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SIMATIC ET 200S 是多功能、高度模块化的 I/O 系统,具有 IP20 的防护等级,可以针对自动化任务**的量身定制。
带有集成的 CPU 和 PROFINET/PROFIBUS 连接的接口模块现已推出-有标准设计和安全型设计两种。模块化的 ET 200S 可以提供丰富的模块,包括了电源模块、数字或模拟输入和输出模块、技术模块、一个 IO-link 主站以及电机起动器、变频器和一个启动接口。由于具有坚固的结构,ET 200S 还可以用在高机械压力的条件下。
在空间紧张条件下,可以扩展一个小巧的块 I/O ET 200S COMPACT。ET 200S 还有 SIPLUS 版本,它具有更大的适用温度范围。
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应用领域:丰富的模块使 ET 200S 成为了几乎适用于所有行业的理想 I/O 系统,特别适用于需要为模块设计和丰富功能的情况。
ET 200S 具有强大的内部数据传输能力和同步工作模式,还非常适用于时间关键型应用。
西门子S7-200系列PLC与PC通信程序流程图及工作过程
在上述通信方式下,由于只用两根线进行数据传送,不能够利用硬件握手信号作为检测手段。在PC机与PLC通信中发生误码时,将不能通过硬件判断是否发生误码,或者当PC与 PLC工作速率不一样时,就会发生冲突。这些通信错误将导致PLC控制程序不能正常工作,必须使用软件进行握手,以保证通信的可靠性。
由于通信是在PC机以及PLC之间协调进行的,PC机以及PLC中的通信程序也必须相互协调,即当一方发送数据时另一方必须处于接收数据的状态。如图7-18、图7-19所示分别是PC、PLC的通信程序流程。
通信程序的工作过程:PC每发送一个字节前发送握手信号,PLC收到握手信号后将其传送回PC,PC只有收到PLC传送回来的握手信号后才开始发送一个字节数据。PLC收到这个字节数据以后也将其回传给PC,PC将原数据与PLC传送回来的数据进行比较,若两者不同,则说明通信中发生了误码,PC机重新发送该字节数据;若两者相同,则说明PLC收到的数据是正确的,PC机发送下一个握手信号,PLC收到这个握手信号后将前一次收到的数据存入的存储区。这个工作过程重复一直持续到所有的数据传送完成。
采用软件握手以后,不管PC与PLC的速度相差多远,发送方**也不会**于接收方。软件握手的缺点是大大降低了通信速度,因为传送每一个字节,在传送线上都要来回传送两次,并且还要传送握手信号。考虑到控制的可靠性以及控制的时间要求,牺牲一点速度是值得的,也是可行的。
PLC方的通信程序只是PLC整个控制程序中的一小部分,可将通信程序编制成PLC的中断程序,当PLC接收到PC发送的数据以后,在中断程序中对接收的数据进行处理。PC方的通信程序可以采用VB、VC等语言,也可直接采用西门子专用组态软件,如STEP7、WinCC
设计控制系统时应遵循一定的设计流程,掌握设计流程,可以增加控制系统的设计效率和正确性。
被控对象的分析与描述
分析被控对象就是要详细分析被控对象的工艺流程,了解其工作特性。此阶段一定要与用户进行深入的沟通,确保分析的全面而准确。在控制系统设计时,往往需要达到一些特定的指标和要求,即满足实际应用或是客户需求。在分析被控对象时,必须考虑这些指标和要求。在全面的分析之后,就需要按照一定的原则,准确地用工程化的方法描述被控对象,为控制系统设计打好基础。
1)系统规模
根据被控对象的工艺流程、复杂程度和客户的技术要求确定系统的规模,可以分为大、中、小三种规模。确保硬件资源有一定裕量而不浪费。
小规模控制系统适用于单机或小规模生产过程,以顺序控制为主,信号多为开关量,且I/O点数较少(低于128点),精度和响应时间要求不高。一般选用S7-200就可达到控制要求
中等规模控制系统适用于复杂逻辑和闭环控制的生产过程,I/O点数较多(128点到512点之间),需要完成某些特殊功能,如PID控制等。一般选用S7-300等。
大规模控制系统适用于大规模过程控制、dcs系统和工厂自动化网络控制,I/O点数较多(高于512点),被控对象的工艺过程较复杂,对于精度和响应时间要求较高。应选用具有智能控制、高速通信、数据库、函数运算等功能的plc,如S7-400等。
2)硬件配置
根据系统规模和客户的技术对控制系统I/O点数进行估算。分析被控对象工艺过程,统计系统I/O点数和I/O类型。按照设备和生产区域的不同进行划分,明确各个I/O点的位置和功能。再加上10%~20%的备用量列出详细的I/O点清单。
3)软件配置
根据控制系统设计要求选择适合的软件,包括系统平台软件、编程软件。
上位机监控软件的选择。需考虑监控的点数限制;是否有报警显示、趋势分析、报表打印以及历史记录功能。
4)控制功能
要正确的进行控制系统的规模选择,要了解各家控制器的特性,比如性能参数、应用场合、行业解决方案,以及可靠性和通用性等。如何选择一个控制系统,一般遵循以下几点:
控制系统是否需要冗余、I/O信号模块是否需要冗余、通讯是否需要冗余。
控制点数有多少,包括数字量输入和输出点数、模拟量输入和输出点数。
被控对象工艺是否复杂,是否需要实现特殊功能,比如防喘控制等。
系统正常运行时,控制器的负载率是否有足够的工作裕量;I/O信号点是否需要一定的余量。
针对数字信号,是否需要继电器隔离;考虑输入信号的电压和电流等级;输出信号是否需要固态继电器输出。
针对模拟量信号,是否需要安全隔离栅;信号的类型,电压型还是电流型;电压和电流的测量范围。不一样的信号类型,需要选择不一样的I/O信号模块。
用于温度测量的信号模块,考虑是热电阻还是热电偶。
信号模块是否需要在线带电插拔更换。如果需要,还需考虑附加特殊的背板插槽。
当系统和外部出现故障时,比如信号短路或锻炉,这时信号模块是否需要将输入输出信号自动切换到预先设置的安全值。如有要求,需考虑选用故障安全型的控制器和信号模块。
当需要和第三方设备通讯时,需考虑通讯距离的长短,以及相应的通讯接口协议等,选用不同的通讯模块。
针对系统中的重要连锁信号,是否需要特殊的SOE模块,来记录信号变化的时间先后顺序。
熟悉被控对象是设计控制系统的基础。只有深入了解被控对象以及被控过程,才能够提出合理科学的控制方案。
1)分析被控对象。详细分析被控对象的工艺流程,了解其工作特性。此阶段一定要与用户进行深入的沟通,确保分析得全面而准确。
2)画出工艺流程图。经过步,应对被控对象的整个工艺流程有了深入的了解,为了更直观、简洁的表示,画出工艺流程图,为后面的系统设计做准备。
3)分析并明确控制任务。根据已经做好的工艺流程图,工程师可以把用户提出的控制要求转换为术语,对其逐一进行分解,并从控制的角度将其中的要求转化为多个控制回路。对于过程控制系统可用P&ID图来表示其中的控制关系
可编程控制器以体积小功能强大所著称,它不但可以很容易地完成顺序逻辑、运动控制、定时控制、计数控制、数字运算、数据处理等功能,可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系,从而实现生产过程的自动控制。特别是现在,由于信息、网络时代的到来,扩展了plc的功能,使它具有很强的联网通讯能力,从而更广泛地应用于众多行业。
1、顺序控制
顺序控制是PLC基本、应用广泛的领域。所谓的顺序控制,就是按照工艺流程的顺序,在控制信号的作用下,使得生产过程的各个执行机构自动地按照顺序动作。由于它还具有编程设计灵活、速度快、可靠性高、成本低、便于维护等优点,在实现单机控制、多机制、生产流程控制中可以完全取代传统的继电器接触器控制系统。它主要是根据操作按扭、限位开关及其它现场给来的指令信号和传感器信号,控制机械运动部件进行相应的操作,从而达到了自动化生产线控制。比较典型应用在自动电梯的控制、管道上电磁伐的自动开启和关闭、皮带运输机的顺序启动等。例如我分厂的原料混料系统就是利用了PLC的顺序控制功能。
2、闭环过程控制
以往对于过程控制的模拟量均采用硬件电路构成的PID模拟调节器来实现开、闭环控制。而现在完全可以采用PLC控制系统,选用模拟量控制模块,其功能由软件完成,系统的精度由位数决定,不受元件影响,可靠性更高,容易实现复杂的控制和先进的控制方法,可以控制多个控制回路和多个控制参数。例如生产过程中的温度、流量、压力、速度等。
3、运动位置控制
PLC可以支持数控机床的控制和管理,在机械加工行业,可编程控制器与计算机数控(CNC)集成在一起,用以完成机床的运动位置控制,它的功能是接受输入装置输入的加工信息,经处理与计算,发出相应的脉冲给驱动装置,通过步进电机或伺服电机,使机床按预定的轨道运动,以完成多轴伺服电机的自控。目前以用于控制无心磨削、冲压、复杂零件分段冲裁、滚削摸削等应用中。
4、生产过程的监控和管理
PLC可以通过通迅接口与显示终端和打印机等外设相连。显示器作为人机界面(hmi)是一种内含微处理芯片的智能化设备,它与PLC相结合可取代电控柜上众多的控制按钮、选择开关、信号指示灯,及生产流程模拟屏和电控柜内大量的中间继电器和端子排。所有操作都可以在显示屏上的操作元件上进行。PLC可以方便、快捷地对生产过程中的数据进行采集、处理,并可对要显示的参数以二进制、十进制、十六进制、ASCII字符等方式进行显示。在显示画面上,通过图标的颜色变化反应现场设备的运行状态,如阀门的开与关,电机的启动与停止,位置开关的状态等。PID回路控制用数据、棒图等综合方法反映生产过程中量的变化,操作人员通过参数设定可进行参数调整,通过数据查询可查找任一时刻的数据记录,通过打印可保存相关的生产数据,为今后的生产管理和工艺参数的分析带来便利。
5、网络特性
PLC可以实现多台PLC之间或多台PLC与一台计算机之间的通讯联网要求,从而组成多级分布式控制系统,构成工厂自动化网络。
(1) 通过通讯模块、上位机以及相应的软件来实现对控制系统的远距离监控。
(2) 通过调制解调器和公用网与远程客户端计算机相连,从而使管理者可通过线对控制系统进行远距离监控