西门子代理|一级代理商|授权代理

DCS系统组态流程

　　　MACS系统给用户提供的是一个通用的系统组态和运行控制平台，应用系统需要通过工程师站软件组态产生，即把通用系统提供的模块化的功能单元按一定的逻辑组合起来，形成一个能完成特定要求的应用系统。系统组态后将产生应用系统的数据库、控制运算程序、历史数据库、监控流程图以及各类生产管理报表。下面简单了解一下系统组态流程，具体步骤如下：

　　（1）前期准备工作。进入系统组态前，应首先确定测点清单、控制运算方案、系统硬件配置，包括系统的规模、各站IO单元的配置及测点的分配等，还要提出对流程图、报表、历史数据库、追忆库等的设计要求。

　　（2）建立目标工程。在正式进行应用工程的组态前，必须针对该应用工程定义一个工程名，该目标过程建立后，便建立起了该工程的数据目录。

　　（3）系统组态设备。应用系统的硬件配置通过系统配置组态软件完成。采用图形方式，系统网络上连接的每一种设备都与一种基本图形对应。在进行系统设备组态之前必须在数据库总控中创建相应的工程。
　　（4）数据库组态。数据库组态就是定义和编辑系统各站的点信息，这是形成整个应用系统的基础。在MACS系统中有两类点，一类是实际的物理测点，存在于现场控制站和通信站中，点中包含了测点类型、物理地址、信号处理和显示方式等信息；一类是虚拟量点，同实际物理测点相比，差别仅在于没有与物理位置相关的信息，可在控制算法组态和图形组态中使用。

　　（5）控制算法组态。在完成数据库组态后就可以进行控制算法组态。dcs系统提供了符合IEC1131-3标准的五种工具：SFC、ST、FBD、LD和FM。

　　（6）图形、报表组态。图形组态包括背景图定义和动态点定义，其中动态点动态显示其实时值或历史变化情况，因而要求动态点必须同已定义点相对应。通过把图形文件连入系统，就可实现图形的显示和切换。

　　（7）编译生成。系统联编功能连接形成系统库，成为操作员站、现场控制站上的在线运行软件的基础。系统包括实时库和参数库两个部分组成，系统把所有点中变化的数据项放在实时库中，而把所有点中不经常变化的数据项放在参数库中。服务器包含了所有的数据库信息，而把现场控制站上只包含该站相关的点和方案页信息，这是在系统生成后由系统管理中的下装功能自动完成的。

　　（8）系统下装。应用系统生成完毕后，应用系统的系统库、图形和报表文件通过网络下装在服务器和操作员站。服务器到现场控制站的下装是在现场控制站启动时自动进行的。现场控制站启动时如果发现本地的数据库版本号与服务器不一致，便会向服务器请求下装数据库和方案页。

脉冲是分三段式走，即上升、恒速、下降三段，上升段是启动时速度从一个比较低的值上升到一个比较高的值，下降段是电机制动时速度从一个比较高的值一直减小到一个比较小的值，这样有利于保护电机。定义上升和下降段都是走一百个脉冲，则剩余需走的脉冲在恒速段高速走完。另外当需走的脉冲数少于两百个时，就以单段低速走，在每个脉冲子程序中都会先判断是以单段式走还是以三段式走。

图5 三段式脉冲示意图

为了配合步进和伺服电动机的控制，西门子PLC内置了脉冲输出功能，并设置了相应的控制指令，可以很好地对步进和伺服电动机进行控制。

本节将重点讲解西门子S7-200 PLC脉冲输出功能和步进电动机的控制，伺服电动机的控制与步进电动机的基本相同。S7-300/400 PLC中也可以通过FM模块实现步进和伺服控制，思路与S7-200 PLC一致，本节不再介绍。

1. 脉冲输出（PLS）指令

脉冲输出（PLS）指令功能为：使能有效时，检查用于脉冲输出（Q0.0或Q0.1）的特殊存储器位（SM），然后执行特殊存储器位定义的脉冲操作。指令格式如表9-3所示。

2. 用于脉冲输出（Q0.0或Q0.1）的特殊存储器

每个PTO/PWM发生器都有一个控制字节（8位）、一个脉冲计数值（无符号的32位数值）、一个时间周期和脉宽值（无符号的16位数值）。这些值都放在特定的特殊存储区（SM），如表9-4所示。执行PLS指令时，S7-200读这些特殊存储器位（SM），然后执行特殊存储器位定义的脉冲操作，即对相应的PTO/PWM发生器进行编程。

3. Q0.0和Q0.1的共用

PTO/PWM生成器和输出映像寄存器共用Q0.0和Q0.1。在Q0.0或Q0.1使用PTO或PWM功能时，PTO/PWM发生器控制输出，并禁止输出点的正常使用，输出波形不受输出映像寄存器状态、输出强制、执行立即输出指令的影响；在Q0.0或Q0.1位置没有使用PTO或PWM功能时，输出映像寄存器控制输出，所以输出映像寄存器决定输出波形的初始和结束状态，即决定脉冲输出波形从高电平或低电平开始和结束，使输出波形有短暂的不连续。

4. 线性脉冲串输出（PTO）

PTO可以实现占空比为1：2的高速脉冲串的输出，脉冲数和周期可以由用户定义。状态字节中的高位（空闲位）用来指示脉冲串输出是否完成。可在脉冲串完成时启动中断程序，若使用多段操作，则在包络表完成时启动中断程序。

5. 脉宽可调脉冲（PWM）输出

PWM是脉宽可调的高速脉冲输出，通过控制脉宽和脉冲的周期，实现控制任务。

步进电动机在起动和停止时有一个加速及减速过程，且加速度越小则冲击越小，动作越平稳。所以，步进电动机工作时一般要经历这样一个变化过程：加速→恒速（高速）→减速→恒速（低速）→停止。步进电动机转速与脉冲频率成正比，所以输入步进电动机的脉冲频率也要经过一个类似变化过程。步进电动机脉冲频率变化规律如图9-5所示。

1. 通过指令向导组态PTO

STEP7-Micro/WIN提供了位置控制向导，可以帮助用户方便地完成PTO、PWM或位控模块的组态。该向导可以生成位控指令，可以用这些指令在应用程序中对速度和位置进行动态控制。

本小节通过PLC控制一个步进电动机的应用，说明利用STEP7-Micro/WIN位置控制向导来实现PTO控制步进电动机的具体操作过程。

西门子代理|一级代理商|授权代理

浔之漫智控技术（上海）有限公司