西門子PLC的智能控制系統(tǒng)設(shè)計

摘 要：隨著利用高科技信息化技術(shù)促使工業(yè)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)變革時代的到來，這意味著工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展已經(jīng)步入了新時代。傳統(tǒng)的自動化控制已滿足不了現(xiàn)今工業(yè)生產(chǎn)的要求，因此本文設(shè)計出一種可以隨時隨地控制西門子S7-200PLC自動控制設(shè)備完成其自己工作，并可通過手機隨時監(jiān)控PLC工作狀態(tài)的系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：智能控制;西門子;PLC;S7-200

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.119

0 引言

在冶金、醫(yī)藥、化工等多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，如今我國依然十分廣泛的使用著源于德國的西門子（SIEMENS）公司的可編程控制器，此種類型的可編程控制器在實現(xiàn)自動化在線監(jiān)控控制中發(fā)揮著難以替代的巨大作用。西門子公司生產(chǎn)的PLC產(chǎn)品主要有以下幾種型號：S7-1200、S7-400、S7-300、S7-200等。

1 西門子S7-200PLC簡介

1.1 西門子S7-200PLC

西門子公司的S7系列PLC包括S7-400型、S7-300型和S7-200型等三種類型，對應(yīng)為S7系列中的大型、中型和小型。CPU21X與CPU22X是S7-200型PLC的兩個系列產(chǎn)品，市面上常見的CPU221，CPU222，CPU224與CPU226四種基本型號全部包含在CPU22x中。

S7-200型PLC系統(tǒng)具備多種控制優(yōu)點：（1）采用24V的集成電源，CPU222、CPU221兩種型號采用的輸出電源是180mA。（2）高速脈沖輸出。脈沖頻率在20KHz。（3）通訊接口。CPU224～CPU221三種型號具備1個RS-485通訊接口，而CPU226、CPU226W兩種類型具有兩個與之前一樣的通訊接口。自由通信的功能也屬于PLC的特點之一，支持譬如MPI、PPI等一系列的通信協(xié)議。（4）模擬電位器。CPU222/222有1個模擬電位器，CPU224/226/226XM有2個模擬電位器。模擬電位器可以修改SMB29、28兩種型號的寄存器中的參數(shù)（定時器過程控制參數(shù)及預(yù)設(shè)值和計數(shù)器等）。（5）響應(yīng)速度迅速，如果運行過程中系統(tǒng)發(fā)生中斷，PLC將會迅速做出響應(yīng)。（6）拷貝和修改程序非常迅速，是一個及其好用的使用工具，并且不需要編程器就可以完成輔助軟件以及歸檔的工作。（7）電池模塊。用戶的一些數(shù)據(jù)，如計數(shù)器數(shù)據(jù)塊、標(biāo)志位狀態(tài)、定時器等，可以采用其中的超級電容儲存一段時間，大概5天左右。

1.2 西門子S7-200智能控制系統(tǒng)設(shè)計

本文針對西門子的S7-200型PLC的智能控制系統(tǒng)進(jìn)行描述，系統(tǒng)包括了用戶端模塊、WEB服務(wù)器模塊、被控設(shè)備以及核心控制模塊。OPC服務(wù)器子模塊、OPC服務(wù)器讀寫程序子模塊以及西門子S7-200型PLC包含在上述幾個模塊中的核心控制模塊中。用戶端模塊和WEB的服務(wù)器模塊互相關(guān)聯(lián)，并且WEB服務(wù)器模塊和OPC服務(wù)器讀寫程序子模塊也互相關(guān)聯(lián)，OPC服務(wù)器子模塊和OPC服務(wù)器讀寫程序子模塊相互關(guān)聯(lián)，西門子S7-200可編程邏輯控制器和OPC服務(wù)器子模塊相互關(guān)聯(lián)，最終被控設(shè)備、西門子S7-200可編程邏輯控制器也互相關(guān)聯(lián)。

控制器將發(fā)出操作請求，WEB服務(wù)器接收請求。WEB服務(wù)器還可以為核心控制模塊轉(zhuǎn)發(fā)一些由接收的操作請求中提取的控制指令。同時控制模塊中的OPC服務(wù)器開始讀寫控制程序，OPC服務(wù)器程序的端口被獲取，并執(zhí)行對S7-200可編程邏輯元器件的讀寫，被控設(shè)備被S7-200型PLC執(zhí)行控制指令來進(jìn)行相應(yīng)的操作，OPC服務(wù)器在讀寫到程序后，將會迅速地把相關(guān)參數(shù)傳遞到WEB服務(wù)器模塊中，對參數(shù)和設(shè)定值做比較的任務(wù)由WEB服務(wù)器模塊完成，經(jīng)過比較的結(jié)果會自動發(fā)送糾錯的指令給核心控制模塊，最后核心控制模塊會將數(shù)據(jù)打包后輸送至用戶手機的客戶端，實現(xiàn)隨時隨地進(jìn)行監(jiān)控的功能。

1.3 西門子S7-200智能控制系統(tǒng)特點

（1）可以在任何時間、任何地點控制西門子S7-200PLC自動控制設(shè)備完成用戶下達(dá)的指令，并且用戶可以通過手機隨時查看PLC的工作狀態(tài)，PLC的工作反饋信息隨時上傳到手機終端系統(tǒng)。

（2）自動發(fā)現(xiàn)錯誤并發(fā)出報警的功能。智能控制系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)S7-200型PLC操作過程中發(fā)生的錯誤，自動發(fā)出警報。

（3）智能控制系統(tǒng)能夠在化工、冶金、醫(yī)藥等工業(yè)化大型生產(chǎn)過程中迅速實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備統(tǒng)一管理量化生產(chǎn)。降低了操作人員現(xiàn)場操作發(fā)生危險的可能性，自動化控制的實現(xiàn)提高了工藝設(shè)備的可靠性，也提高了生產(chǎn)效率。

2 控制方式

WEB服務(wù)器模塊、用戶端模塊、核心控制模塊以及被控制設(shè)備包含在本文所描述的智能控制系統(tǒng)中。智能手機等通訊設(shè)備可以作為用戶端模塊，計算機終端作為系統(tǒng)中的WEB服務(wù)器模塊，其中核心控制模塊包含OPC服務(wù)器讀寫程序、網(wǎng)線、OPC服務(wù)器和可編程邏輯控制器設(shè)備。

智能控制系統(tǒng)的控制方法如下：

首先需要將WEB服務(wù)器、OPC服務(wù)器讀寫程序互相關(guān)聯(lián)，將OPC服務(wù)器讀寫程序、OPC服務(wù)器PC Access互相關(guān)聯(lián)，以及將S7-200與OPC服務(wù)器PCAccess相互連接等都需要在一臺主機上完成等幾項關(guān)聯(lián)。其次，用戶可以采用客戶端模塊中的智能機并選擇通過數(shù)據(jù)流量、wifi流量的方式向WEB服務(wù)器輸出TCP連接的需求。WEB服務(wù)器收到TCP相連發(fā)出請求反饋已連接信息。隨后WEB服務(wù)器將控制命令發(fā)送OPC服務(wù)器讀寫程序，隨后調(diào)整可編程邏輯器件S7-200中的相應(yīng)參數(shù)，此工作由OPC服務(wù)器讀寫程序完成，寄存器置位。可編程邏輯元器件S7-200中的相應(yīng)參數(shù)被OPC服務(wù)器讀寫程序定時讀取，并將其發(fā)送給WEB服務(wù)器，并且比較參數(shù)與設(shè)定值的工作也由WEB服務(wù)器來完成，如發(fā)現(xiàn)錯誤WEB服務(wù)器將會并自動向核心控制模塊發(fā)出糾錯的指令，并發(fā)送至手機客戶端反饋給用戶，方便用戶查看。

3 結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高、國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代化科技越來越廣泛得應(yīng)用于包括工業(yè)領(lǐng)域在內(nèi)的各領(lǐng)域中，對PLC的使用需求也越來越高。本文主要針對西門子品牌S7-200型PLC存在的弊端進(jìn)行稍加設(shè)計并得到一種可隨時隨地地控制西門子S7-200PLC設(shè)備完成用戶下達(dá)的指令的智能控制系統(tǒng)，且可通過手機隨時查看PLC的工作狀態(tài)，實現(xiàn)實時大數(shù)據(jù)分析。

作者簡介：張春雷（1990-），男，重慶人，本科，助理工程師，研究方向：工業(yè)自動化控制（西門子PLC）。