西门子一级-代理商-授权模块代理

模拟量转换的相关设置

　　S7-1200(1214C)内部集成了2路模拟量信号输入通道，分别为通道0和通道1，也就是可以同时接收并处理两个传感器输入的模拟信号，对应的为IW和IW66（长度为一个字，16位），在TIA PROTAL中选中PLC的“常规”—“AI”标签项可以进行查看和设置。

　　浅谈西门子S7-1200PLC的模拟量转换，附实例演示

　　S7-1200PLC模拟量转换的工作原理

　　假设PLC的AI0口外接了一个温度传感器，传感器将测得的温度值转换为一个范围为0～10V的连续电压信号输入给PLC。模拟量经过PLC内部的A/D转换后被转换成了范围0～27648的数字量并存储在特定的寄存器中。具体的转换流程如下图所示。

　　浅谈西门子S7-1200PLC的模拟量转换，附实例演示

　　如何将模拟量输入转换的数字值还原成对应的物理量？

　　例：某个压力传感器的量程为0～0.1MPa，转换成对应的电压信号为0～5V,设转换后IW中的数值为N，尝试求以Pa为单位的压力值。

　　解：S7-1200PLC默认的模拟信号输入电压范围是0～10V,转换成数字信号的范围是0～27648，因为此压力传感器输出电压范围是0～5V，所以转换的数字信号范围是0～13824。压力传感器的测量压力范围是0～0.1MPa,由此可推导出公式，将电压值还原成以Pa为单位的压力值并将结果存储于寄存器MD30中。

　　电压转换成数字信号后存入IW的数值为N

　　浅谈西门子S7-1200PLC的模拟量转换，附实例演示

　　在博途软件中编写对应的PLC程序如下：

　　在编写梯形图程序时有以下两点需要特别注意：

　　1)因为PLC执行除法指令时会丢掉余数而只保留商值，这样会影响计算的精度，所以在编写梯形图程

序计算压力值时要注意先乘后除。

　　2)IW中的数据类型为整型（INT）,该值乘以100000后其结果会超出int的范围，所以必须先应用CONV指令将数据类型转换为DInt。

西门子将代表位于路易斯安那州的海湾群岛船厂为一艘区域级考察船（RCRV）提供推进系统。该船由美国俄勒冈州立大学（OSU）运营，用于考察和监测沿海地区的生态系统，目的是促进和推动沿岸海洋科学发展。订单金额达到数千万美元。

　　凭借来自西门子的创新船舶解决方案，尚未经受考验的这艘科考船将为科学家和教育工作者提供一个*的高科技平台。这艘RCRV采用环保型设计，可确保低噪声运行，并配备全面的船载传感器。此外，它还拥有一个能够让科研模块从船上放入水中并收回的处理系统。这艘船舶预计2020年初下水，将作为俄勒冈州立大学海洋学实验室系统（UNOLS）的一部分在西海岸投入运行。

　　这艘新船将配备来自西门子的Blue Drive Plus C柴电推进（DEP）系统。该柴电推进解决方案有助于提高安全性、降低运营成本、改善生命周期成本效益，并对生态平衡产生积极影响。另外，西门子的供货范围还包括推进器、动态定位（DP）系统，以及Ecomain远程诊断系统、柴油发电机组、开关柜和配电系统、报警和监控系统等。

　　西门子船舶业务可以追溯到1847年，当时西门子购买了一艘用于在大西洋敷设电缆的定制船舶“Faraday”。1877年，西门子在船上安装了发电机和明亮的弧光灯，这是航运业的一个里程碑，因为这是*在船上开始有电力供应，船员可以在夜间继续工作。1886年，西门子创始人维尔纳?冯?西门子（Werner von Siemens）建造了世界上艘电动船“Elektra”。如今，西门子继续在船舶行业实施创新，譬如，包括“F/V Blue North”和世界上艘全电动渡轮“MV Ampere”等船舶。

S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用*域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用*域，包括各种机床、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。

　　S7-200系列PLC可提供4个不同的基本型号的8种CPU供您使用。

　　CPU单元设计：集成的24V负载电源：可直接连接到传感器和变送器（执行器），CPU 221，222具有180mA输出， CPU 224，CPU 226分别输出280，400mA。可用作负载电源。

　　不同的设备类型：CPU 221~226各有2种类型CPU，具有不同的电源电压和控制电压。

　　本机数字量输入/输出点：CPU 221具有6个输入点和4个输出点，CPU 222具有8个输入点和6个输出点，CPU 224具有14个输入点和10个输出点。CPU 226具有24个输入点和16个输出点。

　　中断输入：允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。

　　高速计数器：

　　CPU 221/222

　　4个高速计数器（30KHz），可编程并具有复位输入，2个*立的输入端可同时作加、减计数，可连接两个相位差为90°的A/B相增量编码器

　　CPU224/226

　　6个高速计数器（30KHz），具有CPU221/222相同的功能。

　　CPU 222/224/226

　　可方便地用数字量和模拟量扩展模块进行扩展。可使用仿真器（选件）对本机输入信号进行仿真，用于调试用户程序。

　　模拟电位器：

　　CPU221/222 1个

　　CPU224/226 2个

　　CPU221/222/224/226还具有

　　脉冲输出：

　　2路高频率脉冲输出（*大20KHz），用于控制步进电机或伺服电机实现定位任务。

　　实时时钟：

　　例如为信息加注时间标记，记录机器运行时间或对过程进行时间控制。

　　EEPROM存储器模块（选件）：

　　可作为修改与拷贝程序的快速工具（无需编程器），并可进行辅助软件归档工作

初研制生产的 PLC主要用于代替传统的由继电器接触器构成的控制装置，但这两者的运行方式是不相同的：

　　(1)继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式，即如果这个继电器的线圈通电或断电，该继电器所有的触点（包括其常开或常闭触点）在继电器控制线路的哪个位置上都会立即同时动作。

　　(2)PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。

　　为了消除二者之间由于运行方式不同而造成的差异，考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在 100ms以上，而PLC扫描用户程序的时间一般均小于100ms，因此，PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式---扫描技术。这样在对于I/O响应要求不高的场合，PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。

　　1、扫描技术

　　当 PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

　　(1)输入采样阶段

　　在输入采样阶段， PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

　　(2)用户程序执行阶段

　　在用户程序执行阶段， PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

　　(1)输出刷新阶段

　　当扫描用户程序结束后， PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。

　　这两段程序执行的结果*一样，但在 PLC中执行的过程却不一样。程序1只用一次扫描周期，就可完成对%M4的刷新； 程序2要用四次扫描周期，才能完成对%M4的刷新。

　　这两个例子说明：同样的若干条梯形图，其排列次序不同，执行的结果也不同。另外，也可以看到：采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。当然，如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略，那么二者之间就没有什么区别了。

　　一般来说， PLC的扫描周期包括自诊断、通讯等，如下图所示，即一个扫描周期等于自诊断、通讯、输入采样、用户程序执行、输出刷新等所有时间的总和。

　　2、PLC的I/O响应时间

　　为了增强 PLC的抗干扰能力，提高其可靠性，PLC的每个开关量输入端都采用光电隔离等技术。

　　为了能实现继电器控制线路的硬逻辑并行控制， PLC采用了不同于一般微型计算机的运行方式（扫描技术）。

　　以上两个主要原因，使得 PLC得I/O响应比一般微型计算机构成的工业控制系统满的多，其响应时间至少等于一个扫描周期，一般均大于一个扫描周期甚至更长。

　　所谓 I/O响应时间指从PLC的某一输入信号变化开始到系统有关输出端信号的改变所需的时间。其短的I/O响应时间与长的I/O响应时间如图所示：

　　短 I/O响应时间：

　　长 I/O响应时间

　　以上是一般的 PLC的工作原理，但在现代出现的比较*的PLC中，输入映像刷新循环、程序执行循环和输出映像刷新循环已经各自独立的工作，提高了PLC的执行效率。在实际的工控应用之中，编程人员应当知道以上的工作原理，才能编写出质量好、效率高的工艺程序。

2013年，西门子在中国建立了德国之外*数字化企业———西门子工业自动化产品成都生产研发地(SEWC)。这个被欧盟评为zui先的数字化工厂，让中国企业真正了解了什么是“工业4.0