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潯之漫 智控技術(shù)有限公司  上海詩慕自動化設(shè)備有限公司

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SIEMENS定位器的工作原理與傳統(tǒng)定位器*不同。

工作方式

采用微處理器對給定值和位置反饋作比較。如果微處理器檢測到偏差，它就用一個五步開關(guān)程序來控制壓電閥，壓電閥進而調(diào)節(jié)進入執(zhí)行機構(gòu)氣室的氣流量。

微處理器根據(jù)偏差（給定值W與位置反饋信號X）的大小和方向輸出一個電控指令給壓電閥。壓電閥將控制指令轉(zhuǎn)換為氣動位移增量，當控制偏差很大時（高速區(qū)），定位器輸出一個連續(xù)信號；當控制偏差不大（低速區(qū)），定位器輸出連續(xù)脈沖；當控制器偏差在允許誤差范圍內(nèi)（自適應(yīng)或可調(diào)死區(qū)狀態(tài)），則沒有控制指令輸出。

SIEMENS定位器采用適當?shù)陌惭b組件固定到直行程或角行程執(zhí)行機構(gòu)上，執(zhí)行機構(gòu)的直線或轉(zhuǎn)角位移通過安裝的組件檢測并到耐磨連接導電塑料電位轉(zhuǎn)換器。

裝在直行程執(zhí)行機構(gòu)上的組件檢測的角度誤差被自動地校正。當SIEMENS定位器采用二線制連接時，它*從4至20mA給定信號中獲取電源。亦可從PROFIBUS總線信號中獲取電源。對于基金會現(xiàn)場總線(FF)同樣適用。

帶預控壓電閥的氣動閥組

壓電閥可以釋放很短的控制脈沖，因而能夠達到很高的定位精度。主導元件是一個壓電柔韌開關(guān)，它同主控氣路連在一起。壓電閥組具有極長的工作壽命。

現(xiàn)場操作

現(xiàn)場操作由內(nèi)置LCD和3個輸入按鍵完成。自動、手動和組態(tài)可通過按鈕切換。

手動模式時，可在整個量程范圍驅(qū)動閥門動作。

通過SIMATIC PDM軟件進行操作和監(jiān)控

SIMATIC PDM軟件允許通過PC或手提電腦方便實現(xiàn)遠程操作和監(jiān)控，定位器也能使用該軟件組態(tài)，利用過程數(shù)據(jù)和對比數(shù)據(jù)可確定整機故障診斷和維護的重要信息。

SIMATIC PDM軟件支持HART通訊，也支持PROFIBUSPA通訊協(xié)議。

當進行HART通訊時，用雙芯電纜，通過HART調(diào)制解調(diào)器連接到PC機或筆記本的COM口。HART通訊所使用的信號是采用頻移鍵控方式疊加在電流信號上。

自動初始化

使用一個簡單的組態(tài)菜單可以快速配置SIEMENS定位器，也可以通過自動初始化功能調(diào)節(jié)SIEMENS定位器。

在初始化時，微處理自動確定執(zhí)行機構(gòu)的零頭，大行程，作用方向和執(zhí)行機構(gòu)的定位速度，用這些來確定小脈沖時間和死區(qū)，從而優(yōu)化控制效果。

低耗氣量

SIEMENS定位器的特點就是耗氣量極少。傳統(tǒng)的定位器耗氣量很大?，F(xiàn)代壓電技術(shù)的使用，使SIEMENS定位器只在動作的時候消耗氣體，這就意味它在很短時間內(nèi)就可以收回本身投資。

豐富的診斷功能

SIEMENS定位器具有檢測功能，能報告執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)閥變化的多項豐富的信息，這種信息對調(diào)節(jié)閥和執(zhí)行機構(gòu)的診斷和檢測是非常重要的。

可實現(xiàn)測量（一些極值可調(diào)整）和監(jiān)控的功能，包括： 

·行程累積

·行程方向改變次數(shù)

·報警技數(shù)

·死區(qū)自調(diào)整

·閥門極限位置（例如：閥座的磨損）

·高/低溫度下的運行小時數(shù)（按照溫度范圍）

·壓電閥運行次數(shù)

·閥門定位時間

·執(zhí)行機構(gòu)泄漏

2）電源故障檢查

3）運行故障檢查

4）輸入輸出故障檢查

5）外圍環(huán)境的檢查

6）故障的處理

3、內(nèi)部錯誤的故障診斷

1）故障診斷的基本方法

2）利用CPU診斷緩沖區(qū)進行詳細故障診斷

3）錯誤處理組織塊

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幾種常用的PLC梯形圖控制程序

1、啟動、保持和停止電路

實現(xiàn)Y10的啟動、保持和停止的四種梯形圖如圖所示。這些梯形圖均能實現(xiàn)啟動、保持和停止的功能。X0為啟動信號，X1為停止信號。圖a、c是利用Y10 常開觸點實現(xiàn)自鎖保持，而圖b、d是利用SET、RST指令實現(xiàn)自鎖保持。

2、三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制

3、常閉觸點輸入信號的處理

如果輸入信號只能由常開觸點提供，梯形圖中的觸點類型與繼電器電路的觸點類型*一致。

如果接入PLC的是輸入信號的常閉觸點，這時在梯形圖中所用的X1的觸點的類型與PLC外接SB2的常開觸點時剛好相反，與繼電器電路圖中的習慣也是相反的。建議盡可能采用常開觸點作為PLC的輸入信

4、多繼電器線圈控制電路

下圖是可以自鎖的同時控制4個繼電器線圈的電路圖。其中X0是起動按鈕，X1是停止按鈕。

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PLC的應(yīng)用特點

1 可靠性高，抗干擾能力強

高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路

集成電路是采用半導體制作工藝，在一塊較小的單晶硅片上制作上許多晶體管及電阻器、電容器等元器件，并按照多層布線或遂道布線的方法將元器件組合成完整的電子電路。它在電路中用字母"IC"(也有用文字符號"N"等)表示。

      技術(shù)，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了*進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器

接觸器是一種應(yīng)用廣泛的開關(guān)電器。接觸器主要用于頻繁接通或分斷交、直流主電路和大容量的控制電路，可遠距離操作，配合繼電器可以實現(xiàn)定時操作，聯(lián)鎖控制及各種定量控制和失壓及欠壓保護，廣泛應(yīng)用于自動控制電路，其主要控制對象是電動機，也可用于控制其它電力負載，如電熱器、照明、電焊機、電容器組等。 [全文]

系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)的可靠性*。

2 配套齊全，功能完善，適用性強

PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。多種多樣的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。

3 易學易用，深受工程技術(shù)人員歡迎

PLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人從事工業(yè)控制打開了方便之門。

      4 系統(tǒng)設(shè)計的工作量小，維護方便，容易改造

三級報警狀態(tài)監(jiān)測

SIEMENS定位器有更多的額外監(jiān)測功能，狀態(tài)顯示源自故障信號的監(jiān)測。故障信號按“交通燈”的方式進行分類，用綠色、黃色和紅色扳手表示（PDM軟件）：

·需要維修（綠色扳手）

·急需維修（黃色扳手）

·臨近故障或故障（紅色扳手）

這使用戶在閥門或執(zhí)行器在產(chǎn)生重大故障前能夠提前檢測到，可避免系統(tǒng)停車。通過故障信號的指示，例如執(zhí)行器隔膜的損壞、動作滯后等，用戶可利用適當?shù)木S護策略保證系統(tǒng)可靠。

三級報警同樣可提早監(jiān)測和顯示故障，例如填料盒的靜摩擦力、閥芯/閥座的磨損，及掛料與結(jié)垢等。

這些故障信號即可通過接線輸出，也可通過HAPT、現(xiàn)場總線接口輸出。在這種情況下，帶有HAPT、PROFIBUS FF版本SIEMENS定位器可顯示關(guān)鍵過程變量的多種故障信號，以及趨勢圖和柱狀圖

PLC的CPU處于STOP模式時,自由口通信停止

可以用反映CPU作方式的特殊寄存器位SMO. 7來控制自由口方式的進

RUN模式,可選擇自由口通信。通過向SMB30或SMB130 ( SMB30用于設(shè)置端口0,而SNBBBO用于設(shè)置端

口1)的協(xié)議選擇位置1,可以將通信端口置為自由口模

校驗位、數(shù)據(jù)位。發(fā)送指令XMT啟動自由口模式下數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的

符,果有中斷程序連接到發(fā)送結(jié)束事件上,在發(fā)送完成后,端口

狀態(tài)位SM4. 5的變化,接收指令RCV可以初始化接收信息服

沖區(qū)內(nèi),在接收完成后一個字符

S7 - 200 CPU上的通信口是符合歐洲標準EN50170中的PROF IBUS標準的RS - 485兼容9針D型連

接器。利用RS - 485總線連接這個端口可以方便地

S7-200 CPU的通信口可以設(shè)置為自由口模式。選擇自由口模式后，用戶程序就可以完

S7-200 CPU上的通信口在電氣上是標準的RS-485半雙工起始位

7或8位字符（數(shù)據(jù)字節(jié)）

一個奇/偶校驗位，或者沒有校驗位

一個停止位

自由口通信速波特率可以設(shè)置為1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或112500。

凡是符合這些格式的串行通信設(shè)備，理論上都可以

自由口式可以靈活應(yīng)用。Micro/WIN的兩個指令庫（USS和Modbus RTU）就是使用自由口模式編程實現(xiàn)的。

在進自由口通信程序調(diào)試時，可以使用PC/PPI電纜（設(shè)置到自由口通信模式）連接PC和CPU，在PC上運行串口調(diào)試軟件

自由口通信要點

應(yīng)用自由口通信首先要把通信口定義為自由口模式，同時設(shè)置相應(yīng)的通信波特率和上述通信格式。用戶程序通過特殊存儲

CPU通口工作在自由口模式時，通信口就不支

，此通信口不能再與編程軟件Micro/WIN通信。CPU停止時，自由口

通信口的工作模式，是可以在運行過程中

如果調(diào)試時需要在自由口模式與PPI模式之間切換，可以使用SM0.7的狀態(tài)決定通信口的模式；而SM0.7的狀態(tài)反映的是CPU運行狀態(tài)開關(guān)的位置（在

自由口通信的核心指令是發(fā)送（XMT）和接收（RCV）指令。在自由口通信常用的中斷有“接收指令結(jié)束

與網(wǎng)絡(luò)讀寫指令（NetR/NetW）類似，用戶程序不能直接控制通信芯片而必須通過操作系統(tǒng)。用戶程

XMT和RCV指令的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)類似，起始字節(jié)為需要發(fā)送的或接收的字符個數(shù)，隨后是數(shù)據(jù)字節(jié)本身

調(diào)用XMT和RCV指令時只需要通信口和

XMT和RCV指令與NetW/NetR指令不同的是，它們與網(wǎng)絡(luò)上通信對象的“地址”無關(guān)，而僅對本地的通信端口操作。如果網(wǎng)絡(luò)上有多個設(shè)備，消息中必然包含地址

由于S7-200的通信端口是半雙工RS-485芯片，XMT指令和RCV指令不能同時有效。

XMT和RCV指令

XMT發(fā)送）指令的使用比較簡單。RCV（接