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西門子FM355S閉環(huán)控制模塊
西門子產(chǎn)品訂貨號：6ES7355-1VH10-0AE0

西門子產(chǎn)品價格：98  RMB

西門子產(chǎn)品凈重：0.370 Kg

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S7-300

SIMATIC S7-300 是模塊化的微型 PLC 系統(tǒng)，可滿足中、低端的性能要求。

模塊化、無風(fēng)扇設(shè)計、易于實現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300 成為中、低端應(yīng)用中各種不同任務(wù)的經(jīng)濟、用戶友好的解決方案。

SIMATIC S7-300 的應(yīng)用領(lǐng)域包括：

• 特殊機械，
• 紡織機械，
• 包裝機械，
• 一般機械設(shè)備制造，
• 控制器制造，
• 機床制造，
• 安裝系統(tǒng)，
• 電氣與電子工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

多種性能等級的 CPU，具有用戶友好功能的全系列模塊，可允許用戶根據(jù)不同的應(yīng)用選取相應(yīng)模塊。任務(wù)擴展時，可通過使用附加模塊隨時對控制器進行升級。

SIMATIC S7-300 是一個通用的控制器：

• 具有高電磁兼容性和抗震性，可zui限度地用于工業(yè)領(lǐng)域。

S7-300F

SIMATIC S7-300F 故障安全自動化系統(tǒng)可使用在對安全要求較高的設(shè)備中。其可對立即停車過程進行控制，因此不會對人身、環(huán)境造成損害。

S7-300F 滿足下列安全要求：

• 要求等級 AK 1 - AK 6 符合 DIN V 19250/DIN V VDE 0801
• 安全要求等級 SIL 1 - SIL 3 符合 IEC 61508
• 類別 1 - 4 符合 EN 954-1

另外，標(biāo)準(zhǔn)模塊還可用在 S7-300F 及故障安全模塊中。因此它可以創(chuàng)建一個全集成的控制系統(tǒng)，在非安全相關(guān)和安全相關(guān)任務(wù)共存的工廠中使用。使用相同的標(biāo)準(zhǔn)工具對整個工廠進行組態(tài)和編程。

設(shè)計

S7-300

一般步驟

S7-300自動化系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計。它擁有豐富的模塊，且這些模塊均可以獨立地組合使用。

一個系統(tǒng)包含下列組件：

• CPU：
  不同的 CPU 可用于不同的性能范圍，包括具有集成 I/O 和對應(yīng)功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和點對點接口的 CPU。
• 用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出的信號模塊 (SM)。
• 用于連接總線和點對點連接的通信處理器 (CP)。
• 用于高速計數(shù)、定位（開環(huán)/閉環(huán)）及 PID 控制的功能模塊（FM）。

根據(jù)要求，也可使用下列模塊：

• 用于將 SIMATIC S7-300 連接到 120/230 V AC 電源的負載電源模塊(PS)。
• 接口模塊 (IM)，用于多層配置時連接*控制器 (CC) 和擴展裝置 (EU)。
  通過分布式*控制器 (CC) 和 3 個擴展裝置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多達 32 個模塊。所有模塊均在外殼中運行，并且無需風(fēng)扇。
• SIPLUS 模塊可用于擴展的環(huán)境條件：
  適用于 -25 至 +60℃ 的溫度范圍及高濕度、結(jié)露以及有霧的環(huán)境條件。防直接日曬、雨淋或水濺，在防護等級為 IP20 機柜內(nèi)使用時，可直接在汽車或室外建筑使用。不需要空氣調(diào)節(jié)的機柜和 IP65 外殼。

設(shè)計

簡單的結(jié)構(gòu)使得 S7-300 使用靈活且易于維護：

• 安裝模塊：
  只需簡單地將模塊掛在安裝導(dǎo)軌上，轉(zhuǎn)動到位然后鎖緊螺釘。
• 集成的背板總線：
  背板總線集成到模塊里。模塊通過總線連接器相連，總線連接器插在外殼的背面。
• 模塊采用機械編碼，更換極為容易：
  更換模塊時，必須擰下模塊的固定螺釘。按下閉鎖機構(gòu)，可輕松拔下前連接器。前連接器上的編碼裝置防止將已接線的連接器錯插到其他的模塊上。
• 現(xiàn)場證明可靠的連接：
  對于信號模塊，可以使用螺釘型、彈簧型或絕緣刺破型前連接器。
• TOP 連接：
  為采用螺釘型接線端子或彈簧型接線端子連接的 1 線 - 3 線連接系統(tǒng)提供預(yù)組裝接線另外還可直接在信號模塊上接線。
• 規(guī)定的安裝深度：
  所有的連接和連接器都在模塊上的凹槽內(nèi)，并有前蓋保護。因此，所有模塊應(yīng)有明確的安裝深度。
• 無插槽規(guī)則:
  信號模塊和通信處理器可以不受限制地以任何方式連接。系統(tǒng)可自行組態(tài)。

擴展

若用戶的自動化任務(wù)需要 8 個以上的 SM、FM 或 CP 模塊插槽時，則可對 S7-300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）進行擴展：

• *控制器和3個擴展機架zui多可連接32個模塊：
  總共可將 3 個擴展裝置（EU）連接到*控制器（CC）。每個 CC/EU 可以連接八個模塊。
• 通過接口模板連接：
  每個 CC / EU 都有自己的接口模塊。在*控制器上它總是被插在 CPU 旁邊的插槽中，并自動處理與擴展裝置的通信。
  • 通過 IM 365 擴展：
    1 個擴展裝置zui遠擴展距離為 1 米；電源電壓也通過擴展裝置提供。
  • 通過 IM 360/361 擴展：
    3 個擴展裝置， CC 與 EU 之間以及 EU 與 EU 之間的zui遠距離為 10m。
• 單獨安裝：
  對于單獨的 CC/EU，也能夠以更遠的距離安裝。兩個相鄰 CC/EU 或 EU/EU 之間的距離：長達 10m。
• 靈活的安裝選項：
  CC/EU 既可以水平安裝，也可以垂直安裝。這樣可以限度滿足空間要求。

通信

S7-300 具有不同的通信接口：

• 連接 AS-Interface、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)的通信處理器。
• 用于點到點連接的通信處理器
• 多點接口 (MPI), 集成在 CPU 中；
  是一種經(jīng)濟有效的方案，可以同時連接編程器/PC、人機界面系統(tǒng)和其它的 SIMATIC S7/C7 自動化系統(tǒng)。

PROFIBUS DP進行過程通信

SIMATIC S7-300 通過通信處理器或通過配備集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 連接到 PROFIBUS DP 總線系統(tǒng)。通過帶有 PROFIBUS DP 主站/從站接口的 CPU,可構(gòu)建一個高速的分布式自動化系統(tǒng)，并且使得操作大大簡化。

從用戶的角度來看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒有區(qū)別（相同的組態(tài)，編址及編程）。

以下設(shè)備可作為主站連接：

• SIMATIC S7-300
  （通過帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）
• SIMATIC S7-400
  （通過帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）
• SIMATIC C7
  （通過帶 PROFIBUS DP 接口的 C7 或 PROFIBUS DP CP）
• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H，帶IM 308
• SIMATIC 505

出于性能原因，每條線路上連接的主站不得超過 2 個。

以下設(shè)備可作為從站連接：

• ET 200 分布式 I/O 設(shè)備
• S7-300，通過 CP 342-5
• CPU 313C-2 DP, CPU 314C-2 DP, CPU 314C-2 PN/DP, CPU 315-2 DP, CPU 315-2 PN/DP, CPU 317-2 DP, CPU 317-2 PN/DP and CPU 319-3 PN/DP
• C7-633/P DP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP, C7-635, C7-636
• 現(xiàn)場設(shè)備

雖然帶有 STEP 7 的編程器/PC 或 OP 是總線上的主站，但是只使用 MPI 功能，另外通過 PROFIBUS DP 也可部分提供 OP 功能。

通過 PROFINET IO 進行過程通信

SIMATIC S7-300 通過通信處理器或通過配備集成 PROFINET 接口的 CPU 連接到 PROFINET IO 總線系統(tǒng)。通過帶有 PROFIBUS 接口的 CPU,可構(gòu)建一個高速的分布式自動化系統(tǒng)，并且使得操作大大簡化。

從用戶的角度來看，PROFINET IO 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒有區(qū)別（相同的組態(tài)，編址及編程）。

可將下列設(shè)備作為 IO 控制器進行連接：

• SIMATIC S7-300
  （使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
• SIMATIC ET 200
  （使用配備 PROFINET 接口的 CPU）
• SIMATIC S7-400
  （使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

可將下列設(shè)備作為 IO 設(shè)備進行連接：

• ET 200 分布式 I/O 設(shè)備
• ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU
• SIMATIC S7-300
  （使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
• 現(xiàn)場設(shè)備

通過 AS-Interface 進行過程通信

S7-300 所配備的通信處理器 (CP 342-2) 適用于通過 AS-Interface 總線連接現(xiàn)場設(shè)備（AS-Interface 從站）。

更多信息，請參見通信處理器。

通過 CP 或集成接口（點對點）進行數(shù)據(jù)通信

通過 CP 340/CP 341 通信處理器或 CPU 313C-2 PtP 或 CPU 314C-2 PtP 的集成接口，可經(jīng)濟有效地建立點到點連接。有三種物理傳輸介質(zhì)支持不同的通信協(xié)議：

• 20 mA (TTY)（僅 CP 340/CP 341）
• RS 232C/V.24（僅 CP 340/CP 341）
• RS 422/RS 485

可以連接以下設(shè)備：

• SIMATIC S7、SIMATIC S5 自動化系統(tǒng)和其他公司的系統(tǒng)
• 打印機
• 機器人控制
• 掃描器，條碼閱讀器，等

特殊功能塊包括在通信功能手冊的供貨范圍之內(nèi)。

西門子產(chǎn)品訂貨號：6ES7355-1VH10-0AE0

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基于PLC的太陽能聚光伺服跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計

　　引言

　　太陽能作為一種清潔無污染的能源，發(fā)展前景非常廣闊，已經(jīng)和風(fēng)能成為各國競相開發(fā)的綠色能源。但太陽能存在著密度低、間歇性、光照方向和強度隨時間不斷變化的問題，如果能始終保持太陽板和光照的垂直，使其化地接收太陽能，則能充分利用豐富的太陽能資源。因此，設(shè)計開發(fā)能自動追蹤太陽光照的電磁機械系統(tǒng)，是非常有價值的研究課題。

　　國外研究，單軸太陽能追蹤系統(tǒng)比固定式系統(tǒng)能增加25% 的功率輸出，而雙軸太陽能追蹤系統(tǒng)比固定式系統(tǒng)能增加4l% 的功率輸出。在商業(yè)領(lǐng)域，太陽能追蹤系統(tǒng)(sun tracking system)有單軸系統(tǒng)和雙軸機械跟蹤定位系統(tǒng)。單軸系統(tǒng)只能自東向西追蹤太陽，而雙軸系統(tǒng)能在自東向西追蹤太陽的同時，使太陽能板傾斜從而跟蹤太陽的高度變化。

　　太陽能聚光伺服跟蹤系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　自動跟蹤裝置總體結(jié)構(gòu)

　　太陽能聚光發(fā)電伺服跟蹤系統(tǒng)采用兩軸聯(lián)動編程控制實現(xiàn)的，上位機采用pc或者plc控制運動控制器從而控制兩個變速電機和相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)，這些執(zhí)行機構(gòu)使得系統(tǒng)能夠跟蹤太陽的軌跡。從而使系統(tǒng)能夠在一天中，始終以的傾角和方向?qū)?zhǔn)太陽，進而限度地利用太陽能。

　　實現(xiàn)x-y二維聚光發(fā)電伺服跟蹤系統(tǒng)控制硬件結(jié)構(gòu)基本配置如下：上位機采用pc或者plc、運動控制器、pmsm及其驅(qū)動器。

　　pc機或plc與運動控制器之間的通訊由運動控制器內(nèi)部做pid等相應(yīng)的信號處理和運算后，給伺服驅(qū)動器發(fā)出一定頻率的脈沖和方向指令，伺服驅(qū)動器輸出三相交變的交流電，產(chǎn)生馬達力矩使馬達運轉(zhuǎn)。位置伺服控制的硬件組成結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

　　圖1 位置伺服控制硬件結(jié)構(gòu)圖

　　可編程邏輯控制器plc

　　plc是太陽能追蹤系統(tǒng)的核心部件，系統(tǒng)擬采用西門子公司的s7-200系列plc，s7-200具有緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置和強大的指令集，用戶程序包括位邏輯、計數(shù)器、定時器、復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算以及與其他智能模塊通訊等指令內(nèi)容，從而使s7-200能夠監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)以達到控制的目的。另外，選用s7-200主要考慮其不但能用于獨立太陽能設(shè)備的跟蹤系統(tǒng)控制，比如滿足邊疆偏遠地區(qū)牧民夜晚用電的需求，而且特別對串并聯(lián)的大型光伏太陽能陣列的跟蹤系統(tǒng)控制，能發(fā)揮plc現(xiàn)場總線控制的優(yōu)勢，進行集中控制。

　　s7_200 cpu 226的特點有：

　　● 數(shù)字輸入/輸出口24/16

　　● 可擴展7個模塊，248路數(shù)字i/0，35路模擬i/0

　　● 有pid控制器

　　● 2個rs-485通信/編程模塊

　　● 16k用戶程序在線編程

　　傳感器和信號處理單元

　　設(shè)計采用的是光敏電阻光強比較法，是利用光敏電阻在光照時阻值發(fā)生變化的原理，將兩個*相同的光敏電阻分別放置于一塊電池板東西方向邊沿處的下方，如果太陽光垂直照射太陽能電池板，兩個光敏電阻接收到的光照強度相同，所以它們的阻值*相等，此時電動機不轉(zhuǎn)動;當(dāng)太陽光方向與電池板垂直方向有夾角時，接收光強多的光敏電阻阻值減小，驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)動，直至兩個光敏電阻上的光照強度相同。光敏電阻光強比較法的優(yōu)點在于控制精確，電路設(shè)計比較容易實現(xiàn)。

　　圖2所示信號處理單元電路，當(dāng)太陽輻射強度增加時，光電電阻阻值減小，1k可變電阻的壓降增加，從而產(chǎn)生與太陽光輻射強度有直接關(guān)系的電壓信號。兩個傳感器的輸出信號與plc模擬輸入端口連接，并對這兩個模擬信號進行比較運算，從而輸出正確的信號以驅(qū)動太陽追蹤系統(tǒng)的電磁機構(gòu)。

　　圖2 信號處理單元

　　光伏模塊和電磁機械運動原理

　　光電檢測模塊主要由一個四象限光敏二極管探測器組成。四象限光敏二極管cu301是在同一芯片上制成4個二極管單片(它們之間有十字溝槽間隔)。單元的性能參數(shù)基本相同，*性較好。4個二極管單元相當(dāng)于直角坐標(biāo)系中的4個象限，每個象限的二極管有自己的輸出。當(dāng)照射在4個象限光敏二極管上的光斑圖像位于十字形劃線的中心時，代表4個象限的光敏二極管各自的輸出相等，經(jīng)過運算放大器對信號處理后，輸出為零。當(dāng)光斑產(chǎn)生相對于十字形劃線的任何位移時，都會使4個象限光敏二極管的輸出隨之變化，運算放大器的輸出也隨之產(chǎn)生相對位移方向上的正負變化，從而可以確定物體在二維方向上的位移。

　　圖3為系統(tǒng)的整體框圖。

　　圖3 系統(tǒng)整體框圖
 

　　系統(tǒng)有自動和手動兩種控制方式，s1、s 2為控制按鈕，用于手動操作，plc輸出的q0或q1。分別連接到兩個繼電器線圈，以控制太陽板的正反兩個運動方向。在自動運行模式下，plc首先比較來自信號處理單元的兩個模擬輸入的值，然后決定輸出q0或者q1 。

　　系統(tǒng)軟件

　　系統(tǒng)控制程序包括以下兩個主要部分。

　　plc控制和監(jiān)控程序

　　s7—200的編程軟件是step7-micro/win，用于plc的程序編輯，支持3種編輯模式：lad(梯形圖)、fbd(功能模塊)和stl(語句表)，主要完成如下工作。

　　制跟蹤系統(tǒng)的運動，控制邏輯見圖4所示;

　　圖4 控制過程的邏輯順序

　　此子程序是將plc輸入與輸出狀態(tài)復(fù)制到內(nèi)存的特定位置，稱為標(biāo)記區(qū)域，pc監(jiān)控程序能隨時直接從內(nèi)存區(qū)域讀取輸入和輸出狀態(tài);

　　采樣數(shù)據(jù)存儲。這是一個在線采集存儲過程。通過ram數(shù)據(jù)存儲內(nèi)部的特殊矩陣，每一小時讀取光敏電阻的值。數(shù)據(jù)采集白天進行，晚上止，直到第二天日出。采集的時間(小時和分鐘)存儲在不同的矩陣，然后在pc機的屏幕上顯示出來。當(dāng)ram 內(nèi)存滿時，將不再存儲數(shù)據(jù)，直到復(fù)位操作將存儲數(shù)據(jù)清除。程序采用順序功能圖表(sequential functioning chart)進行編程，算法如圖5示。

　　圖5 存儲過程的順序功能

　　pc監(jiān)控和數(shù)據(jù)處理程序

　　● 采用面向?qū)ο蟮母呒壘幊陶Z言visual basic 6.0實現(xiàn)以下功能：

　　● 自動檢測pc機rs232串口和plc端口的連接狀態(tài)

　　● 系統(tǒng)監(jiān)控

　　決定光伏模塊的實際位置和運動方向，顯示光敏電阻的讀數(shù)，以及內(nèi)存溢出標(biāo)記。

　　● 模塊的強制性前向和反向運動

　　通過程序界面，發(fā)出指令控制plc操作。如果出現(xiàn)系統(tǒng)位置異常，可強迫太陽板按照操作要求恢復(fù)初始位置。

　　● 顯示系統(tǒng)設(shè)置

　　顯示存儲在plc內(nèi)存中的太陽跟蹤系統(tǒng)的設(shè)置，如前向和反向運動極限，光線暗度極限，前向和反向停止極限，以及對這些參數(shù)設(shè)置可直接進行修改。