西门子代理商 上海署晓自动化科技有限公司
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西门子全新原装现货PLC；S7-200S7-300 S7-400 S7-1200 触摸屏，变频器，6FC，6SNS120 V10V60V80伺服数控备件：原装进口电机（1LA7、1LG4、1LA9、1LE1），国产电机（1LG0，1LE0）大型电机（1LA8，1LA4，1PQ8）伺服电机（1PH，1PM，1FT，1FK，1FS）西门子保内全新原装产品‘质保一年。一年内因产品质量问题免费更换新产品；不收取任何费。
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6ES7317-7TK10-0AB0安装调试
通讯口初始化
plc内部特殊存储器位smb30和smb130分别配置通讯端口0和1，为自由端口通讯选择波特率、奇偶校验和数据位数。自由端口的控制字节描述如下所示
例如：在通讯协议中规定奇偶校验为奇校验、每个字符的数据为8位、波特率为19200、自由口协议，采用通讯端口0，则在plc初始化程序中将smb30赋值为0c5h。
例：//串口初始化
…
network7
ldsm0.0
movb16#c5，smb30//波特率为19200奇校验//1起始位1停止位8数据位
eni//允许中断
movb2，smb34
movb20，smb35
atchint_0，8
…
5、PLC实时数据处理
由于s7-200系列plc在自由口模式下，通讯协议由梯形图程序或stl编辑器控制，程序可以使用接收中断、发送中断、发送指令和接收指令来控制通讯操作。cpu连续扫描用户程序，执行用户任务。plc在程序执行过程中，基于稳定、快速灵活等方面考虑，cpu每个扫描周期都通过输入输出映像寄存器来执行实际输入输出操作，即读实际输入点值到映像寄存器、写映像寄存器值到实际输出点。由于在中断中不能顺利进行数据读写操作，可通过编程，利用plc循环扫描执行程序的特点，使得在程序扫描期间实现数据存储区与输入输出映像寄存器区交换数据。
在本实例中，plc上电初始化后转入接收字符中断，当上位机发出查询命令后，plc判断所发命令的地址和地址补码是否正确；如果正确判断上位机是向plc发送命令还是查询plc状态；如果执行命令则plc转入主程序执行相关命令，如果查询plc状态则将协议定义的信息发送给上位机，上位机收到信息后发送应答帧给plc。
例：interrupt0//接收开始
network1
ldnsm3.0
ab＝smb2，vb0
movw+0，ac0
movd&vb600，vd638
movbsmb2，＊vd638
xorwsmw1，ac0
movbac0，vb300
atchint_1，8
atchint_6，11
creti
network2
ldsm0.0
dtch8
atchint_6，10
interrupt1//接收地址补码
network1
ldnsm3.0
ansm1.0
movbsmb2，＊vd638
xorwsmw1，ac0
network2
ldsm0.0
atchint_6，10
interrupt2//接收命令后判断
…
network3//发送信息
ldw＝ac2，+0
ab＝vb301，vb604
ab＝vb603，16#00
atchint_4，10
dtch11
creti
network4
ldsm0.0
wdr
…
network7
ldsm0.0
sm31.0，1
dtch11
atchint_5，10
interrupt3//接收应答字节
network1
ldnsm3.0
ansm1.0
movbsmb2，＊vd638
incdvd638
xorwsmw1，ac0
decwac2
network2
ldw＝ac2，16#0000
movwac0，vw300
network3
ldsm0.0
dtch8
atchint_6，10
interrupt4//发送信息码
…
network6
ldsm0.0
movwac0，vw105
xmtvb100，0
atchint_6，9
…
interrupt5//发送应答帜
…
network9
ldsm0.0
movwac0，vw105
xmtvb100，0
rm31.0，1
atchint_6，9
…
interrupt6//转入接受中断
network1
ldsm0.0
dtch9
dtch10
dtch11
atchint_0，8
6、计算机实时数据处理
计算机程序由车辆级网络供应商提供，根据双方制定的通讯协议，通常采用vb或vc编写，在此不做详细描述。
7、结束语
从以上叙述可以看到，由车辆计算机与plc（或其它智能可编程设备）组建的车辆级实时监控系统关键在于解决计算机与plc的实时通讯、plc对车上设备状态实时监控的问题。通过这种方式组建的车辆实时监控系统，只是在原有的设备控制器软件内增加了通讯程序，并没有增加设备供应商的成本，这种监控系统的开发成本低，实时性好、操作简单、通用性强。再利用计算机易组网的功能，实现了整列车的实时监控，大大提供了列车行驶中的可靠性和安全性，这种网络系统在旅客列车、特别是高速列车上已普遍使用。
对于由伺服电机带动的旋转物体进行位置控制，通常采用套轴式的电磁旋转变压器加复杂的处理电路来实现角度的编码，再由角度编码进行位置的闭环控制。上述的位置控制多用于测角精度要求高的场合中，设备构成复杂、成本较高。在某些实际应用中，需要进行较为简单的位置定位。比如在一个由伺服电机带动的机械机构需要在360°的旋转范围内进行4个或多个档位的定位，实际应用中像建筑行业中控制阀门的大小来对给水量、水泥量、沙石量进行控制或**工程控制，这样的定位控制精度要求不高，采用上述的方法进行位置控制显然不够经济，成本过高。
PLC(ProgrammableLogic Controller)在工业控制中应用广泛。其高可靠性、高稳定性、友好的编程环境以及辅以触摸式人机界面，使得各种工业控制更方便直观、经济可靠。这里主要阐述了基于S7-200PLC实现位置控制方法。
1系统硬件设计
该系统是以PLC控制器为核心的位置控制系统，包含伺服电机、光电编码器、操作及显示屏、上位计算机、伺服电机控制电路和状态返回电路。其硬件总体结构框图如图1所示。
1．1S7-200 PLC
该系统设计核心部件采用西门子S7-200系列的PLC，该系列PLC功能丰富，具有多种功能模块，可方便通过人机界面对设备进行操作和监视其状态，高版本的PLC主机拥有2个通讯端口，在使用人机界面对设备进行操作的还可通过RS-485接口和计算机实现逻辑运算及状态管理，对设备进行远程控制和监视。该系统使用S7-200PLC的一个重要的功能：高速可逆计数。光电编码器和伺服电机同轴连接，伺服电机旋转带动光电编码器产生连续的脉冲串，PLC通过输入点读取光电编码器产生的脉冲，实现高速可逆计数。例如设置高、中、低3个给水量档位并进行控制。在调试阶段应先驱动伺服电机进行3个给水量的位置标定，也就是说，高、中、低3个档位分别对应的脉冲数。应该注意的是，由于采用的是增量式光电编码器，也就是说，当编码器掉电后并不能将当前的脉冲数保存。在旋转机构上还要设置2个限位开关，一来保护机械结构；二来把逆向的限位开关的位置定为零位，这样相对于这个零位的高、中、低3个给水档位从光电编码器读到的脉冲数即为这3个档位的位置。这3个位置可通过PLC编程对其控制。图2给出S7-200PLC高速可逆计数器的时序图。
1．2光电编码器
光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90°的两路脉冲信号。图3为在实际项目中采用光电编码器的时序图，从图中可以看出此光电编码器的相位判断角度为90°±45°；图中标识的CW(顺时针)和CCW(逆时针)可以根据实际应用在PLC程序中自行定义。图4为在实际项目中采用光电编码器的内部电路和外部引线图。
2系统软件设计
2．1设计要点
该系统软件设计的重点为：1)准确配置高速计数器；2)位置控制器的允差设计，允差的选择应尽量小以提高伺服系统的控制精度，在满足系统定位精度的前提下，允差的设计上还需要考虑于机械结构定位的分辨率，以免设置值过小机械结构控制不到位而引起驱动电机反复转动调节，往往需要现场标定；3)初始位置的**标定，需要注意的是初次标定各档位位置时应使用手动控制方式，并且要将机械限位开关状态接入PLC。由于采用增量式光电编码器，计数器当前值要存在PLC的掉电可保存寄存器MDl4中。
2．2程序设计
在程序中需要将高速计数器配置为A／B相正交输入，4倍计数速率，增计数，并使能高速计数器，将标定好的各档位位置填入相应的地址中，并且设置允差为两个脉冲，也就是说各档位的脉冲数加减2即为相应的到位。伺服系统传动装置的间隙是多样性的，并且对伺服控制的性能有影响，设置允差的目的是为了消除由于伺服传动间隙引起的系统不稳定，从而准确定位。位置定位程序的流程如图5所示。
在程序设计时除顺、逆限位和顺转、逆转的互锁程序外，重点在于如何用PLC实现多点重复定位。主要设计程序如下：
3工程应用情况
这种设计方法被利用在某雷达工程的衰减器控制的4位置定位系统中，系统要求驱动机械部件在0°～360°内的4个位置往返定位，定位精度要求O．1°。在具体的设计中驱动电机选用型号为55TYD02的交流电机，编码机构选用型号为OMRONE6B2的相对式光电码盘。位置的行程范围360°对应于8 400个脉冲，则使用S7-200PLC高速计数器读入的位置分辨率为360°／8400=0．043°；根据机械结构实际标定位置允差值设置为2个脉冲，此定位系统的控制精度可达到0．86°，满足系统定位精度0．1°的要求，电机正向或反向运转一次到位，快速准确。
4结束语
PLC适用于比较恶劣的工业环境，通过其通讯口和上位计算机实现通讯，可以使操作人员在安全的环境下实现远程控制；光电编码器构造原理简单，机械寿命可达几万小时以上，抗干扰能力强。由两者为核心构成的硬件电路实现位置控制方法适用于具有多个设置点重复定位的机械旋转控制设备，一般的工业控制要求。这种设计原理清晰、硬件需求明确、易于实现、调试维护方便，具有很好实用和适用性。上述的位置控制方法已经应用于某雷达工程的衰减器控制中，其控制精度可达到0．86°，满足系统定位精度0．1°的要求，设备运行稳定可靠，效果良好。
