【文章內(nèi)容簡介】 卡。(b)存儲器及使用:S7200的程序從廣義上看，由三部分構(gòu)成:用戶程序、數(shù)據(jù)塊和參數(shù)塊。用戶程序是必選部分，數(shù)據(jù)塊和參數(shù)塊是可選部分，參數(shù)塊主要是指CPU的組態(tài)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)塊主要是用戶程序執(zhí)行過中所用到和生成的數(shù)據(jù)。上裝和下裝用戶程序是用STEP7MIcro/Win32編程軟件時，PLC主機和計算機之間的程序、數(shù)據(jù)和參數(shù)的傳送。當系統(tǒng)運行時有時會出現(xiàn)電源掉電的意外情況，可以設(shè)置CPU參數(shù)定義可選的保持的存儲區(qū)。可以定義的存儲區(qū):變量存儲器V、通用輔繼電器M、計數(shù)器C和定時器T(只有TONR有記憶接通延時定時器)?？梢詫⒂脩舫绦虼鎯υ赗AM中的字節(jié)、字或雙字數(shù)據(jù)備份到EEPROM存儲可以保存變量存儲區(qū)任意位置的數(shù)據(jù)。存儲卡是一個便攜式的EEPROM存器，可以將PLC中的程序和重要數(shù)據(jù)進行備份，使用方便，可保存:用程序、CPU組態(tài)參數(shù)和存儲在EEPROM存儲器中的變量存儲器永久區(qū)的數(shù)使用簡單。（2）掃描周期S7200系統(tǒng)的掃描周期包括:輸入處理、執(zhí)行程序、處通信請求、執(zhí)行CPU自診測試和寫輸出。不同CPU工作方式下的掃描周期執(zhí)行的任務(wù)也有所不同。S7200CPU226這種模塊功能增強，主機輸出和輸入點為40點，最大可以擴展為248點數(shù)字量或35模擬量，通信能力增強，可用于點數(shù)較多、要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。具有集成的24V負載電源，可以直接用于連接到傳感器和執(zhí)行機構(gòu)。輸入同時接通的數(shù)量24路輸入，主機輸出16路輸出。存儲安全，EEPROM存儲模塊可選，可在不用編程器的條件下作為拷貝與修改程序的快速工具，并可進行輔助軟件歸檔工作，超級電容和電池模塊，用于長時間保存數(shù)據(jù)，用戶數(shù)據(jù)可以通過主機的超級電容存儲若干天，電池模塊可選，可以使數(shù)據(jù)的存儲時間延長到200天。高速反應(yīng)，脈沖捕捉功能，可以用于普通輸入端子捕捉比CPU掃描周期更快的脈沖信號。中斷輸入，它允許以極快的速度對信號的上升沿做出響應(yīng)。高速計數(shù)器，速度為30kHz，可編程并具有復位輸入，多個獨立的輸入端可同時用作加減計數(shù)，可以連接相應(yīng)數(shù)量的相位差為90’的A/B相增量編碼器。脈沖輸出，2路最大可達20kHz的高頻脈沖輸出，可以驅(qū)動步進電機和伺服電機以實現(xiàn)準確定位?？梢杂媚K電位器來改變它對應(yīng)的特殊寄存器中的數(shù)值，可以即時更改程序運行中的一些參數(shù):可用以對信息加注時間標一記，記錄機器運行時間或?qū)^程進行時間控制?？蓴U展模塊數(shù)為7。 變頻器簡介 變頻器主電路（1）電力電子開關(guān)器件電力半導體器件已經(jīng)歷了以晶閘管為代表的分立器件，以可關(guān)斷晶閘管(GTO)，巨型晶體管(GTR)，功率MOSEFT、絕緣柵雙極晶體管(GITB)為代表的功率集成器件(PIO)，以智能化功率集成電路(SPIC)，高壓功率集成電路(HVIC)為代表的功率集成電路(PLC)等三個發(fā)展時期。從晶閘管靠換相電流過零關(guān)斷的半控器件發(fā)展到PID、PCI通過門極或柵極控制脈沖可實現(xiàn)器件導通與關(guān)斷的全控器件。在器件的控制模式上，從電流型控制模式及發(fā)展到電壓型控制模式。在器件結(jié)構(gòu)上，從分立器件發(fā)展到由分立器件組合成功率變換電路的初級模塊。（2）整流電路一般的三相變頻器的整流電路由三相全波整流橋組成。它的主要作用是對工頻的外部電源進行整流，并給逆變電路和控制電路提供所需要的直流電源。整流電路按其控制方式，可以是直流電壓源，也可以是直流電流源。直流中間電路的作用是對整流電路的輸出進行平滑，以保證逆變電路和控制電源能夠得到質(zhì)量較高的直流電源。（3）逆變電路 逆變電路是變頻器主要的部分之一。它是利用六個半導體開關(guān)器件組成橋式逆變電路，有規(guī)律的控制逆變器中的主開關(guān)元器件的通與斷，得到任意的三相交流電輸出。它的主要作用是在控制電路的控制下，將平滑電路輸出的直流電源為頻率和電壓都任意可調(diào)的交流電源。逆變電路的輸出就是變頻器的輸出，用來實現(xiàn)對異步電動機的調(diào)速控制。圖33 變頻器的基本構(gòu)成包括主控制電路、信號檢測電路、門極驅(qū)動電路、外部接口電路以及保護等幾個部分，是變頻器的核心部分?？刂齐娐返膬?yōu)劣決定了變頻器性能的優(yōu)控制電路的主要作用是完成對逆變器開關(guān)控制、對整流器的電壓控制以及完種保護功能。控制算法為PWM控制利用了采樣控制理論中的結(jié)論:沖量相等而形狀不同的沖加在具有慣性環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。沖量即指窄脈沖的面積。這里的效果相同，指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。根據(jù)這個原理，可以用一系列等幅而不等寬的脈沖來近似正弦波，且脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化。當在一臺三相異步電動機的定子繞組上加上三相交流電壓時，該電壓將產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，其速度由定子電壓的頻率所決定。當磁場旋轉(zhuǎn)時，位于該磁場中的轉(zhuǎn)子繞組將切割磁力線，并在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，而此感應(yīng)電流又將受到旋轉(zhuǎn)磁場的作用而產(chǎn)生電磁力，即轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子跟隨旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)。當將三相異步電動機繞組的任意兩相進行交換時，所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的方向?qū)l(fā)生改變。因此，電動機的轉(zhuǎn)向也將發(fā)生改變。異步電動機定子磁場的轉(zhuǎn)速被稱為異步電動機的同步轉(zhuǎn)速，其同步轉(zhuǎn)速由電動機的磁極個數(shù)和電源頻率所決定:=60f/p 公式(31)電機同步轉(zhuǎn)速f供電電源頻率(Hz)p電機定子磁極對數(shù)異步電動機的轉(zhuǎn)速總是小于其同步轉(zhuǎn)速，異步電機的實際轉(zhuǎn)速可由下式給出n= (1s)=60f(1s)/p 公式(32)式中: n電機實際轉(zhuǎn)速s轉(zhuǎn)差率(同步電動機時，s=0)由式(2)可知，改變參數(shù)f，s中的任意一個就可以改變電動機的轉(zhuǎn)速，異步電動機進行調(diào)速控制。因此，可以通過改變該電源的頻率來實現(xiàn)對異步機的調(diào)速控制。從某種意義上說，變頻器就是一個可以任意改變頻率的交流在電動機調(diào)速時，一個重要的因素是希望保持每極磁通量適中。磁通過大，導致勵磁電流過大，嚴重時會因為繞組過熱而損壞電機。對于直流電機來說，勵磁系統(tǒng)是獨立的，所以只要對電樞反應(yīng)的補償合適。三相異步電機定子每相電動勢的有效值是: 公式（33）式中:E1氣隙磁通在定子每相中感應(yīng)電動勢有效值。f1定子頻率。 定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)?；ɡ@組因數(shù)。每相氣隙磁通量。由公式可知，只要控制好E1和f1，便可以控制磁通不變。需要考慮基定頻率)以下和基頻以上兩種情況即基頻以下調(diào)速基頻以上調(diào)速。 變頻調(diào)速的優(yōu)點利用變頻器對交流電動機進行調(diào)速控制，有許多優(yōu)點，如節(jié)電、容易實現(xiàn)對現(xiàn)有電動機的調(diào)速控制、可以實現(xiàn)大范圍內(nèi)的高效連續(xù)調(diào)速控制、實現(xiàn)速度的精確控制。容易實現(xiàn)電動機的正反轉(zhuǎn)切換，可以進行高額度的起停運轉(zhuǎn)，可以進行電氣制動，可以對電動機進行高速驅(qū)動。電機在帶動較大負載在啟動時，會有較大的沖擊電流，采用變頻器時，可以實現(xiàn)軟啟動，減小沖擊電流，解決大負載的啟動問題。電源功率因素大，所需容量小，可以組成離性能的控制系統(tǒng)等。完善的保護功能:變頻器保護功能很強，在運行過程中能隨時檢測到各種故障，并顯示故障類別(如電網(wǎng)瞬時電壓降低，電網(wǎng)缺相，直流過電壓，功率模塊過熱，電機短路等)，并立即封鎖輸出電壓。這種“自我保護”的功能，不僅保護了變頻器，還保護了電機不易損壞。 ABB公司的ACS550變頻器性能介紹（1）功能特點:，比通用型產(chǎn)品更適合于環(huán)境惡劣的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。整個變頻器的結(jié)構(gòu)非常緊湊，主板及擴展板都有是通過總線插槽連接，各組件接近，便于維修。由于集成度的提高，使裝置具有很高的可靠性。，運行可靠，不受元器件老化和溫度漂移的影響，能長期保持穩(wěn)定的控制精度。，能自動適應(yīng)電網(wǎng)頻率變化。，提供有關(guān)故障原因的補充信息，使故障排除更為簡單，維護方便。，組態(tài)功能豐富。，以達到優(yōu)良的控制性能。在造紙過程中，保持各傳動子系統(tǒng)之間的同步運行是尤為重要的。這種同步，不僅僅是穩(wěn)速運行時需要同步，而且在加減速的動態(tài)過程中也需要保證線速度的一致。為此，我們采取以下兩個措施，以達到同步的目的。（2）提高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)所有變頻器都采用光電編碼器的反饋方式，通過矢量運算，它能夠確定和控制轉(zhuǎn)矩和磁通的電流分量，獲得同直流傳動相媲美的動態(tài)特性。這就從基礎(chǔ)上保證了同步的可實現(xiàn)性。（3）建立速度給定值鏈在各個變頻器之間建立裝置對裝置通訊過程，通過此方式能夠?qū)⑺俣冉o定值用數(shù)字量迅速而準確地傳遞給第一個變頻器，消除模擬信號傳遞中由于線路損耗、干擾等帶來的信號漂移、干擾所帶來的不利影響。各個分部之間不同的機械變化則由變頻器內(nèi)部不同的比例因子控制，從而實現(xiàn)動態(tài)與穩(wěn)態(tài)時各分部線速度的恒比例運行。第四章 通信協(xié)議 Modbus協(xié)議概述Modbus就是工業(yè)控制器的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的一種。Modbus協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標準。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進行集中監(jiān)控。Modebus協(xié)議是一種串行的主從通訊協(xié)議。此協(xié)議定義了一個控制器能認識使用的消息結(jié)構(gòu),而不管它們是經(jīng)過何種網(wǎng)絡(luò)進行通信的。它描述了一控制器請求訪問其它設(shè)備的過程，如果回應(yīng)來自其它設(shè)備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄。它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。當在一Modbus網(wǎng)絡(luò)上通信時，此協(xié)議決定了每個控制器需要知道它們的設(shè)備地址，識別按地址發(fā)來的消息，決定要產(chǎn)生何種行動。如果需要回應(yīng)，控制器將生成反饋信息并用Modbus協(xié)議發(fā)出。在其它網(wǎng)絡(luò)上，包含了Modbus協(xié)議的消息轉(zhuǎn)換為在此網(wǎng)絡(luò)上使用的幀或包結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)換也擴展了根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)解決節(jié)地址、路由路徑及錯誤檢測的方法。（1）在Modbus網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)輸　標準的Modbus口是使用一個RS232C兼容串行接口，它定義了連接口的針腳、電纜、信號位、傳輸波特率、奇偶校驗。控制器能直接或經(jīng)由Modem組網(wǎng)。Modicon控制器使用的是與RS232C兼容的標準通訊接口。它定義了插頭外型、接線管腳、信號等級、傳輸波特率和奇偶校驗等?？刂破骺梢灾苯优c網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，也可以通過調(diào)制解調(diào)器聯(lián)接。控制器通信使用主—從技術(shù)，即僅有一個設(shè)備（主設(shè)備）能初始化傳輸（查詢）。其它設(shè)備（從設(shè)備）根據(jù)主設(shè)備查詢提供的數(shù)據(jù)作出相應(yīng)反應(yīng)。典型的主設(shè)備：主機和可編程儀表。典型的從設(shè)備：可編程控制器。主設(shè)備可單獨和從設(shè)備通信，也能以廣播方式和所有從設(shè)備通信。如果單獨通信，從設(shè)備返回一消息作為回應(yīng)，如果是以廣播方式查詢的，則不作任何回應(yīng)。Modbus協(xié)議建立了主設(shè)備查詢的格式：設(shè)備（或廣播）地址、功能代碼、所有要發(fā)送的數(shù)據(jù)、一錯誤檢測域。從設(shè)備回應(yīng)消息也由Modbus協(xié)議構(gòu)成，包括確認要行動的域、任何要返回的數(shù)據(jù)、和一錯誤檢測域。如果在消息接收過程中發(fā)生一錯誤，或從設(shè)備不能執(zhí)行其命令，從設(shè)備將建立一錯誤消息并把它作為回應(yīng)發(fā)送出去。（2）在其它類型網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)輸在其它網(wǎng)絡(luò)上，控制器使用對等技術(shù)通信，故任何控制都能初始和其它控制器的通信。這樣在單獨的通信過程中，控制器既可作為主設(shè)備也可作為從設(shè)備。提供的多個內(nèi)部通道可允許同時發(fā)生的傳輸進程。在消息位，Modbus協(xié)議仍提供了主—從原則，盡管網(wǎng)絡(luò)通信方法是“對等”。如果一控制器發(fā)送一消息，它只是作為主設(shè)備，并期望從從設(shè)備得到回應(yīng)。同樣，當控制器接收到一消息，它將建立一從設(shè)備回應(yīng)格式并返回給發(fā)送的控制器。（3）Modbus查詢—響應(yīng)周期（a）查詢查詢消息中的功能代碼告之被選中的從設(shè)備要執(zhí)行何種功能。數(shù)據(jù)段包含了從設(shè)備要執(zhí)行功能的任何附加信息。例如功能代碼03是要求從設(shè)備讀保持寄存器并返回它們的內(nèi)容。數(shù)據(jù)段必須包含要告之從設(shè)備的信息：從何寄存器開始讀及要讀的寄存器數(shù)量。錯誤檢測域為從設(shè)備提供了一種驗證消息內(nèi)容是否正確的方法。（b）響應(yīng)正常情況下，從機響應(yīng)的功能代碼與查詢的功能代碼相對應(yīng)，數(shù)據(jù)區(qū)包含從機根據(jù)查詢要求收集到的數(shù)據(jù)，如寄存器的值或狀態(tài)等。當發(fā)生通訊錯誤時，功能代碼就轉(zhuǎn)而指示該響應(yīng)為故障響應(yīng)，數(shù)據(jù)字節(jié)則包含故障描述代碼。錯誤校驗域允許主機確認信息內(nèi)容是否有效。 Modbus的數(shù)據(jù)傳輸方式控制器能設(shè)置為兩種傳輸模式（ASCII或RTU）中的任何一種在標準的Modbus網(wǎng)絡(luò)通信。用戶選擇想要的模式，包括串口通信參數(shù)（波特率、校驗方式等），在配置每個控制器的時候，在一個Modbus網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備都必須選擇相同的傳輸模式和串口參數(shù),這里我們只介紹RTU模式。RTU模式地址功能代碼數(shù)據(jù)數(shù)量數(shù)據(jù)1…數(shù)據(jù)nCRC高字節(jié)CRC低字節(jié)表41 兩種傳輸模式所選的RTU方式僅適用于標準的Modbus網(wǎng)絡(luò)，它定義了在這些網(wǎng)絡(luò)上連續(xù)傳輸?shù)南⒍蔚拿恳晃?，以及決定怎樣將信息打包成消息域和如何解碼。在其它網(wǎng)絡(luò)上（像MAP和Modbus　Plus）Modbus消息被轉(zhuǎn)成與串行傳輸無關(guān)的幀。當控制器在Modbus網(wǎng)絡(luò)上被設(shè)定為采用RTU（遠程終端單元）模式進行通訊時，信息中的每一個8位字節(jié)包括兩個4位的十六進制字符。這種方式的最大好處就是字符的密度可以更高，相同波特率的數(shù)據(jù)流量比ASCII模式更大。每個信息必須在一個連續(xù)的數(shù)據(jù)流中進行傳輸。RTU模式中每個字節(jié)的格式是： 編碼系統(tǒng)： 8位二進制，十六進制09，AF 每個8位的信息域中包含2個十六進制字符 字節(jié)的位： 1個開始位 8個數(shù)據(jù)位，首先發(fā)送最低位 1個位用于奇偶校驗；無校驗時沒有這一位 1個停止位（有校驗時）；2個停止位（無校 驗時） 錯