西门子模块总代理商-苏州地区

S7通信是专为西门子控制产品优化设计的通信协议，它是需要建立连接的协议。S7通信分为单向连接和双向连接，SMART200plc只有S7单向连接功能。单向连接中的客户机是向服务器请求服务的设备，客户机调用GET/PUT指令读、写服务器的存储区。服务器是通信中的被动方，用户不用编写服务器的S7通信程序，S7通信是由它的操作系统完成的。

 SMART200plc的以太网端口有以下特点：

 1．功能强大
 SMART200plc集成的以太网端口功能非常强大，它有一个编程员连接，8个HMI（人机界面）连接，8个主动GET/PUT连接或8个被动GET/PUT连接。用以太网下载程序的速度非常快。使用GET/PUT指令的S7通信可以实现S7-200 SMART之间的通信、与西门子触摸屏HMI（例如性价比极高的SMART 700 IE）的通信，和与其他西门子PLC（S7-200/300/400/1200/1500）的通信。它既可以作S7通信的客户机也可以作服务器。
 S7-200 SMART CPU之间的以太网通信类似于S7-200西门子plc之间使用网络读写指令NETR/NETW的通信，但是NETR和NETW指令只能读、写远程站点多16B的数据。S7-200 SMART的GET/PUT指令可以读写200多字节的数据。
 S7-300/400的CPU之间可以通过MPI、PROFIBUS-DP和以太网实现S7通信。但是S7-300/400的CPU集成的MPI和DP接口在S7通信中只能作服务器，不能作客户机。

 2．硬件成本极低
 S7-200西门子plc为了实现以太网通信，需要配备2000多元的以太网模块CP243-1，S7-200 SMART的以太网接口的功能和CP243-1差不多，相当于白送了一块CP243-1给用户。
 S7-1200西门子plc也有以太网接口，但是只能作S7通信的服务器，不能作客户机。S7-1200的价格比S7-200 SMART高。S7-300/400有的CPU有以太网接口，但是价格很高。有的需要配好几千元的以太网模块。
 3．使用简单方便
 S7-1200 CPU之间的以太网通信需要编程，S7-300/400作为S7通信的客户机时需要组态和编程。
 S7-200和SMART200plc的以太网S7通信一样，都有编程向导，但是S7-200西门子plc的向导需要多设置很多参数，例如模块命令字节地址、本地和远程的传输层服务访问点TSAP、连接的符号名称、数据传输的符号名、是否生成CRC保护、是否使能连接的“保持活动”功能。

伺服电机在自动控制系统中用作执行元件，它将接收到的控制信号转换为轴的角位移或角速度输出。通常的控制方式有三种：
①通讯方式，利用RS232或RS485方式与上位机进行通讯，实现控制；
②模拟量控制方式，利用模拟量的大小和极性来控制电机的转速和方向；
③差分信号控制方式，利用差分信号的频率来控制电机速度。
简单、方便的实现对伺服电机转速的控制是工业控制领域内的一个期望目标，本文主要研究如何利用PLC输出的模拟量实现对伺服电机的速度较为的控制。

• 块保护：
  通过密码保护用户程序，未经授权无法访问。

• 集成 HMI 服务:
  对于 HMI 设备，用户只需指定数据源和数据目标数据将由程序自动循环传输。

• 集成通信功能：

• 编程器/OP 通信

• 全局数据通信

• S7 基本通信

• S7 通信

• 通过网络更新固件

• 通过 TCP/IP、UDP 和 ISO-on-TCP (RFC1006) 进行开放式通信

• 在基于组件的自动化中实现分布式智能系统 (PROFINET)

• 通过集成的 web 服务器获得附加诊断功能

使用 STEP 7 硬件组态工具，可对 S7-400（包括 CPU）的特性和响应进行参数化，例如：

• MPI 多点接口：

• 定义站地址。

• 启动/循环行为。

• 定义大循环时间和通信负荷。

• 
  

• 地址分配：
  I/O 模块寻址

• 保持范围：
  定义具有保持特性的位存储器、计数器、定时器、数据块和时钟存储器点数。

• 过程映像，局部数据的大小。

• 诊断缓存区的长度。

• 保护等级：
  定义程序和数据访问权限。

• 系统诊断：
  定义诊断报文的处理和范围

• 循环中断：
  设定周期时间。

• PROFINET 接口

• 通过 NTP 协议对时间同步进行参数化

• 状态和故障显示：
  例如，LED 可指示内部和外部故障以及运行、停止、启动、测试功能等运行状态。

• 测试功能：
  可使用编程设备显示程序执行中的信号状态，不考虑用户程序而修改过程变量，输出堆栈存储器的内容，运行各个程序步骤，并禁用程序组件。

• 信息功能：
  使用编程器，用户可获取有关 CPU 的存储器容量和运行模式以及 RAM 和装载存储器的当前利用率方面的信息

2.控制系统电路
　　控制装置选用西门子S7-200系列PLC CPU224XPCN，这种型号的PLC除了带有输入输出点外。还有1个模拟量输入点和1个模拟量输出点，这一型号PLC所具有的模拟量模块，能够满足控制伺服电机的需要。触摸屏选用西门子触摸屏，型号为TP177B。
　　具体控制方案如图l所示，触摸屏是人机对话接口，初的指令信息要从这里输入。输入的信息通过通讯端口传送到PLC。经运算后，PLC输出模拟量，并连接到伺服控制器的模拟量输入端口。伺服控制器对接收到的模拟量进行内部运算，而后驱动伺服电机达到相应的转速。伺服电机通过测速元件将转速信息反馈到伺服控制器，形成闭环系统，实现转速稳定的效果。

图1   控制方案

 
方案中的伺服电机，设计工作转速范围为500～6000RPM，精度要求为±3RPM。
3.控制过程
　　在触摸屏中设置一个对话框，可输入4位数值，然后将此对话框中的数据属性设置成对应PLC中的整形变量数据(如VW310)。目的是当在对话框中输人数值后，电机就能够达到与该数值相同的速度。
　　PLC输出的模拟量是0～10V，对应的整形数据是0～32000；而伺服电机的输入模拟量是0～l0V。对应的转速是0-6500 RPM。由于这些数值都是理论上的，并且终希望得到的还是输入值对应上转速即可。因此，模拟量作为中间环节仅做参考。需要重点考虑的还是输入值、整形数据和实际转速。经过直接实测，测试数据如表1所示。

表1　直接实测数值表

由表1可看出，输入值和实际转速相差甚远，而唯一的办法是通过运算将输入值转换成能对应上实际转速的整形数值。但是还要首先找到高转速和低转速对应的数值。通过实验发现，对应关系如表2所示

表2   实测对应数值表

PLC的模拟量输出和伺服电机转速输出都是线性的，可以根据表2的数据列出直线方程组，计算出输入值和整形数值之间的关系。
2711＝500×a+b
30854＝600×a+b
解得：a=5117；b=152
　　设实际转速为x，整形数值为y；那么关系方程为：
y=5117×x+152
通过PLC。实现则需妻用到数字运算指令，具体如图2所示
图2数字运算指令实现对应关系
运算后，将数据直接传送到模拟量输出口就完成了转换工作(由于输出口不接受双字数据；所以仅传字数据，VB2232即可)。如图3所示
图3模拟量输出口传送指令
这样．就基本上完成了从对话框输入速度值，经过PLC运算后输出模拟量。伺服控制器接收到模拟量驱动伺服电机，伺服电机的转速等于输入速度值的过程。通过经过实际检验，测得输入值、整形数值、实际转速如表3。

表3　运算后的实测数值表

工业以太网。工业以太网（Ethernet）基于 TCP/IP 的以太网是一 种标准的开放式通信网络，不同厂商的设备很容易互联。工业以太网是当前 工业控制领域的研究热点。重点在于利用交换式以太网技术为控制器和操作 站，各种工作站之间的相互协调合作提供一种交互机制并和上层信息网络无 缝集成。虽然脱胎于 Intranet、Internet 等类型的信息网络，但是工业以太 网是面向生产过程，对实时性、可靠性、安全性和数据完整性有很高的要 求。

4.结束语
　　本文提出了一种利用西门子200系列PLC所配备的模拟量输出模块，控制伺服电机的方法，方法简单，易于实现，且能够满足转速精度为±3 RPM的工作要求。