西門子S7-200PLC在全數字智能位置控制系統的應用

圖1 方向判定流程圖
圖2是編碼器過零讀數圖。當編碼器由正向過零時，在過零前的讀數值為8X，過零后的讀數值為0X;當編碼器反向過零時，在過零前的讀數值為0X,過零后的讀數值為9X，根據單轉絕對值型編碼器讀數的這一特征，通過檢測過零前后的變化情況，即可決定累計圈數是加一還是減一。

圖2 編碼器過零前后讀數示意圖
3.3 簡單友好的人機接口功能
TD200文本顯示器是功能比較簡單的人機接口設備，如何把它的功能充分開發出來，并進行合理應用，是開發過程中重點考慮的問題。機械設備控制點的設定是在TD200文本顯示器上進行的，使用MicroWIN STEP 7 V3.2E編程軟件中的TD200向導，為TD200編程，根據控制點數量，設定文本顯示的條目數。在每一條目中，輸入相應控制點的漢語顯示文本以及要求確認的提示。在S7-200中編制相應程序，在TD200上實時顯示設備位置，如果用戶認為某一點可作為一個控制點，只需在TD200上按“ENTER”鍵，PLC把該點的位置讀數存入內存，作為控制點位置比較值，當機械運動過程中，位置檢測值等于存儲的比較值時，對應的Q點輸出一個控制信號，控制機械的啟停或速度。所有控制點均按上述方法設定。本系統可以根據需要增加控制點，只需選配相應的輸出模塊即可，如不擴展，本系統可支持8個控制點，對于一般運動機械的位控已經夠用。
3.4 設備位置數據連續跟蹤
運動機械在整個行程上，減速機可能轉動若干圈,編碼器也隨動同樣的圈數，PLC必須能夠對圈數進行累計，以在整個行程上跟蹤運動位置。現在采用的單圈編碼器加軟件圈數累計的方法,兼顧了成本和精度，但存在一個問題，如果在系統掉電時圈數的累計值不能保持，則一旦重新上電，定位就會產生混亂，設備可能誤動作，不但不能發揮絕對值編碼器掉電保持的優點，而且后果嚴重。問題的解決是基于S7-224一個重要功能:CPU224的內存掉電保持時間最小為190小時，可以保證系統掉電后，圈數計數值不丟失，重新上電后，定位功能不受影響。
3.5 故障判定與保護
本系統可對系統本身和機械設備的故障類型進行判定，不同故障有相應的判定規則:
如PLC判斷機械為正轉，而從機械的電氣控制回路反饋來的信號為反轉，則判斷為機械故障;如PLC的位置讀數有變化，而從機械的電氣控制回路反饋來的信號沒有運轉,則判斷為機械故障;如PLC的位置讀數沒有變化，而從機械的電氣控制回路反饋來的信號有運轉信號，則判斷為系統故障等。當故障出現時, 系統強制用戶設定的第一個和最后一個位置控制點對應的Q點輸出高電平，強制設備停機。一般推薦這兩個點為上下極限點。用戶可以屏蔽這一保護功能。
4.1 徹底解決機械主令缺陷
與傳統機械主令控制器比較，數字化數據處理，無觸點輸出，徹底解決了機械主令控制器噪音大、精度低、故障多的缺點，成為機械主令的替代產品。
4.2 系統具有可擴展性
機械主令控制器控制點數固定，無法擴展，智能位控系統點數可從8點擴展到256點。最多可有7個I/O擴展模塊。系列化產品可為設備量身定做，具有良好的通用性。
4.3 系統具有二次開發與應用的特性
系統軟硬件均具有二次開發與應用接口，使用領域不僅局限于最終用戶，而且考慮到本系統用于與其他設備成套的特殊需求，預留了與其他機電設備的電氣和機械接口。用戶可以自主改變系統的應用機械。
結束語:該系統已在六項工程項目中使用，累計使用20套。系統性能穩定，工作可靠，近于免維護狀態。系統使用范圍廣，具有良好的可移植性和可擴展性。系統定位精度高，在替代機械式主令控制器后，生產效率和設備開機率明顯提高;系統人機對話功能簡單靈活，維護效率提高。該系統故障率極少，所有信號處理及聯鎖控制均由PLC完成，系統結構緊湊，電氣線路簡捷、可靠，查故障和解決故障的時間明顯減少，減少了不安全因素，提高了勞動生產率，改善了工作人員的工作環境，減輕了工作人員的勞動強度，取得了顯著的社會經濟效益。