西门子模块6ES7222-1HF22-0XA8工作原理工程概述：----该项目是为某热电除氧给水系统提供控制系统.主要用于热电厂所有除氧器以及给水系统的控制.该系统负责向全厂汽轮机提供发电用水.----原系统为传统的仪控系统,使用仪表盘柜进行控制.上海西门子工业自动化有限公司负责为对原系统进行彻底改造,并扩充和加强控制功能。.承接的工程范围包括：硬件供货，系统集成，现场调试,客户培训等。控制对象：----控制现场设备(泵、阀门等)的开、关、停、运转;电动阀门的开启、关闭;关键设备(如泵)的连锁;除氧器的水位控制等;来实现除氧给水系统的控制自动化和可视化。系统配置：----采用 SIEMENS公司先进的 SIMATIC S7 417H冗余系统系统作为全厂的自动化系统硬件 平台。整个系统由2套S7400H现场控制器,1个事件记录站，2台操作员站,和1台工程师站组成。 PLC和上位机的通讯为SIEMENS的PROFIBUS 现场总线.----某电厂除氧给水控制系统如图所示:PICTRUE 1系统功能：SIMATIC STEP 7 拥有良好的用户界面及强大而丰富的编程工具，能大大节省系统编程 组态的时间和费用。系统的所有硬件都基于统一的硬件平台, 所有软件也都全部集成在 SIMATIC 程序管理器下, 具有同样统一的软件平台。系统大量采用了新技术, 在网络配置上使用标准的PROFIBUS以及PROFIBUS DP 网络。控制器采用SIEMENS的S7 417H冗余控制器,使用先进的事件冗余,使系统的冗余达到可无扰 切换的佳性能.两对冗余控制器和上位机之间采用冗余的PROFIBUS光纤环网进行通讯,确保网络在任意一点的断开都不会影响网络的正常工作.同时由于使用光纤网络,增强了系统通讯的抗干扰能力.上位机采用SIEMENS的专用SCADA系统WinCC作为人机接口,WinCC和PLC间的通讯为冗余,任何一台控制器停机都不会影响上位机的监控功能,并实现无扰切换.ET200M分布式I/O卡件和控制器之间使用冗余的PRFIBUS-DP网络,任何一个控制器的停机或I/O接口卡件的损坏都不会影响系统对I/O的访问.两对冗余控制器之间的通讯也采用了冗余的通讯方式,任何1个控制器或通讯卡件的停机都不会影响通讯的正常运行.系统实现了对所有相关设备的启停监视,并配以相应的报表功能,使系统状况一目了然.使用事件记录系统,使重要的报警故障得以jingque记录.系统开放性强，使用OPC或ODBC技术使系统很容易连接到企业管理网，可与常见的办公软件进行数据交换，可大幅度地降低工程设计，维护费用。由于广泛地采取了冗余技术,使系统的可靠性得到了充分保证.Siemens编程器S7-200系列用在中小型设备上的自动系统的控制单元，适用于各行各业，各种场合中的检测，监测及控制。 在这里，和大家一起来讨论S7-200几个使用方面的情况。 1.步进，伺服脉冲定位控制。 在设备的控制系统中，有关运动控制是很重要的，下面我们来看一看西门子S7-200系列PLC怎样来实现这 个功能。 首先，确定使用哪个端口来发脉冲，如采用Q0.0发脉冲，则它的控制字为SMB67，脉冲同期为SMW68，脉 冲个数存放在SMD72中， 下面是控制字节的说明：Q0.0 Q0.1 控制字节说明 SM67.0 SM77.0 PTO/PWM更新周期值 0=不更新，1=更新周期值 SM67.1 SM77.1 PWM更新脉冲宽度值 0=不更新，1=脉冲宽度值 SM67.2 SM77.2 PTO更新脉冲数 0=不更新，1=更新脉冲数 SM67.3 SM77.3 PTO/PWM时间基准选择 0=1微秒值，1=1毫秒值 SM67.4 SM77.4 PWM更新方法 0=异步更新，1=同步更新 SM67.5 SM77.5 PTO操作 0=单段操作，1=多段操作 SM67.6 SM77.6 PTO/PWM模式选择 0=选择PTO，1=选择PWM SM67.7 SM77.7 PTO/PWM允许 0=禁止PTO/PWM，1=允许 这样根据以上表格，我们得出Q0.0控制字：SMB67为：10000101采用PTO输出，微妙级周期，发脉冲的周期（也就是频率）与脉冲个数都要重新输入。10000101转化为 16进制 为85，有了控制字以后，我们来写这一段程序：根据上面这段程序，我们知道了控制字的使用，同时也知道步进电机的脉冲周期与冲个数的存放位置（对 Q0.0来说是SMW68与SMD72）。当然，VW100与VD102内的数据不同的话，步进电机的转速和转动圈数就不一样。 还有一点需要说明得是：M0.0导通---PLC捕捉到上升沿发动脉冲输出后，想停止的话，只须改变端口脉冲的 控制字，再启动PLS即可，程序如下：2.高速计数功能。 西门子S7-200系列PLC具有高速计数的功能；举一例子来谈谈高速计数的用途，我们采用普通电机来带动丝杆转动，我们想控制转动距离，怎么来解决这个问题？那么我们可在电机另一头与一编码器联接，电机转一圈，编码器也随之转一圈，同时根据规格发出不同的脉冲数。当然，这些脉冲数的频率比较高，PLC不能用普通的上升沿计数来取得这些脉冲，只能通过高速计数功能了。 启动高速计数功能，也要具有控制字HSCO HSC1 描述 SM37.0 SM47.0 复位有效电平控制位 0=高电平有效， 1=低电平有效 SM37.1 SM47.1 启动有效电平控制位于 0=高电平有效， 1=低电平有效 SM37.2 SM47.2 正交计数器速率选择 0=4X计数率， 1=1X计数率 SM37.3 SM47.3 计数方向控制位 0=减计数， 1=正计数 SM37.4 SM47.4 向HSC中写入计数方向 0=不更新， 1=更新计数方向 SM37.5 SM47.5 向HSC中写入预置值 0=不更新， 1=更新预置值 SM37.6 SM47.6 向HSC中写入当前值 0=不更新， 1=更新当前值 SM37.7 SM47.7 HSC允许 0=禁止HSC， 1=允许HSC 参照上面的表格，我们选择HSC1高速计数器，控制字为SMB47，现在我们启动高速计数器HSC1，选择为增计数，更新计数方向，重新设置值，更新当前值：这样的话，HSC1的启动控制高为：11111000转化为16进制为 F8，将启动计数器时当前值存放在SMD48中，将预存置放在SMD52中，具体的程序 如下：同样的，如果计数器在工作状态下想停止计数器，也必须改变它的控制字后，启动HSC具体程序 如下：3． PID回路控制功能。 西门子S7-200系列PLC的PID控制相当的简单，可以通过micro/win软件的一个向导程序，按照提示,一步一步执行您所要求PID控制的属性即可，在这里谈一谈PID这三个参数的具体意义：P为增益项，P越大，响应起就快，在调节liuliang阀时：设定liuliang为50%，当目前liuliang接近50%，刚超过，如果P值很大的话，那么liuliang阀会马上会关闭，而不会控制在某一区域。这就是增益项太大引起。在调节的过程中应该先将P值调节比较适当了，再去调节I值，它为积分项，是在控制器回路中控制对当前值与设定值相等的偏差范围。D为微分项，主要作用是避免给定值的微分作用而引起的跳变。 在现场的PID参数的调整过程中，针对西门子S7-200型PLC我的建议是在不同的控制阶段，采用不同的PID参数组，具体而言就是当目前距离设定值差距较大时，采用P值较大的一套PID参数，如果当前值快接近设定值范围时，采用P值较小的一套PID参数。一、概述某铁路供水系统由分布在十几公里内10个深井取水泵站、4个增压泵站、多个储水池、水塔及用户管网组成。整个供水系统的高低落差达150米，由于供水系统的组成及地形结构的特殊性，过去人工监控，给生产管理、供水调度带来诸多不便。实施了微机监控后，它能实时监测供水系统的主要工艺参数（如压力、liuliang、水位、电压、电流等），控制深井泵、增压泵的开停，监视泵机的运行状态，同时提供生产管理所需的报表、曲线、数据查询等功能。它的运行对供水系统的安全生产、科学调度有着重要的意义。二、系统组成微机监控系统采用主从结构、分布式无线实时监控方式（简称SCADA），如图1 所示。系统主要由监控中心、无线通信系统、现场监控终端、传感器及仪表四部分组成。监控中心：由微机、无线数传机、全向天线、模拟屏及UPS组成，主要完成各现场终端数据的实时采集、监测、控制、数据存储、打印报表、数据查询等功能。无线通信系统：监控中心与各泵站终端之间采用无线方式通讯。监控中心为主动站，其它终端副站为被动从站，该系统采用无线电管理委员会给定的数据频率，以一点对多点的方式与从站通讯，监控中心为全向天线，各副站为定向天线。现场监控终端：核心为PLC，是一个智能设备，它有自己的CPU和控制软件，主要完成现场的数据采集、转换、存储、报警、控制等功能，并通过无线信道与监控中心微机进行数据通信。根据监控中心的命令分别完成系统自检、数据传送、控制输出等任务。传感器及仪表：是PLC监测现场信号的“眼睛”，现场所有信号都需经过传感器及仪表的转换，才能输出标准信号，被PLC终端所接受。系统主要测量电压、电流、液位、压力、liuliang及耗电量等参数。三、现场PLC终端现场PLC监控终端是工业现场与监控中心之间的桥梁纽带，一方面它采集现场仪表、变送器、设备运行状态等信号，另一方面它又与监控中心通讯，执行有关命令。现场终端一般无人值守。因此，终端机的性能和质量对系统的可靠性影响很大。经充分论证，选用西门子S7-200系列PLC作现场终端具有较高的性能价格比，它具有体积小、易扩展、性能优等特点，非常适合小规模的现场监控。1、PLC硬件设计现场某一终端需测控开关输入信号12路，开关输出信号14路，模拟量输入信号9路。因此，我们选用S7-214基本单元，一块继电器输出扩展单元（EM222），三块模拟输入扩展单元（EM231）。这样系统共有开关输入14路，开关量输出18路，模拟量输入信号9路，满足现场要求。2、通讯接口S7-214PLC基本单元提供一个RS-485接口，为了与无线信道的数传机（电源、Modem、进口电台三者合一）相连，我们专门设计了RS-485接口的专用Modem，并采用光电隔离技术，使二者在电气上完全独立，避免相互干扰，由于数传机发射时需要RTS信号，而RS-485接口又不提供RTS信号，解决这个问题有两处方法。其一，由无线Modem根据PLC的发射信息产生RTS信号，这就要求该Modem必须智能化，同时PLC在发送信息之前需先与Modem通信，让其输出RTS信号，并回送RTS已产生信息，然后PLC再发送现场信息。其二，采用PLC的某一I/O输出点，产生RTS信号，由PLC在发送信息前现接通该点，控制数传机发射，延时一段时间后（电台建立载波时间），再发送信息。后一种方法简单、实用，较好的解决了无线通信的接口问题。3、抗干扰设计为tigao系统的可靠性，现场终端、数传机、PLC、直流温压电源及部分变送器装于一个控制柜内，各部分相对独立，便于维护。PLC开关量输入、输出与现场之间家继电器隔离，模拟信号采用信号隔离器和配电器隔离，电源采用隔离变压器供电，以减小电源“噪声”，同时系统设置良好的接地。四、PLC软件设计PLC终端软件采用梯形图语言编写，为tigao终端的抗干扰能力，软件设计中采用了数字滤波、故障自检、控制口令等措施，保证控制操作的正确性和可靠性。程序设计采用模块化、功能化结构，便于维护、扩展。终端软件主要由下列模块组成。1、初始化程序：设定各寄存器、计数器、PLC工作模式、通信方式等参数初始值。2、数据采集子程序：对各路模拟量数据采集、滤波、平均等处理。3、累计运行时间子程序：对泵机等设备的运行时间进行累计。4、脉冲量累计子程序：对电耗、liuliang、仪表的输出脉冲进行累计，并进行标度变换。5、遥信子程序：检测电机、阀门、报警开关等设备的运行状态。6、置初值子程序：由监控中心对时间、电耗、liuliang等累计参数按用户的要求设定初始值。7、故障自检子程序：检测PLC的故障信息、校验信息，并发往监控中心。8、控制子程序：根据监控中心的命令，或现场自控条件输出相应的操作。9、通讯子程序；完成与监控中心的各种通信功能。软件流程见图2 ，其中通讯程序中，接收命令采用中断处理，通过ATCH指令使中断事件8在接收不同特征命令下执行不同的程序。对串行通信的超时限制则通过设定内部定时中断来控制，其事件号为10，定时时间由SMB34的值确定。为减少通信的误码，采用偶校验及异或双重校验措施。五、结论本系统在软、硬件方面采取了多种措施，特别是现场终端选用了S7-200 PLC，tigao了系统的可靠性，在铁路供水系统取得了较好的应用效果。本系统将无线通讯与S7-200 PLC有机的结合，解决了现场分布较散、距离较远、范围较大的系统监控问题，在供水、供电、供气、油田、气象、水文水利等部门有较好的应用前景。
