西门子武威授权代理商
一 些复杂的电机控制回路需要使用到连锁保护控制的功能，MotL功 能块提供了多三种类型的连锁，对应的管脚分别为Intlock、Protect和Permit， 如图13。
图13连 锁功能
4.1.1启动使能（许可Permit ）
电 机处于停止位置并准备启动时，如 果启动条件允许（即输入Permit = 1）， 则允许启动电机；如果启动条件不允许（输入Permit = 0） 则不能启动电机，此时如图13中“停 止”右 边的按钮为灰色。该激活使能条件只针对电机处于停止位置时有效，即只在启动电机时进行连锁，如果电机已经启动起来，则不再校验该使能信号。（即电机启动 后，即使条件不允许，电机也不会停止）。
4.1.2不带复位的互锁（互锁 Intlock）
该 类互锁条件用于连锁停止电机。当互锁条件来时（输入Intlock = 0）， 电机将进入安全位置（电机停止）。互锁条件消失后（输入Intlock = 1）， 如果电机处于自动或就地模式，而且启动信号存在（如StartAut=1）， 则电机将再次启动。在手动模式下可再次操作面板启动电机。该互锁和上述的许可条件大的区别是，该条件不仅仅针对电机停止状态有效，在电机运行情况下也同 样有效。
4.1.3带复位的互锁（保 护Protect）
该 类互锁条件用于连锁停止电机。当互锁条件来时（输入Protect = 0）， 电机将进入安全位置（电机停止）。互 锁条件消失后（输入Protect = 1）， 操作员需要通过点击面板中的复位按钮（仅在自动模式下）复位故障后，电机方可再次启动
表6.信号板所消耗的电流
| 信号板型号 | 订货号 | 电流需求 | |
5 VDC (mA) | 24 VDC | ||
SB 1223 2 x 24 VDC 输入/2 x 24 VDC 输出 | 6ES7 223-0BD30-0XB0 | 50 | 4 mA/输入 |
SB 1232 1 路模拟量输出 | 6ES7 232-4HA30-0XB0 | 15 | 40 mA (无负载) |
SB 1221,200kHz 4 x 5 VDC 输入 | 6ES7 221-3AD30-0XB0 | 40 | 15 mA/输入 +15 mA |
SB 1222,200kHz 4 x 5 VDC 输出 | 6ES7 222-1AD30-0XB0 | 35 | 15 mA |
SB 1223,200kHz 2 x 5 VDC 输入/2 x 5 VDC 输出 | 6ES7 223-3AD30-0XB0 | ||
SB 1221,200kHz 4 x 24 VDC 输入 | 6ES7 221-3BD30-0XB0 | 7 mA/输入 +20 mA | |
SB 1222,200kHz 4 x 24 VDC 输出 | 6ES7 222-1BD30-0XB0 | ||
SB 1223,200kHz 2 x 24VDC输入/2x24 VDC输出 | 6ES7 223-3BD30-0XB0 | 7 mA/输入 +30 mA | |
表7.通讯模块所消耗的电流
| 通讯模块型号 | 订货号 | 电流供应 (mA) | |
5 VDC | |||
CM 1241 RS232 | 6ES7 241-1AH30-0XB0 | 220 | --- |
CM 1241 RS485 | 6ES7 241-1CH30-0XB0 | ||
电源需求计算实例
以下实例是 PLC 电源计算实例，该 PLC 包括一个 CPU 1214C AC/DC/继电器型、1xSM 1231 4 x 模拟量输入、 3xSM 1223 8 DC输入/8 继电器输出和 1xSM 1221 8DC 输入。该实例一共有 46 点输入和 34 点输出 。电源需求如下表8.所示
表8.电源需求计算实例列表
| CPU 电源计算 | 5 VDC | |
| CPU 1214C AC/DC/继电器型 | 1600 mA | 400 mA |
| 减 | ||
| 系统要求 | 5 VDC | |
| CPU 1214C， 14点输入 | --- | 14 * 4 mA = 56 mA |
| 1 个 SM 1231 | 1 * 80 mA = 80 mA | 1 * 45 mA = 45 mA |
| 3 个 SM 1223 | 3 * 145 mA = 435 mA | 3 * 8 * 4 mA = 96 mA |
3 * 8 * 11 mA = 264 mA | ||
| 1 个 SM 1221 | 1 * 105 mA = 105 mA | 8 * 4 mA = 32 mA |
| 总要求 | 620 mA | 493 mA |
| 等于 | ||
| 电流差额 | 5 VDC | |
| 总电流差额 | 980 mA | - 93 mA |
注意：该 CPU 已分配驱动内部继电器线圈所需的电源，则电源计算中无需包括 CPU 内部继电器线圈的功率要求。
由表中可以看出，所选 CPU 已经为 SM 提供了足够的 5 VDC 电流，但没有通过传感器电源为所有输入和扩展继电器线圈提供足够的 24 VDC 电流。I/O 需要 493 mA 而 CPU 只能提供 400 mA。则该系统而外需要一个至少为 93 mA 的 24 VDC 电源以运行所有包括的 24 VDC 输入和输出。
常见问题
CPU 提供的 5 VDC 电源能否使用外部电源扩展？
答：不能，根据模板 5 VDC 电源使用情况选择合适的 CPU 。
CPU 提供的 24 VDC 电源不够用时，能否使用外部电源扩展？
答：可以，根据需要可以选择使用外部电源。
通讯模板（CM）和信号板（SB）是否占用信号扩展模板数量？
答：
扩展模板仅指信号模板，安装于 CPU 的右侧，共有 8 个扩展槽位
通讯模块安装于 CPU 左侧，并不占用扩展模板资源数
信号模块安装于 CPU 上侧，每个 CPU 多只能安装 1 个，并不占用扩展模板资源数
PI C控制原理及控制模型
本例采用了西门子s7．200系列CPU226作为主控制器。它是s7．200系列中的PLC，本机自带24个数字输人口、l6个数字输出口及两个RS-422／485串行通讯口，多可扩展7个应用模块 j。实际项目中，通过扩展EM231模拟量输入模块来采集电压信号，输入的模拟信号可在0～10V±5V、0～20mA等多种信号输入方式中选择。终，PLC根据输入电压信号的大小控制脉冲发送周期的长短，从而达到控制伺服电机速度的目的。
3.1 高速数字脉冲输出
西门子s7．200系列AC／DC／DC(交流供电，直流I/O)类型PLC上集成了两个高速脉冲输出口，两个高速脉冲输出口分别
通过Qo．0、Qo．1两个输出端子输出，输出时可选择PWM(脉宽调制)和PIO(脉冲串)方式。PIO方式每次只能发出固定脉冲， 脉冲开始发送后直到发送完毕才能开始新的脉冲串；PWM方式相对灵活，在脉冲发送期间可随时改变脉冲周期及宽度，其中脉冲周期可以选择微秒级或毫秒级。
3.2 PID功能特性
该系列PLC可以通过PID回路指令来进行PID运算，在一个程序中多可以用8条PID指令，既多可同时实现8个PID
控制算法。在实际程序设计中，可用STEP 7-Micro／Win 32中的PID向导程序来完成一个闭环控制过程的PID算法，从而提高
程序设计效率。
3.3 控制模型
控制模型方框图如下图所示，其中Uset为极间电压给定值(此时产气状态佳)，Uf为极间电压采样值，Vout为伺服电机运转速度。通过对电弧电压采样值与弧间电压给定值的比较并经过PLC的PID调节回路控制，可以得出用于控制伺服电机旋转的脉冲发送周期T，从而使伺服电机的送棒速度不停的得到调整，这样就达到了控制两极间距的目的。保证了两极间距的相对稳定，也就保证了极间电压的稳定性。
PID调节控制原理框图
根据极间距对极间电压的影响，可以设定PLC的PID调节回路调整策略如下：
Uset—uf<0，T 减小；
Uset—uf>0，T增大。
通过上述控制方法，能够比较**的实现对UF的控制。
4、程序设计
以下应用程序是经过简化的，没有涉及异常情况。其设计以本文前面所述方法及原理为依据，并给出了详尽的程序注释 。
4.1 主程序
NErW0RK 1
① IJD SM0．1
／／SM0．1=1仅次扫描有效
② MOVW +0，VW450
／／PID中断计数器初始化
③ MOVB 100，SMB34
／／设置定时中断时间间隔为lOOms
④ ATCH INT— PWM — PID ，10
／／设定中断，启动PID执行
⑤ ENI
//开中断
4．2 中断程序
① NETWORK 1
LD SM0．0
／／SM0．0=1每个扫描周期都有效
I CW V VW450
／／调用中断程序次数加1
② NETWORK 2
LDW > = VW450． + 10
／／检查是否应进行PID计算
M0VW +0，VW450
／／如果如此，清计数器并继续
N0T
JMP 0
／／否则，转人中断程序结尾
③ NETWORK 3
／／计算并装载PID PV(过程变量)
ID SM0．0
RPS
XORW VW464，VW464
／／清除工作区域
M0VW ArW0．VW466
／／读取模拟数值
A V466．7
M0VW 16#FFFF．VW464
／／检查符号位，若为负则扩展符号
LRD
DTR VD464．VD396
／／将其转化成实数并装载人PV
LPP
／R 32000．0，VD396
／／正常化至0．0至1．0之间的数值
④ NETWORK 4
ID SM0．0
MOVR VIM00，VIM00
／／VIM00为设定值
⑤
⑥ NETWORK 6
ID SM0．0
PID VB396，0
／／进行PID计算
⑦ NETWORK 7
LD SM0．0
M0vR VD404．VD464
／／装载PID输出至工作区
+R VD400，VD464
*R 1000．0. VIM64
／／缩放数值
TRUNC VD464,VD464
／／将数值转化成整数
MOVW VW 466．VW 1000
／／VW1000为PLC输出脉冲周期
⑧ NETWORK 8
／／伺服电机右反转控制(PWM)
／／SMW68／78 lIFO周期值
／／SMW70／80 PWM脉冲宽度
／／SMD72／82 lIFO脉冲计数值
LD SM0．0
MOVB 16# D3．SMB77
／／输出脉冲周期为500微秒
MOVW VW 1000，SMW 78
MOVW VW 1000．VW1 1 18
／I +2．VWl118
MOVW VW 1118．SMW 80
PIS 1
⑨ NETWORK 9
LBL 0
本例给出了利用西门子plc的高速脉冲输出及PID控制功能，实现对数字式交流伺服电机进行控制的原理及相应编程方法。此控制方法已成功用于水燃气生产控制系统中，效果良好。