6ES7222-1HF22-0XA8产品规格

6es7222-1hf22-0xa8产品规格

1引言

　　西门子s7-200plc由于其体积小，可靠性高，通讯功能强大等特点，在工业控制领域得到广泛的应用，使用s7-200plc高性价比的自由口通讯协议实现人机界面灵活方便。目前s7-200plc接收计算机指令数据主要有两种方法：种方法是使用plc自带的rcv指令来接收计算机数据;第二种方法采用plc提供的“接收字符中断”方式，将smb2(自由口接收字符缓冲区)定义指针，使用指针接收数据。

　　使用“rcv"指令接收数据的方法虽然简单，但在接收大量数据的时候每次都要依次接收，大大降低了数据传输效率。在本实验室的一套机电一体化控制系统中，人机界面设计要求是：界面可以向plc写入qb0、qb1、qb2、传感器采样周期、一个判断指令、aq0、aq1等不同指令数据。若一次上位机写指令仅仅是控制qb0.3的启动，为了写入qb0则需要将9b的数据全部发送，由于plc内接收数据是用“rcv”指令，必须将9b的数据依次存储，这样会造成数据传输线路中的时间过长产生延时，降低数据传输的效率，甚至导致误码出现，显然这种使用“rcv”接收大量数据的方法不太适合。

　　使用plc提供的“接收字符中断”方式，将smb2(自由口接收字符缓冲区)定义指针，使用指针接收数据。此方法若仅仅定义一个指针，其效果和“rcv”指令是一样的。但此方法由于其使用起来比较灵活，故本文设计了一种多地址指针接收数据的方法，即在计算机向plc写入数据时，仅写入指针判别的代号和对应数据就可完成上位机对下位机的写指令，不同的代号对应不同的地址，与以往使用“rcv”指令相比，有效地减少了写指令的数据，提高了通讯效率。本文在设计plc与上位机的串口通讯中设计了此种方案，尚未见其他同类文章使用。

　　2 指针判别

　　在plc与计算机的自由口通讯中，为消除“rcv”或单指针接收计算机数据带来的大数据流，本文在计算机每次向plc发送指令时，个字节总是模式的代号，从第二个字节开始才是指令数据的内容。在plc接收数据时，个数据进入“自由口接收字符缓冲区”smb2时，plc通过“选择指针”先接收的是指针判别的代号，通过接收代号的数值比较来判断该指令数据对应的是哪种数据，判断完成后定义一个地址指针接收并存储这种数据的内容。不同的指针判别代号对应不同的地址指针，因此计算机每次写入plc指令时发送的指令数据都是由两部分构成：部分为指针判别代号，第二部分为指令数据的内容。指针判别过程是plc内接收到判别代号后进行数值比较。指针判别的意义就是通过一个总指针接收模式代号，用不同模式代号再定义多个指针完成不同种类的指令数据的接收与存储。

　　3 具体应用方案

　　在设计本实验室的一套电液伺服控制系统中，上位机的人机界面使用vb6.0编程，下位机的通讯模式为自由口通讯。人机界面设计要求：界面可以向plc写入qb0、qb1、qb2、传感器采样周期、aqw0、aqw2等不同指令数据，plc在定时中断内使用xmt指令周期地向上位机发送变量存储器vb1～vb21中的待监视数据(包含plc中的数字量与模拟量)。由于在设计中上位机写入plc指令数据种类较多，其中包括定时中断的时间设置、状态位值的写入、模拟量扩展模块的输出等，故本文的模式选择可以将种类不同的指令数据用多个指针接收并存储。表1是本设计plc程序的部分地址分配表，以便结合plc程序来说明多地址指针方案的具体实现方法。

　　sbr_0子程序初始化：

　　网络1：在子程序中定义中断事件。

　　int_0接收字符中断事件中采用指针判别：

　　网络1：指针代号接收存储于vb22。

　　int_1定时中断事件中plc发送监视数据：

　　网络1：通过vb24接收的数据控制xmt的“启/停”动作，进而控制plc向计算机发送数据。

　　4 注意要点

　　由于在本设计中plc每次接收数据，个字节“指针代号”进入smb2时，在一次中断事件内，指针代号的数值也存储在每个指针对应的个存储地址中，因此每个指针接收数据时从第2个字节起才是指令数据的信息内容，个字节都是对应该指针的代号，否则会出现数据传输错误。在plc程序设计时需要为每个指针预留个存储地址来存储该指针的代号。

　　故上位机每次向plc写指令时，个数据内容是指针代号，通过上位机程序中直接赋值即可实现;从第2个数据开始为上位机的控制指令。

　　5 结 语

　　本设计方案已在实验室机电一体化控制系统的人机界面中成功地应用。系统运行稳定，大大减少了与上位机操作指令无关的数据传输，可jingque高效地将上位机指令数据写入目标地址，有效解决了串口通讯中出现因大量数据传输而造成的延时

　1、系统概述

　　cargopro(cargo controlsystem)系统主要包括：液位遥测系统、阀门遥控系统、独立高位及高高位报警系统和大舱进水报警系统这四个子系统组成，可以对全船的货控系统进行检测。

　　我们采用ge fanuc 90-30、versamax micro等系列的plc作为系统的控制单元，versamax remotei/o作为远程站进行信号采集，genius bus、modbus、profibus等通用总线协议作为内部通信协议，并通过tcp/ip网络协议与工控软件ifix通信，实现人机对话。

　　2、系统解决方案

　　整套cargopro系统的系统图如图1所示：

　　2.1 液位遥测系统

　　液位遥测系统采用分散采集，集中控制的设计理念，对相应舱室的液位，液货舱的温度以及四角吃水等进行检测与报警。由于信号种类多，分布广，在采集时尤其注意，因此所有的信号都通过安装在各个采集箱中的geversamax remote i/o模块进行采集，保证所采集信号的准确性。ge versamax remotei/o模块通过ge的geniusbus总线协议与安装在货控台的plc主站通信，将所采集的信号发送到plc的cpu模块。经过cpu处理后将控制信号经geniusbus发送到ge versamax remote i/o模块，实现远程控制。

　　本系统上位机部分包括一台工控机、一台交换机以及打印机和软件。工控机通过tcp/ip协议与plc主站通信，实现监控软件hmi/scadaifix与plc之间的信息交换。操作者通过ifix软件可以实现对所有测量点的实时监测以及对报警信息的处理。

　　2.2 独立高位及高高位报警系统

　　该系统通过采集独立的报警信号，对液货舱、污水舱、压载水舱等舱室的高液位及高高液位信号进行报警。采用独立的versamaxmicro系列plc作为控制器，系列的触摸屏作为hmi，构成了一个相对独立的控制系统，实现相应报警信号的显示和控制。

　　作为hmi的触摸屏与plc控制器之间通过modbus总线协议通信，所有报警信号的显示以及操作员对系统的操作在一个触摸屏上完全实现，使得整个系统极为精简。

　　2.3 大舱进水报警系统

　　系统利用压力式液位测量原理，将压力信号转换成4-20ma电流信号，送至货控台上的versamaxmicro系列plc控制站，plc控制站与系列的触摸屏通过tcp/ip通信，实现报警信号的现实与控制。整套系统可以实现独立的液位显示，报警显示及控制。

　　2.4 阀门遥控系统

　　阀门遥控系统由货控台ge fanuc 90-30系列plc控制主站、电磁阀 remote i/oplc采集控制站、阀门遥控专用工控机、液压动力泵站、电磁阀箱(包括应急阀块)、液动阀门、手摇泵、应急手摇泵组成。阀门遥控装置采用电-液型驱动装置来控制电磁阀的动作以达到遥控操纵货油及压载舱管路阀门的打开和关闭。阀门的开闭操作及阀位指示都在货控台上阀门遥控专用显示屏上。

　　在货控台的 plc控制主站处可对液动遥控阀进行开关操作。开关阀的开关指示，红色指示阀门关闭，绿色指示为阀门打开;开度阀具有开度指示及控制。电磁阀箱plc 控制站通过 genius bus与货控台 plc 主站连接，根据货控台plc控制站的操作要求，控制相应的电磁阀，通过电磁阀的瞬间通电换向并锁位功能，控制油路进出方向，达到开关阀门的目的;所有遥控阀的阀位指示及开度控制信号均送到电磁阀箱plc 控制站，通过 genius bus发送至货控台 plc 控制站接收。

　　上位机部分包括一台工控机、一台交换机以及打印机和软件。工控机通过 tcp/ip 协议与 plc 主站通信，实现监控软件hmi/scada ifix 与 plc 之间的信息交换，实现阀门的控制及状态的显示及报警历史记录与查询。

　　3、系统特点

　　为了尽可能的保护系统的安全性和稳定性，我们采用的控制和信号采集模块是ge的plc;利用分散采集，集中控制的原则，使得各种信号的采集与控制准确、方便;兼容多种通用的总线协议，如：genius bus，modbus等，极大的增加了系统的可扩展性;同时运用模块化设计，将系统划分为不同功能的模块，使其独立，便于修改和扩展，这样既能满足根据客户的特殊需要，又能实现个性化的组合;多种人机界面，如：ipc、触摸屏、mimic板等，确保了操作人员能方便，快捷地获取信息并实现控制。

　　4、结束语

　　cargopro系统通过极高的安全性和稳定性和友好的人机交互界面在多艘船上得到了应用，并通过了多家船级社的船检

为了更好的利用太阳能，自动跟踪系统越来越多的应用于太阳能行业中。基于可编程逻辑控制器(plc)的太阳能电池板自动跟踪系统，包括硬件和软件两部分，其中硬件包括plc输入输出端口、信号处理单元、驱动部分;软件包括plc的控制和监控程序两部分。太阳能电池板自动跟踪系统使光伏电池板能实时跟踪太阳关照，从而大限度的获得太阳能，有效地提高太阳能的利用率和光伏发电系统的效率，降低了光伏并网发电成本，具有理论研究意义和应用推广价值。

　　1 引言

　　开发新能源和可再生资源是全世界面临的共同课题，在新能源中，太阳能发电已成为全球发展快的技术。太阳能作为一种清洁无污染的能源，开发前景十分广阔。然而由于太阳存在着间隙性，光照强度随着时间不断变化等问题，这对太阳能的收集和利用装置提出了更高的要求。目前很多太阳能电池板阵列基本都是固定的，不能充分利用太阳能资源，发电效率低下。据测试，在太阳能电池板阵列中，相同条件下采用自动跟踪系统发电设备要比固定发电设备的发电量提高35%左右。

　　所谓太阳能跟踪系统是能让太阳能电池板随时正对太阳，让太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的动力装置，能显著提高太阳能光伏组件的发电效率。目前市场上所使用的跟踪系统按照驱动装置分为单轴太阳能自动跟踪系统和双轴太阳能自动跟踪系统。所谓单轴是指仅可以水平方向跟踪太阳，在高度上根据地理和季节的变化人为的进行调节固定，这样不仅增加了工作量，而且跟踪精度也不够高。双轴跟踪可以在水平方位和高度两个方向跟踪太阳轨迹，显然双轴跟踪优于单轴跟踪。

　　从制手段上系统可分为传感器跟踪和视日运动轨迹跟踪(程序跟踪)。传感器跟踪是利用光电传感器检测太阳光线是否偏离电池板法线，当太阳光线偏离电池板法线时，传感器发出偏差信号，经放大运算后控制执行机构，使跟踪装置从新对准太阳。这种跟踪装置，灵敏度高，但是遇到长时间乌云遮日则会影响运行。视日运动轨迹跟踪，是根据太阳的实际运行轨迹，按照预定的程序调整跟踪装置。这种跟踪方式能够全天候实时跟踪，其精度不是很高，但是符合运行情况，应用较广泛。

　　从主控单元类型上可以分为plc控制和单片机控制。单片机控制程序在出厂时由人员编写开发，一般设备厂家不易再次进行开发和参数设定。而学习使用plc比较容易，通过plc厂家技术人员的培训，设备使用厂家的技术人员可以很方便的学会简单的调试和编写，并且plc能够提供多种通讯接口，通讯组网也比较方便简单。

　　2 系统硬件设计

　　本系统是以plc主控单元的视日运动轨迹控制(程序控制)双轴自动跟踪系统，视日运动轨迹跟踪就是利用plc控制单元相应的公式和算法，计算出太阳的实时位置：太阳方位角和太阳高度角，然后发出指令给执行机构，从而驱动太阳能跟踪装，以达到对太阳实时跟踪的目的。

　　太阳在天空中的位置可以由太阳高度角和太阳方位角来确定。太阳高度角又称太阳高度、太阳俯仰角，是指太阳光线与地表水平面得之间的夹角。太阳方位角即太阳所在的方位，是指太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的夹角，可以近似看作是树立在地面上的直线在阳光下的阴影与正南方向的夹角。太阳方位角和高度角的实时数值可以通过地理经纬度、时区参数利用公式计算出来。

　　主控单元是太阳能跟踪系统的核心部件，系统选用结构紧凑。配置灵活、指令丰富的和利时lm plc。选用的配置包括lm3108cpu模块和lm3310扩展模块。lm3108集成为数字量24di和16do，能满足要求，通讯集成有rs232和rs485两个通讯接口，rs232用于与上位文本显示器通讯，rs485可用于组网使用。lm3310为四通ai模块，可用于采集风速等保护数据。配合和利时hd2400l文本显示器使用，能够监视运行状态、改变参数设置，以达到控制目的。

　　本文所设计跟踪调整装置其结构如下图所示：它主要由底座、立轴、横轴、两台旋转电机、传动齿轮等组成。其中旋转电机1驱动横轴，支撑太阳能电池板绕横轴运动，跟踪高度角运行。旋转电机2驱动水平轴，以跟踪方位角变化。

　　在的整个过程中，跟踪器能够获得优的高度角和方位角，电池板能够接收到大太阳日辐射量。系统用一套公式由plc计算出实际时刻太阳所在的高度角和方位角，根据实时太阳高度角和方位角与跟踪装置实际的高度角和方位角的差值，以及驱动装置的运转速度，计算出执行机构的跟踪运行时间。后通过程序执行驱动电机达到要求的位置，实现对高度角和方位角的跟踪。

　　3 系统软件设计

　　跟踪模式的判断过程完全由软件实现，灵活度高，可以针对不同地区和不同的气候进行调整，从而提高光伏电站的发电效率。还可以根据需要增加光强传感器、风力传感器等多传感装置，提高安全性和更高的控制要。

　　通过程序控制，可以自动判断是否满足运行条件从而达到自动启动运行装置、自动停止、返回初始状态等控制。增加风力传感器用于对系统的保护作用，当风力大于一定数值时，系统停止工作，复位到原点，风速满足工作条件时，系统自动开始工作。太阳能电池板有两个自由度，控制机构对高度角和方位角两个方向进行调整。当电池板转到尽头时，由于跟踪装置装了限位传感器，到限位触点时自动切断输出，电机停止工作。

　　4 结论

　　本文介绍了基于和利时lmplc控制的双轴太阳能自动跟踪系统，系统采用视日运动轨迹跟踪方法设计，实现自动检测运行条件，达到实时跟踪太阳的效果。以和利时plc作为主控单元，由plc程序通过算法计算出太阳实时位置与系统位置的角度差，再由旋转电机的运行速度计算出运行时间。通过plc程序的逻辑控制关系，驱动电机转动，达到自动跟踪太阳位置的功能。因此使得该自动跟踪系统的准确性高、可靠性强，即使在天气变化比较复杂的情况下系统也能正常工作，提高太阳能的利用效率。因为plc具有很强的可编程性，客户可以根据自己的要求来修改编写控制程序，达到佳的控制效果。对于串、并联的大型光伏太阳能阵列系统的控制，可以通过lmplc的通讯，组成通讯网络进行集中控制。由此可见基于和利时lmplc开发的太阳能自动跟踪系统具有精度高、能实时跟踪太阳变化、通讯组网方便等特点，能够满足客户的需求。