三相异步电动机可逆运行能耗制动控制S7200系列PLC.docx

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三相异步电动机可逆运行能耗制动控制S7200系列PLC

三相异步电动机可逆运行能耗制动控制（S7-200系列PLC）

解：

1）I/O编址：

I0.1——SB1停车 I0.4——FR过载保护 Q0.1——KM1线圈

I0.2——SB2正转                     Q0.2——KM2线圈

I0.3——SB3反转                     Q0.3——KM3线圈

2）KT的对应指令——选定时器：

T37（100ms时基接通延时定时器）

                  设定时时间：

PT=100（定时时间10s）

  2）梯形图（注意：

I0.4过载保护设为常开触点）

     说明：

在控制线路中，设置有KT的瞬动触点与KM3辅助常开触点串联，在PLC控制中，定时器是软器件，不存在机械故障的问题，所以不必设KT的瞬动触点。

    如果直接翻译，则根据定时器的工作时序，在Q0.3的自锁支路上串联的应是T37的常闭触点。

 3）I/O端子接线图（略）

多路定时器——多台电动机的顺序循环控制（S7-200系列PLC）

控制要求：

（1）由运行开关控制：

“1”=起动，“0”=停止

（2）控制时序图：

No1设备

ON

ON

No2设备

ON

ON

No3设备

ON

ON

ON

No4设备

ON

ON

ON

No5设备

ON

ON

时间t（s）020406080

解：

1）I/O编址：

         I0.0——运行开关          定时器：

T37  PT=800

         Q0.1——1#设备                     

         Q0.2——2#设备                     

         Q0.3——3#设备                     

         Q0.4——4#设备

         Q0.5——5#设备

2） 梯形图：

如图8-3-14（a）所示。

这里，利用了比较指令进行各时段的控制，非常方便

3）I/O端子接线图（略）。

S7-200 PLC的PPI协议及其开发实例 

通过硬件和软件侦听的方法，分析PLC内部固有的PPI通讯协议，然后上位机采用VB编程，遵循PPI通讯协议，读写PLC数据，实现人机操作任务。

这种通讯方法，与一般的自由通讯协议相比，省略了PLC的通讯程序编写，只需编写上位机的通讯程序资源S7-226的编程口物理层为RS-485结构，SIEMENS提供MicroWin软件，采用的是PPI（Point to Point）协议，可以用来传输、调试PLC程序。

在现场应用中，当需要PLC与上位机通讯时，较多的使用自定义协议与上位机通讯。

在这种通讯方式中，需要编程者首先定义自己的自由通讯格式，在PLC中编写代码，利用中断方式控制通讯端口的数据收发。

采用这种方式，PLC编程调试较为烦琐，占用PLC的软件中断和代码资源，而且当PLC的通讯口定义为自由通讯口时，PLC的编程软件无法对PLC进行监控，给PLC程序调试带来不便。

SIEMENS S7-200PLC的编程通讯接口，内部固化的通讯协议为PPI协议，如果上位机遵循PPI协议来读写PLC，就可以省略编写PLC的通讯代码。

如何获得PPI协议？

可以在PLC的编程软件读写PLC数据时，利用第三个串口侦听PLC的通讯数据，或者利用软件方法，截取已经打开且正在通讯的端口的数据，然后归纳总结，解析出PPI协议的数据读写报文。

这样，上位机遵循PPI协议，就可以便利的读写PLC内部的数据，实现上位机的人机操作功能。

软件设计

系统中测控任务由SIEMENS S7-226PLC完成，PLC采用循环扫描方式工作，当定时时间到时，执行数据采集或PID控制任务，完成现场的信号控制。

计算机的监控软件采用VB编制，利用MSComm控件完成串口数据通讯，通讯遵循的协议为PPI协议。

PPI协议

西门子的PPI（Point to Point）通讯协议采用主从式的通讯方式，一次读写操作的步骤包括：

首先上位机发出读写命令，PLC作出接收正确的响应，上位机接到此响应则发出确认申请命令，PLC则完成正确的读写响应，回应给上位机数据。

这样收发两次数据，完成一次数据的读写[5]。

其通讯数据报文格式大致有以下几类：

1、读写申请的数据格式如下：

SD LE LER SD DA SA FC DASP SSAP DU FCS ED 

SD:

（Start Delimiter）开始定界符（68H）

LE:

（Length）报文数据长度

LER:

（Repeated Length）重复数据长度

SD:

 （Start Delimiter）开始定界符（68H）

SA:

（Source Address）源地址，指该地址的指针，为地址值乘以8

DA:

（Destination Address）目标地址，指该地址的指针，为地址值乘以8

FC:

（Function Code）功能码

DSAP:

（Destination Service Access Point）目的服务存取点

SSAP:

（Source Service Access Point）源服务存取点

DU:

（Data Unit）数据单元

FCS:

（Frame Check Sequence）校验码

ED:

（End Delimiter）结束分界符（16H）

报文数据长度和重复数据长度为自DA至DU的数据长度，校验码为DA至DU数据的和校验，只取其中的末字节值。

在读写PLC的变量数据中，读数据的功能码为 6CH，写数据的功能码为 7CH。

2、PLC接收到读写命令，校验后正确，返回的数据格式为 E5H

3、确认读写命令的数据格式为：

SD SA DA FC FCS ED  

其中SD为起始符，为10H

SA为数据源地址

DA为目的地址

FC为功能码，取5CH

FCS为SA+DA+FC的和的末字节

ED为结束符，取16H

PPI协议的软件编制

 在采用上位机与PLC通讯时，上位机采用VB编程，计算机采用PPI电缆或普通的485串口卡与PLC的编程口连接，通讯系统采用主从结构，上位机遵循PPI协议格式，发出读写申请，PLC返回相应的数据。

程序实现如下：

 1、串口初始化程序：

    MSComm1.CommPort = 1

    MSComm1.Settings = "9600,e,8,1"

    MSComm1.InputLen = 0

    MSComm1.RThreshold = 1

MSComm1.InputMode = comInputModeBinary

PPI协议定义串口为以二进制形式收发数据，这样报文的通讯效率比ASCII码高。

2、串口读取数据程序，以读取VB100数据单元为例：

Dim Str_Read（0 To 32） ‘定义发送的数据为字节为元素的数组。

Str_ Read （32） = &H16 ‘相应的数组元素赋值，按照以下格式：

Str_ Read （29） = （100*8） \ 256  ‘地址为指针值，先取高位地址指针

Str_ Read （30） = （100*8） Mod 256 ‘取低位地址指针

Str_ Read （24） = 1     ‘读取的数据长度（Byte的个数）

For I=4 to 30

Temp_FCS = Temp_FCS + Str_Read（i）

Next I

Str_Read（31）= Temp_FCS Mod 256 ‘计算FCS校验码，其它数组元素赋值省略。

68 1B 1B 68 2 0 6C 32 1 0 0 0 0 0 E 0 0 4 1 12 A 10 2 0 1 0 1 84 0 3 20 8B 16 

PLC返回数据 E5 后，确认读取命令，发送以下数据：

10 2 0 5C 5E 16

然后上位机VB程序接受到以下数据：

68 16 16 68 0 2 8 32 3 0 0 0 0 0 2 0 5 0 0 4 1 FF 4 0 8 22 78 16

首先识别目标地址和源地址，确认是这次申请的返回数据，然后经过校验检查，正确后解析出第26号数据（&H22）即为VB100字节的数据。

 3、串口写入数据程序，以写VB100数据单元为例：

Dim Str_Write（0 To 37） ‘定义发送的数据为字节为元素的数组。

Str_Write （37） = &H16  ‘相应的数组元素赋值，按照以下格式

Str_Write （35） = &H10  ‘要写入的数据值

68 20 20 68 2 0 7C 32 1 0 0 0 0 0 E 0 5 5 1 12 A 10 2 0 1 0 1 84 0 3 20 0 4 0 8 C B9 16 

PLC返回数据 E5 后，确认写入命令，发送以下数据：

10 2 0 5C 5E 16

然后上位机VB程序接受到以下数据：

68 12 12 68 0 2 8 32 3 0 0 0 0 0 2 0 1 0 0 5 1 FF 47 16

这是PLC正确接收并写入信息的返回数据。

4、串口接收程序：

在数据接收程序中，利用VB中MSComm控件，一次接收缓冲区中的全部数据，存放到数组形式的暂存单元中，然后分析每个元素的值，得到读写的数据。

Dim RCV_Array（） As Byte

Dim Dis_Array As String

Dim RCV_Len As Long

RCV_Array = MSComm1.Input ‘取出串口接收缓冲器的数据。

RCV_Len = UBound（RCV_Array）

ReDim Temp（0 To UBound（RCV_Array））

For i = 0 To RCV_Len

Dis_Array = Dis_Array & Hex（RCV_Array （i）） & " "

Next i

Text1.Text = Dis_Array ‘接收到的数据送显示。

 在程序的读写过程中，一次最大可以读写222个字节，目前给出的数据读写为整数格式。

数据类型 Str_ Read（27）    

S 04H    

SM 05H    

I 81H    

Q 82H    

M 83H    

V 84H  

以上程序，是以读写PLC的V变量区为例，利用PPI协议还可以读写S7-200PLC中的各种类型数据，包括I、Q、SM、M、V、T、C、S等数据类型，能够直接读出以上变量中的位、字节、字、双字等，其中读位变量时，是读取该位所在的字节值，然后上位机自动识别出该位的值。

按照读写的数据类型，其中Str_ Read（27）的值各不同：

在控制系统中，PLC与上位计算机的通讯，采用了PPI通讯协议，上位机每0.5秒循环读写一次PLC。

PLC编程时，将要读取的检测值、输出值等数据，存放在PLC的一个连续的变量区中，当上位机读取PLC的数据时，就可以一次读出这组连续的数据，减少数据的分次频繁读取。

当修改设定值等数据时，进行写数据的通讯操作。

S7-200PLC模拟量经验谈

1、软件环境STEP7MICROWIN　４.０

2、西门子S7-200的模拟量模块：

模拟扩展模块定货号定货号

定货号

扩展模块

EM输入

EM输出

可拆卸连接器

6ES7231-OHC22-OXAO

EM231模拟输出，4输入

4

否

6ES7232-OHB22-OXAO

EM232模拟输出，2输出

2

否

6ES7235-OKD22-OXAO

EM235模拟量混合模块，4输入/1输出

4

1

否

3、模拟量输入、输出格式：

输入模拟量在程序中的寄存器，离CPU模块由近到远依次AIW0、AIW2、AIW4……，每个通道是两个字节，单极性原始采集值0~32768，灵敏度1/4000；双极性原始采集值±32000，灵敏度0~4000

输出拟量在程序中的寄存器，离CPU模块由近到远依次AQW0、AQW2、AQW4……，每个通道是两个字节，数值特性与上类同。

4、模拟模块的量程

使用DIP开关组态输入通道

配置EM231

配置EM235

5、模拟量抗干扰方法：

采用下列方法确保安装正确、可靠:

        确保24VDC传感器电源无噪声、稳定，远离变频器、变压器。

        传感器线尽可能短。

        传感器线使用屏蔽的双绞线。

        仅在传感器侧将屏蔽接终端。

        未用通道应短接，

        避免将导线弯成锐角。

        使用电缆槽进行敷线。

        避免将信号线，、高能量线平行布置。

若两条线必须重合，应以直角度相交。

●通过隔离输入信号或输入信号参考于模拟量模块外部24V电源的公共端，即电源端子M、输入通道A-、Ｂ-等相连，确保输入信号范围在技术规范所规定的共模电压之内。

S7PLC如何同西门子调速器采用PROFIBUS-DP通讯

一、目的

PROFIBUS作为一种广泛应用的现场总线标准，在控制系统中占有极其重要的地位。

随着智能化调速器的不断发展，其同上位机之间的高速通讯也成为市场的迫切需求。

虽然我们可以采用USS协议将PLC同SIEMENS调速器连接起来，但是对于大、中型控制系统，它的数据吞吐能力以及协议可靠性已经不能满足要求。

因此采用PROFIBUS总线系统实现PLC同调速器的通讯连接，可以极大地提高我们控制系统的设计水平和产品档次。

二、硬件连接

1、CBP的安装

CBP为Master系列调速器的PROFIBUS接口板。

先将电子箱中的主电子板取出，将LBA总线装入，再将主电子板插回。

然后把CBP装在ADB适配板上，插入电子箱并固定。

2、PLC的安装

PLC安装方式如下图：

3、通讯线路的连接

PROFIBUS的硬件接口为D型九针插头。

连接时可采用西门子提供的总线连接器，按下图接线，并在两端打开终端电阻开关。

三、参数设置

1、设置调速器参数

在硬件连接完毕后，需要对调速器的以下参数进行设置，以便CBP能够正常工作。

·  设置PPO类型

·  设置报文监控时间

·  设置CBP的PROFIBUS站点地址

·  设置CBP的参数使能状态

2、设置PLC参数

对CPU的DP接口进行参数设置，使其能够参数化CBP。

·  PPO

·  CBP站点地址

3、连接诊断

设置完成后，PLC及调速器送电，此时CBP上三个发光管同时闪亮，表示通讯正常。

四、程序编制

1、有关DVA－S7

DVA－S7是西门子公司为调速器同S7PLC通讯所提供的S7软件包，它运行于PROFIBUS－DP之上，符合欧洲传动产品生产商有关变速传动在DP上应用的协定。

它内含参数发送及接收的功能块，以方便编程者调用。

采用DVA－S7编制程序，主要组成部分为：

DP－SEND（参数发送功能块），DP－RESV（参数接收功能块），过程参数数据块，通讯参数数据块。

通讯功能块需要两个数据块，以便进行过程的参数化和提供通讯参数的存取空间。

它们之间的关系如下图所示：

2、功能块DPS7－S

DPS7－S用于向调速器发送通讯数据。

它根据PPO的类型以及通讯控制字的内容，自动形成有效数据，并将其送往DP接口。

如果此功能块发现参数设置错误，则将错误代码写入过程数据块的两个字节中。

此功能块有三个形参：

DBPA：

通讯参数数据块代码

SYPA：

系统参数字在通讯参数数据块中的起始地址

SLPA：

有效数据在通讯参数数据块中的起始地址

3、功能块DPS7－R

DP－RESV用于接收调速器发送的通讯数据。

它根据PPO的类型以及通讯控制字的内容，读入通讯设备的缓冲区数据，经过变换后，写入数据块。

如果此功能块发现参数设置错误，则将错误代码写入过程数据块的一个字节中。

此功能块有三个形参：

DBPA：

通讯参数数据块代码

SYPA：

系统参数字在通讯参数数据块中的起始地址

SLPA：

有效数据在通讯参数数据块中的起始地址

对于上述两个数据块，在程序中至少每个调速器都要调用一次。

4、数据块

（1）通讯参数数据块（DBPA）

此数据块与参与通讯的调速器数目有关。

每个调速器需要5个字，另外数据块本身有四个保留字。

（2）过程参数数据块（DBND）

此数据块为每一个参与通讯的调速器提供如下通讯接口：

·  同每个调速器相关的通讯数据

·  当前PKW任务的缓冲区

·  PPO有效数据的发送缓冲区

·  PPO有效数据的接收缓冲区

五、小结

我所已在多个工程项目中采用了用PROFIBUS构成传动控制系统，达到了非常满意的效果。

采用这种方式，可以非常经济、有效地解决在传动系统中自动化信息的传递问题，是目前值得大力推广的系统解决方案。

西门子S7-200的应用

Siemens编程器S7-200系列用在中小型设备上的自动系统的控制单元，适用于各行各业，各种场合中的检测，监测及控制。

　　　在这里，和大家一起来讨论S7-200几个使用方面的情况。

　1.步进，伺服脉冲定位控制。

　　在设备的控制系统中，有关运动控制是很重要的，下面我们来看一看西门子S7-200系列PLC怎样来实现这个功能。

　　首先，确定使用哪个端口来发脉冲，如采用Q0.0发脉冲，则它的控制字为SMB67，脉冲同期为SMW68，脉冲个数存放在SMD72中，

　下面是控制字节的说明：

Q0.0Q0.1控制字节说明

　SM67.0　SM77.0　PTO/PWM更新周期值0=不更新，1=更新周期值

　SM67.1　SM77.1　PWM更新脉冲宽度值0=不更新，1=脉冲宽度值

　SM67.2　SM77.2　PTO更新脉冲数0=不更新，1=更新脉冲数

　SM67.3　SM77.3　PTO/PWM时间基准选择0=1微秒值，1=1毫秒值

　SM67.4　SM77.4　PWM更新方法0=异步更新，1=同步更新

　SM67.5　SM77.5　PTO操作0=单段操作，1=多段操作

　SM67.6　SM77.6　PTO/PWM模式选择0=选择PTO，1=选择PWM

　SM67.7　SM77.7　PTO/PWM允许0=禁止PTO/PWM，1=允许

　　这样根据以上表格，我们得出Q0.0控制字：

SMB67为：

10000101

采用PTO输出，微妙级周期，发脉冲的周期（也就是频率）与脉冲个数都要重新输入。

10000101转化为　　16进制　为85，有了控制字以后，我们来写这一段程序：

　　　根据上面这段程序，我们知道了控制字的使用，同时也知道步进电机的脉冲周期与冲个数的存放位置（对　　Q0.0来说是SMW68与SMD72）。

当然，VW100与VD102内的数据不同的话，步进电机的转速和转动圈数就不一样。

　　　还有一点需要说明得是：

M0.0导通---PLC捕捉到上升沿发动脉冲输出后，想停止的话，只须改变端口脉冲的　控制字，再启动PLS即可，程序如下：

　2.高速计数功能。

　　　西门子S7-200系列PLC具有高速计数的功能；举一例子来谈谈高速计数的用途，我们采用普通电机来带动丝杆转动，我们想控制转动距离，怎么来解决这个问题？

那么我们可在电机另一头与一编码器联接，电机转一圈，编码器也随之转一圈，同时根据规格发出不同的脉冲数。

当然，这些脉冲数的频率比较高，PLC不能用普通的上升沿计数来取得这些脉冲，只能通过高速计数功能了。

　　　启动高速计数功能，也要具有控制字

HSCOHSC1描述

　SM37.0　SM47.0　复位有效电平控制位0=高电平有效，1=低电平有效

　SM37.1　SM47.1　启动有效电平控制位于0=高电平有效，1=低电平有效

　SM37.2　SM47.2　正交计数器速率选择0=4X计数率，1=1X计数率

　SM37.3　SM47.3　计数方向控制位0=减计数，1=正计数

　SM37.4　SM47.4　向HSC中写入计数方向0=不更新，1=更新计数方向

　SM37.5　SM47.5　向HSC中写入预置值0=不更新，1=更新预置值

　SM37.6　SM47.6　向HSC中写入当前值0=不更新，1=更新当前值

　SM37.7　SM47.7　HSC允许0=禁止HSC，1=允许HSC

　　参照上面的表格，我们选择HSC1高速计数器，控制字为SMB47，现在我们启动高速计数器HSC1，选择为增计数，更新计数方向，重新设置值，更新当前值：

这样的话，HSC1的启动控制高为：

11111000转化为16进制为　F8，将启动计数器时当前值存放在SMD48中，将预存置放在SMD52中，具体的程序　如下：

　　　同样的，如果计数器在工作状态下想停止计数器，也必须改变它的控制字后，启动HSC具体程序　如下：

　　３．PID回路控制功能。

　　西门子S7-200系列PLC的PID控制相当的简单，可以通过micro/win软件的一个向导程序，按照提示,一步一步执行您所要求PID控制的属性即可，在这里谈一谈PID这三个参数的具体意义：

P为增益项，Ｐ越大，响应起就快，在调节流量阀时：

设定流量为50%，当目前流量接近50%，刚超过，如果P值很大的话，那么流量阀会马上会关闭，而不会控制在某一区域。

这就是增益项太大引起。

在调节的过程中应该先将P值调节比较适当了，再去调节I值，它为积分项，是在控制器回路中控制对当前值与设定值相等的偏差范围。

D为微分项，主要作用是避免给定值的微分作用而引起的跳变。

在现场的PID参数的调整过程中，针对西门子S7-200型PLC我的建议是在不同的控制阶段，采用不同的PID参数组，具体而言就是当目前距离设定值差距较大时，采用P值较大的一套PID参数，如果当前值快接近设定值范围时，采用P值较小的一套PID参数。

西门子S7-200系列PLC在旋挖钻机上的应用

来源：

长沙中联重工科技发展股份有限公司 作者：

曾杨谢长宇

一、简介

   ZR200型旋挖钻机是湖南省长沙市长沙中联重工科技发展股份有限公司（简称中联重科）自主研制开发的一种建筑基础工程中成孔作业的施工机械。

中联重科是我国工程机械制造业的龙头企业，主要从事建筑工程、能源工程、交通工程等国家重点基础设施建设工程所需重大高新技术装备的研发制造。

   中联重科ZR200型旋挖钻机是一种大口径桩基工程的高效成孔设备，采用卡特彼勒专用可拓展履带底盘、自行起落折叠桅杆、可伸缩钻杆和液压先导控制。

具有自动检测孔深、垂直度自动调整、回转自动定位、彩色液晶触摸屏直接监控显示工作状态参数和防误操作的逻辑功能控制，是大口径桩基础工程的最理想