工艺功能

青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室第9章工艺功能青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室9.1模拟量处理及PID功能典型的PLC模拟量单闭环控制系统如图所示。pvt控制器D/AA/D()pvnmvt()evnspnct()mvn()()()()执行机构被控对象测量元件-青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室传感器变送器A/D模拟量输入模块CPU执行器D/A模拟量输出模块IWxxx:PQWxxx:P模拟量输入输出示意图青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室模拟量模块的属性对话框青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室SM1234模块属性对话框的“模拟输入”项青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室模拟量的表达方式和测量值的分辨率青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室不同的电压、电流、电阻或温度输入信号对应的数值关系青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室PID控制器功能结构示意图青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室PID基本参数组态青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室输入标定青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室高级参数组态青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室PID参数组态青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室控制区趋势显示区优化区当前值显示区调试面板青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室PID应用举例:假设有一加热系统，加热源采用脉冲控制的灯泡。干扰源采用电位计控制的小风扇，使用传感器测量系统的温度，灯泡亮时会使灯泡附近的温度传感器温度升高，风扇运转时可给传感器周围降温，设定值为0~10V的电压信号送入PLC，温度传感器作为反馈接入到PLC中，干扰源给定直接输出至风扇。青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室9.2高速计数器生产实践中，经常会遇到需要检测高频脉冲的场合，例如检测步进电机的运动距离，计算异步电机转速等，而PLC中的普通计数器受限于扫描周期的影响，无法计量频率较高的脉冲信号。S7-1200CPU提供了最多6个高速计数器，其独立于CPU的扫描周期进行计算，可测量的单相脉冲频率最高为100khz，双相或A/B相频率最高为30khz。高速计数器可用于连接增量型旋转编码器，通过对硬件组态和调用相关指令块来使用此功能。青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室描述输入点定义功能HSCHSC1使用CPU集成I/O或信号板或监控PTO0I0.0I4.0PTO0I0.1I4.1PTO0方向I0.3HSC2使用CPU集成I/O或监控PTO0I0.2PTO1I0.3PTO1方向I0.1HSC3使用CPU集成I/OI0.4I0.5I0.7HSC4使用CPU集成I/OI0.6I0.7I0.5HSC5使用CPU集成I/O或信号板I1.0I1.4I1.1I4.1I1.2HSC6使用CPU集成I/OI1.3I1.4I1.5模式单相计数，内部方向控制时钟复位单相计数，外部方向控制时钟方向计数或频率复位计数双相计数，两路时钟输入增时钟减时钟计数或频率复位计数A/B相正交计数A相B相计数或频率Z相监控PTO输出时钟方向计数高速计数器硬件输入定义与工作模式青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室高速计数器号数据类型默认地址高速计数器号数据类型默认地址HSC1DINTID1000HSC4DINTID1012HSC2DINTID1004HSC5DINTID1016HSC3DINTID1008HSC6DINTID1020高速计数器寻址青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室S7-1200在高速计数器中提供了中断功能，用以在某些特定条件下触发程序，共有3种中断条件：1、当前值等于预置值。2、私用外部信号复位。3、带有外部方向控制时，计数方向发生改变。青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室高速计数器的应用步骤主要包括：1.在CPU的属性对话框中激活高速计数器并设置相关参数。2.添加硬件中断块，关联相对应的高速计数器所产生的预置值中断。3.在中断块中添加高速计数器指令块，编写修改预置值程序，设置复位计数器等参数。4.将程序下载，执行功能。青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室假设在旋转机械上有单相增量编码器作为反馈，接入到S7-1200CPU。要求在计数25个脉冲时，计数器复位，置位M0.5，并设定新预设值为50个脉冲。当计满50个脉冲后复位M0.5，并将预置值再设为25，周而复始执行此功能。针对此应用，选择CPU1214C，高速计数器为HSC1，模式为单相计数，内部方向控制，无外部复位。据此，脉冲输入应接入I0.0，使用HSC1的预置值中断（CV=RV）功能实现此应用。青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室9.3运动控制S7-1200在运动控制中使用了轴的概念，通过对轴的组态，包括硬件接口、位置定义、动态特性、机械特性等，与相关的指令块（符合PLCopen规范）组合使用，可实现绝对位置、相对位置、点动、转速控制及自动寻找参考点的功能。青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室步进驱动硬件输出(PTO)方向控制位伺服控制S7-1200运动控制示意图青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室运动控制功能原理示意图S7-1200运动控制功能的实现包含以下4部分：（1）相关执行设备。（2）CPU硬件输出。（3）定义工艺对象“轴”。（4）程序中的控制指令块。青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室应用举例:假设有一个伺服电机带动一滑块在轨道上左右滑行，伺服电机转速3000转/分钟，旋转编码器一圈为1000个脉冲，电机每转一圈滑块运行10mm，左限位开关输入点I0.1，右限位开关为输入点I0.2，参考点输入为I0.0。系统示意图如图所示。要求从参考点位置，向左极限方向运动30mm。左极限开关滑块外部参考点右极限开关01020304050-50-40-30-20-10青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室9.4PWMPWM是一种周期固定，脉宽可调节的脉冲输出。PWM功能虽然使用的是数字量输出，但其在很多方面类似于模拟量，比如它可以控制电机的转速、阀门的位置等。S7-1200CPU提供了两个输出通道用于高速脉冲输出分别可组态为PTO或PWM：PTO的功能只能由运动控制指令来实现，PWM功能使用CTRL_PWM指令块实现，当一个通道被组态为PWM时，将不能使用PTO功能。反之亦然。青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室脉冲宽度可表示为脉冲周期的百分之几、千分之几、万分之几、或S7analog(模拟量)形式，脉宽的范围可从0（无脉冲，数字量输出为0）到全脉冲周期（无脉冲，数字量输出为1）。青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室描述默认的输出分配脉冲方向PTO1CPUQ0.0Q0.1SBQ4.0Q4.1PWM1CPUQ0.0-SBQ4.0-PTO2CPUQ0.2Q0.3SBQ4.2Q4.3PWM2CPUQ0.2-SBQ4.2-脉冲功能输出点青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室激活脉冲发生器青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室应用举例：使用模拟量控制数字量输出，当模拟量发生变换时，CPU输出的脉冲宽度随之改变，但周期不变，可用于控制脉冲方式的加热设备。此应用通过PWM功能实现，脉冲周期为1S，模拟量值在0~27648之间变化。青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室