西門子CPU416F控制器

• 產品規格：*
  產品質量：質保保證
  產品價格：價格優勢
  產品貨期：現貨銷售

概述
------S7-200系列PLC適用于各行各業，各種場合中的檢測、監測及控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網絡皆能實現復雜控制功能。因此S7-200系列具有*的性能/價格比。

上海晉營自動化科技有限公司
：邵澤春
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------S7-200系列出色表現在以下幾個方面：
? *的可靠性
 ? 極豐富的指令集
 ? 易于掌握
 ? 便捷的操作
 ? 豐富的內置集成功能
 ? 實時特性
 ? 強勁的通訊能力
 ? 豐富的擴展模塊  
------S7-200系列在集散自動化系統中充分發揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復雜的自動化控制。應用領域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關的工業及民用領域，包括各種機床、機械、電力設施、民用設施、環境保護設備等等。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機械，*空調，電梯控制，運動系統。
------S7-200系列PLC可提供4個不同的基本型號的8種CPU供您使用。
 CPU單元設計
------集成的24V負載電源：可直接連接到傳感器和變送器（執行器），CPU 221，222具有180mA輸出， CPU 224，CPU 224XP，CPU 226分別輸出280，400mA。可用作負載電源。西門子CPU416F控制器
 不同的設備類型
------CPU 221~226各有2種類型CPU，具有不同的電源電壓和控制電壓。
 本機數字量輸入/輸出點
------CPU 221具有6個輸入點和4個輸出點，CPU 222具有8個輸入點和6個輸出點，CPU 224具有14個輸入點和10個輸出點，CPU 224XP具有14個輸入點和10個輸出點，CPU 226具有24個輸入點和16個輸出點。
 本機模擬量輸入/輸出點
------CPU 224XP具有2個輸入點，1個輸出點。
 中斷輸入
------允許以極快的速度對過程信號的上升沿作出響應。
 高速計數器
------CPU 221/222
 ------4個高速計數器（30KHz），可編程并具有復位輸入，2個獨立的輸入端可同時作加、減計數，可連接兩個相位差為90°的A/B相增量編碼

其它介紹：
 

西門子CPU416F-2控制器

基于西門子PLC的水塔水位控制梯形圖

用PLC構成水塔水位控制系統,如圖39所示。在模擬控制中，用按鈕SB來模擬液位傳感器，用L1、L2指示燈來模擬抽水電動機。

圖39  水塔水位控制示意圖

1. 控制要求

按下SB4，水池需要進水，燈L2亮；直到按下SB3，水池水位到位，燈L2滅；按SB2，表示水塔水位低需進水，燈L1亮，進行抽水；直到按下SB1，水塔水位到位，燈L1滅，過2秒后，水塔放完水后重復上述過程即可。

2. I/O分配

輸入輸出

SB1：I0.1                   L1：Q0.1    

SB2：I0.2                   L2：Q0.2   

SB3：I0.3

SB4：I0.4

3. 程序設計

水塔水位控制的梯形圖參考程序如圖40所示。

圖40  水塔水位控制梯形圖

4. 程序的調試和運行

輸入梯形圖程序并按控制要求調試程序。

西門子S7-400H PLC在垃圾發電項目上的應用

一、引言
       隨著城市人口不斷擴張，每天產生的城市垃圾越來越多，依靠傳統的填埋方式已經無法滿足垃圾處理的需求，因此出現了垃圾焚燒廠來處理垃圾。由于垃圾焚燒過程中會產生大量的蒸汽，這些蒸汽帶動汽輪機，進而由汽輪機帶動發電機進行發電是一套行之有效的做法。目前，我國有多個城市都設有垃圾發電廠，一方面能緩解日益緊張的垃圾處理需求，同時又能產生經濟效益，是一個兩全其美的方法。但是，在垃圾處理過程中，會產生大量煙氣，對大氣造成污染，所以需要一個煙氣凈化系統來對垃圾焚燒產生的煙氣進行處理。在天津濱海新區的垃圾發電項目中，使用到了基于西門子PLC S7-400H系列的控制系統。該控制系統采用冗余結構，安全可靠，不會由于故障等原因造成停機，使得垃圾發電廠可以持續進行煙氣凈化處理，保持了控制系統的穩定運行。

  二、煙氣凈化工藝簡介
        煙氣凈化系統的工藝過程如圖1所示：

                                                                                 圖1 煙氣凈化系統工藝
由垃圾焚燒產生的煙氣，首先經過脫酸系統，去除煙氣中包含的酸性氣體，在脫酸系統中加入石灰漿，作為原料，與氣體中的酸性物質中和從而達到脫酸的目的。然后加入消石灰，*，硅藻土等物質，進一步去除氣體中的酸性物質。其次，氣體進入到除塵系統，主要作用是去掉氣體中的灰塵；zui后，氣體到達脫硝系統，脫硝系統由尿素產生氨氣，用來去除氣體中的氮氧化物。經處理后的氣體達到環保要求，經煙囪排出，其中防白煙風機會改變煙氣中的含水量，改變氣體排出后的視覺效果。

脫酸系統，除塵系統以及鍋爐產生的灰渣，通過飛灰輸送系統采集到一起，zui后通過固化處理，填埋的 區域。

  三、控制系統組成
控制系統硬件的核心是西門子S7-400H系列PLC，本系統采用6套CPU414-5H冗余系列CPU，一旦主CPU由于某種原因停機，系統立即切換到副CPU工作，這樣可以保證控制系統的連續運行。I/O模塊采用西門子分布式I/O，西門子ET200M系列，并通過IM153-2進行DP通訊。主控室有5臺計算機，其中2臺為工程師站，用于程序的修改和調試；另外3臺是操作員站，由操作員對控制系統設備進行操作。整個控制系統布置圖如圖2所示：

                                                                                                   圖2 煙氣凈化控制系統
        四、控制系統
工作流程控制系統軟件采用STEP7 V5.5進行設計，從功能上講共分為6部分，其中第1，2部分是兩條生產線，包含脫酸系統，除塵系統，脫硝系統，尿素制備系統；第3，4部分是公共部分，包含石灰漿制備，硅藻土制備，活性炭、*輸送系統等；第5部分是飛灰輸送，將氣體中的灰渣和鍋爐中的灰渣收集起來；第6部分是飛灰固化，將收集后的灰渣作固化處理，為填埋做好準備。

  上位機共5臺，軟件使用WinCC V7.0，可以對設備進行單體操作和流程控制。下面以1號生產線的除塵系統的流程控制為例，說明控制系統的工作流程，詳見圖3：

                       圖3 煙氣凈化系統除塵流程控制
        五、結束語
本套控制系統采用西門子*的S7-400H系列冗余系統，較大限度的保證了客戶對煙氣凈化系統的要求，尤其是對系統穩定性，持續性的要求。S7-400H冗余系統保證了系統即使出現故障的情況下，不會停機，保證控制系統穩定運行。同時，上位機工程師站和操作員站界面友好，易于操作，設備狀態顯示和控制清晰可靠，報警狀態完備。該控制系統投入運行以來，安全穩定，保證了煙氣凈化控制系統的平穩運行，得到了客戶的充分肯定，贏得了良好的口碑。

    Modbus協議是應用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協議，控制器相互之間、控制器經由網絡(例如以太網)和其它設備之間可以通信。它已經成為一通用工業標準，有了它，不同廠商生產的控制設備可以連成工業網絡，進行集中監控。此協議定義了一個控制器能認識使用的消息結構，而不管它們是經過何種網絡進行通信的。它描述了一控制器請求訪問其它設備的過程。如回應來自其它設備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄等。它制定了消息域格式和內容的公共格式。MODBUS為單主站網絡協議，所以系統中只能夠有一個Modbus主站，所有通信都由它發出并且只能夠實現主站和從站的數據交換，從站之間不能進行數據交換，Modbus可支持247個之多的遠程從屬控制器。但實際所支持的從機數要由所用通信設備決定。采用這個系統。各PC可以和中心主機交換信息而不影響各PC執行本身的控制任務。CP341插人MODBUS主站Dongle(狗)或插入從站Dongle，就可以作為MODBUS主站。或者作為MODBUS從站。在ModBus系統中有兩種傳輸模式編碼可選擇，一種模式是ASCIi(美國信息交換碼)，另一種模式是RTU(遠程終端設備)，由這兩種模式定義這兩種傳輸模式與從機PC通信的能力是同等的。選擇時應視所用ModBus主機而定。每個ModBus系統只能使用一種模式。不允許兩種模式混用。 

2 RTU幀結構使用RTU模式，消息發送至少要以3．5個字符時間的停頓間隔開始。在相同的網絡波特率下采用多個的字符時間，這是zui容易實現的。傳輸的*一個域是設備地址，可以使用的傳輸字符是十六進制的0...9，A...F。網絡設備不斷偵測網絡總線，包括停頓間隔時間內。當*一個域(地址域)接收到后，每個設備都進行解碼以判斷是否發往自己的，在zui后一個傳輸字符之后，一個至少3．5個字符時間的停頓標定了消息的結束．一個新的消息可在此停頓后開始。整個消息幀必須作為一連續的流轉輸，如果在幀完成之前有超過1．5個字符時間的停頓時間，接收設備將刷新不完整的消息并假定下一字節是一個新消息的地址域。同樣地，如果一個新消息在小于3．5個字符時間內接著前個消息開始，接收的設備將認為它是前一消息的延續，這將導致一個錯誤，因為在zui后的CRC域的值不可能是正確的。一典型的消息幀如下所示：

基于Modbus主從式工作的主站以廣播式的向所有從站發送請求數據的數據包．其數據包中包含從站地址、功能代碼(即讀取的寄存器類型)、要讀取 字串2 的寄存器的起始址、該次要讀取的寄存器個數。并等待從站的響應；掛在同一條RS485總線上的所有從站被動的接收到主站的廣播包．然后解開這個廣播包把這個包中的從站地址與自己的地址對照．如果地址相同．該從站馬上把自己相應寄存器中的數據發送到總線上去：主站中的接收程序始終處于待命狀態．等待總線上從站發送來的響應數據包，并把響應包中的據序列化到自己的接收數據塊中。從站檢測到包中的從站地址與自己的地址不符時，則直接銷毀該包．就不做任何響應。到此完成一個發送接收數據的過程。

4 CP341驅動配置在您的計算機上首先安裝STEP7 5．x軟件和CP34x模板所帶的軟件驅動程序．模板驅動程序包括了對CP341進行參數化的窗口(在STEP7的硬件組態界面下可以打開)、用于串行通訊的FB程序塊。當系統上電，CP34x模板初始化完成后，CP34x上的sF燈點亮：在硬件組態窗口中雙擊CP341模板，打開CP341模板的屬性窗口，選擇通訊協議modbus，網絡工作方式設置為半雙工，請記錄下模板的硬件地址以便在編程序時用到。雙擊CP341模板屬性窗口中的protocol 協議圖標進行協議參數設置，這里我們使用默認值：96oo bit，s， 8 data bits， 1 stop bit，even parity。對的硬件組態存盤編譯，下載硬件組態．如果此時sF燈亮．請將通訊電纜與另一個通訊伙伴進行連接后．SF燈熄滅，說明硬件組態正確。