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潯之漫 智控技術有限公司  上海詩慕自動化設備有限公司

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SIEMENS定位器的工作原理與傳統定位器*不同。

工作方式

采用微處理器對給定值和位置反饋作比較。如果微處理器檢測到偏差，它就用一個五步開關程序來控制壓電閥，壓電閥進而調節進入執行機構氣室的氣流量。

微處理器根據偏差（給定值W與位置反饋信號X）的大小和方向輸出一個電控指令給壓電閥。壓電閥將控制指令轉換為氣動位移增量，當控制偏差很大時（高速區），定位器輸出一個連續信號；當控制偏差不大（低速區），定位器輸出連續脈沖；當控制器偏差在允許誤差范圍內（自適應或可調死區狀態），則沒有控制指令輸出。

SIEMENS定位器采用適當的安裝組件固定到直行程或角行程執行機構上，執行機構的直線或轉角位移通過安裝的組件檢測并到耐磨連接導電塑料電位轉換器。

裝在直行程執行機構上的組件檢測的角度誤差被自動地校正。當SIEMENS定位器采用二線制連接時，它*從4至20mA給定信號中獲取電源。亦可從PROFIBUS總線信號中獲取電源。對于基金會現場總線(FF)同樣適用。

帶預控壓電閥的氣動閥組

壓電閥可以釋放很短的控制脈沖，因而能夠達到很高的定位精度。主導元件是一個壓電柔韌開關，它同主控氣路連在一起。壓電閥組具有極長的工作壽命。

現場操作

現場操作由內置LCD和3個輸入按鍵完成。自動、手動和組態可通過按鈕切換。

手動模式時，可在整個量程范圍驅動閥門動作。

通過SIMATIC PDM軟件進行操作和監控

SIMATIC PDM軟件允許通過PC或手提電腦方便實現遠程操作和監控，定位器也能使用該軟件組態，利用過程數據和對比數據可確定整機故障診斷和維護的重要信息。

SIMATIC PDM軟件支持HART通訊，也支持PROFIBUSPA通訊協議。

當進行HART通訊時，用雙芯電纜，通過HART調制解調器連接到PC機或筆記本的COM口。HART通訊所使用的信號是采用頻移鍵控方式疊加在電流信號上。

自動初始化

使用一個簡單的組態菜單可以快速配置SIEMENS定位器，也可以通過自動初始化功能調節SIEMENS定位器。

在初始化時，微處理自動確定執行機構的零頭，大行程，作用方向和執行機構的定位速度，用這些來確定小脈沖時間和死區，從而優化控制效果。

低耗氣量

SIEMENS定位器的特點就是耗氣量極少。傳統的定位器耗氣量很大。現代壓電技術的使用，使SIEMENS定位器只在動作的時候消耗氣體，這就意味它在很短時間內就可以收回本身投資。

豐富的診斷功能

SIEMENS定位器具有檢測功能，能報告執行機構和調節閥變化的多項豐富的信息，這種信息對調節閥和執行機構的診斷和檢測是非常重要的。

可實現測量（一些極值可調整）和監控的功能，包括： 

·行程累積

·行程方向改變次數

·報警技數

·死區自調整

·閥門極限位置（例如：閥座的磨損）

·高/低溫度下的運行小時數（按照溫度范圍）

·壓電閥運行次數

·閥門定位時間

·執行機構泄漏

2）電源故障檢查

3）運行故障檢查

4）輸入輸出故障檢查

5）外圍環境的檢查

6）故障的處理

3、內部錯誤的故障診斷

1）故障診斷的基本方法

2）利用CPU診斷緩沖區進行詳細故障診斷

3）錯誤處理組織塊

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幾種常用的PLC梯形圖控制程序

1、啟動、保持和停止電路

實現Y10的啟動、保持和停止的四種梯形圖如圖所示。這些梯形圖均能實現啟動、保持和停止的功能。X0為啟動信號，X1為停止信號。圖a、c是利用Y10 常開觸點實現自鎖保持，而圖b、d是利用SET、RST指令實現自鎖保持。

2、三相異步電動機正反轉控制

3、常閉觸點輸入信號的處理

如果輸入信號只能由常開觸點提供，梯形圖中的觸點類型與繼電器電路的觸點類型*一致。

如果接入PLC的是輸入信號的常閉觸點，這時在梯形圖中所用的X1的觸點的類型與PLC外接SB2的常開觸點時剛好相反，與繼電器電路圖中的習慣也是相反的。建議盡可能采用常開觸點作為PLC的輸入信

4、多繼電器線圈控制電路

下圖是可以自鎖的同時控制4個繼電器線圈的電路圖。其中X0是起動按鈕，X1是停止按鈕。

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PLC的應用特點

1 可靠性高，抗干擾能力強

高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現代大規模集成電路

集成電路是采用半導體制作工藝，在一塊較小的單晶硅片上制作上許多晶體管及電阻器、電容器等元器件，并按照多層布線或遂道布線的方法將元器件組合成完整的電子電路。它在電路中用字母"IC"(也有用文字符號"N"等)表示。

      技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了*進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。使用PLC構成控制系統，和同等規模的繼電接觸器

接觸器是一種應用廣泛的開關電器。接觸器主要用于頻繁接通或分斷交、直流主電路和大容量的控制電路，可遠距離操作，配合繼電器可以實現定時操作，聯鎖控制及各種定量控制和失壓及欠壓保護，廣泛應用于自動控制電路，其主要控制對象是電動機，也可用于控制其它電力負載，如電熱器、照明、電焊機、電容器組等。 [全文]

系統相比，電氣接線及開關接點已減少到數百甚至數千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可及時發出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統的可靠性*。

2 配套齊全，功能完善，適用性強

PLC發展到今天，已經形成了各種規模的系列化產品，可以用于各種規模的工業控制場合。除了邏輯處理功能以外，PLC大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。多種多樣的功能單元大量涌現，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制等各種工業控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的發展，使用PLC組成各種控制系統變得非常容易。

3 易學易用，深受工程技術人員歡迎

PLC是面向工礦企業的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人從事工業控制打開了方便之門。

      4 系統設計的工作量小，維護方便，容易改造

三級報警狀態監測

SIEMENS定位器有更多的額外監測功能，狀態顯示源自故障信號的監測。故障信號按“交通燈”的方式進行分類，用綠色、黃色和紅色扳手表示（PDM軟件）：

·需要維修（綠色扳手）

·急需維修（黃色扳手）

·臨近故障或故障（紅色扳手）

這使用戶在閥門或執行器在產生重大故障前能夠提前檢測到，可避免系統停車。通過故障信號的指示，例如執行器隔膜的損壞、動作滯后等，用戶可利用適當的維護策略保證系統可靠。

三級報警同樣可提早監測和顯示故障，例如填料盒的靜摩擦力、閥芯/閥座的磨損，及掛料與結垢等。

這些故障信號即可通過接線輸出，也可通過HAPT、現場總線接口輸出。在這種情況下，帶有HAPT、PROFIBUS FF版本SIEMENS定位器可顯示關鍵過程變量的多種故障信號，以及趨勢圖和柱狀圖

PLC的CPU處于STOP模式時,自由口通信停止

可以用反映CPU作方式的特殊寄存器位SMO. 7來控制自由口方式的進

RUN模式,可選擇自由口通信。通過向SMB30或SMB130 ( SMB30用于設置端口0,而SNBBBO用于設置端

口1)的協議選擇位置1,可以將通信端口置為自由口模

校驗位、數據位。發送指令XMT啟動自由口模式下數據緩沖區中的

符,果有中斷程序連接到發送結束事件上,在發送完成后,端口

狀態位SM4. 5的變化,接收指令RCV可以初始化接收信息服

沖區內,在接收完成后一個字符

S7 - 200 CPU上的通信口是符合歐洲標準EN50170中的PROF IBUS標準的RS - 485兼容9針D型連

接器。利用RS - 485總線連接這個端口可以方便地

S7-200 CPU的通信口可以設置為自由口模式。選擇自由口模式后，用戶程序就可以完

S7-200 CPU上的通信口在電氣上是標準的RS-485半雙工起始位

7或8位字符（數據字節）

一個奇/偶校驗位，或者沒有校驗位

一個停止位

自由口通信速波特率可以設置為1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或112500。

凡是符合這些格式的串行通信設備，理論上都可以

自由口式可以靈活應用。Micro/WIN的兩個指令庫（USS和Modbus RTU）就是使用自由口模式編程實現的。

在進自由口通信程序調試時，可以使用PC/PPI電纜（設置到自由口通信模式）連接PC和CPU，在PC上運行串口調試軟件

自由口通信要點

應用自由口通信首先要把通信口定義為自由口模式，同時設置相應的通信波特率和上述通信格式。用戶程序通過特殊存儲

CPU通口工作在自由口模式時，通信口就不支

，此通信口不能再與編程軟件Micro/WIN通信。CPU停止時，自由口

通信口的工作模式，是可以在運行過程中

如果調試時需要在自由口模式與PPI模式之間切換，可以使用SM0.7的狀態決定通信口的模式；而SM0.7的狀態反映的是CPU運行狀態開關的位置（在

自由口通信的核心指令是發送（XMT）和接收（RCV）指令。在自由口通信常用的中斷有“接收指令結束

與網絡讀寫指令（NetR/NetW）類似，用戶程序不能直接控制通信芯片而必須通過操作系統。用戶程

XMT和RCV指令的數據緩沖區類似，起始字節為需要發送的或接收的字符個數，隨后是數據字節本身

調用XMT和RCV指令時只需要通信口和

XMT和RCV指令與NetW/NetR指令不同的是，它們與網絡上通信對象的“地址”無關，而僅對本地的通信端口操作。如果網絡上有多個設備，消息中必然包含地址

由于S7-200的通信端口是半雙工RS-485芯片，XMT指令和RCV指令不能同時有效。

XMT和RCV指令

XMT發送）指令的使用比較簡單。RCV（接