基于PLC的可變電阻壓降檢測(cè)

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(cè)可變電阻壓降的方法，通過(guò)對(duì)可變電阻電壓檢測(cè)的目的及應(yīng)用，可變電阻壓降的檢測(cè)方法以及對(duì)檢測(cè)結(jié)果的分析以期在利用PLC對(duì)模擬量輸入和模擬量輸出進(jìn)行控制時(shí)提供一定的參考。

關(guān)鍵詞： PLC；模擬量；檢測(cè)

前言

S7-1200PLC是德國(guó)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(jì)，能夠進(jìn)行硬件組態(tài)、程序設(shè)計(jì)、HMI界面設(shè)計(jì)的功能，可以適用于多種有自動(dòng)化控制和工藝控制要求的場(chǎng)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(shí)現(xiàn)博圖編程軟件與PLC的CPU，人機(jī)界面與CPU以及多個(gè)PLC的CPU之間的通訊連接，甚至還可以通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)的協(xié)議，實(shí)現(xiàn)與第三方設(shè)備的通信。

1、電壓檢測(cè)的目的

在現(xiàn)代的在工程應(yīng)用中，往往需要對(duì)設(shè)備的電壓、電流值進(jìn)行時(shí)時(shí)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(yùn)轉(zhuǎn)。電壓過(guò)高，會(huì)引起用電設(shè)備的燒毀，電壓過(guò)低則會(huì)造成用電設(shè)備不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。電壓的正常與否及其調(diào)節(jié)對(duì)于工程運(yùn)用中的設(shè)備是至關(guān)重要的。因此，就需要有能夠時(shí)時(shí)反饋和調(diào)節(jié)用電設(shè)備電壓水平的控制系統(tǒng)進(jìn)行電壓的時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(lái)控制用電設(shè)備的電壓值的目的。可變電阻的壓降可以利用PLC的模擬量輸入和模擬量輸出功能在電壓顯示器上進(jìn)行顯示，從而達(dá)到對(duì)用電設(shè)備壓降時(shí)時(shí)監(jiān)控的效果。

2、檢測(cè)方法

在本文中對(duì)于檢測(cè)可變電阻器的電壓，主要是通過(guò)西門子S7-1200PLC（1214C，DC/DC/DC）來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在西門子S7-1200PLC檢測(cè)模擬量輸入和輸出之前，需要對(duì)PLC進(jìn)行外部接線的設(shè)計(jì)（這里略過(guò)），當(dāng)外部接線設(shè)計(jì)完成后，然后利用博圖軟件進(jìn)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(hào)和訂貨號(hào)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(hào)：1214C，DC/DC/DC，訂貨號(hào)為6ES7 214-1AG40-0XB0，將其安裝在機(jī)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(jī)架號(hào)×10+1）

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

4）組態(tài)AI模塊：選擇AI模塊，型號(hào)為AI4XTC，訂貨號(hào)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(lái)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(hào)為AQ2X14位，訂貨號(hào)為6ES7 232-4HB32-0XB0

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

方法2：需將PLC進(jìn)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(jìn)行過(guò)硬件組態(tài)，而且正確，否則提取的就是錯(cuò)誤的組態(tài)，提取出來(lái)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(jì)主要針對(duì)的是外部的模擬量信號(hào)，因此需修改PLC硬件的屬性（內(nèi)部模擬量存儲(chǔ)），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(shí)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(guò)程中，也可以修改模AI和AQ模塊，這兩個(gè)模塊主要針對(duì)的是模擬量輸入和模擬量輸出，在本次設(shè)計(jì)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(cè)可變電阻的壓降值，通過(guò)PLC的模擬量輸入模塊經(jīng)過(guò)PLC內(nèi)部CPU的計(jì)算轉(zhuǎn)換為模擬量輸出，從而在電壓顯示屏上進(jìn)行顯示。

其主要運(yùn)用的指令如圖2所示：

在內(nèi)部存儲(chǔ)單元上本文中選用W（字）來(lái)實(shí)現(xiàn)，其對(duì)應(yīng)的通道擁有16位，分別為800.0-800.7，801.0-801.7。

3、檢測(cè)結(jié)果分析

由于本文采用的是西門子S7-1200PLC，CPU1314C可檢測(cè)0-10V的壓降值，在可變電阻外部沒(méi)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(shí)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(jìn)行顯示。

在檢測(cè)顯示的結(jié)果會(huì)出現(xiàn)一定的誤差，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中可以通過(guò)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(jì)算出誤差的范圍，將計(jì)算出的誤差值通過(guò)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(shí)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(xì)講述了PLC的硬件組態(tài)方法和對(duì)于可變電阻器壓降檢測(cè)中主要運(yùn)用的PLC指令和內(nèi)部存儲(chǔ)單元的選用，并在最后對(duì)可變電阻器的壓降檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了分析，提出了誤差修正的思路。希望讀者通過(guò)本文的講述，對(duì)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(duì)工程實(shí)踐的實(shí)施擁有一定的借鑒意義。■