生產(chǎn)過程中的溫度、流量、壓力、速度等。

３、運動位置控制

PLC可以支持數(shù)控機床的控制和管理，在機械加工行業(yè)，可編程控制器與計算機數(shù)控（CNC）集成在一起，用以完成機床的運動位置控制，它的功能是接受輸入裝置輸入的加工信息，經(jīng)處理與計算，發(fā)出相應(yīng)的脈沖給驅(qū)動裝置，通過步進電機或伺服電機，使機床按預(yù)定的軌道運動，以完成多軸伺服電機的自控。目前以用于控制無心磨削、沖壓、復(fù)雜零件分段沖裁、滾削摸削等應(yīng)用中。

４、生產(chǎn)過程的監(jiān)控和管理

PLC可以通過通迅接口與顯示終端和打印機等外設(shè)相連。顯示器作為人機界面（HMI）是一種內(nèi)含微處理芯片的智能化設(shè)備，它與PLC相結(jié)合可取代電控柜上眾多的控制按鈕、選擇開關(guān)、信號指示燈，及生產(chǎn)流程模擬屏和電控柜內(nèi)大量的中間繼電器和端子排。所有操作都可以在顯示屏上的操作元件上進行。PLC可以方便、快捷地對生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)進行采集、處理，并可對要顯示的參數(shù)以二進制、十進制、十六進制、ASCII字符等方式進行顯示。在顯示畫面上，通過圖標的顏色變化反應(yīng)現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)，如閥門的開與關(guān)，電機的啟動與停止，位置開關(guān)的狀態(tài)等。PID回路控制用數(shù)據(jù)、棒圖等綜合方法反映生產(chǎn)過程中量的變化，操作人員通過參數(shù)設(shè)定可進行參數(shù)調(diào)整，通過數(shù)據(jù)查詢可查找任一時刻的數(shù)據(jù)記錄，通過打印可保存相關(guān)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，為今后的生產(chǎn)管理和工藝參數(shù)的分析帶來便利。

５、網(wǎng)絡(luò)特性

PLC可以實現(xiàn)多臺PLC之間或多臺PLC與一臺計算機之間的通訊聯(lián)網(wǎng)要求，從而組成多級分布式控制系統(tǒng)，構(gòu)成工廠自動化網(wǎng)絡(luò)。

(1)  通過通訊模塊、上位機以及相應(yīng)的軟件來實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的遠距離監(jiān)控。

(2)  通過調(diào)制解調(diào)器和公用網(wǎng)與遠程客戶端計算機相連，從而使管理者可通過線對控制系統(tǒng)進行遠距離監(jiān)控。

S7-300 PLC的選型原則是據(jù)生產(chǎn)工藝所需的功能和容量進行選型，并考慮維護的方便性、備件的通用性，以及是否易于擴展和有無特殊功能等要求。選型時具體注意以下幾方面：

(1)有關(guān)參數(shù)確定。一是輸入/輸出點數(shù)(I/O點數(shù))確定。這是確定PLC規(guī)模的一個重要依據(jù)，一定要根據(jù)實際情況留出適當余量和擴展余地。二是PLC存儲容量確定。注意當系統(tǒng)有模擬量信號存在或要進行大量數(shù)據(jù)處理時，其存儲容量應(yīng)選大一些。

(2)系統(tǒng)軟硬件選擇。一是擴展方式選擇，S7-300 PLC有多種擴展方式，實際選用時，可通過控制系統(tǒng)接口模塊擴展機架、Profibus-DP現(xiàn)場總線、通信模塊、運程I/O及PLC子站等多種方式來擴展PLC或預(yù)留擴展口；二是PLC的聯(lián)網(wǎng)，包括PLC與計算機聯(lián)網(wǎng)和PLC之間相互聯(lián)網(wǎng)兩種方式。因S7-300 PLC的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)淡化了PLC與DCS的界限，聯(lián)網(wǎng)的解決方案很多，用戶可根據(jù)企業(yè)的要求選用；三是CPU的選擇，CPU的選型是合理配置系統(tǒng)資源的關(guān)鍵，選擇時必須根據(jù)控制系統(tǒng)對CPU的要求(包括系統(tǒng)集成功能、程序塊數(shù)量限制、各種位資源、MPI接口能力、是否有 

     PROFIBUS-DP主從接口、RAM容量、溫度范圍等)，并在西門子公司的技術(shù)支持下進行，以獲得合理的選型；四是編程軟件的選擇，這主要考慮對CPU的支持狀況，我們的體會是：STEP7 V4.0對有些型號的CPU不支持，硬件組態(tài)時會發(fā)生故障出錯，而STEP7V5.0則不存在這種問題。 

二 設(shè)計及使用

1. 設(shè)計注意事項

設(shè)計時主要應(yīng)注意以下幾方面：

(1)PLC輸出電路中沒有保護，因此在外部電路中應(yīng)設(shè)置串聯(lián)熔斷器等保護裝置，以防止負載短路造成PLC損壞。熔斷器容量一般為0.5A。

(2)PLC存在I/O響應(yīng)延遲問題，因此在快速響應(yīng)設(shè)備中應(yīng)加以注意。MPI通信協(xié)議雖簡單易行，但響應(yīng)速度較慢。

(3)編制控制程序時，用模塊式結(jié)構(gòu)程序。這樣既可增強程序的可讀性，方便調(diào)試和維護工作；又能使數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，方便WinCC組態(tài)時變量標簽的統(tǒng)一編制和設(shè)備狀態(tài)的統(tǒng)一顯示。

(4)硬件資源。要合理配置硬件資源，以提高系統(tǒng)可靠性。如PLC電源配電系統(tǒng)要配備冗余的UPS不間斷電源，以排除停電對全線運行的不利影響。又如對電機的控制回路要進行繼電器隔離，以消除外部負載對I/O模塊的可能損壞。另外，系統(tǒng)設(shè)備要采用獨立的接地系統(tǒng)，以減少雜波干擾。

2. 使用要點

(1)抗干擾措施。來自電源線的雜波，能造成系統(tǒng)電壓畸變，導致系統(tǒng)內(nèi)電氣設(shè)備的過電壓、過負荷、過熱甚至燒毀元器件，造成PLC等控制設(shè)備誤動作。所以，在電源入口處應(yīng)設(shè)置屏蔽變壓器或電源濾波等防干擾設(shè)施。其中，電源濾波器的地要以最短線路接到中央保護地。對于直流電源，則可加裝微分電容加以干擾抑制。

(2)保護接地。可采取用不小于10mm2的保護導線接好配電板的保護地；相鄰的控制柜也應(yīng)良好接觸并與地可靠連接。同時要做好防雷保護接地，通?？刹扇】偩€電纜使用屏蔽電纜且屏蔽層兩端接地，或模擬信號電纜采取兩層屏蔽，外層屏蔽兩端接地等措施。另外，為防止感應(yīng)雷進入系統(tǒng)，可采用浪涌吸收器。

(3)做好信號屏蔽。信號的屏蔽非常關(guān)鍵，一般可采取屏蔽電纜傳送模擬信號。注意對多個模擬信號共用一根多芯屏蔽電纜或用兩種屏蔽電纜傳送時，信號間一定要做好屏蔽。而且電纜的屏蔽層一端(一般在控制柜端)要可靠接地。

(4)當現(xiàn)場沒有或無法設(shè)置硬點時，可在操作界面上采取軟按鍵的方法解決走向選擇或控制方式選擇等問題。此外，與變頻器、智能儀表等的連接，還是采用信號線直接相連的方式。

(5)應(yīng)合理配置PLC的使用環(huán)境，提高系統(tǒng)抗干擾能力。具體采取的措施有：遠離高壓柜、高頻設(shè)備、動力屏以及高壓線或大電流動力裝置；通信電纜和模擬信號電纜盡量不與其他屏 (盤)或設(shè)備共用電纜溝；PLC柜內(nèi)不用熒光燈等。另外，PLC雖適合工業(yè)現(xiàn)場，但使用中也應(yīng)盡量避免直接震動和沖擊、陽光直射、油霧、雨淋等；不要在有腐蝕性氣體、灰塵過多、發(fā)熱體附近應(yīng)用；避免導電性雜物進入控制器。

三 調(diào)試要點及注意事項

(1)常規(guī)檢查。在通電之前要耐心細致地作一系列的常規(guī)檢查(包括接線檢查、絕緣檢查、接地電阻檢查、保險檢查等)，避免損壞PLC模塊(用STEP7的診斷程序?qū)λ心K進行檢查)。

(2)系統(tǒng)調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試可按離線調(diào)試與在線調(diào)試兩階段進行。其中離線調(diào)試主要是對程序的編制工作進行檢查和調(diào)試，采用STEP7能對用戶編制程序進行自動診斷處理，用戶也可通過各種邏輯關(guān)系判斷編制程序的正誤。而在線調(diào)試是一個綜合調(diào)試過程，包括程序本身、外圍線路、外圍設(shè)備以及所控設(shè)備等的調(diào)試。在線調(diào)試過程中，系統(tǒng)在監(jiān)控狀態(tài)下運行，可隨時發(fā)現(xiàn)問題、隨時解決問題，從而使系統(tǒng)逐步完善。因此，一般系統(tǒng)所存在的問題基本上可在此過程中得到解決。 

在線調(diào)試設(shè)備開停時，必須先調(diào)試空開關(guān)的運行情況；如果設(shè)備設(shè)有運行監(jiān)視開關(guān)，則可把監(jiān)視開關(guān)強制為"１"(正式運行時，撤銷強制)。調(diào)試單臺設(shè)備時可針對性地建立該設(shè)備的變量表，對該設(shè)備及其與該設(shè)備相關(guān)的變量進行實時監(jiān)視。這樣既可判斷邏輯操作是否正確，對模擬量的變化也可一目了然。比如調(diào)試電動執(zhí)行器時，可建立一變量表，對執(zhí)行器的位置信號、限位信號、過力矩信號及輸出命令信號等進行實時監(jiān)視，便可非常直觀地觀測執(zhí)行器的動作情況。

(3)S7-300 PLC模擬量模塊可通過變換信號類型卡支持各種類型信號。當改造老生產(chǎn)工藝線時，不可避免地會遇到多類信號。因此，設(shè)計時不把幾種信號接到同一模塊；同時必須先組態(tài)好模塊，再接信號線，檢查無誤后送電。此外，應(yīng)避免兩線制與四線制信號、電流與電壓信號的混接，以免燒壞模塊。

(4)一般變送器的負載能力為600Ω，而模擬量輸入模塊的抗阻各不相同(一般在250Ω以下)。如果回路內(nèi)設(shè)安全欄，必　　須注意抗阻的匹配；模擬量輸出模塊的負載能力為600Ω，一般 執(zhí)行器的負載能力為250Ω；如線路較長，也存在抗阻匹配問題。此外，要加強信號的隔離，特別是要加強與支流調(diào)速裝置、變頻調(diào)速裝置及設(shè)備配套的小型PLC之間的信號隔離，防止相互干擾