沈濤+蔣世應(yīng)+王振華+劉家倫

摘 要： 本文主要介紹了利用西門子S7-1200PLC檢測可變電阻壓降的方法，通過對可變電阻電壓檢測的目的及應(yīng)用，可變電阻壓降的檢測方法以及對檢測結(jié)果的分析以期在利用PLC對模擬量輸入和模擬量輸出進行控制時提供一定的參考。

關(guān)鍵詞： PLC；模擬量；檢測

前言

S7-1200PLC是德國西門子自主研發(fā)的具有S7-200所有功能和S7-300部分功能的緊湊型的小型PLC。它在結(jié)構(gòu)上和S7-300類似，采用模塊化設(shè)計，能夠進行硬件組態(tài)、程序設(shè)計、HMI界面設(shè)計的功能，可以適用于多種有自動化控制和工藝控制要求的場合。

在西門子S7-1200CPU上擁有Profinet接口，該接口在PLC的通信和工業(yè)組態(tài)中提供很大的便利，而且傳輸速度快，可以實現(xiàn)博圖編程軟件與PLC的CPU，人機界面與CPU以及多個PLC的CPU之間的通訊連接，甚至還可以通過工業(yè)以太網(wǎng)的協(xié)議，實現(xiàn)與第三方設(shè)備的通信。

1、電壓檢測的目的

在現(xiàn)代的在工程應(yīng)用中，往往需要對設(shè)備的電壓、電流值進行時時監(jiān)控。電壓的質(zhì)量往往直接影響到用電設(shè)備能否正常運轉(zhuǎn)。電壓過高，會引起用電設(shè)備的燒毀，電壓過低則會造成用電設(shè)備不能正常運轉(zhuǎn)。電壓的正常與否及其調(diào)節(jié)對于工程運用中的設(shè)備是至關(guān)重要的。因此，就需要有能夠時時反饋和調(diào)節(jié)用電設(shè)備電壓水平的控制系統(tǒng)進行電壓的時時監(jiān)測和調(diào)整。

調(diào)節(jié)和監(jiān)控用電系統(tǒng)電壓值的方式有很多，在本文中，采用可變電阻串聯(lián)到用電設(shè)備的電路中，利用可變電阻分擔(dān)電路系統(tǒng)中的壓降的方式來控制用電設(shè)備的電壓值的目的?？勺冸娮璧膲航悼梢岳肞LC的模擬量輸入和模擬量輸出功能在電壓顯示器上進行顯示，從而達到對用電設(shè)備壓降時時監(jiān)控的效果。

2、檢測方法

在本文中對于檢測可變電阻器的電壓，主要是通過西門子S7-1200PLC（1214C，DC/DC/DC）來實現(xiàn)的，在西門子S7-1200PLC檢測模擬量輸入和輸出之前，需要對PLC進行外部接線的設(shè)計（這里略過），當(dāng)外部接線設(shè)計完成后，然后利用博圖軟件進行PLC硬件的組態(tài)，PLC的硬件組態(tài)主要有兩種方式，一種是根據(jù)PLC的硬件組合，在博圖軟件硬件組態(tài)中選擇與其型號和訂貨號一致的硬件，其硬件組態(tài)步驟為：

1）組態(tài)CPU：選擇CUP的型號：1214C，DC/DC/DC，訂貨號為6ES7 214-1AG40-0XB0，將其安裝在機架上，

2）修改以太網(wǎng)地址：在CPU以太網(wǎng)的接口處將IP地址修改為192.168.0.（機架號×10+1）

3） 組態(tài)信號板：選擇信號板AQ模塊，型號為AQ1X12位，訂貨號為6ES7 2324-4HA30-0XB0

4）組態(tài)AI模塊：選擇AI模塊，型號為AI4XTC，訂貨號為6ES7 231-5QD324-0XB0，并將AI模塊的溢出診斷取消（根據(jù)設(shè)備情況來確定，默認(rèn)為AI模塊擁有溢出診斷功能）；

5）組態(tài)AQ模塊：選擇AQ模塊，型號為AQ2X14位，訂貨號為6ES7 232-4HB32-0XB0

6）組態(tài)通訊模塊：選擇通訊模塊，型號為CM1243-5，訂貨號為6GK7 243-5DX30-0XE0

方法2：需將PLC進行通電，在硬件組態(tài)中選擇非特定的CPU1200，提取PLC內(nèi)部已經(jīng)組態(tài)好的硬件，這種組態(tài)方式的前提條件上PLC內(nèi)部已經(jīng)進行過硬件組態(tài)，而且正確，否則提取的就是錯誤的組態(tài)，提取出來后將AI模塊的溢出診斷取消就可以了，其組態(tài)效果如圖1所示：

當(dāng)硬件組態(tài)完畢后，由于本設(shè)計主要針對的是外部的模擬量信號，因此需修改PLC硬件的屬性（內(nèi)部模擬量存儲），在屬性中找到模擬量輸入和模擬量輸出，激活模擬量輸入，并輸入800（數(shù)值可更改）同時激活模擬量輸出，修改參數(shù)為800（數(shù)值可更改）.這樣硬件組態(tài)和參數(shù)設(shè)置就結(jié)束了。

當(dāng)然，在設(shè)置的過程中，也可以修改模AI和AQ模塊，這兩個模塊主要針對的是模擬量輸入和模擬量輸出，在本次設(shè)計中任意選擇一種即可。

在軟件部分，主要采用傳送指令MOVE檢測可變電阻的壓降值，通過PLC的模擬量輸入模塊經(jīng)過PLC內(nèi)部CPU的計算轉(zhuǎn)換為模擬量輸出，從而在電壓顯示屏上進行顯示。

其主要運用的指令如圖2所示：

在內(nèi)部存儲單元上本文中選用W（字）來實現(xiàn)，其對應(yīng)的通道擁有16位，分別為800.0-800.7，801.0-801.7。

3、檢測結(jié)果分析

由于本文采用的是西門子S7-1200PLC，CPU1314C可檢測0-10V的壓降值，在可變電阻外部沒有銜接負(fù)載的情況下，可以完全承擔(dān)10V的電壓，在阻值最小的時候電壓值為0，因此，電壓顯示器上顯示的電壓值是可變電阻阻值的比例，將電壓的值按比例進行顯示。

在檢測顯示的結(jié)果會出現(xiàn)一定的誤差，在設(shè)計的過程中可以通過調(diào)節(jié)電阻觀察電壓顯示器上的最大電壓和最小電壓計算出誤差的范圍，將計算出的誤差值通過PLC功能指令按比例累加到PLC梯形圖的結(jié)果上（這里不再詳述），從而實現(xiàn)了可變電阻器壓降誤差的修正，使其精確顯示。

4、總結(jié)

文采以西門子S7-1200PLC，CPU1314CPLC為載體，詳細講述了PLC的硬件組態(tài)方法和對于可變電阻器壓降檢測中主要運用的PLC指令和內(nèi)部存儲單元的選用，并在最后對可變電阻器的壓降檢測結(jié)果進行了分析，提出了誤差修正的思路。希望讀者通過本文的講述，對模擬量的輸入采集和模擬量的輸出顯示方法提供一定的指導(dǎo)思路，對工程實踐的實施擁有一定的借鑒意義?！?