西门子(定西)PLC代理商

西门子模块6ES7317-7TK10-0AB0

工控机的结构上的不同：

　　传统工控机采用4U等类型冷轧板机箱+金手指主板(全长或半长卡)+底板+大功率电源的组合方式

　　这样的结构会存在一些不稳定的因素：

　　(1)CPU卡要插到底板上会有接触不良现象，比如振动、运输过程松动、金手指氧化等均会导致无法开机;

　　(2)需要底板和CPU卡之间联接一些比如ATX信号线;

　　(3)CPU卡由底板供电，当底板出现问题时会影响CPU卡无法正常供电，导致系统不稳定(如底板供电电路设计的不合理);CPU为外插(PGA封装)方式，连接存在隐患，并需要风扇散热，风扇与CPU连接及使用寿命为安全隐患;

　　(4)供电电源功耗过大，电源需要风扇散热，当风扇出现故障时会导致电源及主板损坏;

　　(5)CPU卡+底板的结构会对装机带来麻烦(流费时间，要装底板在装CPU卡)，影响工作效率，不利于大量的装机工作。

　　无风扇嵌入式工控机的结构采用全铝外壳+嵌入式主板+外置低功耗电源的组合方式

　　系统优点：

　　(1)全铝结构的外壳，使散热更充分，体积小、重量轻。便于安装携带。

　　(2)采用*的嵌入式、低功耗CPU主板及嵌入式技术，和相关外设接口集成在CPU主板上，减少了联接问题，可避免相关松动问题

　　(3)嵌入式CPU主板采用单+5V或+12V直流供电方式，同时配有交流适配器，使现场电源供电方式更丰富，供电更可靠

　　(4)由于嵌入式主板的CPU采用BGA(板载)封装方式，无需顾虑连接问题，并采用免风扇设计，使可靠性大大提高，解决了传统工控机散热不足及寿命问题

　　(5)对于客户安装时只需利用外接插口连接硬盘及内存，即可使用，缩短了装机时间，提高了工作效率。

　　总结：CPU卡与底板或外部接口存在大量的联接线，就导致系统联接松动或接错的问题，带来整个系统的不稳定(就如系统中有风扇);嵌入式工控机采用*的技术，从根本上解决了传统工控机无法解决的问题，使系统更稳定，结构更精悍。

　　工控机的功能上不同：

　　传统工控机由CPU卡驱动无源底板上的相关接口卡

　　存在隐患：

　　(1)CPU卡与相关外设卡这间的信号走线长，存在信号衰减与干扰。(对于高精度信号采集行业影响更大)

　　(2)由于外设卡要插在无源底板上，受主板驱动能力的影响有时无法驱动更多的外设卡(如有时无源底上第三块PC设备无法工作)

　　(3)由于底板上有桥芯片存在监容性问题

　　(4)传统工控机对于更*的外设没有预留接口，(如：AGP槽，对于要求更高显示性能的要求无法实现，给客户带来不便要么付出更高成本采用PCI显卡，或功能跟本无法实现)

　　优点：

　　(1)扩展槽较多，提供传统ISA、PCI扩展

　　(2)传统的ISA、PCI设备价格便宜

　　采用嵌入式主板，采用PC104或PCI104等扩展方式

　　系统优点：

　　(1)嵌入式主板一般采用PC104(相当于IAS)、PCI104(相当于PCI)、MINPCI等扩展形式，信号线更短，信号衰减与干扰更小，接插更牢固、可靠。

　　(2)PCI，ISA桥芯片集成在主板上，系统驱动与监容能力更强

　　(3)嵌入式主板集成DIO，TV-OUT，Audio,单双网口，多串口、多USB口等主流接口，为客户提供了更丰富的接口，使客户扩展更容易。成本更底。

　　(4)而LCD接口又是嵌入式主板的一大特色，它可以使用户直接连接液晶显示屏，比传统的VGA模式减少了A/D转换的麻烦，减少安全隐患。

　　(5)不仅可以上标准的操作系统，同时提供嵌入式操作系统：Windos CE、LINX、WindosXPE等，使系统更简洁、启动更快、稳定性更高，同时避免了意外关机造成的系统损坏等问题。

　　缺点：

　　(1)扩展性相对较弱，不提供传统ISA接口

　　(2)PC104等扩展设备价格较高

　　总结：传统工控机由于其主板的驱动能力和监容性问题会给实际系统应用带来不便，更会因为缼少主流的接口而给客户带来采购成本的上升。嵌入式主板由于接口更丰富，接口更主流，为客户提供了很大的选则空间，降低成本

　　如果需要将STEP 7 V5.x项目移植到STEP 7版(TIA博图)，必须满足以下软件需求。

　　1.软件需求

　　在希望执行项目移植的计算机上，以下软件必须安装

　　STEP 7 版(TIA 博途) V11或更高版本

　　STEP 7 V5.4+SP5或更高版本及相关许可证

　　被移植项目中使用的 STEP 7选项包也必须安装

　　2.项目一致性

　　一个完整的STEP 7V5.x项目（包括S7程序，硬件和网络组态）必须是一致的。每种情况下执行检查一致性的相应功能，以便检查并保证一致性。更多一致性检查的信息参考如下条目，ID:5416540，也可参阅 STEP 7 V5.x 的相关帮助。

　　在STEP 7 V5.x的SIMATIC Manager中可以在程序文件夹下只存储程序（没有CPU）。一致性程序移植之后在STEP7(TIA Portal)中会创建一个非的CPU。

　　注意

　　执行块一致性检查会导致工艺对象 (例如 PID 功能块) 的背景 DB 中的变量恢复缺省值。带配方的数据块也会出现这种情况。建议采取下列的补救措施：

　　在进行块一致性检查前备份背景数据块，之后再将备份的数据块拷贝到原文件夹。

　　不使用块一致性检查恢复块的一致性。生成一个新的背景 DB，然后复制所有数据从旧的（不一致的）背景 DB 到新的（一致性的）背景DB。

　　对于早期 STEP7版本编译的项目

　　如果需要移植早期STEP7版本（例如V5.3）项目到STEP7版（TIA博途），必须在STEP7V5.4+SP5（或更高版本）中重新编译项目。

　　3.硬件组件

　　默认移植过程中只移植软件，并为原项目中的每个设备在目标项目中创建非的设备。硬件和网络组态以及网络连接不移植。

　　如果想要移植STEP7 V5.x项目中的硬件组件，必须在“Migrate project"对话框里勾选 “Includehardware configuration"选项。

　　图.1

　　注意

　　如果进行硬件组态移植，STEP7V5.x项目中所有的硬件组件必须包含在TIA博图硬件对话框中。能够订购并且到2007年10月1日之前没有停止供货的模块可以被TIA博图支持，并存储在 STEP7（TIA博图）的硬件对话框中。如果项目包含STEP7（TIA博图）硬件对话框中没有的硬件组件，移植操作会被终止。

　随着电力电子技术以及工业自动控制技术的发展，使得交流变频调速系统在工业电机拖动领域得到了广泛应用。另外，由于PLC的功能强大、容易使用、高可靠性，常常被用来作为现场数据的采集和设备的控制。本设计就是利用变频器和PLC实现水池水位的控制。

　　变频器技术是一门综合性的技术，它建立在控制技术、电子电力技术、微电子技术和计算机技术的基础上。它与传统的交流拖动系统相比，利用变频器对交流电动机进行调速控制，有许多优点，如节电、容易实现对现有电动机的调速控制、可以实现大范围内的高效连续调速控制、实现速度的控制。容易实现电动机的正反转切换，可以进行高额度的起停运转，可以进行电气制动，可以对电动机进行高速驱动。完善的保护功能:变频器保护功能很强，在运行过程中能随时检测到各种故障，并显示故障类别(如电网瞬时电压降低，电网缺相，直流过电压，功率模块过热，电机短路等)，并立即封锁输出电压。这种“自我保护”的功能，不仅保护了变频器，还保护了电机不易损坏。

　　PLC特点：第一，可靠性高、抗干扰能力强，平均故障时间为几十万小时。而且PLC采用了许多硬件和软件抗干扰措施。第二，编程简单、使用方便目前大多数PLC采用继电器控制形式的梯形图编程方式，很容易被操作人员接受。一些PLC还根据具体问题设计了如步进梯形指令等，进一步简化了编程。第三，设计安装容易，维护工作量少。第四，适用于恶劣的工业环境，采用封装的方式，适合于各种震动、腐蚀、有毒气体等的应用场合。第五，与外部设备连接方便，采用统一接线方式的可拆装的活动端子排，提供不同的端子功能适合于多种电气规格。第六，功能完善、通用性强、体积小、能耗低、性能价格比高。

　　在应用PLC系统设计时，应遵循以下的基本原则，才能保证系统工作的稳定。

　　（1）大限度地满足被控对象的控制要求；

　　（2）系统结构力求简单；

　　（3）系统工作要稳定、可靠；

　　（4）控制系统能方便的进行功能扩展、升级；

　　（5）人机界面友好。

　　本系统中，为了实现能源的充分利用和生产的需要，需要对电机进行转速调节，考虑到电机的启动、运行、调速和制动的特性，采用ABB公司的ABBACS800变频器，系统中由S7-200系列PLC完成数据的采集和对变频器、电机等设备的控制任务。基于S7-200PLC的编程软件,采用模块化的程序设计方法，大量采用代码重用，减少软件的开发和维护。系统利用对PLC软件的设计,实现变频器的参数设置、故障诊断和电机的启动和停止。

　　1 本设计的控制要求：

　　 1)系统要求用户能够的直观了解现场设备的工作状态及水位的变化；

　　 2)要求用户能够远程控制变频器的启动和停止；

　　 3)用户可自行设置水位的高低，以控制变频器的起停；

　　 4)变频器及其他设备的故障信息能够及时反映在远程PLC上；

　　 5)具有水位过高、过低报警和提示用户功能；

　　2 本设计控制结构:

　　由于现场有一台电机作为被控对象，可以使用单台PLC进行单个对象的控制，只要适当的选用高性能的PLC,完全能够胜任此功能。系统控制结构如图1所示。

　　PLC采集传感器、监控电机及变频器等有关的各类对象的信息。本系统中，对电机采用一台变频器来进行频率的调节控制。采用PLC输出的模拟量信号作为变频器的控制端输入信号，从而控制电机转速大小，并且向PLC反馈自身的工作状态信号，当发生故障时，能够向PLC发出报警信号。由于变频调速是通过改变电动机定子供电频率以改变同步转速来实现的，故在调速过程中从高速到低速都可以保持有限的转差功率，因此具有高效率、宽范围、高精度的调速性能。

　　3 设备的选型

　　（1）PLC及其扩展模块的选型：

　　目前，存在着种类繁多的大、中、小型PLC，小到作为少量的继电器装置的替代品，大到作为分布式系统中的上位机，几乎可以满足各种工业控制的需要。另外，新的PLC产品还在不断的涌现，那么，如何选择一个合适PLC？

　　本系统有一台电机、一个液位传感器、一个变频器、五个继电器，共有十八个I/O点，它们构成被控对象。综合分析各类PLC的特点，终选西门子公司的S7系列PLC。

　　由于CPU226集成24输入/16输出共40个数字量I/O点，完全能满足控制要求。此PLC可连接7个扩展模块，大扩展至248路数字量I/O 点或35路模拟量I/O点。26K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。

　　根据上述分析，参照西门子S7-200产品目录，选用主机为CPU226 PLC一台、另加上一台模拟量扩展模块EM235。

　　（2）变频器模块的选型：

　　目前，市场上存在各种各样的变频器，本设计采用ABB公司的ABBACS800变频器。ACS800系列传动产品大的优点就是在全功率范围内统一使用了相同的控制技术，例如启动向导，自定义编程，DTC控制，通用备件，通用的接口技术，以及用于选型、调试和维护的通用软件工具。内含启动引导程序，令您调试易如反掌；自定义编程：内置可编程模块，犹如PLC令您发挥自如；体积小巧：内置滤波器，斩波器及电抗器、性能。

　　4 系统的控制流程：

　　（1）程序设计前准备工作：了解系统概况，形成整体概念，熟悉被控对象、编制出高质量的程序，充分利用手头的硬件和软件工具。

　　（2）程序框图设计：这步的主要工作是根据软件设计规格书的总体要求和控制系统具体要求，确定应用程序的基本结构、按程序设计标准绘制出程序结构框图，然后在根据工艺要求，绘制出各功能单元的详细功能框图。

　　（3）编写程序：编写程序就是根据设计出的框图逐条地编写控制程序，这是整个程序设计工作的核心部分。

　　（4）程序测试和调试：程序测试和调试不同，软件测试的目的是尽可能多地发现软件中的错误，软件调试的任务是进一步诊断和改正软件中的错误。

　　（5）编写程序说明书：程序说明书是对程序的综合说明，是整个程序设计工作的总结。

　　下面是系统设计流程图：

图2 PLC水位控制流程图

　　5 程序结构：

　　本程序分为三部分：主程序、各个子程序、和中断程序（见第四章）。逻辑运算及报警处理等放在主程序中。系统初始化的一些工作及液位显示放在子程序中完成，用以节省时间。利用定时中断功能实现PID控制的定时采样及输出控制。在本系统中，只用比例积分控制，确定增益和时间常数为：增益Kc=0.25；采样时间Ts=0.1S；积分时间Ti=30S；微分时间Td=0S。

　　6 PLC编程软件。

　　本设计使用的是软件是STEP7-Micro/WIN,该软件主要协助用户开发应用程序，除了具有创建程序的相关功能，还有一些文档管理等工具性功能，还可直接通过软件设置PLC的工作方式、参数和运行监控等。

　　该软件可以工作于联机和离线两种工作方式，所谓联机是指直接与PLC连接，允许两者之间进行通信，如上装或下载用户程序和组态数据等。离线则是指不直接与PLC联系，所有程序及参数暂时存入磁盘，联机后再下载至PLC。