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西門子CP441-2通訊功能模塊
西門子產(chǎn)品訂貨號：6ES7441-2AA05-0AE0

西門子產(chǎn)品價(jià)格：98  RMB

西門子產(chǎn)品凈重：0.370 Kg

西門子產(chǎn)品承諾：質(zhì)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(qiáng)大的 PLC。它可以成功實(shí)現(xiàn)全集成自動化 (TIA) 解決方案。S7-400 是一個用于制造業(yè)和過程工業(yè)系統(tǒng)解決方案的自動化平臺，其主要特點(diǎn)是具有模塊化的結(jié)構(gòu)并擁有性能儲備。

S7-400

• 中端到性能范圍內(nèi)功能強(qiáng)大的 PLC
• 可滿足要求極為苛刻的任務(wù)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(wù)進(jìn)行調(diào)整
• 可實(shí)現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)，適用十分靈活
• 連接方便
• *通信和聯(lián)網(wǎng)功能
• 操作方便，設(shè)計(jì)簡單，不含風(fēng)扇
• 任務(wù)增加時可順利擴(kuò)展
• 多重計(jì)算：
  多個 CPU 在一個 S7-400 *控制器中同時運(yùn)行。
  多重計(jì)算功能可對 S7-400 的總體性能進(jìn)行分配。例如，可將復(fù)雜的技術(shù)任務(wù)（如開環(huán)控制、計(jì)算或通信）進(jìn)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(qiáng)大的 S7-400 背板總線和可直接連接到 CPU 的通信接口，可實(shí)現(xiàn)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(wù)的通信線路、一條用于高性能等距運(yùn)動控制組件的通信線路和一條“正常”I/O 現(xiàn)場總線。另外，還可以實(shí)現(xiàn)額外需要的與 MES/ERP 系統(tǒng)或 Internet 的連接。
• 工程組態(tài)和診斷：
  結(jié)合使用 SIMATIC 工程組態(tài)工具，可極為高效地對 S7-400 進(jìn)行組態(tài)和編程，尤其對于采用高性能工程組件的廣泛自動化任務(wù)。為此，可以使用高級語言（如 SCL）以及用于順序控制、狀態(tài)圖和工藝圖的圖形化組態(tài)工具。

S7-400H

• 具有冗余設(shè)計(jì)的高可用性自動化系統(tǒng)。
• 用于具有很高故障安全要求的應(yīng)用：
  重新啟動成本很高、停產(chǎn)代價(jià)高昂、幾乎不需要監(jiān)視且維護(hù)選項(xiàng)較少的過程。
• 冗余設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)可用性的 I/O：單側(cè)配置
• 熱后備：發(fā)生故障時，自動切換到備用設(shè)備。
• 包含 2 個單獨(dú)機(jī)架或一個分隔式*機(jī)架的配置
• 通過冗余 PROFIBUS DP 或系統(tǒng)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(tǒng)，適用于具有很高安全要求的工廠
• 符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)容錯
• 不對安全相關(guān) I/O 進(jìn)行額外接線
• 通過采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP 實(shí)現(xiàn)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(guān)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)模塊也可以在自動化系統(tǒng)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(biāo)準(zhǔn)模塊。

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基于PLC的自動壓力標(biāo)定系統(tǒng)

　　引 言

　　壓力傳感器是暈常用的傳感器之一，被廣泛的應(yīng)用于航 空、航天、石油化工等各個領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對于壓力傳感器的需求量越來越大，傳統(tǒng)傳感器的生產(chǎn)方法已逐漸不能滿足需求，各個傳感器生產(chǎn)廠家紛紛上馬自動生產(chǎn)線，以提高生產(chǎn)效率，降低成本，提高市場競爭力。

　　現(xiàn)在,傳感器的測量方法大都采用手工操作,特別是壓力傳感器，基本上采用手動油壓或氣 壓標(biāo)定,近幾年似人國外引進(jìn)了部分標(biāo)定設(shè)備但價(jià)格昴貴，很難推廣。

　　本文介紹一種應(yīng)用了計(jì)算機(jī)和可編程控制器PLC的自動壓力標(biāo)定系統(tǒng),它的價(jià)格卜分低廉,使用方便,精度也很高。

　　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　1.系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

　　本設(shè)計(jì)利用普通PC機(jī)作為上位機(jī)，與PLC采用RS232接口進(jìn)行通訊,完成對傳感器的監(jiān)測和顯示，PLC選用西門子可編程控制器S7-200，該設(shè)備具 有運(yùn)行可靠、安全等特點(diǎn)，其它硬件設(shè)備還有標(biāo)準(zhǔn)壓力傳感器、開關(guān)電磁閥和比例電磁閥。其總體框圖如圖1所示。

　　首先由PC輸出指令給PLC，把指令發(fā)送給開關(guān)電磁閥控制系統(tǒng)的加壓和減壓(排氣)，比例電磁閥控制自動三次六行程的正向或反向加壓過程。壓力進(jìn)入氣缸后PLC采集標(biāo)準(zhǔn)壓力傳感器的數(shù)據(jù)，同吋控制比例電磁閥使之在測量范圍以內(nèi)保證系統(tǒng)的工作。

　　整個系統(tǒng)分為正壓與負(fù)壓兩個部分，圖2為上位機(jī)操作組態(tài)畫面所示

　　2.測試方法

　　我們知道壓力傳感器標(biāo)定通常取六點(diǎn),測出六個點(diǎn)壓力，就可以算出傳感器的錄敏度、線性度，重復(fù)性和遲滯，也就是壓力傳感器的靜態(tài)特性。利用PLC和傳感器有機(jī)結(jié)合，就可以自動完成檢測壓力值的過程。面板上共有六個按鈕可以完成以下功能：

　　正壓自檢：系統(tǒng)聯(lián)接好后，直接點(diǎn)擊正壓自檢按鈕，PLC會打開V1及比例閥1，系統(tǒng)充壓到0.5MPa，通過顯示 窗口對以觀察系統(tǒng)泄漏情況。

　　正壓工作：通過自檢合格 后，在屏幕的輸入窗口中輸人所需要的量程分段(是六個點(diǎn))，按下按鈕，系統(tǒng)自動進(jìn)行三個循環(huán)加壓、減壓檢測過程,所采集到的數(shù)據(jù)會被自動 記朵下來。

　　手動開始：基本步驟同正壓工作，但按下按鈕 后，系統(tǒng)只進(jìn)行一次的加壓，待確認(rèn)后再進(jìn)行下一次也就是下一個壓力段的加壓。

　　表壓開始：基本步驟同正壓工作，當(dāng)需要真空壓力時，將真空泵連接到負(fù)壓氣源端，輸人所需要的壓力值，按下按鈕,系統(tǒng)自動進(jìn)行三個循環(huán)的加壓檢測過程，所采集到的數(shù)據(jù)會被自動記錄下來，此時的顯示數(shù)據(jù)直接為表面壓力值。

　　絕壓開始：基本步驟同正壓工作，輸入所需要的壓力值，按下按鈕，系統(tǒng)自動進(jìn)行三個循環(huán)的加壓檢測過 程,所采集到的數(shù)據(jù)被自動記錄下來，此時的顯示數(shù)據(jù)為壓力值即表面壓力減去當(dāng)前大氣壓力。
　　3.測量原理

　　目前壓力傳感器的靜態(tài)校準(zhǔn)通常采州液體壓力計(jì)、活塞式壓力計(jì)和壓力定點(diǎn)方法，這些方法雖然精度很高但 操作起來非常麻煩，標(biāo)定一次需要大量的時間。本系統(tǒng)利用一只精度較高的傳感器作為基準(zhǔn)(此傳感器經(jīng)過計(jì)量檢定部門的測量，精度足夠高，完*夠用作標(biāo)準(zhǔn)傳感器)，用對比法測量被測傳感器，這相當(dāng)于基準(zhǔn)的傳遞。

　　我們以正壓力為例說明計(jì)算出測量精度的原理

　　*，采用測量方法中的步驟得到正行程示值平均值：

　　n--測量點(diǎn)數(shù)。

　　笫二，測得反行程示值平均：

　　笫三,得到滿量程輸出值yFS,即傳感器工作特性的上限值yH與下限值yL之代數(shù)差的值：

　　第四,得到正反行程示值平均值：

　　第五，得到非線性指標(biāo)ξL ：

　　ypi –任意點(diǎn)的輸出值。

　　第六， 得到遲滯指標(biāo)ξH，各檢定點(diǎn)中，同一檢定點(diǎn)正行程示值平均值和反行程示值平均值之差，稱為遲滯：

　　其中差值的zui大值與量程輸出值的百分比為傳感器的遲滯指標(biāo)：

　　第七，得到重復(fù)性指標(biāo)ξs，采用貝賽爾公 式分別計(jì)算正、反行程子樣標(biāo)準(zhǔn)偏差：

　　式中：Sli---正行程上第i個檢定點(diǎn)示值的子樣標(biāo)準(zhǔn)偏差;

　　Sji---反行程上笫i個檢定點(diǎn)示值的子樣標(biāo)準(zhǔn)偏差;

　　n---檢定點(diǎn)數(shù)。

　　傳感器在整個測量范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)偏差：

　　式中：m--相應(yīng)各檢點(diǎn)數(shù)目(包括零點(diǎn))。

　　傳感器的重復(fù)性指標(biāo)為：

　　所以傳感器的靜態(tài)精度可以寫為：

　　4.可編程控制器S7-200

　　西門子的S7-200系列PLC適用于各行各業(yè),各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn) 行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能，因此S7-200系列具有*的性能/價(jià)格比。應(yīng)用領(lǐng)城極為 廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域,包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。

　　S7-200有如下特點(diǎn)：

　　1.SIMATIC的zui 新獲獎的牢固，緊湊的塑料外殼

　　2.易于接線,操作員控制及顯示元件帶前面罩保護(hù)

　　3.通過安裝孔或標(biāo)準(zhǔn)DIN導(dǎo)軌可以垂直或水 平地安裝在機(jī)柜上

　　4.端子排作為固定的接線配件

　　5.標(biāo)準(zhǔn)：SIMATIC CPU 22X系列符合VDE，UL，CSA和FM標(biāo)準(zhǔn)和船籍社船用電器認(rèn)證。在生產(chǎn)過程中使用的質(zhì)量保證體系已取得ISO 9001認(rèn)證。

　　6.數(shù)據(jù)安仝性。在內(nèi)部EEPROM儲存用戶原 程序和預(yù)設(shè)值。另外,在一個較長時間段(典型190小時)，所有中間數(shù)據(jù)可以通過一個超級電容器保持，如果選配電池模塊可以確保停電后中間數(shù)據(jù)能保存200天(典型值)

　　5.軟件實(shí)現(xiàn)

　　上位機(jī)軟件選用北京亞控組態(tài)王軟件KING VIEW6.02進(jìn)行編寫，組態(tài)王與PLC之間通訊釆用的是PPI通訊協(xié)議，組態(tài)王通過串口訪問PLC相關(guān)的寄存器地址，來獲得PLC所控制設(shè)備的狀態(tài) 或修改相關(guān)寄存器的值。

　　我們在設(shè) 計(jì)中下位機(jī)PLC采用梯形圖來編制程序。

　　在軟件設(shè)計(jì)和編程上，采用結(jié)構(gòu)化編程，PLC采用西門子Microwin編程軟 件，由于比例電磁閥具有根據(jù)給定值自動調(diào)節(jié)功能，因此在PLC編程中，拫據(jù)實(shí)際過程值計(jì)算誤差來校正給定值，再檢測過程值反復(fù)逐次次逼近，直到誤差在允許范圍內(nèi)，這樣可以提商控制精度。圖3為正壓檢測子程序框圖。

　　自動壓力標(biāo)定系統(tǒng)在*公司第四十九研究所使用，主要是用來標(biāo)定汽車用壓力傳感器，系統(tǒng)可標(biāo)定量程為0.8-3MPa，表1為實(shí)際標(biāo)定的結(jié)果，測 量范圍0 -1MPa。從表1的測貴結(jié)果來看測量誤 差〈3KPa，此被測傳感器完*夠滿足使用要求。另外，此一數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換可以直接提供給其它軟件,通過計(jì)算可以得到壓力傳感器的靈敏度、線性度、遲滯和重復(fù)性等指標(biāo)，配合其它設(shè)備還可以進(jìn)行環(huán) 境試驗(yàn)測試。表1：測量結(jié)果

　　自動壓力標(biāo)定系統(tǒng)*可以自動進(jìn)行壓力傳感器的自動標(biāo)定,這樣與手動標(biāo)定相比，由 于是自動加壓、減壓自動記錄，*可以排除人為誤差，提高了標(biāo)定精度。另外它可以*地提高標(biāo)定效率，為廠家擴(kuò)大生產(chǎn)量提供可靠的保證。