西门子模块6ES7223-1PM22-0XA8常规现货

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西门子模块6ES7223-1PM22-0XA8常规现货1 引言随着PLC在工厂自动化中的广泛应用，各PLC生产商不断推承出新，功能更加完善，性能更加优异的PLC不断涌现。以德国西门子公司为例，90年代中期，继S5系列PLC之后，就相继推出了S7系列的PLC。该系列PLC不仅具有S5系列PLC的优点，而且更加注重功能的改进和集成。对于现在应用广泛的闭环控制、模拟量处理、通信联网、脉冲输出等均提供了相应的指令及使用途径。编程软件STEP 7为用户提供了界面友好且功能强大的开发工具。本文拟就S7-200系列PLC中CPU214通过与一台SIMOVERT微型主电机驱动器通信来起动、停止电机，以及改变电机的频率，介绍其特点并给出相应的应用程序流程图或源程序。2 硬件要求(1) 硬件组成一台带输入仿真器的S7-200 CPU214，一根RS 485电缆，一台微型主电机驱动器和电机;(2) 参数设置正确地将电机和微型主电机驱动器接好线，并且所用电机和微型主电机驱动器的参数已通过人工设定，且微型主电机驱动器必须设置在遥控方式(P910=1)，波特率:19.2kB(P92=7)，地址1(P91=1);(3) 接线方式用一根带9针阳性插头的RS 485通信电缆接在S7-200 CPU214的1、3、8端上，电缆另一端是插孔，分别接到微型主电机驱动器的13、14、15端子上。3 分析及说明(1) S7-200自由通信口模式S7-200 CPU214与SIMOVERT微型主电机驱动器通信是通过S7-200自由通信口模式进行的，使用USS5字协议。输入仿真器用来初始化发给电机驱动器的命令。用程序监视RUN/TERM开关，并选择相应的协议来设置自由通信口模式的控制字节(SMB30);(2) 输入点分配I0.0 上升沿有效 使电机以上次命令的恒定频率运转;I0.2 上升沿有效 使电机以上次命令的频率开始变频运转;I0.4 上升沿有效 停止电机;I0.5 电平有效 以1或2倍率改变频率:I0.5=“0”:1倍，I0.5=“1”:2倍;I0.6 上升沿有效 以1或2倍频率增量增加电机频率;I0.7 上升沿有效 以1或2倍频率增量降低电机频率;I1.0 电平有效 控制电机旋转方向，I1.0=0:电机正转，I1.0=1:电机反转;(3) 程序检测首先对微型主电机驱动器的发送要计时，如果失败，允许再试发送，多可试发送3次。然后，对来自微型主电机驱动器的接收也要计时，在退出发送接收操作之前可重试多达3次。对来自微型主电机驱动器的响应信息要进行有效性校验(STX，LEN，ADR及BCC)，任何被检测到的错误都要进行显示;(4) 输出点分配QB0用来显示检测到的错误信息，具体显示含义如下:“0”表示无错误;“1”表示非法的响应(除去坏的BBC);“2”表示坏的BBC;“3”表示发送超时;“4”表示接收超时。4 程序结构(1) 程序结构整个控制程序由1个主程序(MAIN)、8个子程序(SBR 0-7)及4个中断程序(INT 0-3)组成。各程序所完成的功能如下:l MAIN 主程序:监视用于自由通信口/PPI通信切换的RUN/TERM开关，寻找输入信号上升沿作为电机运行命令。· SBR0 设置自由通信口通信:扫描时设置自由通信口模式的参数。·SBR1 RUN子程序:设定电机恒速运转。·SBR2 RAMP子程序:设定电机变速运转。· SBR3 增加频率倍率的子程序:增加微型主电机驱动器的输出频率。·SBR4 降低频率倍率的子程序:降低微型主电机驱动器的输出频率。·SBR5 STOP子程序:停止电机。·SBR6 计算输出信息的BCC。·SBR7 发送信息，初始化发送定时器。· INT0 发送(XMT)中断处理程序，打开接收器。· INT1 发送超时的中断处理程序，多试发3次。·INT2 接收字符的中断处理程序。· INT3 接收超时的中断处理程序，多试收3次。(2) 程序流程图如图1所示。图1 程序流程图5 程序及注释由于文章篇幅的限制，在此仅给出与通信有关部分的源程序。SBR 7 //初始化XTM及XTM定时器XMT VB99,0 //发送ATCH 0,9 //捕捉XTM发送中断，并//调用中断程序0MOVB 255,SMB34 //设置XTM定时器255MSATCH 1,10 //捕捉XTM定时器中断，//并调用中断1RETINT 0 //中断程序0，XMT发送中断处理，//关XMT定时器DTCH 10 //退出XMT定时器DTCH 9 //中止XMT事件MOVW 3，VW204 //刷新XMT重试次数MOVW 14，VW208 //响应信息中接收的字符数MOVW 0，VW215 //清BCC累加器MOVD &VB114，VD211 //设置接收缓冲区指针ATCH 2，8 //捕捉RCV(接收)中断，并//调用中断程序2ATCH 3，10 //捕捉接收定时器中断，并调//用中断程序3RETIINT 1 //定时器中断0处理--发送DTCH 9 //停止XMT(发送)DTCH 10 //退出定时器DECW VW204 //重试次数减1，若为0，且LD SM1.0 //SM1.0=1，则MOVB 3，VB210MOVB 3，QB0 //用QB0指示发送超时MOVW 3，VW204 //刷新发送重试计数S M0.0，1 //使RUN、RAMP有效CRETI //条件返回XMT VB99，0 //重试发送ATCH 0，9 //捕捉XMT中断，并调用//中断程序0MOVB 255，SMB34 //设置XMT定时器为避//免55mSATCH 1，10 //捕捉定时中断，并调用//中断程序RETIINT 2 //接受字符处理MOVB SMB2，AC0 //得到接收字符XORW AC0，VW215 //累积BCCMOVB AC0，*VD211 //把接收到的字符送//入缓冲区INCD VD211 //缓冲区指针加1DECW VW208 // 有待接收的字符总数减1LDN SM1.0 //检验是否结束CRETINOTDTCH 10 //退出接收定时器DTCH 8 //关接收AB= 0，VB216 //检验已算好的BCC是否为0NOTMOVB 2，VB210 //坏的BCC操作码MOVB 2，QB0JMP 0LDB= VB114，16#02 // STX个字符吗AB= VB115，16#0C //长度=12吗？AB= VB116，VB102 //将信息发往同一从//设备吗？MOVB 0，VB210 //操作正确MOVB 0，QB0JMP 0LD SM0.0MOVB 1，VB210 //信息中有不对的地方MOVB 1，QB0LBL 0MOVW 3，VW206 //刷新接收可重试次数RETIINT 3 //定时器中断0处理—接收DTCH 8 //关接收中断DTCH 10 //退出接收定时器DECW VW206 //重试次数减1，若为0，且LD SM1.0 //SM1.0=1，则MOVB 4，VB210MOVB 4，QB0 //指示接收超时MOVW 3，VW206 //刷新接收重试次数S M0。0，1 //使RUN/RAMP有效CRETNOTMOVD &VB114,VD211 //设置接收缓冲区指针MOVW 0，VW215 //清BCC累加器XMT VB99，0 //重发送ATCH VB0，9 //捕捉XMT中断，并//调用中断程序0MOVB 255，SMB34 //设置XMT定时器中断ATCH 1，10 //捕捉定时器中断，并调//用中断程序1RETI6 结束语虽然此程序只与一台微型主电机驱动器通信，但可将它扩展用于另外的输入点，选择多站通信线路上的某一台微型主电机驱动器的地址，向它发送命令。另外，这个程序的基本通信结构还可用来发送别的信息给微型主电机驱动器，如监视电流、转矩等。    FX系列PLC梯形图中的编程元件的名称有字母和数字组成，他们分别表示元件的类型和元件号，如Y10，M129。输入继电器与输出继电器的元件号用八进制数表示，八进制数只有0~7这8个数字符号，遵循“逢8进1”的运算规则。例如，八进制数X17和X20是两个相邻的整数。表3–3给出了FX2N系列PLC的输入/输出继电器元件号。1．输入继电器(X)   输入继电器是PLC接收外部输入的开关量信号的窗口。PLC通过光耦合器，将外部信号的状态读入并存储在输入映像寄存器中。输入端可以外接常开触点或常闭触点，也可以接多个触点组成的串并联电路或电子传感器(如接近开关)。在梯形图中，可以多次使用输入继电器的常开触点和常闭触点。   图3–6是一个PLC控制系统的示意图，X0端子外接的输入电路接通时，它对应的输入映像寄存器为1状态，断开时为0状态。输入继电器的状态惟一地取决于外部输入信号的状态，不可能受用户程序的控制，因此在梯形图中不能出现输入继电器的线圈。因为PLC只是在每一扫描周期开始时读取输入信号，输入信号为ON或OFF的持续时间应大于PLC的扫描周期。如果不满足这一条件，可能会丢失输入信号。 2. 输出继电器(Y) 输出继电器是PLC向外部负载发送信号的窗口。输出继电器用来将PLc的输出信号传送给输出模块，再由后者驱动外部负载。如果图3-6梯形图中Y4的线圈“通电”，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的常开触点闭合，使外部负载工作。输出模块中的每一个硬件继电器仅有一对常开触点，但是在梯形图中，每一个输出继电器的常开触点和常闭触点都可以多次使用。0.  引言　　在运动控制系统设计中，PID控制以其结构简单、使用方便、鲁棒性较强等特点长期以来被广泛应用于工业过程中，并取得了良好的控制效果。但是对于一些非线性时变系统，采用PID控制难以获得满意得控制效果[1]。而模糊控制是一种基于语言规则与模糊推理的智能控制，它不依赖被控对象jingque的数学模型，是在总结经验基础上实现自动控制的一种手段。由于模糊控制对输入变量的处理是离散的，且没有积分环节，故控制精度不如PID控制。本文将模糊控制与PID控制相结合，利用模糊判断的思想，对PID参数自动整定。使用贝加莱公司新推出的AR4MATLAB/Simubbbb中的B&R工具箱进行控制器设计并应用到空气球实验系统中。1. 实验硬件系统构成　　本文采用的空气球实验装置由贝加莱公司提供，该系统由控制器、风扇、玻璃管、空气球组成，如图1所示，具体如下：1）控制器：采用贝加莱公司的X20CP1486标准型CPU，它是基于Inbbb Celeron的处理器，任务处理等级是μs级。配有64MB的大容量内存，方便模糊控制等复杂控制运算；2）风扇：采用标准PC风扇，输出功率可变，大小由输入电压控制，采用PWM技术进行控制；3）玻璃管：两端开口透明管，直径比空气球略大，以保证空气球可以在其中自由运行，长度约为45cm；4）空气球：采用标准乒乓球，直径40mm，重量2.7g。图1 空气球实验装置硬件图2. 实验软件介绍　　软件使用的是贝加莱公司提供AR4MATLAB ，它增加了自动代码转化功能，即在AR4MATLAB/Simubbbb中搭建的模块可以通过使用Real-Time Workshop® 和 Real-Time Workshop® bbbbbded Coder自动转换成ANSI-C语言,并下装到B&R 的PCC中，示意图如图2所示。图2 控制算法实现示意图　　这就使得基于AR4MATLAB/Simubbbb设计的复杂控制算法可以容易的下载到控制器中，使用者不需要调试大量的代码和避免发生错误的风险就可以测试相关的控制方法。 　　AR4MATLAB/SIMUbbbb新增了一个B&R Toolbox，该工具箱里包含了4个不同的模块，如图3所示。图3 B&R工具箱3. 空气球实验装置模型的建立3.1系统参数　　空气球实验系统是一个典型的力学系统，其模型参数及空气阻力参数见表1、表2：表1 模型参数         　　　　　　　　　                表2 空气阻力参数 3.2运动学分析　　系统通过PWM（脉冲宽度调制）来控制加在风扇上的电压，从而控制风扇吹力的大小。风扇电压与吹力是非线性关系，可采用非线性处理模块Lookup table将其分段线性化。　　由于空气球运动时的高速度不超过0.1m/s2，根据计算，空气阻力f相对于推力F、重力mg，相差5个数量级，所以可以忽略空气阻力。4. 模糊自适应PID控制器设计　　PID控制只能利用一组固定参数进行控制，这些参数不能兼顾动态性能和静态性能之间、设定值和抑制扰动之间的矛盾。为此，控制系统引入模糊推理，在PID初值基础上通过增加修正参数进行整定，改善系统动态性能[2][3]。4.1参数自整定原则　　PID参数模糊自整定是找出PID的三个参数与 和 之间的模糊关系，在运行中通过不断检测 和 ，根据模糊控制规则来对三个参数进行在线修改，以满足不同 和 时对控制参数的不同要求，而使被控对象具有良好的动静态性能，模糊PID控制系统如图6所示。图6模糊控制系统原理图　　模糊控制器以偏差 和偏差变化率 作为输入，修正参数△kp，△ki，△kd为输出，则PID控制器输出的参数为kp， ki， kd为（3）所示，k′p，k′i，k′d为预整定值。4.2模糊控制规则表 　　模糊控制器输入输出变量的模糊子集分别为E,EC,△kp，△ki，△kd，各变量语言值为：{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}，记为{ NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，隶属函数均采用灵敏度强的三角函数，模糊蕴涵关系运算采用小运算法(Mamdani),去模糊化采用重心法。E和EC的变化范围为[-0.5，+0.5]，模糊论域为{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}。△kp，△ki和△kd的基本论域为[-0.3，0.3]，模糊论域为{-0.3，-0.25，-0.2，-0.15，-0.1，-0.05，0，0.05，0.1，0.15，0.2，0.25，0.3}，比例因子Ke为12，量化因子Kec为 1。通过模糊推理及试验修正，得出△kp，△ki，△kd的模糊控制规则如表3-5所示。表3 △kp的模糊规则          　　　　　　　　　　　       表4 △ki的模糊规则表5 △kd的模糊规则5. 实验结果 　　根据所建立的空气球实验装置数学模型，在AR4MATLAB/ Simubbbb环境下，使用模糊PID控制算法进行仿真实验，空气球在玻璃管中的高度为被控参数，设定值为0.3m，模糊PID控制器初始参数kp=60, ki=0.5, kd=100。在Automation Studio中对控制器进行编译，生成ANSI-C代码并下载到贝加莱公司的PCC中，对空气求进行控制。使用Trace评分功能对空气球运动轨迹进行追踪，如图7所示。6. 结束语　　本文使用贝加莱公司新推出的B&R Toolbox ，在AR4MATLAB/Simubbbb环境下进行模糊自适应PID控制器设计，并下载到贝加莱公司的可编程计算机控制器(PCC)上，实现对空气球的控制。实验结果表明，该控制方案实现简单，可方便实现模糊PID控制在空气球实验系统中的应用。