西门子SMARTEMCM01通信信号板

西门子公司一直致力于工业自动化更新技术的研发、推广及应用，在过去的 160 多年里，为广大的工业客户带来了可靠高效的自动化产品，完善的自动化解决方案，提高了客户的生产效率，增强了客户的市场竞争力。

西门子 SIMATIC 控制器系列是一个完整的产品组合，包括从更基本的智能逻辑控制器LOGO！以及 S7 系列高性能可编程控制器，再到基于 PC 的自动化控制系统。无论多么严苛的要求，它都能根据具体应用需求及预算，灵活组合、定制，并一一满足。

SIMATIC S7-200 SMART 是西门子公司经过大量市场调研，为中国客户量身定制的一款高性价比小型 PLC 产品。结合西门子 SINAMICS 驱动产品及 SIMATIC 人机界面产品，以 S7-200 SMART 为核心的小型自动化解决方案将为中国客户创造更多的价值。

SMART 小型自动化解决方案

西门子 SIMATIC 自动化产品与 SINAMICS 驱动产品更优结合，高性价比的 SIMATIC S7-200 SMART PLC，SIMATIC SMART LINE 触摸屏，SINAMICS V20 变频器及 SINAMICS V90 伺服系统，为机器制造商带来更优的小型自动化解决方案，覆盖用户对于人机交互、自动化控制以及驱动的*需求。该解决方案有利于用户提升机器设备的性能，降低开发成本，大幅缩短机器设备的上市时间，真正有效地提高用户的市场竞争力。

SIMATIC S7-200 SMART 产品亮点 机型丰富，更多选择

提供多类型、I/O点数丰富的CPU模块，单体I/O点数更高可达60点，可满足大部分小型自动化设备的控制需求。另外，CPU模块配备标准型和经济型供用户选择，对于不同的应用需求，产品配置更加灵活，更大限度的控制成本。

选件扩展，精确定制

新颖的信号板设计可扩展通信端口、数字量通道、模拟量通道、时钟保持功能。在不额外占用电控柜空间的前提下，信号板扩展能更加贴合用户的实际配置，提升产品的利用率，同时降低用户的扩展成本。

高速芯片，性能出色

配备西门子**高速处理器芯片，基本指令执行时间可达0.15μs，在同级别小型PLC中遥遥优秀。一颗强有力的“芯”，能让您在应对繁琐的程序逻辑，复杂的工艺要求时表现的从容不迫。

以太互联，经济便捷

CPU模块本体标配以太网接口，集成了强大的以太网通信功能。

通过一根普通的网线即可将程序下载到PLC中，***编程电缆，不仅方便获取，而且有效的降低用户的成本 。

通过以太网接口还可与其他CPU模块、触摸屏、计算机进行通信，轻松组网。

三轴脉冲，运动自如

CPU模块本体更多集成3路高速脉冲输出，频率高达100KHz，支持PWM/PTO输出方式以及多种运动模式，可自由设置运动包络。配以方便易用的向导设置功能，快速实现设备调速，定位等功能。

通用SD卡，快速更新

 当然，为了生产安全，无论采用何种方案，都必须另外设计保护系统，这将在后面介绍。

    首先画出这个控制回路的信号流程图，如图7-2所示。

    图7-2    信号流程图

    (1) BI输入泵。它工作时的流量QI与拖动它的电动机转速基本成正比，电动机的转速与输入变频器送出的电源频率成正比，变频器送出的频率与它从D/A转换器接收的电流信号成正比，而D/A转换器输出电流与由PLC送出的数字信号DI成正比。所以，有

    QI=KI×DI    (7-1)

    式中所有的静态转换系数之积，用KI表示；

    (2) Bo输出泵。同理，有

    Qo=Ko×Do

    (3) SL液位传感器。它的量程为L。其输出的模拟信号经过A/D转换后，成为数字量DL被PLC读入，它与液位高低成正比，即

    DL=KL×H    (7-2)

它的转换系数用KL表示。

    以上这些辅助设备，也就是用作执行机构和测量回路的设备，一经选定，所有的参数便成为已知常数。它与我们所控制的对象（过程）并不再有直接关系。

    图7-3是控制系统框图。下面来介绍被控制对象。它的输入参数是输入流量QI，输出的被控参数是液位H。这个特定的对象比较简单，它的输出值与其输入值的积分成正比。比例系数是Ks=4/(πD2)=常数。通常，称这种关系为对象的“数学模型”。实际上很多被控对象都难以得到它的数学模型。使用PID算法，也并不要求准确地知道数学模型，但是这并非意味着可以对它一无所知。首先在设计系统的执行机构（驱动机构）时，必须了解控制变量的大致工作范围。选用测量装置时，还必须了解被控制变量的大致工作范围。即使在系统硬件设计好之后，也希望了解它的比例系数（增益）以及输出对输入变化反应的快慢。

    图7-3    控制系统框图

    下面首先确定这个算法使用的采样周期Ts。已知读入到PLC中的数字量DL，它的较小变化量是1，所对应的液位变化是△H=△DL/KL=1/KL。所对应的液体体积是△V =△HπD2/4=πD2/4KL。输入泵BI的较大输入能力，即为QI可能的较大值QIM。它输送体积为△V的液体较少需要的时间是△V/QIM。将这个较少需要的时间的一半作为计算PID输出的采样周期，即

    Ts=HπD2/8KLQIM  s    (7-3)

    接着，来估算一下广义对象的比例系数(将图7-3简化成图7-4)。

    K=|△GDo/△GDI|=|DL/DI|=KIKSKL=KIKL/πD2    (7-4)

    图7-4    控制系统的简化框图

    上述方法仅适用于已知数学模型的对象，否则就算不出来。此时只能借助于简单测试的办法大致估算采样周期Ts。

    因为广义对象的输入△GDI就是PID算法的输出DI。广义对象的输出△GDO就是PID算法的输入DL。可用放大系数

    KP= (5～10)×DIM/

开始进行调试。

    为了使公式看起来更具体，假设以下参数。

    (1)输入通道：输入泵100mL/r(每转100mL)

    输入泵电动机：0～50Hz 0～1420r/min（每分钟1420转）

    输入变频器：4～20mA 0～50Hz

    12位D/A转换器：0～4000 4～20mA

    因此当DI= DIM=4000时，QIM =142L/min

    所以KI=35.5×10^-3L/min

    (2)输出通道：输出泵80mL/r（每转80毫升）

    输出泵电动机0～50Hz 0～1420r/min（每分钟1420转）

    输出变频器：4～20mA 0～50Hz

    12位D/A转换器：0～4000 4～20mA

    因此，当Do=DOM=4000时，QOM =113. 6L/min

    所以Ko=28.4×10^-3L/min

    (3)液位传感器：量程L=0～2000  mm

    输出4～20 mA

    10位A/D转换器4～20mA DL=0～1000

    所以KL=0.5/mm  =10

    (4)被控对象：控制参数DI=0～4000 QI=0～142L/min

    容器直径D=1500mm

    容器截面积S=1767000mm2=176.7dm2

    较大流量时，在Ts时间之内，使液位变化Ts×QIM/S，它所对应的被控参数