西門子S7-200PLC在小電阻檢測中的應用

鄔冬杰 李宗澤 王璽鋒

摘要：介紹了基于PLC可編程邏輯控制器實現小電阻檢測的方案，該方案通過EM231模擬輸入熱電阻模塊實現電阻值測量.使用西門子Smart700IE觸摸屏進行人機界面設計和電阻值顯示.CPU224XP進行系統控制。論述了小電阻檢測設計方案、控制原理及主要配置，重點闡述了PLC可編程邏輯控制器系統對電阻值的檢測、數據轉換與顯示。

關鍵詞：可編程邏輯控制器;熱電阻模塊;小電阻;檢測

0引言

s7-200是由西門子自動化與驅動集團開發、生產的小型模塊化PLC系統。$7-200PLC除了能夠進行傳統的繼電邏輯控制、計數和計時控制外，還能進行復雜的數學運算，處理模擬量信號，支持多種協議和形式的數據通信，在航空產品檢測、自動化控制領域得到了廣泛應用。

在航空產品維護保障過程中，常常需要對電纜導通性、電池電阻等性能進行檢測，這些指標涉及的電阻值基本都在100Ω以下，而s7-200目前還沒有專門針對電阻值進行測量的擴展模塊。本項目是基于EM231模擬輸入RTD模塊測量溫度的功能，以被測電阻替代RTD熱電阻的方式，實現0～600Q電阻值的測量。

1工作原理

本項目采用西門子s7-200CPU224XP作為核心控制系統，具有14路數字輸.k/10路數字輸出，2路模擬量輸入/1路模擬量輸出，可連接7個擴展模塊，擴展EM231模擬輸入RTD模塊（2輸入）用于電阻值檢測，擴展Smart700IE觸摸屏用于人機界面設計和電阻值顯示，方案的原理框圖如圖1所示。

2系統硬件設計

本項目主要由CPU224XP、EM231模擬輸入RTD模塊及Smart700IE觸摸屏構成。

2.1電阻值檢測模塊

EM231模擬輸入RTD模塊是模擬量模塊的特殊形式，可以直接連接RTD熱電阻以測量溫度，允許$7-200測量三個不同的電阻范圍，可以將檢測到的電阻值轉換為15位帶符號數據，輸出的電阻數據字格式為0至+27648;理論上電阻測量精度為FS/27648，測量誤差為0.1%FS，模塊轉換時間為405ms左右;模塊具有8個DIP開關，通過設置DIP開關可以選擇熱電阻的類型、接線方式、溫度測量單位和傳感器，其中DIP開關SWl、2、3、4和5用于選擇RTD的類型及電阻范圍，SW8選擇接線方式，當SWl～5設為11101、11110、11111時，分別對應150Ω、300Ω、600Ω電阻范圍。RTD模塊與傳感器或電阻的接線有三種方式（如圖2所示），精度最高的是4線連接（需要設置SW8為1）。

以設定150Q電阻范圍為例，CPU224XP接收EM23 1模擬輸入RTD模塊輸出的數據，通過下述公式轉換為相應電阻值：

其中，R為轉換后的電阻值（單位Ω），x為EM231模擬輸入RTD模塊輸出的模擬數據。

2.2電阻值顯示

Smart700IE觸摸屏準確地提供了人機界面的標準功能，性價比高，與s7200PLC可以組成完美的自動化控制與人機交互平臺，其屏幕為7寸寬屏，分辨率800×600。

本項目使用人機界面組態軟件WinCC Flexible開發界面，在Smart700IE觸摸屏接收CPU224XP輸出的電阻值并顯示在界面10域中。為使電阻值能夠正確顯示并確保精度，該10域的正確配置也是關鍵，配置的參數需要與程序協同運行。本項目將該10域格式類型設為十進制，格式樣式為999999，移動小數點2位。

3系統軟件設計

CPU224XP有2路模擬量輸入，地址分別為AIW0、AIW2，擴展EM231模擬輸入RTD模塊后，模塊輸出的模擬數據地址為AIW4、AIW6。為使檢測到的電阻值能夠在觸屏中正確顯示，需要對EM23 1模擬輸jkRTD模塊輸出的數據格式進行轉換和運算，分別將整型數據轉換為實數，乘以15000，除以27648，最后取整。主要的軟件設計代碼如圖3所示。

4驗證

設計完成的人機界面如圖4所示。在0～150Q范圍內選取100個值進行測試，以驗證項目性能。驗證數據如圖5所示。系統測量電阻的精度為O.01Ω，系統誤差0.85～0.88Ω，誤差可以通過軟件進行補.償，補償后可將系統誤差控制在0.05Ω范圍內。

5結束語

通過使用CPU224XP、EM231模擬輸入RTD模塊及Smart700IE觸摸屏，實現了對0～600Ω電阻值的自動檢測和數值顯示。項目采用的EM231模擬輸入RTD模塊有2路輸入，可以同時檢測2路電阻值，實時性高。由于s7-200PLC具有種類繁多的擴展模塊，因其模塊化的靈活設計還可以擴展出其他功能。隨著PLC技術的發展，基于$7-200PLC構建的電阻檢測系統可以勝任各種小電阻檢測領域，能夠滿足較高精度的自動化檢測需求，同時具有較好的人機交互性和高的性價比，是一種切實可行的電阻檢測方案。