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西门子CP441-2通讯功能模块
西门子产品订货号：6ES7441-2AA05-0AE0

西门子产品价格：98  RMB

西门子产品净重：0.370 Kg

西门子产品承诺：质保一年，原装*

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概述

S7-400 是 SIMATIC 控制器家族功能zui为强大的 PLC。它可以成功实现全集成自动化 (TIA) 解决方案。S7-400 是一个用于制造业和过程工业系统解决方案的自动化平台，其主要特点是具有模块化的结构并拥有性能储备。

S7-400

• 中端到性能范围内功能强大的 PLC
• 可满足要求极为苛刻的任务的解决方案
• 模块和各种性能等级 CPU 可针对具体自动化任务进行调整
• 可实现分布式结构，适用十分灵活
• 连接方便
• *通信和联网功能
• 操作方便，设计简单，不含风扇
• 任务增加时可顺利扩展
• 多重计算：
  多个 CPU 在一个 S7-400 *控制器中同时运行。
  多重计算功能可对 S7-400 的总体性能进行分配。例如，可将复杂的技术任务（如开环控制、计算或通信）进行拆分并分配给不同的 CPU。可以为每个 CPU 分配自己的 I/O。
• 模块化：
  通过功能强大的 S7-400 背板总线和可直接连接到 CPU 的通信接口，可实现许多大量通信线路的高性能操作。例如，这样可以拥有一条用于 HMI 和编程任务的通信线路、一条用于高性能等距运动控制组件的通信线路和一条“正常”I/O 现场总线。另外，还可以实现额外需要的与 MES/ERP 系统或 Internet 的连接。
• 工程组态和诊断：
  结合使用 SIMATIC 工程组态工具，可极为高效地对 S7-400 进行组态和编程，尤其对于采用高性能工程组件的广泛自动化任务。为此，可以使用高级语言（如 SCL）以及用于顺序控制、状态图和工艺图的图形化组态工具。

S7-400H

• 具有冗余设计的高可用性自动化系统。
• 用于具有很高故障安全要求的应用：
  重新启动成本很高、停产代价高昂、几乎不需要监视且维护选项较少的过程。
• 冗余设计的功能
• 提高 I/O 的可用性：切换式 I/O 配置
• 也可使用具有标准可用性的 I/O：单侧配置
• 热后备：发生故障时，自动切换到备用设备。
• 包含 2 个单独机架或一个分隔式*机架的配置
• 通过冗余 PROFIBUS DP 或系统冗余 PROFINET I/O 来连接切换式 I/O。

S7-400F/FH

• 故障安全型自动化系统，适用于具有很高安全要求的工厂
• 符合相关标准的安全要求（IEC 61508 的 SIL 3、DIN V 19250 的 AK6 以及EN 954-1 的 Cat.4）
• 如果需要，也可通过冗余设计来实现容错
• 不对安全相关 I/O 进行额外接线
• 通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP 实现安全通信
• 基于带有故障安全模块的 S7-400H 和分布式 ET 200 I/O
• 适用于非安全相关应用的标准模块也可以在自动化系统中使用
• 隔离模块用于在一个 ET 200M 的安全模式下组合使用故障安全模块和标准模块。

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基于PLC的自动压力标定系统

　　引 言

　　压力传感器是晕常用的传感器之一，被广泛的应用于航 空、航天、石油化工等各个领域。随着现代工业的发展，对于压力传感器的需求量越来越大，传统传感器的生产方法已逐渐不能满足需求，各个传感器生产厂家纷纷上马自动生产线，以提高生产效率，降低成本，提高市场竞争力。

　　现在,传感器的测量方法大都采用手工操作,特别是压力传感器，基本上采用手动油压或气 压标定,近几年似人国外引进了部分标定设备但价格昴贵，很难推广。

　　本文介绍一种应用了计算机和可编程控制器PLC的自动压力标定系统,它的价格卜分低廉,使用方便,精度也很高。

　　结构设计

　　1.系统硬件结构

　　本设计利用普通PC机作为上位机，与PLC采用RS232接口进行通讯,完成对传感器的监测和显示，PLC选用西门子可编程控制器S7-200，该设备具 有运行可靠、安全等特点，其它硬件设备还有标准压力传感器、开关电磁阀和比例电磁阀。其总体框图如图1所示。

　　首先由PC输出指令给PLC，把指令发送给开关电磁阀控制系统的加压和减压(排气)，比例电磁阀控制自动三次六行程的正向或反向加压过程。压力进入气缸后PLC采集标准压力传感器的数据，同吋控制比例电磁阀使之在测量范围以内保证系统的工作。

　　整个系统分为正压与负压两个部分，图2为上位机操作组态画面所示

　　2.测试方法

　　我们知道压力传感器标定通常取六点,测出六个点压力，就可以算出传感器的录敏度、线性度，重复性和迟滞，也就是压力传感器的静态特性。利用PLC和传感器有机结合，就可以自动完成检测压力值的过程。面板上共有六个按钮可以完成以下功能：

　　正压自检：系统联接好后，直接点击正压自检按钮，PLC会打开V1及比例阀1，系统充压到0.5MPa，通过显示 窗口对以观察系统泄漏情况。

　　正压工作：通过自检合格 后，在屏幕的输入窗口中输人所需要的量程分段(是六个点)，按下按钮，系统自动进行三个循环加压、减压检测过程,所采集到的数据会被自动 记朵下来。

　　手动开始：基本步骤同正压工作，但按下按钮 后，系统只进行一次的加压，待确认后再进行下一次也就是下一个压力段的加压。

　　表压开始：基本步骤同正压工作，当需要真空压力时，将真空泵连接到负压气源端，输人所需要的压力值，按下按钮,系统自动进行三个循环的加压检测过程，所采集到的数据会被自动记录下来，此时的显示数据直接为表面压力值。

　　绝压开始：基本步骤同正压工作，输入所需要的压力值，按下按钮，系统自动进行三个循环的加压检测过 程,所采集到的数据被自动记录下来，此时的显示数据为压力值即表面压力减去当前大气压力。
　　3.测量原理

　　目前压力传感器的静态校准通常采州液体压力计、活塞式压力计和压力定点方法，这些方法虽然精度很高但 操作起来非常麻烦，标定一次需要大量的时间。本系统利用一只精度较高的传感器作为基准(此传感器经过计量检定部门的测量，精度足够高，完*够用作标准传感器)，用对比法测量被测传感器，这相当于基准的传递。

　　我们以正压力为例说明计算出测量精度的原理

　　*，采用测量方法中的步骤得到正行程示值平均值：

　　n--测量点数。

　　笫二，测得反行程示值平均：

　　笫三,得到满量程输出值yFS,即传感器工作特性的上限值yH与下限值yL之代数差的值：

　　第四,得到正反行程示值平均值：

　　第五，得到非线性指标ξL ：

　　ypi –任意点的输出值。

　　第六， 得到迟滞指标ξH，各检定点中，同一检定点正行程示值平均值和反行程示值平均值之差，称为迟滞：

　　其中差值的zui大值与量程输出值的百分比为传感器的迟滞指标：

　　第七，得到重复性指标ξs，采用贝赛尔公 式分别计算正、反行程子样标准偏差：

　　式中：Sli---正行程上第i个检定点示值的子样标准偏差;

　　Sji---反行程上笫i个检定点示值的子样标准偏差;

　　n---检定点数。

　　传感器在整个测量范围内的标准偏差：

　　式中：m--相应各检点数目(包括零点)。

　　传感器的重复性指标为：

　　所以传感器的静态精度可以写为：

　　4.可编程控制器S7-200

　　西门子的S7-200系列PLC适用于各行各业,各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运 行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能，因此S7-200系列具有*的性能/价格比。应用领城极为 广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域,包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。

　　S7-200有如下特点：

　　1.SIMATIC的zui 新获奖的牢固，紧凑的塑料外壳

　　2.易于接线,操作员控制及显示元件带前面罩保护

　　3.通过安装孔或标准DIN导轨可以垂直或水 平地安装在机柜上

　　4.端子排作为固定的接线配件

　　5.标准：SIMATIC CPU 22X系列符合VDE，UL，CSA和FM标准和船籍社船用电器认证。在生产过程中使用的质量保证体系已取得ISO 9001认证。

　　6.数据安仝性。在内部EEPROM储存用户原 程序和预设值。另外,在一个较长时间段(典型190小时)，所有中间数据可以通过一个超级电容器保持，如果选配电池模块可以确保停电后中间数据能保存200天(典型值)

　　5.软件实现

　　上位机软件选用北京亚控组态王软件KING VIEW6.02进行编写，组态王与PLC之间通讯釆用的是PPI通讯协议，组态王通过串口访问PLC相关的寄存器地址，来获得PLC所控制设备的状态 或修改相关寄存器的值。

　　我们在设 计中下位机PLC采用梯形图来编制程序。

　　在软件设计和编程上，采用结构化编程，PLC采用西门子Microwin编程软 件，由于比例电磁阀具有根据给定值自动调节功能，因此在PLC编程中，拫据实际过程值计算误差来校正给定值，再检测过程值反复逐次次逼近，直到误差在允许范围内，这样可以提商控制精度。图3为正压检测子程序框图。

　　自动压力标定系统在*公司第四十九研究所使用，主要是用来标定汽车用压力传感器，系统可标定量程为0.8-3MPa，表1为实际标定的结果，测 量范围0 -1MPa。从表1的测贵结果来看测量误 差〈3KPa，此被测传感器完*够满足使用要求。另外，此一数据转换可以直接提供给其它软件,通过计算可以得到压力传感器的灵敏度、线性度、迟滞和重复性等指标，配合其它设备还可以进行环 境试验测试。表1：测量结果

　　自动压力标定系统*可以自动进行压力传感器的自动标定,这样与手动标定相比，由 于是自动加压、减压自动记录，*可以排除人为误差，提高了标定精度。另外它可以*地提高标定效率，为厂家扩大生产量提供可靠的保证。