西门子S7-200CN 6ES7235-0KD22-0XA8

西门子S7-200CN 6ES7235-0KD22-0XA8

 SIMATIC S7-200 CN，模拟输入/输出 EM 235，仅用于 S7-22X CPU， 4 AE，+/-10V DC；1AA，+/-10V DC 12 位转换器 此 S7-200 CN 产品 只具有 CE 认证

西门子 S7-200 PLC 功能强大，性能可靠，但做数学运算时不能象高级语言那样做变量类型自动转换，经常要手工做 BTI、ITD 之类转换，计算完成后又要 DTI 等耗时操作，使代码行数增加，程序可读性不好，也降低了程序运行效率。
本文给出一种可以避免使用这些指令小技巧，使你代码看起来简洁，也缩程序扫描周期。
就是计算机编程中做算法设计时典型以空间换时间思想。比如一个字变量，计算中经常要向双字变量转换，则我们定义符号时让该变量占据双字内存空间，将不用字清零，则可同时以字型或双字型访问该变量而不需要进行专门转换。
S7-200 内存格式与我们常用 PC 机正好相反，它是高字前，低字后。我们可以将字变量放后两个字节，程序初始化时将前两个字节清零(程序其它方不使用这两个字节)。
如我们定义符号时将字变量定义 VW2，同时保持 VW0 值为零。则程序中可以用 VW2 以字型访问该变量，同时也可以 VD0 以双字型访问，避免了类型转换。
避免使用时混淆，好以明确符号定义来区分字类型和双字类型。此强烈推荐类匈牙利命名法：以前缀指示变量类型，用首字母大写有意义英文单词组合作变量名。本人习惯下缀：
b ---- 字节型变量(byte)
w ---- 字型变量(word)
d ---- 双字变量(double)
r ---- 实型变量(real)
f ---- 位变量(flag)
btn --- 自复位按钮式输入(button)
sw ---- 切换开关或自锁按钮输入(switch)
sig --- 传感器、编码等电平信号输入(**)
rly --- 输出继电器位(relay)
……
当然，这个个人习惯来，没有定则，主利于自己区分。
有一个字类型变量名为 VarName，为使用转换技巧，我们可以这样定义：
wVarName ---- VW2
dVarName ---- VD0
程序初始化时将 VW0 清零是不需要记忆变量，直接将 dVarName 清零也可)数据块中将 VW0 设置为零。则以后需要以字类型访问变量时就用 wVarName，需要以双字类型访问变量时就用 dVarName。不需要类型转换。
本方法可以大减少程序语句数，使程序简洁、可读性好，不需要做耗时类型转换，程序运行效率也到提高。且数学运算量越大，效率提高越明显。

缺点是要多占用两字节内存，以后程序中不能使用 VW0。但 S7-200 RAM 空间很大，一般是用不完，以 226 为例，有多达 10K RAM，偶从来没有过 1K。 这些 RAM 都是花钱买来，不用白不用，不用也是浪费了。
同理，有字节型变量经常需要与字类型变量相互转换，让字节变量占用一个字内存宽度浪费一个字节，避免类型转换

今天，随着对工业自动化的要求越来越高，以及大量控制设备和过程监控装置之间通信的需要，"监控和数据采集

系统"越来越受到用户的重视。在动力系统方面，以柴油发电机组作为应急备用电源的发电厂，在工厂、矿山、高层建筑、医院、邮电、宾馆、银行等许多部门都得到了广泛的应用。为了提高供电质量和供电可靠性，改善操作人员的工作条件，减少维护运行人员，备用发电站迫切要求实现自动化运行和管理。该监控系统由监视主机(包括通信板)和若干现场的从站(SIEMENSS7-200)组成。实现发电机组的数据采集、报警、存储、备份等服务。本文主要介绍下位机S7-200的系统原理。

2、系统的总体设计

结合生产实际的需要，考虑该发电机组的自动化系统由5大功能部件组成(系统的硬件图如图1所示)。

(1)发电机组的自动启动和自动停机;

(2)工程市电和机电的自动切换;

(3)发电机组电压和频率的自动调节;

(4)发电机组故障自动检测，报警和故障处理;

(5)发电机组电压、电流、频率、有功功率、启动电池电压等电量参数的自动调节。

3、系统组成

3.1S7-200系统PLC的特性和特点

西门子公司的S7-200系列可编程控制器，性价比高，硬件配置齐全，它的特点与性能如下:

(1)机内有高速计数器，可同时输入三路高速脉冲，并可输出频率和脉宽可调的高速脉冲信号。

(2)具有21个中断源的中断**管理，并配有RS485接口，可实现PLC与PC机之间的远程通讯，便于上位机监控和联网。

(3)具有结构紧凑、组装灵活、编程简单，抗干扰能力强、可靠性高等特点。

由此可见，它非常适用于工业控制中小型自动控制系统。经分析，决定采用S7-200系列可编程控制器作为发电机组自动控制系统的核心部件。

3.2PLC配置及I/O的分配和功能

经过分析，本系统采用10个开关量输入，10个开关量输出和3个模拟量输入，即可满足系统控制需求，因此-

PLC配置如下:

CPU214PCPowerSupply,DCbbbbbs,DCOutputs

EM231Analogbbbbb,A13*12Bits

I/O的分配和功能如下:

开关量输入:

IO.0:输入中断(配合脉宽调制使用)

IO.1:方式选择(0-远程控制1-自动)

IO.2:市电检测(0-无市电1-有市电)

IO.3:机电检测(0-无机电1-**电)

IO.4:油压低(0-油压正常1-油压偏低)

IO.5:油水温高(0-油水温正常1-油水温偏高)

IO.6:高速计数器HSCI(利用高速计数器启动电池电压)

IO.7:紧急停车(0-非紧急停车状态1-紧急停车状态)

IO.0:复位(1-手动复位)

(利用高速计数器转速)

开关量输入:

Q0.0:高速脉冲输出(通过控制直流电磁铁调节转速)

Q0.1:停机(1-停机电磁阀动作)

Q0.2:启动(1-启动马达动作)

Q0.3:市电合闸(1-市电主开关动作)

Q0.4:机电合闸(1-机电主开关动作)

Q0.5:三启失败(1-三启失败信号灯亮)

Q0.6:机组故障(1-机组故障信号灯亮)

Q0.7警铃(1-警铃响)

Q1.0:自动强激磁(1-强激磁继电器动作)

Q1.1:冷启动自动辅助(1-冷启动辅助装置电磁阀动作)

模拟量输入:

AIWO:母线电压

AIW2:母线电流

AIW4:负载功率

4系统实现

发电站自动化监控系统由机组自动启停控制，转速自动调节，电量参数自动检测，故障自动检测等功能模块组成。

4.1制动启停控制

本功能模块是根据各开关量的输入状态，自动控制机组的启动、停止和机电与市电的相互切换。这主要属于顺序控制具有较强的逻辑控制。用S7-200实现简易而可靠。

4.2转速调节

油机转速调节是通过CPU214中高速脉冲输出脉宽调制(PWM)功能调节可控直流电磁铁控制柴油机油门开度来实现的。用CPU214实现转速调节方法如下:转速信号由安装在柴油机上磁电式传感器获得，CPU214通过高速计数器测量油机转速，测得转速信号送入PID调节器，将调节器输出的数字量转换为脉冲宽度的时间量，再通过CPU214中的脉宽可调的高速脉冲输出(QO，0)，经过功率驱动器控制可控制直流电磁铁调节紧油机门开度大小，从而实现对油机转速的调节。

本系统属于反馈控制和精确的数字控制，涉及到一些控制算法问题。在CPU214中，方法实现了一种转速控制的PID调节器。PID的模拟表达式:

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

在CPU214中，微公和积分采用如下公式:

微分运算:[新差值E(n)-旧差值E(n-1)]÷控制周期TC

积分运算:[旧差值E(n-1)+新差值E(n)]×控制TO÷2

转速-与转速传感器频率关系的计算公式如下:

f----转速传感器信号频率

n----转速(转/分)

z----传感齿轮齿数

为好的实现全程调速我们采用分程PID限幅

怠速时间:转速设定值VW108=192

小输出值VW126=180

大输出值VW124=420

高速期间:转速设定值VW108=VW212(由模拟电位器设定)

小输出值VW126=420

大输出值VW124=995

本系统中:n=1500r/mlnz=128齿

这样f>3200Hz，故采用7kHz的高速计数器HSC2测量转速。停机时，将转速设定值和网缓冲器全部置0。输出限制在VW106=5上，以使PWM能够连续工作。同时使Q0.1=1，停机磁阀动作，切断油路达到停机目的。为了使设定值作常稳定