浔之漫智控技术(上海)有限公司
宿迁西门子PLC代理商
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产品描述

品牌西门子 适用范围工业自动化 产地德国 系列全系列 结构形式模块式
可编程控制器的定义
可编程控制器,简称PLC(Programmable logic Controller),是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年电工会(International Electrical Committee)颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义:
“PLC是一种为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。”
2. PLC的特点
2.1可靠性高,抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了的抗干扰技术,具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说,使用PLC构成控制系统,和同等规模的继电接触器系统相比,电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一,故障也就大大降低。此外,PLC带有硬件故障自我检测功能,出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中,应用者还可以编入器件的故障自诊断程序,使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样,整个系统具有高的可靠性也就不奇怪了。
2.2配套齐全,功能完善,适用性强
PLC发展到今天,已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外,现代PLC大多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现,使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展,使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
2.3易学易用,深受工程技术人员欢迎
PLC作为通用工业控制计算机,是面向工矿企业的工控设备。它接口容易,编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近,只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
2.4系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造的周期大为缩短,同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。
2.5体积小,重量轻,能耗低
以超小型PLC为例,新近出产的品种底部尺寸小于100mm,重量小于150g,功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部,是实现机电一体化的理想控制设备
步进可调的稳压开关电源
{开关电源行业门户网}:开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源。由于拥有较高的效率和较高的功率密度,开关电源在现代电子系统中的使用越来越普及。开关电源高频化、模块化和智能化是其发展方向。其中,步进可调、实时显示是开关电源智能化研究方向之一。现设计开关电源,技术指标为:输出电压30V至36V可调,输出电流2A,有过流保护功能,能对输出电压进行键盘设定和步进调整、步进值1V,并能实时显示输出电压和电流的开关稳压电源。
1 总体设计方案
采用AT89S52单片机为控制核心,对普通的开关电源控制部分进行优化设计,并通过软件编程实现了对开关电源的智能控制。设计中采用隔离变压器将市电变压后通过整流滤波送至DC-DC升压变换器,经过一系列的控制整合电路之后可实现设计要求。系统总体框图如图1.1所示。
1.1 DC-DC主回路拓扑
采用UC3842和MAX4080构成DC-DC转换电路。UC3842是一块功能齐全、较为典型的单端电流型PWM控制集成电路,内包含误差放大器、电流检测比较器、PWM锁存器、振荡器、内部基准电源和欠压锁定等单元。电流控制型升压DC-DC转换电路,外接元器件少、控制灵活、成本低,输出功率容易做到100W以上。当然,DC-DC转换电路也可以采用成品模块,若用PI公司生产的DPA-Switch设计开关电源具有集成度高、电路简单、发热量少、性能指标优良。
由UC3842设计的DC-DC升压电路直接用误差信号控制电感峰值电流,间接地控制PWM脉冲宽度,达到控制输出端电压的目的。开关管以UC3842设定的频率周期开闭,使电感L储存能量并释放能量。当开关管导通时,电感充电,把能量储存在L中。当开关截止时,L产生反向感应电压,通过二管把储存的电能释放到输出电容器中。输出电压由传递的能量多少来控制,而传递能量的多少由通过电感电流的峰值来控制
1.2 保护电路
在大电流的情况下容易损坏芯片,所以需要对大电流的情况给予电路保护。设计中采用单片机控制继电器的通断来控制电路中的电流,对输出电路电流采样,采样值与额定值比较,反馈比较电路,当电流大于2.时,则产生信号使单片机进入中断处理程序,使继电器起动,实现DC-DC电路的断电,从而达到保护电路的作用。单片机控制电路。该方案中单片机控制继电器的吸合时间短,而且易于实现
数字设定及显示电路
采用AT89S52单片机和集成芯片CD4051实现程控和步进,用单片机控制键盘实现输出电压的初始设定,可以实现电压的步进1V,步减1V。使用液晶显示输出电压和电流,可拨动转换开关来选择显示电压/电流模式。
1.4 程序设计
在设计好相关电路的基础上,通过编程由单片机对开关电源进行智能控制。系统由单片机AT89S52控制,电源系统具有"+‰"和"-"步进功能,步进幅度为1V。同时AT89S52结合继电器等电路实现了电路过流保护功能,并且能实时显示开关电源的输出电压和电流
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如何提高开关电源的效率显得尤为重要。在提高开关电源的效率上采取了如下措施。
2.1 DC-DC转换电路中电感在很大程度上影响系统的效率。市场上很难买到符合要求的电感,在绕制时对电感磁芯和漆包线的要求非常高,应将输出电压纹波降到小。
2.2 DC-DC转换电路中开关管采用MOS管取代双性晶体管,串联栅电阻将衰减由MOS输入电容、栅一源电路引线电感所产生的高频寄生振荡。可有效提高转换效率,若选用几个MOS管IRF530并联,可进一步提率。
2.3续流二管选择肖特基二管,其开启时间短、管压降小,可使电感存储能量大,有利于提高电源转换效率。
2.4二管、电感和MOS管的栅尽可能地靠近焊接,这样可以减少损耗,有利于提高系统的效率。
3 测试数据和分析
3.1 电压调整率SU
电压调整率SU指U2在范围内变化时,输出电压U0的变化率。用自耦调压器调节U2从15V到21V之间变化,在输出电流为2A时候,测量出输出电压,从而得到电压调整率SU。
3.2 负载调整率SI
负载调整率SI指I0在范围内变化时,输出电压U0的变化率。改变负载电阻,使输出电流在0~2A以内变化时,得到负载调整率数据如下。
3.3 DC-DC变换器效率
效率η=P0/PIN,其中P0=U0I0,PIN=UINIIN。用毫伏表在DC-DC模块端口直接读出输入和输出电压电流各值,可得变换器效率。
3.4 纹波电流
在开关电源设计中,MOS管源接上1kΩ的电阻,电源滤波处加无性电容,滤除高频纹波。电流纹波实测数据如下
基于AT89S52的开关稳压电源具有良好智能控制和步进功能,测试数据表明电源系统具有较高的电压调整率和负载调整率,并具有很高的效率,电源在输出功率下能连续安全工作足够长的时间。当然可通过对MOS管及相关元器件选择、电路优化设计,或选择DC-DC成品模块可进一步提高电源性能
多面板模块系列 S7-300 可以进行模块定制来满足多变的任务。
功能模块是智能性的,可以立执行技术任务,如计数、测量、凸轮控制、PID 控制和传动控制。 因此它们可以减轻 CPU 的负荷。
它们可以使用在需要高等级的精度和动态响应的应用中。
.通讯模块说明
通讯处理器用于把 S7-300 连接到不同的总线系统/通讯网络上,以及进行点到点连接。根据应用情况和模块的不同协议,可以提供不同的总线系统,如 PROFIBUS DP 或工业以太网
点到点连接
通过处理器(CP)进行点到点连接是一种强大而低成本的中线系统替代方案。相对于总线系统,点到点链接的优点在只有较少 (RS485) 设备需要连接到 SIMATIC S7 上时非常明显。
CP 可以方便的把第三方系统连接到 SIMATIC S7 上。由于 CP 具有高的灵活性,可以实现多种不同的物理传输介质、传输速率,甚至可以自定义传输协议
对于每个 CP,我们用 CD 光盘提供了组态软件包和电子手册,以及用于实现 CPU 和 CP 之间通讯的参数化屏幕形式和标准的功能块
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模拟量转换的相关设置
S7-1200(1214C)内部集成了2路模拟量信号输入通道,分别为通道0和通道1,也就是可以同时接收并处理两个传感器输入的模拟信号,对应的为IW和IW66(长度为一个字,16位),在TIA PROTAL中选中PLC的“常规”—“AI”标签项可以进行查看和设置。
浅谈西门子S7-1200PLC的模拟量转换,附实例演示
S7-1200PLC模拟量转换的工作原理
假设PLC的AI0口外接了一个温度传感器,传感器将测得的温度值转换为一个范围为0~10V的连续电压信号输入给PLC。模拟量经过PLC内部的A/D转换后被转换成了范围0~27648的数字量并存储在特定的寄存器中。具体的转换流程如下图所示。
浅谈西门子S7-1200PLC的模拟量转换,附实例演示
如何将模拟量输入转换的数字值还原成对应的物理量?
例:某个压力传感器的量程为0~0.1MPa,转换成对应的电压信号为0~5V,设转换后IW中的数值为N,尝试求以Pa为单位的压力值。
解:S7-1200PLC默认的模拟信号输入电压范围是0~10V,转换成数字信号的范围是0~27648,因为此压力传感器输出电压范围是0~5V,所以转换的数字信号范围是0~13824。压力传感器的测量压力范围是0~0.1MPa,由此可推导出公式,将电压值还原成以Pa为单位的压力值并将结果存储于寄存器MD30中。
电压转换成数字信号后存入IW的数值为N
浅谈西门子S7-1200PLC的模拟量转换,附实例演示
在博途软件中编写对应的PLC程序如下:
在编写梯形图程序时有以下两点需要特别注意:
1)因为PLC执行除法指令时会丢掉余数而只保留商值,这样会影响计算的精度,所以在编写梯形图程
序计算压力值时要注意先乘后除。
2)IW中的数据类型为整型(INT),该值乘以100000后其结果会超出int的范围,所以必须先应用CONV指令将数据类型转换为DInt
SITOP 电源:35mm 标准导轨安装SITOP电源,可提供标准24V从0.5A到40A 单模块输出,,同时可通过并联扩容系统容量,与附加模块组合成安全可靠,智能化电源系统。同时也提供48V 直流输出产品,提供更丰富的应用。
SIMATIC 设计电源:S7 标准导轨安装SIMATIC 电源(PS307 电源),DIN 标准导轨S7-200、S7-1200 和SIMATIC ET 200pro 系导轨电源,可提供标准24VDC,2-8A 单模块输出,也可同时可通过并联扩容系统容量,与附加模块组合成安全可靠,智能化电源系统
LOGO! 电源:35mm 标准导轨安装小巧的LOGO!电源,小巧的LOGO! 电源,提供丰富的直流输出电压,5V,12V, 15V, 24V 可选。模块化的微型设计,节省了用户的设计空间。
SIYOUNG 电源:螺钉安装的SIYOUNG电源,标准24V直流输出,提供2.5A、4A、 6A、12A 功率输出,紧凑的金属外壳设计和人性化的接线方式设计。
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PROFINET 是自动化领域中的开放式、跨供应商工业以太网标准 (IEC 61158/61784)。
PROFINET 基于工业以太网,可实现现场设备(IO 设备)和控制器(IO 控制器)之间直接通信,能够用于运动控制应用的同步驱动控制解决方案。
PROFINET 基于符合 IEEE 802.3 标准的标准以太网技术,可将现场层的任何设备连接管理层。
这样,PROFINET 可实现系统范围内的通信、工厂范围内的工程组态,并将 Web 服务器或 FTP 等 IT 标准技术一直应用到现场层。可以方便地集成经过反复检验的现场总线系统(如 PROFIBUS 或 AS-Interface),无需对现有设备进行任何改动。
PROFIBUS
PROFIBUS 是工业现场级的标准 (IEC 61158/61784)。它是经认可的在加工制造和过程工业两种领域均可进行通讯的现场总线。
PROFIBUS 用于将现场设备(如分布式 I/O 设备或驱动器)连接到自动化系统(如 SIMATIC S7、SIMOTION、SINUMERIK 或 PC 机)。
PROFIBUS 是标准化的现场总线,符合 IEC 61158 规范,是功能强、开放式、坚固耐用、响应时间短的现场总线系统。PROFIBUS 有多种规格,可用于各种应用环境。
PROFIBUS DP(分布式 I/O)
PROFIBUS DP 用于连接分布式现场设备(如SIMATIC ET 200)或响应时间的驱动器。PROFIBUS DP 用在传感器/执行器分布在机器或厂房内的情况(如,现场级别)。
AS-Interface
AS-Interface 符合标准 (IEC 62026/EN 50295),可代替电缆束,只需一条双股线即可其经济可靠地将传感器和执行器连接起来。这条双股线还用于为各个工作站提供电力。这样,AS-Interface 就成为 PROFIBUS DP 或 PROFINET 现场总线的理想接口。
IO-bbbb
通过通信标准 IO-bbbb,可将传感器和分断装置智能连接到控制层。IO-bbbb 促进了控制柜和现场层中了所有部件的集成,实现直至终过程仪表的大集成度和无缝通信
信号模块通过CPU进行集中处理,或者通过分布式I/O进行处理,信号模块的特点如下所示:
1. 可靠性强
西门子PLC S7-1500系列的信号模块,电源线和信号线分开走线,具有增强抗电磁干扰的能力,其中模拟量模块集成有电缆屏蔽附件,为用户在使用时提供了方便和安全性保障;
2. 安装便捷
西门子PLC S7-1500系列的信号模块为用户配置了统一标准的前连接器,使得用户在接线时简单方便,而且不需要额外进行采购连接器等附件。在模块上集成了短接片,大的方便了用户进行接线操作,同时模块上还附有电路图,用户可以参照电路图进行接线,减低了错误的发生;
3. 处理速度快
西门子PLC S7-1500系列的信号模块处理速度快,其中数字量输入模块,具有50μs短的输入延时,模拟量模块中的8通道转换时间非常快,达到125μs;
现用到西门子S7-300(CPU315)做整流系统的PID控制,具体是由AI模块输入4-20MA信号(既A柜/B柜饱和电抗器控制电流信号反馈和机组A柜/B柜直流电流信号反馈),通过CPU调用PID功能块,实现自动闭环控制,后由AO模块输出一个4-20MA的信号给稳流系统(既A柜/B柜电流给定反馈)。
发现问题:
1、具体应调用S7的PID中的哪些功能块。直接在OB1里边调用FB41,不知可否。
2、PID标准块FB41的输入输出参数如何整定,PV_PER、SP_INT、PV_IN有何区别。
3、GAIN、TI、TD如何整定。
4、MAN_ON、PVPER_ON怎么用,是直接在FB41的输入端写吗?
原理上,PID的调节节奏应该与其采样周期*,这是数学模型应与物理过程*的要求。这也就是FB41要在OB35中周期调用且OB35的周期要与FB41采样周期*的原因。
当然,在OB1或其他FC、FB中调用FB41也是可以的,此时将OB1参数区中扫描周期作为FB41的采样周期。在管道恒流恒压的PID过程控制中,也曾在FC中无条件连续调用FB41,PID效果也还令人满意。我个人认为,精度要求不高的应用中,简单调用也是可以的。
FB41参数的设置很灵活,可根据自己的习惯或应用的方便选择。下面是一种方式。
MAN_ON:激活PID手动调节给定值MAN的使能位,可用PID手自动转换位来触发。
PVPER_ON:是PID输入输出参数“PERIPHERAL化”的使能位,即将参数看成0~27648之间的整数。换个说法,就是PID的反馈值直接取自相应AIW通道,而PID输出则直接给出到AQW通道。参数整定由FB41完成。可用调节装置的启动标志来触发本位。
MAN:PID手动调节给定值,当“MAN_ON=1”时有效。
CYCLE:采样周期。根据物理量变化快慢定,一般要求与FB41执行的周期*。
SP_INT:PID的设定值。注意设定值与反馈值的单位*。为了避免错误,建议将SP_INT转换为-100.0~100.0%之间无量纲的百分数,输入到FB41时,注意只取百分号之前的数即可。
PV_PER:PID过程的反馈值,直接取自反馈量的AIW通道的A/D码。仅在“PVPER_ON=1”时有效。
GAIN:比例系数。
TI:积分时间。
TD:微分时间。
LMN_PER:PID的调节输出,直接对应调节输出AQW通道。
设置了上述参数,基本的PID调节就可以实现了。根据需要再完善其他参数的设置,比如死区的设定等。
利用STEP7中的PID赋值工具可形象快捷地完成参数设置,结果直接存入相应背景数据块,FB41调用时无须再赋值
作为通用工业控制计算机,30年来,可编程控制器从无到有,实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃;其功能从弱到强,实现了逻辑控制到数字控制的进步;其应用领域从小到大,实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制、及集散控制等各种任务的跨越。今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备,在世界各地发挥着越来越大的作用。
http://www.absygs.com

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