7KM3220-0BA01-1DA0全新多功能儀表

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西門子PLC（S7-200、S7-200 SMART、S7-300、S7-400、S7-1200、S7-1500、ET200S、ET200M、ET200SP）、觸摸屏、變頻器、工控機、電線電纜、儀器儀表等，產品選型、詢價、采購，敬請聯系，潯之漫智控技術(上海)有限公司 

西門子 S7-200 PLC 功能強大，性能可靠，但做數學運算時不能象**語言那樣做變量類型自動轉換，經常要手工做 BTI、ITD 之類轉換，計算完成后又要 DTI 等耗時操作，使代碼行數增加，程序可讀性不好，也降低了程序運行效率。
本文給出一種可以避免使用這些指令小技巧，使你代碼看起來更簡潔，也縮程序掃描周期。
就是計算機編程中做算法設計時典型以空間換時間思想。比如一個字變量，計算中經常要向雙字變量轉換，則我們定義符號時讓該變量占據雙字內存空間，將不用字清零，則可同時以字型或雙字型訪問該變量而不需要進行專門轉換。
S7-200 內存格式與我們常用 PC 機正好相反，它是高字前，低字后。我們可以將字變量放后兩個字節，程序初始化時將前兩個字節清零(程序其它方不使用這兩個字節)。
如我們定義符號時將字變量定義 VW2，同時保持 VW0 值為零。則程序中可以用 VW2 以字型訪問該變量，同時也可以 VD0 以雙字型訪問，避免了類型轉換。
避免使用時混淆，**以明確符號定義來區分字類型和雙字類型。此強烈推薦類匈牙利命名法：以前綴指示變量類型，用首字母大寫有意義英文單詞組合作變量名。本人習慣下綴：
b ---- 字節型變量(byte)
w ---- 字型變量(word)
d ---- 雙字變量(double)
r ---- 實型變量(real)
f ---- 位變量(flag)
btn --- 自復位按鈕式輸入(button)
sw ---- 切換開關或自鎖按鈕輸入(switch)
sig --- 傳感器、編碼等電平信號輸入(signal)
rly --- 輸出繼電器位(relay)
……
當然，這個個人習慣來，沒有定則，主利于自己區分。
有一個字類型變量名為 VarName，為使用前面轉換技巧，我們可以這樣定義：
wVarName ---- VW2
dVarName ---- VD0
程序初始化時將 VW0 清零是不需要記憶變量，直接將 dVarName 清零也可)數據塊中將 VW0 設置為零。則以后需要以字類型訪問變量時就用 wVarName，需要以雙字類型訪問變量時就用 dVarName。不需要類型轉換。
本方法可以極大減少程序語句數，使程序更簡潔、可讀性更好，不需要做耗時類型轉換，程序運行效率也到提高。且數學運算量越大，效率提高越明顯。

缺點是要多占用兩字節內存，以后程序中不能使用 VW0。但 S7-200 RAM 空間很大，一般是用不完，以 226 為例，有多達 10K RAM，偶從來沒有超過 1K。 這些 RAM 都是花錢買來，不用白不用，不用也是浪費了。
同理，有字節型變量經常需要與字類型變量相互轉換，讓字節變量占用一個字內存寬度浪費一個字節，避免類型轉換

今天，隨著對工業自動化的要求越來越高，以及大量控制設備和過程監控裝置之間通信的需要，"監控和數據采集

系統"越來越受到用戶的重視。在動力系統方面，以柴油發電機組作為應急備用電源的發電廠，在工廠、礦山、高層建筑、醫院、郵電、賓館、銀行等許多部門都得到了廣泛的應用。為了提高供電質量和供電可靠性，改善操作人員的工作條件，減少維護運行人員，備用發電站迫切要求實現自動化運行和管理。該監控系統由監視主機(包括通信板)和若干現場的從站(SIEMENSS7-200)組成。實現發電機組的數據采集、報警、存儲、備份等服務。本文主要介紹下位機S7-200的系統原理。

2、系統的總體設計

結合生產實際的需要，考慮該發電機組的自動化系統由5大功能部件組成(系統的硬件圖如圖1所示)。

(1)發電機組的自動啟動和自動停機;

(2)工程市電和機電的自動切換;

(3)發電機組電壓和頻率的自動調節;

(4)發電機組故障自動檢測，報警和故障處理;

(5)發電機組電壓、電流、頻率、有功功率、啟動電池電壓等電量參數的自動調節。

3、系統組成

3.1S7-200系統PLC的特性和特點

西門子公司的S7-200系列可編程控制器，****，硬件配置齊全，它的特點與性能如下:

(1)機內有高速計數器，可同時輸入三路高速脈沖，并可輸出頻率和脈寬可調的高速脈沖信號。

(2)具有21個中斷源的中斷優先管理，并配有RS485接口，可實現PLC與PC機之間的遠程通訊，便于上位機監控和聯網。

(3)具有結構緊湊、組裝靈活、編程簡單，抗干擾能力強、可靠性高等特點。

由此可見，它非常適用于工業控制中小型自動控制系統。經分析，決定采用S7-200系列可編程控制器作為發電機組自動控制系統的核心部件。

3.2PLC配置及I/O的分配和功能

經過分析，本系統采用10個開關量輸入，10個開關量輸出和3個模擬量輸入，即可滿足系統控制需求，因此-

PLC配置如下:

CPU214PCPowerSupply,DCbbbbbs,DCOutputs

EM231Analogbbbbb,A13*12Bits

I/O的分配和功能如下:

開關量輸入:

IO.0:輸入中斷(配合脈寬調制使用)

IO.1:方式選擇(0-遠程控制1-自動)

IO.2:市電檢測(0-無市電1-有市電)

IO.3:機電檢測(0-無機電1-有機電)

IO.4:油壓低(0-油壓正常1-油壓偏低)

IO.5:油水溫高(0-油水溫正常1-油水溫偏高)

IO.6:高速計數器HSCI(利用高速計數器檢測啟動電池電壓)

IO.7:緊急停車(0-非緊急停車狀態1-緊急停車狀態)

IO.0:復位(1-手動復位)

(利用高速計數器檢測轉速)

開關量輸入:

Q0.0:高速脈沖輸出(通過控制直流電磁鐵調節轉速)

Q0.1:停機(1-停機電磁閥動作)

Q0.2:啟動(1-啟動馬達動作)

Q0.3:市電合閘(1-市電主開關動作)

Q0.4:機電合閘(1-機電主開關動作)

Q0.5:三啟失敗(1-三啟失敗信號燈亮)

Q0.6:機組故障(1-機組故障信號燈亮)

Q0.7警鈴(1-警鈴響)

Q1.0:自動強激磁(1-強激磁繼電器動作)

Q1.1:冷啟動自動輔助(1-冷啟動輔助裝置電磁閥動作)

模擬量輸入:

AIWO:母線電壓

AIW2:母線電流

AIW4:負載功率

4系統實現

發電站自動化監控系統由機組自動啟?？刂?，轉速自動調節，電量參數自動檢測，故障自動檢測等功能模塊組成。

4.1制動啟?？刂?/p>

本功能模塊是根據各開關量的輸入狀態，自動控制機組的啟動、停止和機電與市電的相互切換。這主要屬于順序控制具有較強的邏輯控制。用S7-200實現簡易而可靠。

4.2轉速調節

油機轉速調節是通過CPU214中高速脈沖輸出脈寬調制(PWM)功能調節可控直流電磁鐵控制柴油機油門開度來實現的。用CPU214實現轉速調節方法如下:轉速信號由安裝在柴油機上磁電式傳感器獲得，CPU214通過高速計數器測量油機轉速，測得轉速信號送入PID調節器，將調節器輸出的數字量轉換為脈沖寬度的時間量，再通過CPU214中的脈寬可調的高速脈沖輸出(QO，0)，經過功率驅動器控制可控制直流電磁鐵調節緊油機門開度大小，從而實現對油機轉速的調節。

本系統屬于反饋控制和**的數字控制，涉及到一些控制算法問題。在CPU214中，方法實現了一種轉速控制的PID調節器。PID的模擬表達式:

M(t)=KC(1+1/Ti*fe(t)dt+Td*de(t)/de(t))

在CPU214中，微公和積分采用如下公式:

微分運算:[新差值E(n)-舊差值E(n-1)]÷控制周期TC

積分運算:[舊差值E(n-1)+新差值E(n)]×控制TO÷2

轉速-與轉速傳感器頻率關系的計算公式如下:

f----轉速傳感器信號頻率

n----轉速(轉/分)

z----傳感齒輪齒數

為更好的實現全程調速我們采用分程PID限幅

怠速時間:轉速設定值VW108=192

*小輸出值VW126=180

*大輸出值VW124=420

高速期間:轉速設定值VW108=VW212(由模擬電位器設定)

*小輸出值VW126=420

*大輸出值VW124=995

本系統中:n=1500r/mlnz=128齒

這樣f>3200Hz，故采用7kHz的高速計數器HSC2測量轉速。停機時，將轉速設定值和網緩沖器全部置0。輸出限制在VW106=5上，以使PWM能夠連續工作。同時使Q0.1=1，停機磁閥動作，切斷油路達到停機目的。為了使設定

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