西门子模块6ES7221-1BF22-0XA8工作原理

西门子模块6ES7221-1BF22-0XA8工作原理一、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－S7DVA－S7是西门子公司为调速器同S7 PLC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－SDPS7－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－RDP－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。工程中经常需要西门子S7-200系列PLC与变频器组成RS485通讯网络，传统的做法是将PLC和变频器的通讯口直接相连组成网络，实际应用发现对于一些干扰较恶劣的工业现场，通讯常常产生误码，系统的可靠性大大降低。对于架空线路，若遭雷击则很可能使总线上的所有设备损坏！解决以上问题的简单办法是在PLC和变频器的通讯口加光电隔离，如图是采用德阳四星电子技术开发中心生产的PPI-G光隔离器组成的PLC和变频器通讯网络，由图可见，所有设备均被隔离，整个通讯线路被浮空，有效的抑制了干扰的进入，也彻底解决了由于设备接地问题而引起的串扰，同时由于PPI-G产品本身的抗雷击和延长通讯距离的功能，无疑会使系统的可靠性得到很大提高。一．引言人类对纯净水需求的不断增加，以及全球纯净水资源的短缺和污水处理及回收利用的压力不断加重。目前，节约能源越来越成为人们关注的焦点。这就需要全球的共同努力来保护水和能源这些宝贵的自然资源。几十年的经验证明，在水资源管理控制和节能方面对交流电机实现变频调速控制是行之有效的手段。二．系统介绍一般的污水处理主要采用二级处理方式：级为机械处理，一般采用格栅等机械设备过滤污水中漂浮物或颗粒较大的物质；第二级为生化处理，根据不同处理要求，处理污水中含有的各种超标的硅物质或金属元素，使处理后的水能满足后续用水设备的要求，如生活用纯净水、工业锅炉软化与除盐水等。污水集水池中的污水经两台污水泵1#污水泵2#将水送入沉淀池，为防止沉淀池水溢出发生事故，沉淀池中设置有水位检测装置，当实际水位超过报警水位时控制系统自动关闭格栅前的电动蝶阀以防止发生溢水事故。沉淀池中的污水再由生化水泵送入生化处理池，生化处理池也设有水位上限检测，通过控制生化水泵控制生化处理池水位。三．控制系统构成1、 沉淀池两台水泵由一台变频器采用一拖二控制；2、 采用可靠性较高的PLC+变频器的方式； PLC3、 如图：PLC资料网四．运行原理及功能：沉淀池内设置有上限、下限水位及上、下限报警水位检测。其控制过程为当水位达到下限时，水位检测将信号送给PLC，PLC启动变频器并将频率上升信号输出给变频器，当变频器频率达到50Hz时若此时水位仍处于下限位置，PLC发出切换信号将污水泵1#切换到工频运行，延时一段时间后由变频器启动污水泵2#。相反，当水位达到上限位置时则停止污水泵1，PLC发出变频器频率下降信号，若因水泵或其它原因造成水位低于下限或上限水位报警时，水位检测器将报警信号送给PLC，由PLC输出启动报警电路（报警指灯与响铃），以提示操作人员查看原因。曝气机和潜水泵是污水处理的核心设备，需要用变频器对曝气机的鼓风机（罗茨风机）和潜水泵速、鼓风机变频控制：污水处理好氧部分溶解氧浓度对处理结果有很大影响，溶解氧浓度太低，污水不能达标；溶解浓度太高，不仅浪费电能还可能使活性污泥上浮使出水也不能达标，鼓风机加变频器就是为了控制CASS池溶解氧的浓度稳定在恒定 。五．变频器的主要调试参数六.应用体会污水处理厂经过变频改造后不仅提高了自动化程度和控制精度，同时在节能降耗上也大大获益，综合节电率达35%，企业效益和社会效益同步大幅提升。七.现场应用照片1 引言　　随着作为可编程序控制器的控制核心微控器（MCU）技术的发展，可编程序控制器的功能也越来越强大。现在的可编程序控制器不但工作速度快—逻辑指令执行时间为每条零点几个us、应用指令每条为几个或几十个us;而且功能强—强大的逻辑运算功能、丰富的数学计算功能以及可靠的远程通信功能。西门子S7-200PLC就是其中一种具备以上功能的小型PLC。本文主要介绍S7-200PLC在GDX2高速包装机烟包外包装质量缺陷检测中的应用示例。 PLC资料网2 问题提出现在的卷烟市场竞争十分激烈，各厂家都使出浑身解数来提高自己的产品质量和维护自己品牌的声誉，所以各厂家都想尽办法使自己进入市场的产品为零缺陷。在产品生产过程中厂家对产品质量的把关非常严格，特别是对卷烟的后一道工序-包装工序的包装质量要求更为严格，往往对同一种材料进行多次缺陷检测，以避免次品流入市场。原产意大利的GDX2包装机是世界上目前好的卷烟包装机，也是业内的主力包装机型，它具有包装质量好，有效作业率高，人机安全可靠性高等优点。尽管它检测功能多，但仍然不是十分完善，不能满足厂家的质量要求，有必要增加一些的烟包外包装质量缺陷检测功能。如在烟包的薄膜包装部分增加翻盖完好检测，薄膜包装散开检测，薄膜短搭口不对称检测等。3 方案选择尽管GDX2的电控系统是开放式的，采用类似VB的GDLAN语言来编写程序的，但对用户是不开放的，因此要增加外电路来实现新增的检测功能。由于检测电路的功能不复杂，主要功能是将检测器检测到的坏烟包移位到剔除位置，使剔除电磁阀动作，将其剔除。采用逻辑电路，单片机电路，PLC电路3种方案之一都可实现该功能。方案比较如附表所示。PLC　　通过比较，显然选择方案3，PLC电路好，尽管成本高些，但其他性能好。4 方案实施PLC的输入的点数为4个，其中3个为检测信号，1个为同步信号;输出的点数只需1个，为剔除信号。考虑点数冗余和日后功能增加问题，  PLC选择8个输入点，6个输出点、型号为CPU222的S7-200PLC可满足方案要求。PLC硬件设计如图1，其中PLC的电源220VAC和传感器24VDC取自包装机内，B1为接近开关，B2为高解析度色标光电检测器，B3为轻触微动开关。5 程序设计程序分为坏包检测和移位剔除两部分。在坏包检测部分，同步信号高电平有效时使检测信号有效，当检测到坏包时，将要移位的位置1。在移位剔除部分，由于的检测位到剔除位要移位12包烟包，因此采用1个16位的字如VW0来作移位寄存器，并将检测位装载到移位寄存器的对应位上，当V1.3为“1”时接通Q0.0，Q0.0触点接通手动剔除按钮，剔除阀动作剔除坏烟包。  PLC资料网　　//GDX2-CH小包透明纸包装机外观包装检测器程序//　　LD I0.0 file://同步时钟//　　A I0.1 file://翻盖检测//　　ON V1.0 file://缺翻盖烟包//　　LD I0.0 file://同步时钟//　　A I0.2 file://薄膜搭口检测//　　ON V1.7 file://薄膜搭口不对称烟包//　　LD I0.0 file://同步时钟//　　A I0.3 file://薄膜散开检测//　　ON V0.1 file://薄膜散开烟包//　　LD I0.0 file://同步时钟//　　SLW VW0,1 file://一个时钟脉冲左　　移1位的16位寄存器//　　LD V0.3 file://剔除位//　　ON Q0.0 file://剔除信号//　　END_OB1 file://程序结束//6 结束语GDX2-CH小包透明纸包装机外观包装检测器经过一年的使用情况来看，故障率为零，坏烟包剔除准确率为百分之百，好烟包误剔除率也只有万分之一左右。采用S7-200PLC制作检测器的成本较低，程序编写简单，可靠性高，可维护性好问题1:　　S7-200模拟量输入模块（EM231，EM235）如何寻址?　　 回答: 模拟量输入和输出为一个字长,所以地址 必须从偶数字节开始, 精度为12位， 模拟量值为0-32000的数值。　　格式: AIW[起始字节地址] AIW6 ;　　 AQW[起始字节地址] AQW0　　 每个模拟量输入模块，按模块的先后顺序地址为固定的，顺序向后排。 例: AIW0 AIW2 AIW4 AIW6每个模拟量输出模块占两个通道，即使个模块只有一个输出AQW0 (EM235只有一个模拟量输出), 第二个模块模拟量输出地址也应从AQW4开始寻址，依此类推。 (注: 每一模块的起始地址都可在step7 micro/win 中 Plc/Inbbbbation里在线读到)。　　　　问题2:　　如何将传感器连接到S7-200 模拟量输入模块（EM231，EM235）以及有哪些注意事项？　　 回答:　　 模拟量输入模块可以通过拨码开关设置为不同的测量方法。开关的设置应用于整个模块，一个模块只能设置为一种测量范围。(注:开关设置只有在重新上电后才能生效)　　 输入阻抗与连接有关：电压测量时，输入是高阻抗为10 MOhm ；电流测量时，需要将Rx 和 x 短接，阻抗降到250 Ohm 。　　 注意:PLC　　为避免共模电压，须将M端与所有信号负端连接, 未连接传感器的通道要短接, 如下列各图。　　下列各图是各种传感器连接到S7-200 模拟量输入模块的示例　　　　　　图1: 4线制-外供电-测量　　 　　　　图2: 2线制-测量　　 为了防止模拟量模块短路，可以串入传感器一个750 Ohm电阻 。它将串接在内部250 Ohm电阻上并保证电流在 32 m A以下。　　 　　图 3: 电压测量　　注意:　　 如果你使用一个4-20mA 传感器, 测量值必须通过编程进行相应的转换.　　输入转换: X=32000 *(AIWx – 6400) /(32000 – 6400)PLC　　输出转换: Y=计算值*(32000 – 6400)/32000 + 6400　　　　问题3:　　为什么使用S7-200 模拟量输入模块时接收到一个变动很大的不稳定的值？　　 回答:　　1.你可能使用了一个自供电或隔离的传感器电源，两个电源没有彼此连接。这将会产生一个很高的上下振动的共模电压，影响模拟量输入值。　　2.另一个原因可能是模拟量输入模块接线太长或绝缘不好。　　补救措施:　　1.连接传感器输入的负端与模块上的公共M 端以补偿此种波动。　　 注意:　　 事前要确定，这是两个电源间的唯一连接。如果另外一个连接已经存在了，当再添加公共连接时可能会产生一个多余的补偿电流。　　 背景:　　?模拟量输入模块不是内部隔离的.　　?共模电压不能大于 12V.　　?对于60Hz 的共模干扰是40dB　　2.使用模拟量输入滤波器:　　在Micro/Win 中进入"View > System block> Tab: Analog bbbbb Filters".　　?选择模拟量输入滤波.　　?选择 "Number of samples" 和 "Deadband".　　" Number of samples " 区域包含了由几个采样的平均值计算得出的值。用过去已有的N个采样值计算该值, N 即为" Number of samples "。 PLC资料网　　死区（Deadband）定义了允许偏离于平均值的大值 问题4: 为什么使用S7-200 模拟量输入模块时接收到信号变化很慢？　　 回答:　　 因为你使用了滤波器，可以在View > System block> Tab: Analog bbbbb Filters中降低滤波采样数，或取消模拟量滤波。　　　　问题5: EM231 RTD（热电阻）模块接线　　 EM231 RTD模块的详细接线和DIP开关设置请参照《S7-200系统手册》中的附录A。　　　　EM231 RTD模块常见问题　　?模块上的SF红灯为何闪烁？　　　　 SF红灯闪烁有两个原因：模块内部软件检测出外接热电阻断线，或者输入超出范围。由于上述检测是两个输入通道共用的，所以当只有一个通道外接热电阻时，SF灯必然闪烁。解决方法是将一个100 Ohm的电阻，按照与已用通道相同的接线方式连接到空的通道。 ?什么是正向标定、负向标定？　　　　 正向标定值是3276.7度（华氏或摄氏），负向标定值是-3276.8度。如果检测到断线、输入超出范围时，相应通道的数值被自动设置为上述标定值。　　　　?热电阻的技术参数不是很清楚，如何在DIP开关上设置类型？　　　　 应该尽量弄清除热电阻的参数。否则可以使用缺省设置。　　 PLC　　 注意　　 EM231 RTD模块占用的模拟量通道，在系统块中设置模拟量通道滤波时，应禁止滤波功能。　　　　问题6:EM235是否能用于热电阻测温？　　 EM235不是用于与热电阻连接测量温度的模块，勉强使用容易带来故障。强烈建议使用EM231 RTD模块。　　　　问题7: EM231 TC（热电偶）模块常见问题　　?EM231 TC（热电偶）模块是否支持B型热电偶？　　EM231 TC支持J、K、E、N、S、T和R型热电偶，不支持B型热电偶。　　　　?EM231 TC是否需要补偿导线？　　EM231 TC可以设置为由模块实现冷端补偿，但仍然需要补偿导线进行热电偶的自由端补偿。　　?EM231 TC模块SF灯为何闪烁？　　o如果选择了断线检测，则可能是断线。应当短接未使用的通道。　　o输入超出范围