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西門子417-5H直流電源系統套件
西門子產品訂貨號：6ES7400-0HR54-4AB0

西門子產品價格：98  RMB

西門子產品凈重：0.370 Kg

西門子產品承諾：質保一年，原裝*

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概述

S7-400 是 SIMATIC 控制器家族功能zui為強大的 PLC。它可以成功實現全集成自動化 (TIA) 解決方案。S7-400 是一個用于制造業和過程工業系統解決方案的自動化平臺，其主要特點是具有模塊化的結構并擁有性能儲備。

S7-400

• 中端到性能范圍內功能強大的 PLC
• 可滿足要求極為苛刻的任務的解決方案
• 模塊和各種性能等級 CPU 可針對具體自動化任務進行調整
• 可實現分布式結構，適用十分靈活
• 連接方便
• *通信和聯網功能
• 操作方便，設計簡單，不含風扇
• 任務增加時可順利擴展
• 多重計算：
  多個 CPU 在一個 S7-400 *控制器中同時運行。
  多重計算功能可對 S7-400 的總體性能進行分配。例如，可將復雜的技術任務（如開環控制、計算或通信）進行拆分并分配給不同的 CPU。可以為每個 CPU 分配自己的 I/O。
• 模塊化：
  通過功能強大的 S7-400 背板總線和可直接連接到 CPU 的通信接口，可實現許多大量通信線路的高性能操作。例如，這樣可以擁有一條用于 HMI 和編程任務的通信線路、一條用于高性能等距運動控制組件的通信線路和一條“正常”I/O 現場總線。另外，還可以實現額外需要的與 MES/ERP 系統或 Internet 的連接。
• 工程組態和診斷：
  結合使用 SIMATIC 工程組態工具，可極為高效地對 S7-400 進行組態和編程，尤其對于采用高性能工程組件的廣泛自動化任務。為此，可以使用高級語言（如 SCL）以及用于順序控制、狀態圖和工藝圖的圖形化組態工具。

S7-400H

• 具有冗余設計的高可用性自動化系統。
• 用于具有很高故障安全要求的應用：
  重新啟動成本很高、停產代價高昂、幾乎不需要監視且維護選項較少的過程。
• 冗余設計的功能
• 提高 I/O 的可用性：切換式 I/O 配置
• 也可使用具有標準可用性的 I/O：單側配置
• 熱后備：發生故障時，自動切換到備用設備。
• 包含 2 個單獨機架或一個分隔式*機架的配置
• 通過冗余 PROFIBUS DP 或系統冗余 PROFINET I/O 來連接切換式 I/O。

S7-400F/FH

• 故障安全型自動化系統，適用于具有很高安全要求的工廠
• 符合相關標準的安全要求（IEC 61508 的 SIL 3、DIN V 19250 的 AK6 以及EN 954-1 的 Cat.4）
• 如果需要，也可通過冗余設計來實現容錯
• 不對安全相關 I/O 進行額外接線
• 通過采用 PROFIsafe 行規的 PROFIBUS DP 實現安全通信
• 基于帶有故障安全模塊的 S7-400H 和分布式 ET 200 I/O
• 適用于非安全相關應用的標準模塊也可以在自動化系統中使用
• 隔離模塊用于在一個 ET 200M 的安全模式下組合使用故障安全模塊和標準模塊。

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基于PLC的漿液下移動機器人控制系統

　　1 控制系統基本構成

　　在移動機器人的應用中，精確的位姿是跟蹤控制首要解決的問題。為此，本機器人的定位采用了超聲波網絡定位系統，導航采用了電子羅盤。整個控制網絡如圖1所示。

　　圖1 機器人控制網絡

　　PLC系統為控制系統的核心，做主站管理各從站，起到總的控制作用，通過RS-485總線同各個從站進行數據傳遞。PLC把各個從站得到的信息經過加工處理后，得到zui終的控制命令傳給電機，控制機器人進行準確的行走。TD200可對PLC的參數進行實時的修改，達到實時控制的需要。

　　1號單片機、2號單片機、3號單片機記錄發射超聲波信號在介質中的傳播時間，乘以超聲波的傳播速度，可以計算出相應的距離，通過定位算法便可對機器人進行定位。超聲波在介質中的傳播速度隨溫度變化，有著特定函數關系，因此可以借助溫度傳感器對超聲波的速度進行修正。電子羅盤可獲得小車的姿態，實現小車的導航。

　　操作員通過無線通信的方式達到對機器人的無線控制。無線控制是對有線控制的一種輔助措施，使機器人能得到更理想的控制效果。當主控制系統控制失效，機器人出現意外情況，通過定位系統測量發現機器人偏離規劃軌道，此時，利用無線控制可使機器人及時回到規劃軌道。

　　2 網絡通信

　　2.1 通信協議的選擇

　　S7-200 PLC支持多種通信息協議，如點到點接口(PPI)、多點接口(MPI)、PROFIBUS及用戶自定義協議等。

　　通過使用接收中斷、發送中斷、字符中斷、發送指令(XMT)和接收指令(RCV)，自由端口通信可以控制S7-200 CPU通信口的操作模式。利用自由端口模式，可以實現用戶定義的通信協議，連接多種智能設備。

　　CPU處于STOP模式時，自由端口模式被禁止，CPU重新建立使用其他協議的通信，例如與編程設備的通信。只有當CPU處于RUN模式時，才能使用自由端口模式。通過向SMB30(端口0)的協議選擇域置1，可以將通信端口設置為自由端口模式。處于該模式時，不能與編程設備通信。SMB30其他位還可以設置端口0通信的波特率和奇偶校檢等參數。在此，我們所研究的機器人采用了自由端口模式。通信協議我們采用Medbus協議。Modbus協議是美國可編程控制器供應商Modicon公司制定的一種工業通訊協議，現在已經被許多工控廠商所支持，廣泛應用于智能儀表、總線控制等領域。其物理層遵循RS-485標準，RS-485總線具有信號傳輸速率快、傳輸距離更遠、抗*力強等優點，其接口可以有多個驅動器和接收器，很容易實現PLC與多臺智能設備之間的通信。

　　2.2 網絡通信的關鍵技術

　　在接收信息時我們采用了接收中斷而沒用接收指令(RCV)。接收字符中斷是每當接收緩沖區SMBZ中接收到一個字符便產生一次中斷，能在中斷中對所接收到的字符進行適時處理，如果不正確，能及時進行第二次或更多次的發射和接收一直到達成功，并不影響字符和字符間的接收工作。更確切的說對字符的處理是在接收字符之間的間隙進行的。但是RCV指令一次性的接收完對方發射的所有信息，zui后一個字符接收完，執行中斷事件才能對所接收到的字符進行處理，如果不正確，到這時才能重新發射和接收，這與上一種方法相比浪費了時間。兩種方法所用到的全局變量VB是一樣的，用接收指令RCV程序會簡潔些，但是從適時的角度我們選擇了接收字符中斷。

　　PLC是主站，1號單片機、2號單片機、3號單片機、無線通信模塊、溫度傳感器、電子羅盤都作為從站，地址依次是3lH，32H，33H，34H，35H，36H。當各從站都沒有出現故障，且主站同各從站通信，從站都能給與正確的回應信息時，建立起的地址輪詢表是3lH，32H，33H，34H，35H，36H。主站按照這個地址輪詢表所建立起的地址同各從站進行數據通信。當某一個從站出現故障，如2號單片機同主站不能進行通信，建立起的地址輪詢表是31H，3H，34H，35H，36H。主站按照這個地址輪詢表同各從站進行數據通信，并及時報警要求查找故障。但是這時并不影響對小車的控制，因為通過1號單片機、3號單片機仍然能對小車進行定位，僅僅是定位的精度不十分精確。整個控制過程沒有間斷而是連續的進行。

　　我們可以根據報警信息，查出有故障的單片機。當查好后我們可以通過TD200或無線通信模塊向主站告訴故障已經解除。要求主站重新建立地址輪詢表，建立地址信息。按照重新建立的地址輪詢表發射數據信息。

　　3 電機控制

　　西門子S7-200系列PLC的高速脈沖輸出功能是指在PLC某些輸出端產生高速脈沖，用來驅動負載實現精確控制。PLC主機zui多可提供2個高速脈沖輸出端，即Q0.0或Q0.1。每個高速脈沖發生器對應一定數量的特殊寄存器，包括控制字節寄存器，狀態字節寄存器和參數數值寄存器，它們用以控制高速脈沖輸出形式，反映輸出狀態和參數值。PLC控制電機中通過脈沖輸出指令(PLS)檢查為脈沖輸出(Q0.0或Q0.1)設置的特殊存貯器位(SM)，然后啟動由特殊存儲器位定義的脈沖操作。脈沖由Q0.0或Q0.1輸出控制電機。　　如何控制電機，使小車能及時以直線、曲線、停止的方式進行運行，且運行過程連續、平穩，避免小車出現異常行為，如突然的大轉彎、急剎車等，是我們必須要解決的一個重要問題。因此，小車的啟動、每步控制之間的過渡、停止都要處理好，輸出脈沖的周期要連續，解決方法如下。

　　圖2 電機控制

　　圖2中f軸表示：頻率;t軸表示：發射脈沖數。小車剛開始啟動階段以f1的頻率啟動，加速到f2，發射的脈沖數是t1-t0。，然后以f2的頻率勻速，規定每4 s對小車進行一次定位和控制，假設在t2時正好是4 s，開始對小車進行控制，但是，定位和控制過程需要一段時間，當發射控制命令時，小車可能已不在原來定位的點。此時時間已超過4 s，設此時滯的時間為t，計算所要執行的程序量，t的zui大上限值是0.1 s，這么小的時間*可以忽略，在時滯的時間內讓小車仍以原來發射脈沖頻率運行，當發射的脈沖數是t3時開始對小車進行了新的控制，小車進行下一步的運行。然而，此刻仍以前一步的頻率為開始發射頻率。

　　轉換辦法是通過兩條命令:①MOVB 0，SMB67;②PLS 0。使前一步的運行立刻停止，接著調用新的包羅段控制小車進行下一步的運行，下一步的開始周期是前一步的結束周期，加速或減速到本步規定的周期(如圖2所示)，加速或減速的時間盡可能短，以此周期勻速運行。小車在運行的整個過程中每步之間處理方法都是這樣。圖中所示為頻率減小到f5小車停止。采用此方法后小車的運行是連續平穩的。

　　4 軟件設計

　　控制系統程序流程框圖如圖3所示，整個程序共有4大塊組成：①對S7-200各個變量、中斷初始化;②主站同各從站進行信息通訊;③進行定位處理;④控制電機。

　　圖3 程序流程框圖

　　整個程序量是巨大的，合理安排程序結構顯得很重要。當沒進行通信時，S7-200反復掃描執行周期，出現字符中斷時，對接收到的信息進行保存處理，因為S7-200順序執行的特點，這要在很多執行周期內完成。但是每個執行周期的時間都是短暫的。所有的從站都通信完畢，調用定位子程序求出小車所在的空間位置。然后順序調用模糊控制子程序、電機控制子程序。這三大塊子程序要在同一周期內完成，此周期執行時間是zui大的，程序必須簡單實用，使執行周期盡可能的降到zui小值，減小控制的時滯。從宏觀上看掃描周期顯現出伸縮性的特點。