紹興西門子代理商

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CPU ST40模塊本身集成了24個數(shù)字量輸入（DI）和16個數(shù)字量輸出（DO），在IO點數(shù)不超過該范圍的項目中，可以直接使用CPU本身集成的數(shù)字量輸入/輸出通道。但是，如果項目的IO點數(shù)超過了CPU集成的點數(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)場需要處理模擬量信號又該怎么辦呢？答案是：使用S7-200 Smart系列PLC的擴展模塊（當然，還可以使用信號板）。

擴展模塊的英文名稱為“Expansion Module"，簡寫為“EM"。Smart系列PLC提供了多種擴展模塊，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溫模塊。今天這篇文章，我們就先來認識下數(shù)字量輸入的擴展模塊（EM DE）。

Smart系列PLC的數(shù)字量輸入擴展模塊包括：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：

模塊的右邊有一個背板總線擴展口，左邊有一個向外伸出的總線連接器，可以連接到CPU模塊（或其它擴展模塊）的擴展口上，從而實現(xiàn)模塊的擴展連接。S7-200 Smart系列PLC的標準型CPU模塊支持多6個擴展模塊（緊湊型不支持擴展），下圖這張圖可以看到CPU ST40右側(cè)的背板總線擴展接口：

來談?wù)剶U展模塊的命名規(guī)則：以“EM DE08"為例，“EM"表示擴展模塊（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個通道。因此，EM DE08就是有著8個輸入通道的數(shù)字量輸入擴展模塊。無論是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，在選擇電源模塊時要注意電流的計算。

(一)按控制不同的物理置及負載特性選用變頻器

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)為避免危險速度下的連續(xù)運轉(zhuǎn)應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)應選用容量足夠的變頻器以得到大的加減速轉(zhuǎn)矩；(2)應選擇負載慣性極低的設(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)輥的張力控制應選用u／f控制通用變頻器；(4)采用張力檢測器的張力控制應選用矢量控制方式的變頻器。

  　4.流量控制變頻器的選擇：對于有可能因外部因素導致發(fā)生反轉(zhuǎn)的場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)下啟動的沖擊電流。

5.溫度控制變頻器的選擇：(1)應優(yōu)先選用IGBT、IPM調(diào)制頻率高的變頻器；(2)應優(yōu)先根據(jù)設(shè)備的啟動電流和運轉(zhuǎn)時間選擇變頻器。

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

  　7.負載特性要求響應快變頻器的選擇：(1)系統(tǒng)要求短時間內(nèi)能進行加減速時應優(yōu)先選擇過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、響應速度比較快的場合，應優(yōu)先選用主電路開關(guān)頻率高、過載容量大、系統(tǒng)諧振頻率高的變頻器；(3)對于PWM控制的變頻器要求開關(guān)頻率為1—3KHZ，能夠滿足機床等用途。

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

  　9.負負載變頻器的選擇：(1)用于起重機、電梯、生產(chǎn)流水線時應優(yōu)先選用帶再生整流器的變頻器；(2)在要求減速制動轉(zhuǎn)矩時要有效防止過電壓跳閘應采用帶二極管整流器的晶體管變頻器；(3)使用制動單元時必須充分注意散熱，不要對其他設(shè)備產(chǎn)生不良影響。

10.沖擊負載變頻器的選擇：(1)應選用容量充分大的變頻器以耐受沖擊過電流；(2)增設(shè)飛輪可以減輕直接加在電動機上的沖擊負載，應優(yōu)先選用轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻器。

(二)按不同電動機的種類選擇變頻器

1　標準籠型電動機變頻器的選擇

(1)根據(jù)電動機電流選擇變頻器

1)在連續(xù)運行的場合應按變頻器的額定輸出電流≥(0.5—1.1)電動機的額定電流，即：I變額≥(0.5～1.1)I電額。

2)加減速時變頻器容量的選定：一般情況下對于短時間的加減速而言變頻器允許達到額定輸出電流130％～150％(視變頻器容量有別)。 　3)電動機直接啟動時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機啟動時的堵轉(zhuǎn)電流(A)

K廣變頻器的允許過載倍數(shù)Kg=1.3～1.5。

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對S7-1500 PLC的模擬量模塊進行接線，為保證信號安全，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，通過端子42(L+)和43(M)為下一個模塊供電。

模擬量輸出模塊是指驅(qū)動硬件輸出和相關(guān)數(shù)據(jù)通路，按照運行方式選擇當前的設(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自動方式。SP經(jīng)選擇器（SPSELECTOR）對CASIN、SPLOCAL（本機設(shè)定）和RCASIN以及反饋值進行選擇后輸出設(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SP進行速率限制，再經(jīng)限位器(clamper)對SP進行值限制后，進入一個按特殊功能做的特性補償器（characterization）。特性補償后，SP與偏置值相加后分三路：*路返回SP選擇器；第二路進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)換為百分數(shù)，標度參數(shù)為PVSCALE（SP%），也可通過開關(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)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)有標準的速率和值限制。

模擬量采集模塊采用RS485通訊網(wǎng)路，將分散的現(xiàn)場數(shù)據(jù)點的模擬量經(jīng)AD變換傳輸?shù)街鳈C或由PC控制遠程主站點。 具有*的雙看門狗安全設(shè)計。DATA-7215模擬量采集模塊具有計量數(shù)據(jù)采集、測量數(shù)據(jù)采集、設(shè)備開關(guān)狀態(tài)采集和對外邏輯控制等多項功能，主要用作各種測控終端的數(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，由于只用兩根線進行數(shù)據(jù)傳送，所以不能夠利用硬件握手信號作為檢測手段。因而在PC機與PLC通信中發(fā)生誤碼時，將不能通過硬件判斷是否發(fā)生誤碼，或者當 PC與 PLC工作速率不一樣時，就會發(fā)生沖突。這些通信錯誤將導致PLC控制程序不能正常工作，所以必須使用軟件進行握手，以保證通信的可靠性。

由于通信是在PC機以及PLC之間協(xié)調(diào)進行的，所以PC機以及PLC中的通信程序也必須相互協(xié)調(diào)，即當一方發(fā)送數(shù)據(jù)時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

通信程序的工作過程：PC每發(fā)送一個字節(jié)前首先發(fā)送握手信號，PLC收到握手信號后將其傳送回PC，PC只有收到PLC傳送回來的握手信號后才開始發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)。PLC收到這個字節(jié)數(shù)據(jù)以后也將其回傳給PC，PC將原數(shù)據(jù)與PLC傳送回來的數(shù)據(jù)進行比較，若兩者不同，則說明通信中發(fā)生了誤碼，PC機重新發(fā)送該字節(jié)數(shù)據(jù)；若兩者相同，則說明PLC收到的數(shù)據(jù)是正確的，PC機發(fā)送下一個握手信號，PLC收到這個握手信號后將前一次收到的數(shù)據(jù)存入的存儲區(qū)。這個工作過程重復一直持續(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，發(fā)送方永遠也不會超前于接收方。軟件握手的缺點是大大降低了通信速度，因為傳送每一個字節(jié)，在傳送線上都要來回傳送兩次，并且還要傳送握手信號。但是考慮到控制的可靠性以及控制的時間要求，犧牲一點速度是值得的，也是可行的。

PLC方的通信程序只是PLC整個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PLC接收到PC發(fā)送的數(shù)據(jù)以后，在中斷程序中對接收的數(shù)據(jù)進行處理。PC方的通信程序可以采用VB、VC等語言，也可直接采用西門子組態(tài)軟件，如STEP7、WinCC。

. 程序設(shè)計前的準備工作

程序設(shè)計前的準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/輸出信號的種類和數(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，從而對整個控制系統(tǒng)建立一個整體的概念。接著進一步熟悉被控對象，可把控制對象和控制功能按照響應要求、信號用途或控制區(qū)域分類，確定檢測設(shè)備和控制設(shè)備的物理位置，了解每一個檢測信號和控制信號的形式、功能、規(guī)模及之間的關(guān)系。

2. 設(shè)計程序框圖

根據(jù)軟件設(shè)計規(guī)格書的總體要求和控制系統(tǒng)的具體情況，確定應用程序的基本結(jié)構(gòu)、按程序設(shè)計標準繪制出程序結(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. 編寫程序

根據(jù)設(shè)計出的框圖逐條地編寫控制程序。編寫過程中要及時給程序加注釋