紹興西門子代理商

CPU ST40模塊本身集成了24個數字量輸入（DI）和16個數字量輸出（DO），在IO點數不超過該范圍的項目中，可以直接使用CPU本身集成的數字量輸入/輸出通道。但是，如果項目的IO點數超過了CPU集成的點數范圍怎么辦呢？CPU本身集成的是數字量輸入/輸出，如果現場需要處理模擬量信號又該怎么辦呢？答案是：使用S7-200 Smart系列PLC的擴展模塊（當然，還可以使用信號板）。

擴展模塊的英文名稱為“Expansion Module"，簡寫為“EM"。Smart系列PLC提供了多種擴展模塊，有數字量輸入/輸出模塊、模擬量輸入/輸出模塊、熱電偶模塊及電阻測溫模塊。今天這篇文章，我們就先來認識下數字量輸入的擴展模塊（EM DE）。

Smart系列PLC的數字量輸入擴展模塊包括：8通道數字量輸入（EM DE08）和16通道數字量輸入（EM DE16）兩種。下面這張圖是EM DE16的外觀圖：

模塊的右邊有一個背板總線擴展口，左邊有一個向外伸出的總線連接器，可以連接到CPU模塊（或其它擴展模塊）的擴展口上，從而實現模塊的擴展連接。S7-200 Smart系列PLC的標準型CPU模塊支持多6個擴展模塊（緊湊型不支持擴展），下圖這張圖可以看到CPU ST40右側的背板總線擴展接口：

來談談擴展模塊的命名規則：以“EM DE08"為例，“EM"表示擴展模塊（Expansion Module）；“D"表示數字量（Digital）；“E"是德文“Eingabe"的首字母，表示輸入（Input）；“08"表示有8個通道。因此，EM DE08就是有著8個輸入通道的數字量輸入擴展模塊。無論是8通道的數字量輸入還是16通道的數字量輸入模塊，都支持源型和漏型兩種輸入方式；兩種模塊消耗背板5V電流相同，均為105mA，在選擇電源模塊時要注意電流的計算。

(一)按控制不同的物理置及負載特性選用變頻器

1.速度控制變頻器的選擇：(1)根據系統要求必須選擇能覆蓋所需轉速控制范圍的變頻器；(2)為避免危險速度下的連續運轉應選用具有頻率跳變功能的變頻器。

2.位置控制變頻器的選擇：(1)應選用容量足夠的變頻器以得到大的加減速轉矩；(2)應選擇負載慣性極低的設備與變頻器配合使用。

  　3.張力控制變頻器的選擇：(1)采用轉矩電流控制張力必須選用有速度限制功能的變頻器；(2)采用拉延控制張力必須選用具有速度反饋控制的變頻器；(3)采用調節輥的張力控制應選用u／f控制通用變頻器；(4)采用張力檢測器的張力控制應選用矢量控制方式的變頻器。

  　4.流量控制變頻器的選擇：對于有可能因外部因素導致發生反轉的場合必須選用大容量的變頻器，以便能充分耐受從反轉狀態下啟動的沖擊電流。

5.溫度控制變頻器的選擇：(1)應優先選用IGBT、IPM調制頻率高的變頻器；(2)應優先根據設備的啟動電流和運轉時間選擇變頻器。

  　6.壓力控制變頻器的選擇：(1)應選擇具有無供水保護和具有市電節電功能的變頻器；(2)應選擇裝設單向閥并具備瞬停對策和啟動聯鎖功能的變頻器。

  　7.負載特性要求響應快變頻器的選擇：(1)系統要求短時間內能進行加減速時應優先選擇過載容量大具有限流功能的轉差頻率控制或矢量控制的變頻器；(2)在需要交叉角頻率Wc比較大、響應速度比較快的場合，應優先選用主電路開關頻率高、過載容量大、系統諧振頻率高的變頻器；(3)對于PWM控制的變頻器要求開關頻率為1—3KHZ，能夠滿足機床等用途。

  　8.負載特性要求調節準確度高變頻器的選擇：(1)當系統要求±0.05％高準確度時應選用采用PLG模擬控制和低漂移控制電路的變頻器；(2)當系統要求±0.01％轉速控制準確度時應選擇采用PLG反饋全數字控制的變頻器。

  　9.負負載變頻器的選擇：(1)用于起重機、電梯、生產流水線時應優先選用帶再生整流器的變頻器；(2)在要求減速制動轉矩時要有效防止過電壓跳閘應采用帶二極管整流器的晶體管變頻器；(3)使用制動單元時必須充分注意散熱，不要對其他設備產生不良影響。

10.沖擊負載變頻器的選擇：(1)應選用容量充分大的變頻器以耐受沖擊過電流；(2)增設飛輪可以減輕直接加在電動機上的沖擊負載，應優先選用轉差頻率控制的變頻器。

(二)按不同電動機的種類選擇變頻器

1　標準籠型電動機變頻器的選擇

(1)根據電動機電流選擇變頻器

1)在連續運行的場合應按變頻器的額定輸出電流≥(0.5—1.1)電動機的額定電流，即：I變額≥(0.5～1.1)I電額。

2)加減速時變頻器容量的選定：一般情況下對于短時間的加減速而言變頻器允許達到額定輸出電流130％～150％(視變頻器容量有別)。 　3)電動機直接啟動時所需變頻器容量的選定，可按下式選取變頻器的額定電流： 　即：I變額t>I堵轉／kg

I變額——變頻器的額定電流(A)

I堵轉——額定電壓額定頻率下電動機啟動時的堵轉電流(A)

K廣變頻器的允許過載倍數Kg=1.3～1.5。

紹興西門子代理商

對S7-1500 PLC的模擬量模塊進行接線，為保證信號安全，必須帶有屏蔽支架和屏蔽線夾。另外，模擬量模塊還需要使用電源元件，將電源元件插入前連接器，可為模擬量模塊供電。電源元件的接線如圖5-186所示，其中端子41(L+)和44(M)連接電源電壓，通過端子42(L+)和43(M)為下一個模塊供電。

模擬量輸出模塊是指驅動硬件輸出和相關數據通路，按照運行方式選擇當前的設定值，也可根據需要反向并提供結果給硬件輸出或軟件輸出。模塊可以設置為CAS_IN和RCAS_IN自動方式。SP經選擇器（SPSELECTOR）對CASIN、SPLOCAL（本機設定）和RCASIN以及反饋值進行選擇后輸出設定值。 [1]

為避免設定值SP的劇烈變化設置了限制器（(rate limiter)，對SP進行速率限制，再經限位器(clamper)對SP進行值限制后，進入一個按特殊功能做的特性補償器（characterization）。特性補償后，SP與偏置值相加后分三路：*路返回SP選擇器；第二路進入反向通路輸出參數選擇器；第三路在轉換器中將工程單位轉換為百分數，標度參數為PVSCALE（SP%），也可通過開關（INCCLOSE）輸出反向（INVERT SPAN 100 VALUE)設定值（INV.SP%），并由傳送輸出給轉換器（塊）。SP支持串聯（級)結構，CAS方式必須把其他模塊的輸出作為A0模塊的SP，SP設有標準的速率和值限制。

模擬量采集模塊采用RS485通訊網路，將分散的現場數據點的模擬量經AD變換傳輸到主機或由PC控制遠程主站點。 具有*的雙看門狗安全設計。DATA-7215模擬量采集模塊具有計量數據采集、測量數據采集、設備開關狀態采集和對外邏輯控制等多項功能，主要用作各種測控終端的數據采集、控制和顯示設備，適用于各行業的自動化、信息化系統 [1]  。

模

 在上述通信方式下，由于只用兩根線進行數據傳送，所以不能夠利用硬件握手信號作為檢測手段。因而在PC機與PLC通信中發生誤碼時，將不能通過硬件判斷是否發生誤碼，或者當 PC與 PLC工作速率不一樣時，就會發生沖突。這些通信錯誤將導致PLC控制程序不能正常工作，所以必須使用軟件進行握手，以保證通信的可靠性。

由于通信是在PC機以及PLC之間協調進行的，所以PC機以及PLC中的通信程序也必須相互協調，即當一方發送數據時另一方必須處于接收數據的狀態。如圖7-18、圖7-19所示分別是PC、PLC的通信程序流程。

圖7-18  PC機通信程序流程圖

圖7-19  S7-PLC通信程序流程圖

通信程序的工作過程：PC每發送一個字節前首先發送握手信號，PLC收到握手信號后將其傳送回PC，PC只有收到PLC傳送回來的握手信號后才開始發送一個字節數據。PLC收到這個字節數據以后也將其回傳給PC，PC將原數據與PLC傳送回來的數據進行比較，若兩者不同，則說明通信中發生了誤碼，PC機重新發送該字節數據；若兩者相同，則說明PLC收到的數據是正確的，PC機發送下一個握手信號，PLC收到這個握手信號后將前一次收到的數據存入的存儲區。這個工作過程重復一直持續到所有的數據傳送完成。

    采用軟件握手以后，不管PC與PLC的速度相差多遠，發送方永遠也不會超前于接收方。軟件握手的缺點是大大降低了通信速度，因為傳送每一個字節，在傳送線上都要來回傳送兩次，并且還要傳送握手信號。但是考慮到控制的可靠性以及控制的時間要求，犧牲一點速度是值得的，也是可行的。

PLC方的通信程序只是PLC整個控制程序中的一小部分，可將通信程序編制成PLC的中斷程序，當PLC接收到PC發送的數據以后，在中斷程序中對接收的數據進行處理。PC方的通信程序可以采用VB、VC等語言，也可直接采用西門子組態軟件，如STEP7、WinCC。

. 程序設計前的準備工作

程序設計前的準備工作就是要了解控制系統的全部功能、規模、控制方式、輸入/輸出信號的種類和數量、是否有特殊功能的接口、與其它設備的關系、通信的內容與方式等，從而對整個控制系統建立一個整體的概念。接著進一步熟悉被控對象，可把控制對象和控制功能按照響應要求、信號用途或控制區域分類，確定檢測設備和控制設備的物理位置，了解每一個檢測信號和控制信號的形式、功能、規模及之間的關系。

2. 設計程序框圖

根據軟件設計規格書的總體要求和控制系統的具體情況，確定應用程序的基本結構、按程序設計標準繪制出程序結構框圖，然后再根據工藝要求，繪出各功能單元的功能流程圖。

3. 編寫程序

根據設計出的框圖逐條地編寫控制程序。編寫過程中要及時給程序加注釋