西门子授权|驱动器代理

ET200SP 在组态软件中使用GSD文件组态，添加服务器模块时，会有三种服务模块组态方式，如图1。

图01

1. 将继电器控制电路改画成梯形图对于成熟的继电器控制系统，可用此方法改画成 PLC 梯形图。比如，电动机正/反转控制、 -△ 启动控制等，如图 7.1 所示。图 7.1 电动机正/反转电路（1）分析控制要求。正转：按下 SB3，KM1、KM 通电吸合，电动机 M 正转。反转：按下 SB5，KM2、KM 通电吸合，电动机 M 反转。停止：按下 SB1，急停；当按下 SB2 时，KM1、KM 断电释放，当按下 SB4 时，KM2、KM 断电释放，电动机 M 停止。过载保护：FR 常闭触点断开，KM1、KM2、KM 断电释放，电动机 M 停止。功能

可通过服务模块的地址空间，读取 I/O 模块上的电源电压 L+ 和反馈电压的状态：

所有I/O 模块：电源电压 L+ 缺失或无I/O 模块

附加数字量输出模块 HF：有反馈电压

服务模块输入数据的长度

输入数据的长度取决于所插入的接口模块：

标准（ST）接口模块 32 I/O模块，组态为 0/4/8 字节

高性能 (HF) 接口模块 64 I/O 模块，组态为 0/8/16 字节

组态

三种组态方式分别为：

0字节组态，组态为禁用“电源电压 L+ 状态” 和禁用 “反馈电压状态”：

服务模块只有一个诊断地址。

4/8字节组态，组态为启用“电源电压 L+ 状态” 和禁用 “反馈电压状态”：

服务模块使用 4/8 字节输入数据，显示所插入I/O 模块的电源电压 L+ 状态。

服务模块中的输入数据显示：电源电压 L+ 存在/缺失或未插入/插入 I/O模块。

8/16字节组态，组态为启用“电源电压 L+ 状态” 和启用 “反馈电压状态”：

服务模块使用 8/16 字节输入数据，显示所插入I/O 模块的电源电压 L+ 和反馈电压状态。

服务模块中的输入数据显示：电源电压 L+ 存在/缺失或未插入/插入 I/O模块；反馈电压存在缺失。

使用
4/8字节组态，输入数据的显示如图2，图3：

图2

图3
8/16字节组态，输入数据的显示如图4，图5：

图4

图5
注意：

插入服务模块或服务模块缺失时，插槽的信号位均为0。

如果服务模块缺失，则输入数据无效。

对于不监视反馈电压的 I/O 模块，反馈电压的位与电源电压 L+ 缺失的位显示相同。
例子
如图6，服务模块按照8 输入模式组态，输入地址IB2-IB9。

图6
如图7，可以看到IB2 0-1位置1，表示槽位0和槽位1模块存在并且 L+ 正常。因为所插入模块不支持反馈电压监视，反馈电压的位与电源电压 L+ 缺失的位显示相同。因此反馈电压的位IB6和IB2 显示一致。

图7
如果此时槽位2的模块被拔出，如图8。IB2/IB6 的第2位复位，表示模块缺失，如图9。

图8

图9

　控制程序采用主程序、子程序以及中断程序来编写。主程序完成电机、油泵启停等开关量逻辑控制以及温度、压力等主要模拟量监控和报警；子程序SBRO～SBR11传递工作油温控制参数、润滑油温度、压力、压差控制参数；主程序允许定时中断，进入中断服务程序执行含有PID指令的一段程序，对输出轴进行调速控制。

　　1）主程序

　　为了保证液力偶合器正常工作，控制系统必须满足严格的的启动、运行和停止条件。既开机顺序为先启动辅助润滑油泵、开冷却水闸，再启动主电机；停机顺序为先停主电机，再停润滑油泵、关闭冷却水闸；运行工作条件为勺管调速构控制功能正常、油温和油压监测系统正常等。系统主程序流程如图4.1所示。

图4.1 主程序流程图

　　2）数字PID控制程序

　　根据液力偶合器的结构特性可知，机械-液力传动系统惯性较大，输出轴速度调节响应有一定的滞后性。正可运用S7-200PLC中的PID控制子程序，与EM235模拟量输入输出模块一起，提高系统的速度调节响应，改善系统的动态特性。

　　PID控制器的设计是以连续的PID控制规律为基础的，sp（t）是依据锅炉水位确定的输出轴给定速度值，pv（t）为输出轴速度反馈量，e（t）＝sp（t）－pv（t）为误差信号， c（t）为系统的输出量。PID控制算法的输出量如下式所示：

　　

　　Mintal为输出的初始值，Kc为系统比例系数， Ti，Td为PID的积分、微分时间。

　　输出轴转速的PID闭环控制系统如图4.2所示，将上式数字化，写成离散形式的PID方程，则程序中实际的PID算式如下式所示：

　　

图4.2 数字PID控制系统

　　上式中共包含九个参数，存储在36字节的PID回路参数表内，见表4.1。CPU226提供的PID回路指令，其操作就取决于这九个参数，必须指定内存区内该参数表的首地址。在应用于PID指令之前，需要将参数转换为标准化的浮点数表示形式，转换的步是把实际值从16位整数数值转换为浮点数数值，第二步是将转换后的浮点数再转换成位于0.0～1.0之间的标准化数值。

表4.1 PID回路参数表

　　由于机械-液力传动系统惯性较大，本系统仅采用比例和积分控制，100毫秒中断一次，做PID计算，通过工程计算初步确定其增益和时间常数为Kc＝2.5、Ti＝60s、Td＝0s、Ts＝0.1s，进一步计算后可达到优控制效果。

5 结论

　　基于西门子PLC的控制系统，实现了对液力偶合器主要运行参数的实时监控。通常，电厂锅炉配备两台以上的给水泵，结合蒸汽锅炉运行状态的自动监测，可以实现整个机组的在线监控、故障诊断和报警等,西门子PLC具有丰富的网络构建功能，因此液力偶合器控制系统尚有很大的可扩展性。

　　本文作者创新点在于：利用PLC的PID调节功能取代了原来电动执行器必需配备的勺管伺服放大器，加快了系统的响应速度。

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