1、第第9 9章章 工艺功能工艺功能9.19.1模拟量处理及模拟量处理及PIDPID功能功能典型的典型的PLCPLC模拟量单闭环控制系统如图所示。模拟量单闭环控制系统如图所示。模拟量输入输出示意图模拟量输入输出示意图传感器变送器A/D模拟量输入模块 CPU执行器D/A模拟量输出模块 IWxxx:PQWxxx:P模拟量模块的属性对话框模拟量模块的属性对话框 SM1234SM1234模块属性对话框的模块属性对话框的“模拟输入模拟输入”项项模拟量的表达方式和测量值的分辨率模拟量的表达方式和测量值的分辨率不同的电压、电流、电阻或温度输入信号对应的数值关系不同的电压、电流、电阻或温度输入信号对应的数值关系P
2、IDPID控制器功能结构示意图控制器功能结构示意图PIDPID基本参数组态基本参数组态过程值标定高级参数组态高级参数组态PIDPID参数组态参数组态调试面板调试面板PIDPID应用举例应用举例:假设有一加热系统，加热源采用脉冲控制的灯泡。干扰源采假设有一加热系统，加热源采用脉冲控制的灯泡。干扰源采用电位计控制的小风扇，使用传感器测量系统的温度，灯泡亮时会使灯泡用电位计控制的小风扇，使用传感器测量系统的温度，灯泡亮时会使灯泡附近的温度传感器温度升高，风扇运转时可给传感器周围降温，设定值为附近的温度传感器温度升高，风扇运转时可给传感器周围降温，设定值为010V010V的电压信号送入的电压信号送入P
3、LCPLC，温度传感器作为反馈接入到，温度传感器作为反馈接入到PLCPLC中，干扰源给中，干扰源给定直接输出至风扇。定直接输出至风扇。9.2 9.2 高速计数器高速计数器 生产实践中，经常会遇到需要检测高频脉冲的场合，例如检测步进电生产实践中，经常会遇到需要检测高频脉冲的场合，例如检测步进电机的运动距离，计算异步电机转速等，而机的运动距离，计算异步电机转速等，而PLCPLC中的普通计数器受限于扫描周中的普通计数器受限于扫描周期的影响，无法计量频率较高的脉冲信号。期的影响，无法计量频率较高的脉冲信号。S7-1200 CPUS7-1200 CPU提供了最多提供了最多6 6个高速计数器，其独立于个高
4、速计数器，其独立于CPUCPU的扫描周期进行的扫描周期进行计算，可测量的单相脉冲频率最高为计算，可测量的单相脉冲频率最高为100khz100khz，双相或，双相或A/BA/B相频率最高为相频率最高为30khz30khz。高速计数器可用于连接增量型旋转编码器，通过对硬件组态和调用。高速计数器可用于连接增量型旋转编码器，通过对硬件组态和调用相关指令块来使用此功能。相关指令块来使用此功能。高速计数器硬件输入定义与工作模式高速计数器硬件输入定义与工作模式高速计数器号高速计数器号数据类型数据类型默认地址默认地址高速计数器号高速计数器号数据类型数据类型默认地址默认地址HSC1DINTID1000HSC4D
5、INTID1012HSC2DINTID1004HSC5DINTID1016HSC3DINTID1008HSC6DINTID1020高速计数器寻址高速计数器寻址 S7-1200S7-1200在高速计数器中提供了中断功能，用以在某些特定条件下触在高速计数器中提供了中断功能，用以在某些特定条件下触发程序，共有发程序，共有3 3种中断条件：种中断条件：1 1、当前值等于预置值。当前值等于预置值。2 2、私用外部信号复位。私用外部信号复位。3 3、带有外部方向控制时，计数方向发生改变。带有外部方向控制时，计数方向发生改变。高速计数器的应用步骤主要包括：高速计数器的应用步骤主要包括：1.1.在在CPUCP
6、U的属性对话框中激活高速计数器并设置相关参数。的属性对话框中激活高速计数器并设置相关参数。2.2.添加硬件中断块，关联相对应的高速计数器所产生的预置值中断。添加硬件中断块，关联相对应的高速计数器所产生的预置值中断。3.3.在中断块中添加高速计数器指令块，编写修改预置值程序，设置复位在中断块中添加高速计数器指令块，编写修改预置值程序，设置复位计数器等参数。计数器等参数。4.4.将程序下载，执行功能。将程序下载，执行功能。假设在旋转机械上有单相增量编码器作为反馈，接入到假设在旋转机械上有单相增量编码器作为反馈，接入到S7-1200 CPUS7-1200 CPU。要求在计数要求在计数2525个脉冲时
7、，计数器复位，置位个脉冲时，计数器复位，置位M0.5M0.5，并设定新预设值为，并设定新预设值为5050个个脉冲。当计满脉冲。当计满5050个脉冲后复位个脉冲后复位M0.5M0.5，并将预置值再设为，并将预置值再设为2525，周而复始执行，周而复始执行此功能。此功能。针对此应用，选择针对此应用，选择CPU 1214CCPU 1214C，高速计数器为，高速计数器为HSC1HSC1，模式为单相计，模式为单相计数，内部方向控制，无外部复位。据此，脉冲输入应接入数，内部方向控制，无外部复位。据此，脉冲输入应接入I0.0I0.0，使用，使用HSC1HSC1的预置值中断（的预置值中断（CV=RVCV=RV
8、）功能实现此应用。）功能实现此应用。9.3 9.3 运动控制运动控制 S7-1200S7-1200在运动控制中使用了轴的概念，通过对轴的组态，包括硬件接在运动控制中使用了轴的概念，通过对轴的组态，包括硬件接口、位置定义、动态特性、机械特性等，与相关的指令块（符合口、位置定义、动态特性、机械特性等，与相关的指令块（符合PLCopenPLCopen规规范）组合使用，可实现绝对位置、相对位置、点动、转速控制及自动寻找范）组合使用，可实现绝对位置、相对位置、点动、转速控制及自动寻找参考点的功能。参考点的功能。S7-1200S7-1200运动控制示意图运动控制示意图运动控制功能原理示意图运动控制功能原理
9、示意图S7-1200 S7-1200 运动控制功能的实现包含以下运动控制功能的实现包含以下4 4部分：部分：（1 1）相关执行设备。）相关执行设备。（2 2）CPUCPU硬件输出。硬件输出。（3 3）定义工艺对象）定义工艺对象“轴轴”。（4 4）程序中的控制指令块。）程序中的控制指令块。应用举例应用举例:假设有一个伺服电机带动一滑块在轨道上左右滑行，伺服电机转假设有一个伺服电机带动一滑块在轨道上左右滑行，伺服电机转速速30003000转转/分钟，旋转编码器一圈为分钟，旋转编码器一圈为10001000个脉冲，电机每转一圈滑块运行个脉冲，电机每转一圈滑块运行10mm10mm，左限位开关输入点，左限
10、位开关输入点I0.1I0.1，右限位开关为输入点，右限位开关为输入点I0.2I0.2，参考点输入为，参考点输入为I0.0I0.0。系统示意图如图所示。要求从参考点位置，向左极限方向运动。系统示意图如图所示。要求从参考点位置，向左极限方向运动30mm30mm。左极限开关滑块外部参考点右极限开关01020304050-50-40-30-20-109.4 PWM9.4 PWM PWMPWM是一种周期固定，脉宽可调节的脉冲输出。是一种周期固定，脉宽可调节的脉冲输出。PWMPWM功能虽然使用的是数功能虽然使用的是数字量输出，但其在很多方面类似于模拟量，比如它可以控制电机的转速、阀字量输出，但其在很多方面
11、类似于模拟量，比如它可以控制电机的转速、阀门的位置等。门的位置等。S7-1200 CPUS7-1200 CPU提供了两个输出通道用于高速脉冲输出分别可组提供了两个输出通道用于高速脉冲输出分别可组态为态为PTOPTO或或PWMPWM：PTOPTO的功能只能由运动控制指令来实现，的功能只能由运动控制指令来实现，PWMPWM功能使用功能使用CTRL_PWMCTRL_PWM指令块实现，当一个通道被组态为指令块实现，当一个通道被组态为PWMPWM时，将不能使用时，将不能使用PTOPTO功能。反功能。反之亦然。之亦然。脉冲宽度可表示为脉冲周期的百分之几、千分之几、万分之几、或脉冲宽度可表示为脉冲周期的百分
12、之几、千分之几、万分之几、或S7 analog(S7 analog(模拟量模拟量)形式，脉宽的范围可从形式，脉宽的范围可从0 0（无脉冲，数字量输出为（无脉冲，数字量输出为0 0）到全脉冲周期（无脉冲，数字量输出为到全脉冲周期（无脉冲，数字量输出为1 1）。）。脉冲功能默认输出点PWM的属性设置应用举例应用举例：使用模拟量控制数字量输出，当模拟量发生变换时，使用模拟量控制数字量输出，当模拟量发生变换时，CPUCPU输输出的脉冲宽度随之改变，但周期不变，可用于控制脉冲方式的加热设出的脉冲宽度随之改变，但周期不变，可用于控制脉冲方式的加热设备。此应用通过备。此应用通过PWMPWM功能实现，脉冲周期为功能实现，脉冲周期为1S1S，模拟量值在，模拟量值在027648027648之之间变化。间变化。
