庆阳西门子代理商

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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，在调节流量阀时：设定流量为50%，当目前流量接近50%，刚超过，如果P值很大的话，那么流量阀会马上会关闭，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。

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、流量及耗电量等参数。

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
为提高系统的可靠性，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，为提高终端的抗干扰能力，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、流量、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、流量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。

摘要：连铸是钢铁生产的首要核心技术，在钢铁厂生产各类钢铁产品过程中，使用钢水凝固成型有两种方法：传统的模铸法和连续铸钢法。与传统方法相比，连铸技术具有大幅提高金属收得率和铸坯质量，节约能源等显著优势。本项目采用西门子S7-400系统作为主控制器，利用该控制器强大的组网性能，进行分布性控制。提高板坯的运送效率和准确性，大大减小了故障率和人力成本，提高系统的稳定可靠性。

0 引言

冶金企业中主要的工艺部分就是连铸工艺，连铸工艺的实施大幅度的提高了金属的收得率和铸坯的质量，节约了大量的能源。而出坯区作为和轧钢部分紧密相连的一段工艺，起到了承上启下的作用，减小了钢铁企业的节能降耗能耗。本部分采用德国西门子PLC，通过工业以太网和二级，三级管理控制系统的应用和辊道部分的机电一体品进行以太网通信，来控制辊道的转速和方向，实现铸坯的切割，喷号，去毛刺和下线等动作，完成预定的辊道工艺。

1 系统的硬件配置

     连铸控制系统分为三层，层为基础自动化系统（Basic Automation），简称BA.第二层为二级控制系统（Level2），第三层为管理型控制系统，称为三级控制系统。基础自动化系统由4个操作员站，2个工程师站和PDA站组成。工程师站作为服务器采集现场数据，操作员站通过远程访问来读取监控画面，实现对现场的控制。出坯区属于工艺中后一段，硬件有1个S7-400站，6个ET-200M站和14个变频器组成Profibus-DP网络。如下图1：

图1

     同时，通过工业以太网和其他工艺部分公共部分(Common),铸流部分（Strand），仪表部分（Instrument）和二冷水部分(Tcs)和机电一体品（含结晶器震动，结晶器页面控制，电磁搅拌，一次切割，二次切割，喷号机，去毛刺机等）进行通信，工业以太网的网络简图如下图2，图3：

图2

图3

2        PLC系统

出坯区的现场生产环境恶劣，高温粉尘，因此要求PLC有较高的可靠性，系统选择了西门子公司的416系列的PLC，它具有稳定的运行性能和强大的组网能力。完全能符合现场的工况。主站由电源模块、CPU、CP443-1、2块FM450-1和CP445-5和背板组成，采用AC220作为主站PLC供电电源，DC24V作为其他模块工作电源电源。

现场远程站分别负责MCC柜，辊道开关箱，液压站，辊道旁的光电开关的信号和现场操作台的按钮信号。每套系统均包括SITOP电源，IM153远程模块和相关的I/O模块组成，负责接收现场的开关量信号和模拟量信号。

变频器通过DP网络连接到系统中来，接收和反馈信号来输出动力，控制辊道的转速和方向。

3         工艺描述和实现

具体工艺如下图4：

图4

    如上图：出坯区共有辊道RT3—RT17共14组辊道，各组的辊道的辊子数目不一定相同。其中RT4为二切辊道，本组辊道上有二次切割机；RT9辊道旁有喷印机，称为喷印辊道；

   RT11,RT12为去毛刺辊道，称去毛刺辊道1，去毛刺辊道2；RT14为下线辊道，两侧分别布置有推钢机和垛板台。两组辊道之间均安装光电开关，在推钢机和垛板台上分别安装接近开关来检测推钢机的行程和垛板台上钢坯的数目。

    第三组辊道（简称RT3）接收从一次切割辊道送来的铸坯，在后续辊道RT4无铸坯时，将铸坯快速运送到RT4上，根据从铸流接收到的铸坯ID号，来确定铸坯的切割长度和块数。如下图5：

图

铸坯的切割信息通过通信发送到二次切割机上，切割机根据RT4根辊子上面的编码器计算铸坯停在本组辊道上的位置，来进行切割。切割完毕后，根据块的数目和长度来启动本组辊道的辊子数向下组辊道运送铸坯，后续有RT5,RT6,RT7,RT8四组等待辊道用来停放后续RT9喷印辊道的不能及时处理的铸坯。喷印机作为机电一体机接收从上位送来的铸坯ID号，进行喷印。喷印完毕后，喷印系统反馈一个喷印结束的信号。本组辊道启动向下组辊道送坯。送坯完毕，接收从前组辊道运来的铸坯。

RT11为去毛刺辊道，去毛刺辊道两侧有两组光电开关，通过光电开关的信号检测来确定铸坯的位置，来确定去毛刺辊的正转和反转来去铸坯的头尾的毛刺。

去毛刺结束后，铸坯通过两组等待辊道RT12和RT13进入到下线辊道，通过板坯所带的信号来确定板坯的去向。分板坯下线和板坯直送两种：板坯下线时，下线辊道根辊子上的编码器计算板坯的停止位置，使板坯的中心线和辊道的中心线重合，待辊道停止转动后，启动推钢机将板坯推至垛板台。板坯直送时，推钢机不动作，编码器信号不参与控制，板坯直接送入下一组等待辊道，再经过两组轧钢下线辊道（RT16、RT17）进入轧钢厂进行后续的加工。

4. 控制内容

        按照保证铸坯在后面的一组辊道上的控制方案进行控制，如：RT5上面有铸坯而RT6上无铸坯，则程序会自动将铸坯运送到RT6上。

       辊道上板坯的运送顺序有RT4－－-RT5－－- RT6－－-RT7－－- RT8－－－－－－－－- RT14－－-垛板台下线和RT4－－-RT5－－- RT6－－-RT7－－- RT8－－－－－－－－- RT17－－-轧钢下线两种。

系统分为自动控制和手动控制和两种控制方式相结合的控制方式。自动控制即各辊道按照工艺实现板坯的切割，喷号，去毛刺等生产工艺并自动的将板坯送到终点；手动方式就是由操作人员在后部控制室和现场设备的手动操作按钮，通过人为观测辊道运行情况手动的将铸坯送至终点的控制方式。两种方式相结合的控制方式应用在各别辊道间的光电开关失效导致铸坯信息无法自动传递的时候和特殊工艺时启用，因为辊道上铸坯的存在和信息通过光电开关来进行传递，所以本组手动不会影响后续辊道的自动运行，仍然可以节省不少人力成本。

5．软件设计

       编程软件采用PCS7 V6.0版本，分别安装在工程师站和现场的操作员站，通过CFC流程图编程，程序结构清楚，层次分明。通过TCP/IP 协议采集下设主站的信息，便于工程师站集中管理用于程序员调试，排查故障和程序的修改。

6. 结论

       这套控制系统的硬件系统采用成熟稳定S7-400系统和软件编程采用西门子结构化编程，程序结构层次清楚，便于现场熟悉工艺的程序员对程序的修改和设备的维护，上位画面实时性好，运行稳定，完全符合工艺技术指标的要求