17四月2024工藝功能9.1模擬量處理及PID功能典型的PLC模擬量單閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖所示。傳感器變送器A/D模擬量輸入模塊CPU執(zhí)行器D/A模擬量輸出模塊IWxxx:PQWxxx:P模擬量輸入輸出示意圖模擬量模塊的屬性對(duì)話(huà)框SM1234模塊屬性對(duì)話(huà)框的“模擬輸入”項(xiàng)模擬量的表達(dá)方式和測(cè)量值的分辨率不同的電壓、電流、電阻或溫度輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)的數(shù)值關(guān)系PID控制器功能結(jié)構(gòu)示意圖PID基本參數(shù)組態(tài)輸入標(biāo)定高級(jí)參數(shù)組態(tài)PID參數(shù)組態(tài)控制區(qū)趨勢(shì)顯示區(qū)優(yōu)化區(qū)當(dāng)前值顯示區(qū)調(diào)試面板PID應(yīng)用舉例:假設(shè)有一加熱系統(tǒng)，加熱源采用脈沖控制的燈泡。干擾源采用電位計(jì)控制的小風(fēng)扇，使用傳感器測(cè)量系統(tǒng)的溫度，燈泡亮?xí)r會(huì)使燈泡附近的溫度傳感器溫度升高，風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可給傳感器周?chē)禍?，設(shè)定值為0~10V的電壓信號(hào)送入PLC，溫度傳感器作為反饋接入到PLC中，干擾源給定直接輸出至風(fēng)扇。9.2高速計(jì)數(shù)器生產(chǎn)實(shí)踐中，經(jīng)常會(huì)遇到需要檢測(cè)高頻脈沖的場(chǎng)合，例如檢測(cè)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離，計(jì)算異步電機(jī)轉(zhuǎn)速等，而PLC中的普通計(jì)數(shù)器受限于掃描周期的影響，無(wú)法計(jì)量頻率較高的脈沖信號(hào)。S7-1200CPU提供了最多6個(gè)高速計(jì)數(shù)器，其獨(dú)立于CPU的掃描周期進(jìn)行計(jì)算，可測(cè)量的單相脈沖頻率最高為100khz，雙相或A/B相頻率最高為30khz。高速計(jì)數(shù)器可用于連接增量型旋轉(zhuǎn)編碼器，通過(guò)對(duì)硬件組態(tài)和調(diào)用相關(guān)指令塊來(lái)使用此功能。描述輸入點(diǎn)定義功能

HSC

HSC1使用CPU集成I/O或信號(hào)板或監(jiān)控PTO0I0.0I4.0PTO0I0.1I4.1PTO0方向

I0.3

HSC2使用CPU集成I/O或監(jiān)控PTO0I0.2PTO1I0.3PTO1方向I0.1

HSC3使用CPU集成I/OI0.4I0.5I0.7

HSC4使用CPU集成I/OI0.6I0.7I0.5

HSC5使用CPU集成I/O或信號(hào)板I1.0I1.4I1.1I4.1I1.2

HSC6使用CPU集成I/OI1.3I1.4I1.5

模式單相計(jì)數(shù)，內(nèi)部方向控制時(shí)鐘

復(fù)位

單相計(jì)數(shù)，外部方向控制時(shí)鐘方向

計(jì)數(shù)或頻率復(fù)位計(jì)數(shù)雙相計(jì)數(shù)，兩路時(shí)鐘輸入增時(shí)鐘減時(shí)鐘

計(jì)數(shù)或頻率復(fù)位計(jì)數(shù)A/B相正交計(jì)數(shù)A相B相

計(jì)數(shù)或頻率Z相

監(jiān)控PTO輸出時(shí)鐘方向

計(jì)數(shù)高速計(jì)數(shù)器硬件輸入定義與工作模式高速計(jì)數(shù)器號(hào)數(shù)據(jù)類(lèi)型默認(rèn)地址高速計(jì)數(shù)器號(hào)數(shù)據(jù)類(lèi)型默認(rèn)地址HSC1DINTID1000HSC4DINTID1012HSC2DINTID1004HSC5DINTID1016HSC3DINTID1008HSC6DINTID1020高速計(jì)數(shù)器尋址S7-1200在高速計(jì)數(shù)器中提供了中斷功能，用以在某些特定條件下觸發(fā)程序，共有3種中斷條件：1、當(dāng)前值等于預(yù)置值。2、私用外部信號(hào)復(fù)位。3、帶有外部方向控制時(shí)，計(jì)數(shù)方向發(fā)生改變。高速計(jì)數(shù)器的應(yīng)用步驟主要包括：在CPU的屬性對(duì)話(huà)框中激活高速計(jì)數(shù)器并設(shè)置相關(guān)參數(shù)。添加硬件中斷塊，關(guān)聯(lián)相對(duì)應(yīng)的高速計(jì)數(shù)器所產(chǎn)生的預(yù)置值中斷。在中斷塊中添加高速計(jì)數(shù)器指令塊，編寫(xiě)修改預(yù)置值程序，設(shè)置復(fù)位計(jì)數(shù)器等參數(shù)。將程序下載，執(zhí)行功能。假設(shè)在旋轉(zhuǎn)機(jī)械上有單相增量編碼器作為反饋，接入到S7-1200CPU。要求在計(jì)數(shù)25個(gè)脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位，置位M0.5，并設(shè)定新預(yù)設(shè)值為50個(gè)脈沖。當(dāng)計(jì)滿(mǎn)50個(gè)脈沖后復(fù)位M0.5，并將預(yù)置值再設(shè)為25，周而復(fù)始執(zhí)行此功能。針對(duì)此應(yīng)用，選擇CPU1214C，高速計(jì)數(shù)器為HSC1，模式為單相計(jì)數(shù)，內(nèi)部方向控制，無(wú)外部復(fù)位。據(jù)此，脈沖輸入應(yīng)接入I0.0，使用HSC1的預(yù)置值中斷（CV=RV）功能實(shí)現(xiàn)此應(yīng)用。9.3運(yùn)動(dòng)控制S7-1200在運(yùn)動(dòng)控制中使用了軸的概念，通過(guò)對(duì)軸的組態(tài)，包括硬件接口、位置定義、動(dòng)態(tài)特性、機(jī)械特性等，與相關(guān)的指令塊（符合PLCopen規(guī)范）組合使用，可實(shí)現(xiàn)絕對(duì)位置、相對(duì)位置、點(diǎn)動(dòng)、轉(zhuǎn)速控制及自動(dòng)尋找參考點(diǎn)的功能。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)硬件輸出(PTO)方向控制位伺服控制S7-1200運(yùn)動(dòng)控制示意圖運(yùn)動(dòng)控制功能原理示意圖S7-1200運(yùn)動(dòng)控制功能的實(shí)現(xiàn)包含以下4部分：（1）相關(guān)執(zhí)行設(shè)備。（2）CPU硬件輸出。（3）定義工藝對(duì)象“軸”。（4）程序中的控制指令塊。應(yīng)用舉例:假設(shè)有一個(gè)伺服電機(jī)帶動(dòng)一滑塊在軌道上左右滑行，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分鐘，旋轉(zhuǎn)編碼器一圈為1000個(gè)脈沖，電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈滑塊運(yùn)行10mm，左限位開(kāi)關(guān)輸入點(diǎn)I0.1，右限位開(kāi)關(guān)為輸入點(diǎn)I0.2，參考點(diǎn)輸入為I0.0。系統(tǒng)示意圖如圖所示。要求從參考點(diǎn)位置，向左極限方向運(yùn)動(dòng)30mm。左極限開(kāi)關(guān)滑塊外部參考點(diǎn)右極限開(kāi)關(guān)01020304050-50-40-30-20-109.4PWMPWM是一種周期固定，脈寬可調(diào)節(jié)的脈沖輸出。PWM功能雖然使用的是數(shù)字量輸出，但其在很多方面類(lèi)似于模擬量，比如它可以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速、閥門(mén)的位置等。S7-1200CPU提供了兩個(gè)輸出通道用于高速脈沖輸出分別可組態(tài)為PTO或PWM：PTO的功能只能由運(yùn)動(dòng)控制指令來(lái)實(shí)現(xiàn)，PWM功能使用CTRL_PWM指令塊實(shí)現(xiàn)，當(dāng)一個(gè)通道被組態(tài)為PWM時(shí)，將不能使用PTO功能。反之亦然。脈沖寬度可表示為脈沖周期的百分之幾、千分之幾、萬(wàn)分之幾、或S7analog(模擬量)形式，脈寬的范圍可從0（無(wú)脈沖，數(shù)字量輸出為0）到全脈沖周期（無(wú)脈沖，數(shù)字量輸出為1）。描述默認(rèn)的輸出分配脈沖方向PTO1CPUQ0.0Q0.1SBQ4.0Q4.1PWM1CPUQ0.0-SBQ4.0-PTO2CPUQ0.2Q0.3SBQ4.2Q4.3PWM2CPU