西门子通讯电缆6XV1830-0EH0

西门子通讯电缆6XV1830-0EH0.

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S7-300与S7-200的PID公式

S7-300的FB 41（连续控制器功能块）和S7-200的PID公式基本上相同，有一些小的区别。

西门子S7-200PID几个问题

1：采样周期默认设置为1S，实际编程中这个应该怎么进行设置?
2：必须用SM0.0调用，可是我想在一段时间内才进行PID运算，怎么设置？
3：当偏差变大，则PID输出结果也变大；那么当设定值小于过程值，即偏差变成负值时候，PID输出结果怎么变化？
4：S7-200用向导编程PID之后，直接用SM0.0调用就可以了吗？我看有的资料说还要写入回路控制 0才能运行？。
5：向导生成PID输出的范围是多少？如果用这个输出值来控制一个+-10V的阀门，怎么把PID输出转化到+-10V上面？

6：程序中的PID子程序运行时，怎么能让它运行20MS，然后退出运行？

答：1：采样周期默认设置为1S，实际编程中这个应该怎么进行设置?
、编程时指定的PID控制器采样时间必须与实际的采样时间一致。S7-200中PID的采样时间精度用定时中断来保证。
、定时中断：
S7-200有四个定时中断定时器，两个特殊寄存器（SMB34/SMB35）和两个定时器（ T32/T96）中断。中断定时计时精确，可以用来执行模拟量定时采样等任务。
2：必须用SM0.0调用，可是我想在一段时间内才进行PID运算，怎么设置？
定时中断（SMB34/SMB35）最长定时为255ms，如何实现更长时间的定时？
可以采用T32/T96中断，最长时间可到32.767s。在定时中断服务程序中对进入中断的次数进行计数，也能实现更长时间的中断延时。
3：当偏差变大，则PID输出结果也变大；那么当设定值小于过程值，即偏差变成负值时候，PID输出结果怎么变化？
、过程变量超过设定值很多就会很大的超调。产生原因：积分时间（Integral time)可能太高
解决方法：降低积分时间 。
、得到一个非常不稳定的PID。产生原因：如果用了微分，可能是微分参数有问题。没有微分，可能是增益（Gain）值太高。
解决方法：
调整微分参数到0－1的范围内 ，根据回路调节特性将增益值降低，最低可从0.x 开始逐渐增大往上调，直到获得稳定的PID。
4：S7-200用向导编程PID之后，直接用SM0.0调用就可以了吗？我看有的资料说还要写入回路控制 0才能运行？
详见上传的图片。
5：向导生成PID输出的范围是多少？如果用这个输出值来控制一个+-10V的阀门，怎么把PID输出转化到+-10V上面？
应用在指令库中，子程序Scale_I_to_R可用来进行模拟量输入到S7-200内部数据的转换；子程序Scale_R_I可用于内部数据到模拟量输出的转换。
6：程序中的PID子程序运行时，怎么能让它运行20MS，然后退出运行？
PID需要有一个调节过程，必须是根据反馈连续地调节才能趋于稳定。不知楼主的用意是什么？限时20MS，对于信号的反馈时间与硬件有关。

西门子PLC与监控计算机通信实现的研究

1 引言

    西门子工控产品在工控领域应用市场中有较高的占有率，S7—200系列PLC是西门子SIMATIC PLC家族中的成员之一，在西门子工控领域应用中占有重要地位。S7—200系列PLC体积小,软硬件功能强大，系统配置方便，由它组成的系统可以与强大的Profibus现场总线相连接。它一推向市场就在各行各业得到了广泛应用。但是在实际工程应用中遇到了监控计算机与S7—200系列PLC通信问题。由于西门子公司S7—200系列PLC比监控组态软件WinCC推出晚，因此WinCC中没有集成S7—200系列PLC的通信驱动程序；S7—200系列PLC的通信协议也不公开．应用第三方软件编制监控程序也有问题。这些问题给S7—200系列PLC的应用带来了一定的限制，为了解决这个实际工程问题，作者做了一些研究，本文就S7—200系列PLC与监控计算机通信问题研究结果展开讨论。

2 西门子PLC监控的主要方法

    在大多数控制系统中，仅仅是实现控制是不够的，在许多情况下也需要组态监控界面对系统进行监控。通过监控可以增加人机交互的能力，使操作人员实时地监控系统工作情况并使系统操作变得方便。

    对西门子PLC组成的控制系统进行监控一般有三种方法：组态软件监控、第三方软件编制的监控软件监控、触摸屏监控。

    用组态软件WinCC实现监控，功能强大，灵活性好，可靠性高。但软件价格高，并需要解决WinCC与西门子S7—200系列PLC的通信问题。在复杂控制系统中可以采用此方法。

    用第三方软件编制的监控软件实现监控，灵活性好，系统投资低，能适用于各种系统。但开发系统工作量大、可靠性难保证，对技术人员的经验和技术水平的要求高，还必须购买通信协议软件。在系统资金投资有限，技术人员水平较高的情况下可以采用此方法。

    触摸屏进行监控，可靠性高，监控实现容易，触摸屏与PLC之间的通信问题生产厂商已处理好．用户不用考虑通信问题，可以大大缩短工程周期。但灵活性一般，功能有限，不能满足复杂控制系统的监控要求．而且价格高。在系统可靠性要求高、工期短的情况下可以采用此方法。

3 WinCC组态软件与西门子S7—200系列PLC的通信

    SIMATIC WinCC采用了最新的32位技术的过程监控软件，具有良好的开放性和灵活性。无论是单用户系统，还是冗余多服务器，多用户系统。WinCC均是较好选择。通过ActiveX，OPC，SQL等标准接口．WinCC可以方便地与其它软件进行通信。WinCC与S7—200系列PLC的通信．可以采用PPI和Profibus两种通信协议之一进行。

    1、WinCC与S7—200系列PLC通过Proilbus 协议进行通信的实现

    (1)软硬件要求：

    *PC机,WINOOWs 98操作系统：
    *S7—200系列PLC；
    *CP5412板卡或者其他同类板卡，例如：CP5611，CP5613；
    *EM277 Profibus DP模块：
    *Profibus电缆及接头；
    *安装CP5412板卡的驱动；
    *安装WinCC 4. 0或以上版本：
    *安装COM Profibus软件。

    硬件连接如图1。

    监控计算机：DP主站，地址为1

图1 WinCC与S7—200系列PLC通信实现硬件连接

    (2)组态

    打开SIMATIC NET\COM Pmfibus，新加一个组态，主站为SOFTNET—DP,从站是EM277 Profihus—DP。主站的地址选择从1到126。从站的地址选择从3到99，与EM277的地址一致。然后用该软件对从站进行配置：打开从站属性，在Configure选项中，选择8bytes in／8bytes out(可根据实际需要选定)。在parameterize中可以选择偏移地址．地址对应于S7—200系列PLC的数据区(即V区)，默认为0，即从VBO开始。组态完成后，导出(Export)NCM文件，生成*.txt和*.ldb文件。

    (3)设置PG／PC interface。

    在AccessPoint of the Application中选择CP-L2_1，在Interface Parameter Assignment选择CP5412A2(Profibus)。在属性里的激活DP协议，并在DP-Database参数中输入*jdb文件的完全路径。设置完成后可以诊断硬件配置是否正确、通信是否成功。

    (4)WinCC的设置。

    在WinCC变量管理器中添加一个新的驱动程序，新的驱动程序选择PROFIBUS DPCHN。选择CP5412(A2)Board 1．在Syatem Parameters设定参数。CP5412(A2)board参数为1．表示板卡的编号；Config参数为组态时生成的*．1xt文件的完全路径；Watchdog time参数为0。新建一个连接．从站地址与EM277的地址一致。

    (5)建立变量。

    WinCC中的变量类型有In和Out。In和Out是相对于主站来说的．即In表示WinCC从S7—200系列PLC读入数据，Out表示WinCC向s7—200系列PLC写出数据。In和Out与数据存储区V区划应。在该例中，Out与PLC中数据存储区的VB0～VB7对应,1n与PLC中的存储区的VB8～VBl5对应。

    (6)优缺点。

    优点：该方法数据传输速度快、易扩展、实时性好。缺点：传送数据区域有限(最大“字节)，在PLC中也必须进行相应的处理．且硬件成本高．需要的CP5412、EM277 Profibus—DP、Profibu9总线等硬件．还需要Com Pmfibus软件。应用场合：适用于在要求高速数据通信和实时性要求高的系统。

    2、WinCC与S7-200系列PLC通过PPI协泌进行通信实现。

    PPI协议是西门子S7—200系列PLC常用通信协议，但WinCC中没有集成该协议，即WinCC不能直接监控S7—200系列PLC组成的控制系统。S7—200 OPC Server是西门子公司推出的专为解决上位机监控S7—200系列PLC控制系统的接口软件。因此．WinCC可以通过该软件与S7—200系列PLC很方便的建立通信。

    (1)软硬件要求：

    *PC机，WINOOWs 98操作系统；
    *S7—200系列PLC。
    *PC／PPI电缆。
    *安装S7—200 OPC Server软件。
    *安装WinCC 4．0软件。

    (2)连接：

    在控制面板中设定PG／PC接口参数。在Access Point of the Application中选择Computing，Interface参数选择PC／PPI Cable。

    在WinCC变量管理器中添加个新的驱动程序。新的驱动程序选择OPC CHN，在OPC GROUP中新建一个连接，打开属性，选择OPC Group Setting，OPC服务器名称为OPCServerMicroComputing。然后在新添加的连接中新建变量．变量的Item Name与s7—200系列PLC中用于监控的变量名对应：例如：Item Name为M00。

    (3)优缺点

    优点：该方法连接简单、硬件投资少、可以读写S7—200系列PLC中所有存储区域。缺点：通信速度比较慢、需要OPC软件及相应授权、系统扩展不方便。应用场合：用于低速、实时性要求不高、系统投资资金有限的系统。

    另外，也可以通过其他公司的OPC软件进行通信．例如用开普的KEPServerEx作为OPC服务器．用WinCC作为OPC客户端来读写S7—200系列PLC内部数据区。实现与上述第二种系列PLC中存储地址对应。

    在复杂系统中，如果系统中同时有S7—200系列PLC和B7-300系列PLC存在。S7—200系列PLC一般作为S7—300系列PLC的从站挂到Profibus总线上，WinCC通过S7-300系列PLC对S7-200系列PLC进行监控。

西门子PLC的位置控制器设计

 对于由伺服电机带动的旋转物体进行位置控制，通常采用套轴式的电磁旋转变压器加复杂的处理电路来实现角度的编码，再由角度编码进行位置的闭环控制。上述的位置控制多用于测角精度要求高的场合中，设备构成复杂、成本较高。在某些实际应用中，需要进行较为简单的位置定位。比如在一个由伺服电机带动的机械机构需要在360°的旋转范围内进行4个或多个档位的定位，实际应用中像建筑行业中控制阀门的大小来对给水量、水泥量、沙石量进行控制或军工工程控制，这样的定位控制精度要求不高，采用上述的方法进行位置控制显然不够经济，成本过高。

    PLC(Programmable Logic Controller)在工业控制中应用广泛。其高可靠性、高稳定性、友好的编程环境以及辅以触摸式人机界面，使得各种工业控制更方便直观、经济可靠。这里主要阐述了基于S7-200PLC实现位置控制方法。

1 系统硬件设计

    该系统是以PLC控制器为核心的位置控制系统，包含伺服电机、光电编码器、操作及显示屏、上位计算机、伺服电机控制电路和状态返回电路。其硬件总体结构框图如图1所示。

 

图1 系统硬件总体结构框图

    1．1 S7-200 PLC

    该系统设计核心部件采用西门子S7-200系列的PLC，该系列PLC功能丰富，具有多种功能模块，可方便通过人机界面对设备进行操作和监视其状态，高版本的PLC主机拥有2个通讯端口，在使用人机界面对设备进行操作的同时还可通过RS-485接口和计算机实现逻辑运算及状态管理，对设备进行远程控制和监视。该系统使用S7-200 PLC的一个重要的功能：高速可逆计数。光电编码器和伺服电机同轴连接，伺服电机旋转带动光电编码器产生连续的脉冲串，PLC通过输入点读取光电编码器产生的脉冲，实现高速可逆计数。例如设置高、中、低3个给水量档位并进行控制。在调试阶段应先驱动伺服电机进行3个给水量的位置标定，也就是说，高、中、低3个档位分别对应唯一的脉冲数。应该注意的是，由于采用的是增量式光电编码器，也就是说，当编码器掉电后并不能将当前的脉冲数保存。所以在旋转机构上还要设置2个限位开关，一来保护机械结构；二来把逆向的限位开关的位置定为零位，这样相对于这个零位的高、中、低3个给水档位从光电编码器读到的脉冲数即为这3个档位的位置。这3个位置可通过PLC编程对其控制。图2给出S7-200 PLC高速可逆计数器的时序图。

图2 S7 -200 PLC告诉计数器时序图

    1．2 光电编码器

    光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90°的两路脉冲信号。图3为在实际项目中采用光电编码器的时序图，从图中可以看出此光电编码器的相位判断角度为90°±45°；另外图中标识的CW(顺时针)和CCW(逆时针)可以根据实际应用在PLC程序中自行定义。图4为在实际项目中采用光电编码器的内部电路和外部引线图。

2 系统软件设计

    2．1 设计要点

    该系统软件设计的重点为：1)准确配置高速计数器；2)位置控制器的允差设计，允差的选择应尽量小以提高伺服系统的控制精度，在满足系统定位精度的前提下，允差的设计上还需要考虑于机械结构定位的分辨率，以免设置值过小机械结构控制不到位而引起驱动电机反复转动调节，往往需要现场标定；3)初始位置的精确标定，需要注意的是初次标定各档位位置时应使用手动控制方式，并且要将机械限位开关状态接入PLC。由于采用增量式光电编码器，计数器当前值要存在PLC的掉电可保存寄存器MDl4中。

    2．2 程序设计

    在程序中首先需要将高速计数器配置为A／B相正交输入，4倍计数速率，增计数，并使能高速计数器，然后将标定好的各档位位置填入相应的地址中，并且设置允差为两个脉冲，也就是说各档位的脉冲数加减2即为相应的到位。伺服系统传动装置的间隙是多样性的，并且对伺服控制的性能有影响，设置允差的目的是为了消除由于伺服传动间隙引起的系统不稳定，从而准确定位。位置定位程序的流程如图5所示。   在程序设计时除顺、逆限位和顺转、逆转的互锁程序外，重点在于如何用PLC实现多点重复定位。主要设计程序如下：

 

图3 光电编码时序图

图4 光电码盘的内部电路和外部引线

3 工程应用情况

    这种设计方法被利用在某军用雷达工程的衰减器控制的4位置定位系统中，系统要求驱动机械部件在0°～360°内的4个位置往返定位，定位精度要求O．1°。在具体的设计中驱动电机选用型号为55TYD02的交流电机，编码机构选用型号为OMRON E6B2的相对式光电码盘。位置的行程范围360°对应于8 400个脉冲，则使用S7-200 PLC高速计数器读入的位置分辨率为360°／8400=0．043°；根据机械结构实际标定位置允差值设置为2个脉冲，此定位系统的控制精度可达到0．86°，满足系统定位精度0．1°的要求，电机正向或反向运转一次到位，快速准确。

4 结束语

    PLC适用于比较恶劣的工业环境，通过其通讯口和上位计算机实现通讯，可以使操作人员在安全的环境下实现远程控制；光电编码器构造原理简单，机械寿命可达几万小时以上，抗干扰能力强。由两者为核心构成的硬件电路实现位置控制方法适用于具有多个设置点重复定位的机械旋转控制设备，完全满足一般的工业控制要求。这种设计原理清晰、硬件需求明确、易于实现、调试维护方便，具有很好实用和适用性。上述的位置控制方法已经应用于某军用雷达工程的衰减器控制中，其控制精度可达到0．86°，满足系统定位精度0．1°的要求，设备运行稳定可靠，效果良好。

Step7 Professional V11的优点之对中文更友好

 1．老版STEP 7的共享数据块中的变量和逻辑块的局部变量的名称不能包含汉字，STEP 7认为汉字是非法的字符，这些变量只能使用英文字符、数字和下划线，使变量的易读性大打折扣。
    2．老版STEP 7如果设置的保存项目的默认文件夹的名称中有中文，就不能使用新建项目向导。
    3．老版的STEP 7的PLCSIM、S7-graph和S7-SCL只有英本版的。
STEP 7 Professional V11对中文的兼容性做得很好，上述问题都得到了解决，提供了PLCSIM、S7-graph和S7-SCL的中文版（包括帮助文件）。不管是S7-1200还是S7-300/400，对中文的使用几乎没有任何限制。经实验，共享数据块中的变量和逻辑块的变量申明表中的局部变量的名称都可以使用汉字。
    如果帮助文件个别地方翻译得不好，有时需要看看英语的帮助文件。与老版STEP 7相比，STEP 7 V11还有一个优点，用菜单命令“选项”>“设置”打开设置视图，将用户界面语言改为英语或作反向的修改，不用关闭STEP 7 V11，语言马上就改过来了。

plc里面的ascll数据如何在wincc的i/o域中输出

在plc里面的vb172到vb184中，分别存有条形码的数据，，是ascll数据格式，如何使他们在wincc的i/o域中输出，仍然保持ascll数据格式，图1是数据在plc中的状态，图2是wincc的i/o域输出状态，我设置了tag172、tag176、tag180和tag184四个变量，pc access中的数据类型是dint，结果不对，想请教一下，数据类型该怎么设置，最好有例子，不知道该怎么设置。还要尽量少的用变量。

答：设置为字符串，需要将数据转移到另一个数据区，例如VB20-VB33中，VB20为13,VB21-VB33为图1中的vb3-vb15的数据，在pc access中添加变量地址选择vb20，数据类型选择string

浮点数的四舍五入指令的深入了解

  浮点数又称为实数（Real），在STEP 7中，用小数表示浮点数。我在网上看到有人说S7-300/400的“ROUND指令实际是5舍6入，如果你实在要4舍5入，可以事先加上0.1”。
    老实说我过去还没有注意过这条指令的细节。为此首先查阅了该指令的在线帮助：
    “ROUND (取整为长整型)将参数IN的内容以浮点数读取，并将其转换为长整型(32位)。结果为最接近的整数(取整到最接近值)。如果浮点数介于两个整数之间，则返回偶数。结果由参数OUT输出”。
    我们俗称“取整到最接近值”为四舍五入。下面是仿真实验的结果，看来还是四舍五入，不存在5舍6入的问题。
    输入为2.49999，输出为2（四舍）。
    输入为2.50001，输出为3（五入）。
    浮点数刚好在两个整数之间时返回偶数，这与我们的习惯不同，可能是五舍，也可能是五入。仿真实验结果如下：
    输入为1.5（1和2之间），输出为2（五入）。
    输入为2.5（2和3之间），输出为2（五舍）。
    西门子的官方文件（包括软件中的帮助文件）是我们学习的依据，要深刻理解还 需要我们动手做实验。
    需要注意的是浮点数最多允许输入6位有效数字。